Регуляторы МЭТРС-2 предназначены для двухпозиционного регулирования, МЭТРС-3 для трёхпозиционного. Применяют регуляторы в устройствах управления «Климат-4».
Диапазон регулирования температуры регуляторами МЭТРС составляет 20...450˚С. В зависимости от предела регулируемых температур регуляторы имеют 14 модификаций. Преобразователями к регуляторам служат микроэлектронные термоэлементы МТЭ, ТСМ или ТСП.
Приборы МЭТРС-2 имеют два варианта исполнения. Вариант А – с выдачей команды, замыкающей цепь выходного реле и срабатывании сигнализирующего устройства «выше» при повышении регулируемой температуры относительно установленного значения. Вариант Б – с выдачей команды, замыкающей цепи выходного реле и срабатывании сигнализирующего устройства «ниже» при понижении регулируемой температуры относительно установленного значения. Принципиальная схема регулятора МЭТРС показана на рисунке 6.
Регулятор состоит из измерительного моста, усилителя, триггеров и ключевых каскадов, источников питания.
В измерительный мост входят резисторы Rд, R1, R2, R5, R6, R7, R8, R9. В диагонали моста включены источник питания и вход усилительного каскада. Резистор R7 позволяет регулировать температуру в заданных пределах. Для повышения плавности регулировки параллельно с резистором R7 включен резистор R2. С выхода моста сигнал рассогласования подаётся на входы 4; 5 операционного усилителя DА1. И после усиления через резистор R16 на входы 5 операционных усилителей DA2, DA3. Усилитель DA1 охвачен отрицательной обратной связью R10, R6, R9, R4. Переменный резистор R6 предназначен для изменения глубины обратной связи и, следовательно, для изменения коэффициента усиления усилительного каскада. При изменении коэффициента усиления изменяется ширина зоны нечувствительности регулятора. Конденсаторы С3, С4 – корректирующие, обеспечивают совместно с резистором R14 нормальный режим работы усилителя DA1.
Рисунок 6 Принципиальная схема терморегулятора МЭТРС
Переключающие триггеры собраны на микросхемах DA2, DA3 по схеме триггера Шмитта. Опорное напряжение подаётся на инверсный вход микросхемы DA2 с делителя R18, R19. Положительная обратная связь обеспечивается резистором R20. Конденсатор С7 является корректирующим. В триггере, собранном на микросхеме DA3, делителем опорного напряжения являются резисторы R17, R24, а цепь положительной обратной связи выполнена на резисторе R25. С выходов триггеров напряжение через резисторы R21, R26 подаётся на ключевые каскады, выполненные на транзисторах VT2, VT3. Транзисторы VT2, VT3 имеют различную проводимость. Следовательно, ключевые каскады реагируют на напряжения различной полярности. Когда на выходе триггеров имеется напряжение положительной полярности, открыт транзистор VT2. В этом случае ток протекает через катушку реле KV1. Реле замыкает свои контакты. Загорается индикатор «температура выше нормы». При отрицательном напряжении на выходе триггеров работает реле KV2 и горит индикатор «температура ниже нормы». При отключенных реле KV1 и KV2 (зона нечувствительности) горит индикатор «норма». Диоды VD10, VD11 выполняют температурную стабилизацию режимов работы транзисторов VT2, VT3. Диоды VD12, VD13 предназначены для гашения ЭДС самоиндукции, возникающей при переключениях электромагнитных реле.
Питается устройство от напряжения промышленной сети 220 В. 50 Гц. Питающее напряжение подаётся на первичную обмотку силового трансформатора. Вторичная обмотка выполнена с выводом от средней точки, который подключается к корпусу регулятора. Напряжение с вторичной обмотки поступает на мостовой выпрямитель, собранный на диодах VD6 – VD9. Конденсаторы С5, С6 обеспечивают фильтрацию питающего напряжения. Для питания микросхем используются параметрические стабилизаторы R23, VD4, VD5 и R15, VD2, VD3. Питание измерительного моста осуществляется от стабилизатора тока VT1, R11 – R13, VD1. Питание на транзистор VT1 подаётся от параметрического стабилизатора R15, VD2, VD3. Смещение на базе транзистора обеспечивается делителем R11, R13. Резистор R12 ограничивает коллекторный ток, диод VD1 предназначен для температурной стабилизации каскада.
Регулятор температуры двухпозиционный БРТ-2предназначен для двухпозиционного регулирования температуры жидких и газообразных сред при автоматизации установок с электронагревом.
