Присмотритесь к задникам своих сапог и ботинок — видите, изнутри напечатан размер и другая «служебная» информация? Как думаете, каким образом наносятся эти буквы и цифры? А каким образом без режуще-колющих приспособлений выдавливаются различные узоры и надписи на коже? Не слишком ли много вопросов вначале статьи? Дальше будут ответы.
В блоге «СамЭлектрик.ру» ранее была опубликована статья про термопресс, который при помощи горячей формы выжигает-выдавливает на коже красивые узоры. Там подробно изложено, как работают такие прессы, и как в них производится контроль температуры и времени.
На этот раз я подробно расскажу, как я переделывал подобный перфорационный пресс, устанавливая на него реле контроля температуры F&F RT-820M от белорусской фирмы Евроавтоматика. Другие названия такого устройства —
- термоконтроллер,
- термореле,
- терморегулятор,
- регулятор температуры,
- реле контроля температуры,
и другие.
Реле контроля температуры RT-820 M
Смысл один — выносной датчик дает информацию о реальной температуре, а терморегулятор дает сигнал управления на нагреватель либо охладитель.
Производитель Евроавтоматика ФиФ широко представлен в магазинах Таганрога, поэтому я выбрал именно его. В статье будет подробно рассказано про этот контроллер температуры и про реальный пример его установки в работающее оборудование — пневматический пресс, который может делать горячее тиснение и перфорацию на коже и картоне.
Устройство реле температуры F&F RT-820M
Для начала расскажу про главного героя нашей статьи — температурное реле Евроавтоматика ФиФ RT-820M.
В такой коробочке оно продается:
Регулятор температуры RT-820 M — упаковка
Его внешний вид показан в начале статьи, вот оно же, с открытой передней крышкой:
Регулятор температуры RT-820M с поднятой крышкой
Реле RT-820M имеет цифровой светодиодный индикатор, основное назначение — показывать актуальную температуру, измеренную внешним датчиком. Также на индикатор выводится нужная информация по настройке и диагностике.
Кроме этого, имеется ещё индикатор (светодиод) состояния выходного реле, который загорается, когда контакты внутреннего реле замкнуты.
Управляется температурное реле с помощью всего двух кнопок на передней панели.
Посмотрим на боковую панель, там изображено подобие схемы:
Схема подключения реле температуры RT-820M на боковой стенке
Схема включения будет подробно рассмотрена мною позже, а пока раскритикую то, что мы видим. Включаю максимальный уровень занудства. Это тяжело назвать схемой. Неужели нельзя было изобразить схематично корпус реле с клеммами, и подписать их? Непонятно —
- Что за резистор мощностью 0,25 Вт между цифрами 3 и 4?
- Куда идут дальше провода L и N после клемм 3 и 4?
- Клеммы 1 и 2 — это управление или силовые?
- Почему напряжение 230В и ток 16А написано около датчика температуры, а не около силовых или питающих контактов?
- Если между контактами 7 и 8 есть какая-то коммутация внутри устройства, почему она схематически не обозначена, как это сделано между контактами 1 и 2?
- Можно ли подключить к выходу 8 что-то, кроме лампы накаливания?
Конечно, это вопросы дилетанта, после детального рассмотрения схемы всё станет понятным.
Клеммы, как всегда, надежные, для токов, которые проходят через это реле (не более 16А), очень даже неплохо:
Клеммы подключения реле температуры
Разбираем корпус, который собран на защёлках:
Устройство термореле «Евроавтоматика ФиФ»
Те самые кнопки и индикаторы передней панели.
А вот реле, которое коммутирует нагрузку (в нашем случае это будут ТЭНы):
Устройство термореле «Евроавтоматика» — внутреннее реле 16 А
Питание катушки реле — 12 В, максимальные ток контактов — 16 А. Это значит, что максимально можно подключить ТЭН мощностью 16×250=4 кВт. Если понадобится подключение чего-то более мощного или трехфазного, можно применить контактор, как я говорил об этом, например, в статье про реле напряжения ФиФ.
