Раствор хлорного железа рекомендуют подогревать до 40 град. предлагаю радиолюбительское решение вопроса!
Первое и самое главное - безопасность. Поэтому снижаем питание нагревателя до 18В. При этом, для нашей ванны, достаточно будет мощности примерно
60Вт, а сопротивление нагревателя 5 Ом.
Основу измерителя температуры составляет компаратор LM393. В качестве датчика температуры применен достаточно точный прибор - LM335. По сути это стабилитрон с напряжением стабилизации, соответствующим температуре кристалла (в Кельвинах), выраженной в милливольтах. Так, напряжение 2,73В соответствует температуре 0С. Регулировка срабатывания компаратора осуществляется при помощи изменения напряжения на TL431. Питание измерительного и управляющего узла стабилизировано стабилитроном BZX84. Стабилитрон лучше стабилизатора тем, что не пропускает короткие импульсы. А схема, которая применена тут, не любит импульсные помехи.
Обратная связь через R7 создает достаточный гистерезис около 2град. Переходные процессы имеют место быть, но на качестве работы не сказываются.
Цифровая часть выполнена на обоих половинах микросхемы 74HC74.Сигнал с компаратора температуры подается на вход данных первого триггера, а на тактовый вход подается сигнал с компаратора, регистрирующего переход питающего переменного напряжения через 0, который выполнен на второй половине LM393. На выводе 5 U2.2 устанавливается опорное напряжение около 0,5В. С сумматора на резисторах R21R24R23 на компаратор подается пульсирующее напряжение, полученное из переменного. Стабилитрон убирает излишек. Такое решение позволяет получить более крутые фронты сигнала на 6 выв. в зоне минимума. А это заметно уменьшает переходные процессы и исключает появление ложных тактовых импульсов.
С выхода первого триггера сигнал подается на транзистор, который управляет работой оптопары и светодиода, индицирующего включение нагревателя. Так же сигнал подается на второй триггер, на котором собран одновибратор с длительностью импульса около 2мС.
Что мы имеем в итоге?
В какой-то момент первый компаратор подает лог. 1 на вход данных первого триггера. И когда приходит сигнал о переходе сетевого напряжения через 0 от второго компаратора, триггер защелкивается, открывая первый транзистор и запуская одновибратор на втором триггере. Через транзистор протекает суммарный ток: 5мА оптопары + 5мА светодиода. Через второй триггер и второй транзистор излучателю оптопары добавляется еще 25мА (при этом мы не выходим за допустимый предел по току). Он, как-бы, вспыхивает на полную мощность. А чарез 2мС ток через оптопару падает до 5мА. Но эта вспышка позволяет фотодиодам оптопары создать достаточную по силе и времени действия ЭДС, которая заряжает емкость (около 800пФ) затвора ключевых транзисторов. И получается, что они открываются в момент перехода сети через 0. Это решение позволяет открывать ключи с минимальным их нагревом. А через 2мС свечение излучателя оптопары снижается, но поскольку транзисторы уже открыты, это никак не сказывается на работе схемы. Такое решение позволяет значительно продлить срок службы оптопары. Как вы знаете, при работе на всю катушку, кристаллы светодиодов деградируют. Элементы оптопары не работают на высоких скоростях, но включаются на продолжительное время.
Когда жидкость нагреется и компаратор переключится в нуль, первый триггер дождется тактового импульса от регистратора нуля питающего переменного напряжения и выключит нагреватель.
Учитывая, что применены транзисторы с небольшим сопротивлением в открытом состоянии 0,04 Ом, греются они меньше, чем симистор, примененный ранее. Можно применить и более дорогие Мосфеты. Но их емкости затворов значительно больше и я не уверен, что получится их уверенно открывать. По моим прикидкам, на открытие IRLR2705 требуется 1мС при токе оптопары 30мА. Мы даем 2мС для уверенности. Что будет если применить транзистор с емкостью затвора около 2000пФ? Не знаю. Но такой риск не оправдан. А размер охладителей печатной платы (плата выполнена из двухстороннего текстолита толщиной 1мм) достаточен для применения и таких транзисторов. Но вы можете поэкспериментировать , увеличив емкость времязадающего конденсатора одновибратора С5.
Надеюсь, я доступно описал работу устройства. Но буду готов ответить на вопросы! Ведь решения, примененные мной в этой конструкции, пригодятся не только в терморегуляторе.
Но будьте внимательны: при переходе на сетевое напряжение 220В дешевле применять симисторы.
Так же обратите внимание на разрыв дорожки около R16. Это для настройки тока стабилизации BZX84. Если все нормально, разрыв запаивается.
При указанных номиналах устройство регулирует температуру в пределах 20-60 град с гистерезисом 2 град.
Добавлено через 6 минут(ы):
Конструкция нагревателя.
На нефольгированном текстолите делается несколько витков нихромового провода (я мотал параллельно в 2 нитки, не перехлестывая) до получения сопротивления 5-5,5 Ом. Задем концы стягиваются винтами М3 и к ним же крепятся провода, предварительно закрытые в термоусадку. Затем это место покрывается автомобильным силиконом. После промывается спиртом, покрывается адгезивом для силикона П-11 и покрывается в 2-3 тонких слоя двухкомпонентным силиконом РТ-604.
А вот конструкция ванны, в которую опускается этот нагреватель