Регуляторы выпускаются двух модификаций: с выдачей команды на включение нагрузки при понижении температуры и при повышении температуры. Диапазон регулируемых температур -10°С +100°С с поддиапазоном 30°С, 50°С. Основная погрешность по шкале температур в регуляторах с поддиапазоном 30°С ±1°С, а в поддиапазоне 50°С ±2°С. Зона нечувствительности регулятора с поддиапазоном регулирования 30°С от 0,5°С до 5°С, при поддиапазоне 50°С от 1°С до 10°С. Мощность потребляемая регулятором не более 10ВА. Мощность нагрузки не более 500ВА. Питание регулятора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 ± 10%В. Принципиальная схема регулятора БРТ-2 приведена на рисунке 7.
Рисунок 7 Принципиальная схема регулятора температуры БРТ-2
В регулятор БРТ-2 входят: входная цепь, выполненную в виде делителя напряжения на резисторах R2-R4, R6, R7 и сопротивления датчика, пороговое устройство VT1, VT2, VS2, исполнительный элемент VS1 и источник питания, реализованный по бестрансформаторной схеме на элементах C1, R1, VD3, VD1, VD2, C2. В качестве датчика температуры используется терморезистор типа ММТ-1, сопротивление которого с ростом температуры уменьшается.
Когда температура в зоне установки датчика ниже заданной, сопротивление терморезистора велико и падение напряжения на нём превышает порог срабатывания однопереходного (ОПТ) транзистора VT1. Конденсатор С3 заряжается до порога отпирания ОПТ VT1. VT1 открывается. На резисторе R10 создаётся падение напряжения, которым открывается тиристор VS2. Ток, протекающий через резисторы R11, R13, R15, и параллельно через R23, VD7 удерживается VS2 в открытом состоянии. Ток, протекающий по цепи: +Еп, управляющий переход VS1, R5, R16, VS2, -En, открывает симистор VS1. При этом падением напряжения на R16 заряжается ёмкость С5. Кроме того током управления VS1, заряжается ёмкость С6 по цепи: +Еп, управляющий переход VS1, R5, C6, R21, VD6, эб VT1, R10, -En. Напряжением на С6 VT2 удерживается в закрытом состоянии. Делитель напряжения R11, R12, R14 определяет порог срабатывания ОПТ VT1 (резистором R12 имеется возможность его регулирования). Ток тиристора VS2, протекающий через R11, создаёт на нём падение напряжения, что вызывает уменьшение порога срабатывания ОПТ VT1. Это создаёт зону нечувствительности между подключением и отключением нагрузки. Величина зоны нечувствительности регулируется изменением тока тиристора VS2 (потенциометр R15). Ручка потенциометра выведена на лицевую панель.
До тех пор пока напряжение на датчике будет выше порога срабатывания VT1, конденсатор С3 будет периодически заряжаться до порога срабатывания ОПТ VT1 и разряжается через открывающийся VT1 (переход эб VT1, R10).
Когда ОПТ VT1 закрыт, происходит разряд ёмкости С6 по цепи: +С6, R16, ак VS2, -En, +En, R17, -C6. Постоянная времени цепочки С6, R17 на два порядка больше, чем цепочки R8, C3.
В момент времени, когда VT1 открыт, происходит подзаряд ёмкости С6 по цепи: +En, R23, VD7, R16, C6, R21, VD6, эб VT1, R10, -En.
До тех пор пока С6 периодически подзаряжается ОПТ VT2 закрыт (отрицательное напряжение на С6 приложено к эмиттеру VT2).
В момент времени, когда температура объекта регулирования повысится до заданной, напряжение на датчике станет меньше порога отпирания VT1 он закрывается. С этого момента начинается разряд ёмкости С6. Когда напряжение на ёмкости станет меньше порога отпирания VT2, который определяется делителем R18, R19 он открывается и пропускает импульс, заряжающий ёмкость С6 по цепи: +En, R23, VD7, R16, C6, эб1 VT2, -En. В этот же момент С5 разряжается через С6, VT2 и VS2 ( ток разряда через VS6 протекает в обратном направлении), что вызывает его выключение. Закрытие тиристора VS2 вызывает выключение симистора VS1 и отключение нагрузки. Транзистор VT2 остаётся в открытом состоянии за счёт тока протекающего через R23, VD5, эб1 VT2.
В момент времени, когда температура объекта понизится до заданной, VT1 открывается, открывается и VS2. При открытии VS2 ОПТ VT2 закрывается, так как открытый VS2 совместно с VD7 шунтирует цепочку VD5, бэ VT2. Далее работа регулятора происходит аналогично описанному выше.
Настройка регулятора для конкретного терморезистора осуществляется последовательным изменением сопротивлений R3, R6. Задание требуемого значения регулируемой температуры производится потенциометром R2. Если датчик включить в верхнее плечо делителя, регулятор включает нагрузку не при снижении температуры объекта, а при её повышении.