Снимаем верхнюю плату, и понимаем, что реализована трансформаторная схема питания — самая простая и надежная:
Устройство термореле — источник питания на трансформаторе
Трансформатор гальванически разделяет сеть питания от цепи питания датчика, что важно для безопасной эксплуатации изделия — исключается контакт с сетью питания. Например, при нарушении изоляции провода датчика, при повышенной влажности в помещении и т.п. В большинстве дешёвых терморегуляторов гальванической изоляции нет. Проверяется это просто — подключаем регулятор к сети питания и индикаторной отвёрткой касаемся к клеммам подключения датчика. Если индикатор горит, связь с сетью есть. Такие терморегулятор категорически нельзя применять для измерения температуры воды.
В терморегуляторах «Евроавтоматики» гальваническая развязка от сети есть.
Вторичная обмотка трансформатора — на 9 В переменного тока, из которых потом после диодного моста и электролитического конденсатора получают 12 В постоянного. Классика.
Силовая плата со стороны пайки:
Электронная схема терморегулятора ФиФ rt820m, вид со стороны пайки
Видим диодный мост (MB6S), стабилизатор 78L05 для питания контроллера, и операционный усилитель LM358, на котором построена схема компаратора (сравнения). Также видим несколько ключевых транзисторов, через которые питаются реле и другие части схемы.
Схема подключения
Подключение температурного реле очень простое, приведу и рассмотрю схему из инструкции (инструкция будет в конце статьи).
В инструкции приведена схема подключения (монтажная) и принципиальная электрическая схема. Вот они, кому как удобнее:
Регулятор температуры «Евроавтоматика» RT-820M, монтажная схема
Регулятор температуры «Евроавтоматика» RT-820M, электрическая схема подключения из инструкции
В принципе приведено одно и тоже, давайте разбираться.
Клеммы 1, 2. Исходя из того, что к клемме 1 подключена нагрузка Rн, можно сделать вывод, что это выход реле. Но по другим признакам этого непонятно. Что это за палочки с точечками на принципиальной схеме?
Считаю, что тот факт, что контакты выходного реле (1, 2) и питающие цепи 220В (3, 4) разнесены, это большой плюс и преимущество данного температурного реле. Но почему-то об этом ничего не сказано. Ведь теперь можно этими контактами коммутировать что угодно — переменный и постоянный ток, любое напряжение — 5, 12, 24 или 220В. Но в инструкции нигде не нашёл информации о том, что клемму 2 подключать к клемме 3 совсем не обязательно. Впрочем, в моем случае ТЭНы питаются как раз напряжением 220 В, поэтому схема остается как есть.
Клеммы 3, 4. Это — питание. Поскольку фаза и ноль поступают на первичную обмотку трансформатора питания, то совсем не критично поменять их местами.
Клеммы 5, 6. К ним подключается датчик температуры типа KTY81-210. Фирма Евроавтоматика ФиФ этот датчик доработала и оформила в гильзу диаметром 5 мм, что облегчает монтаж, и обеспечивает хорошую теплопередачу. Теперь этот датчик у «Евроавтоматики» назван RT-823, и теоретически его можно купить отдельно.
Датчик температуры RT-823 на основе полупроводникового датчика KTY 81-210 для регулятора RT-820M
Стоит сказать, забегая вперед, что датчик, который находится внутри, можно купить отдельно, что я и сделал. Полярность подключения не имеет значения.
Клеммы 7, 8. Если выбран режим нагрева или охлаждения с аварийной сигнализацией, то при выходе температуры более чем на 5 °С этот выход начнет замыкаться с частотой 0,5 Гц. Если подключить, соблюдая полярность, светодиодный индикатор или звуковой сигнализатор, то индикация будет говорить о том, что не всё в порядке. Это важно, например, в инкубаторах. В системах, где используется контроллер, этот выход реле можно подключить ко входу контроллера. Вход должен быть запрограммирован на нормально открытый NPN контакт.
Ток выхода — не более 30 мА. Но как же быть, если нужно подключить лампочку накаливания? Ведь при включении нить лампочки имеет низкое сопротивление, и ток может превысить максимальные 30 мА. По моему запросу производитель ответил, что это выход полевого транзистора с максимальным кратковременным током 150мА. Поэтому лампочку подключать можно, проверено практикой. Основной недостаток такой схемы—нужен дополнительный(внешний) источник питания +12В.
Плохо, что в инструкции не сказано о защите устройства. Разве только в словах «...подключать к однофазной сети согласно существующим нормам электробезопасности.» Я могу сказать, что подключать нужно через защитный автомат с номинальным током не более 16А. А лучше выбирать автомат на меньший ток, ориентируясь на ток нагрузки.
Технические характеристики регулятора температуры
Теперь рассмотрим некоторые характеристики, которые приведены в инструкции:
Технические характеристики регулятора температуры РТ-820М
Напряжение питания — 230 В, 50 Гц. Допускаются отклонения до ±10% без ухудшения работы. Кстати, в других устройствах Евроавтоматики, например, реле напряжения, применяются блоки питания, которые могут питаться напряжением в гораздо более широких пределах.
Максимальный коммутируемый ток — 16 А АС. Этот ток — теоретически максимальный, для чисто активной нагрузки (cosϕ = 1), и зависит от встроенного реле, которое мы видели выше на фото. С этим связаны токи нагрузки, которые можно подключать к контактам этого реле.
Максимальный ток катушки контактора — 3 А. Это ток катушки контактора, который будет «усиливать» выходной ток.
Максимальная мощность ТЭНа — 2000 Вт. Если посчитать, это меньше 10 А. Но почему же так мало, если, как я посчитал чуть выше, мощность может быть до 4000 Вт? Дело в том, что 16А возможны только при идеальных условиях эксплуатации — постоянной активной нагрузке, влажности, температуре и т.д. Производитель перестраховывается, и причины тут вижу две. Первая — максимальное количество срабатываний. Оно будет тем больше, чем меньше ток через контакты, и чем больше cosϕ. Вторая причина — если ток нагрузки меньше, тем вероятнее, что защитный автомат будет установлен меньшего номинала. И тогда при кз (а в ТЭНах это не редкость) меньше вероятность того, что контакты подгорят или слипнутся. Например, при ТЭНах 2000 Вт можно установить защитный автомат на 13 или даже на 10 Ампер. Справедливости ради, в конце инструкции, в таблице 2 сказано, что при напряжении 24 В возможен ток 16 А.
Контакт 1 замыкающий. Тут имеется ввиду силовой контакт, через который будут идти ток нагрузки. Он нормально открытый.
Диапазон температур от −20 до +130 °С. Считаю, что диапазон маловат. Например, для моих целей (нагрев при перфорации) 130 — на верхней границе, а хотелось бы иметь запас.
Гистерезис от 1 до 30 °С. Конечно, каждому хочется (некоторые думают, что так оно и есть), что если выставить температуру на какое-то значение, то регулятор температуры будет только её и «выдавать». Однако, из-за явления гистерезиса температура будет всегда «плавать» около значения уставки. Это нормально, в регуляторах с выходом на реле. Более того, это полезно в смысле бережного отношения к ресурсу силовых контактов (это называется «коммутационная износостойкость»). Ведь если гистерезис будет 1 °С (меньше на практике не бывает), то контактор будет щелкать чуть ли не каждые 5 секунд, и его хватит на месяц-два.
Реальный пример установки температурного реле RT-820M
Пресс горячего тиснения и печати
Итак, исходно мы имели новый турецкий перфорационный пневматический пресс.
Вот как он выглядел:
Пресс горячего тиснения с регулятором температуры со снятой передней панелью
Напоминаю, кому интересен принцип действия таких прессов — ссылка в начале статьи.
Вот тут переставляются цифры-буквы, чтобы сформировать надпись на заднике вашего сапога:
Набор символов для термопечати через термоленту
ТЭН — на переднем плане. Болтается, и без термопасты(
В прессе реализована перфорация (тиснение) с помощью горячей пресс-формы и печать надписей через фольгу с термокраской. Это фактически два разных устройства (работают по очереди), а значит, должно быть два ТЭНа, два датчика, в то время как контроллер один.
Передняя панель термопресса горячего тиснения и термопечати
Хотя пресс был новый, но работал он безобразно. Точнее, в нем не работал вообще регулятор температуры по причине отсутствия датчика температуры. Невероятно, но факт! Даже на плате устройства не было клемм, куда бы можно было подключить датчик! Единственное, что работало — таймер, по которому происходит тиснение или печать.
Электронная схема пресса горячего тиснения. Вверху — выходы на ТЭНы и на пневмоклапан, справа — питание 220 В
Более того, на нагреваемой детали, куда вставлен ТЭН, не было даже намёка, как закрепить датчик температуры.
Соответственно, нагрев так и работал — какая бы температура ни была установлена, ТЭН продолжал нагрев без остановки, и температура поднималась, пока мощности ТЭНа хватало.
Производитель на контакт не шёл, поэтому было принято решение установить регулятор температуры. Если кому интересна конструкция, пишите вопросы в комментариях.
Техническое задание
Используя один контроллер температуры Евроавтоматика ФиФ RT-820M, нужно подключать по очереди:
- ТЭН 300 Вт и датчик KTY81-210 для части горячего тиснения,
- ТЭН 300 Вт и датчик KTY81-210 для части печати фольгой.
Поскольку производство мелкосерийное, переключение должно происходить вручную, путем поочередного подключения через 5-контактные разъемы типа ССИ.
Поскольку на датчики и их крепеж не было даже намёка, установить и закрепить их нужно самостоятельно.
Проблема с датчиком температуры
Понятно, что в комплекте с реле температуры был только 1 датчик. Поэтому я заказал на Али ещё. Поскольку цена их около 30 руб, то продаются они только по 10 штук.
Датчики температуры KTY81-210
Термодатчики NXP KTY81-210
Именно такая штучка заключена в гильзу, и цена выросла более чем в 10 раз;). Но цена возросла не из-за гильзы, а из-за провода. В датчике применён провод немецкого производителя, изоляция провода выдерживает температуру до 300 градусов.
Чтобы дополнительно защитить провод, поскольку всё устройство будет двигаться, я заключил его в термоусадку:
Монтаж устройства
Я установил пластиковый бокс под 4 автомата, и поместил туда наше реле.
Силовая часть:
Подключение силовой части схемы регулятора
Сторона, где подключен датчик температуры:
Подключение части управления — провода к датчику
Задняя часть бокса:
Монтаж регулятора температуры
Прикрутив переднюю крышку бокса, я в очередной раз понял, что идеал в этой жизни недостижим. Крышка в штатном проеме не поднималась, поэтому её пришлось снять:
Расположение реле температуры в стандартном боксе под модульное оборудование
А в характеристиках сказано, что у устройства тип корпуса — 2S, значит, что оно занимает место двух автоматов.
В результате получилось так:
Монтаж реле температуры «Евроавтоматика» в стандартном боксе с крышкой
Как выглядит окончательный монтаж:
Терморегулятор F&F установлен на станок
Станок для горячего тиснения с терморегулятором F&F
Вот так осуществляется переключение регулятора между частями станка — путем ручного перетыка двух разъемов (вилок) ССИ-015 в одно гнездо (розетку). Но поскольку эта операция проводится не чаще 1 раза в день, проблемы никакой.
Датчик терморегулятора — в отверстии нагреваемой пластины (в зеленой термоусадке)
Ещё пара слов о гистерезисе
Лучше, чтобы конструктивный гистерезис (обусловленный конструкцией и тепловой инерцией) был как можно меньше. Для этого нужно, чтобы между нагревательным элементом и датчиком было минимальное расстояние и тепловое сопротивление. А нужное значение гистерезиса устанавливалось электронно, благо такая возможность в RT-820M имеется.
Применяется ТЭНы на 300 Вт, этой мощности летом многовато — нагрев происходит за 5 минут, и далее «гуляет» около установленного значения. Почему многовато? Если бы мощность была поменьше, то и гистерезис за счет тепловой инерции уменьшился.
У меня получился конструктивный гистерезис порядка 5 °С, в настройках я выставил 1 °С. Итого, при уставке 120 °С температура плавает примерно от 114 до 126 °С. Это всего ±5 %.
Для большинства практических применений этого достаточно. Кому интересно, как уменьшить это значение — пишите в комментарии.
Инструкция на регулятор температуры RT-820M
Как и обещал, инструкция (руководство по эксплуатации).
акже ознакомиться с температурным реле и скачать инструкцию в более качественном виде можно на сайте производителя.
|
|
|
| Инструкция и руководство по эксплуатации на регулятор Евроавтоматика температуры RT-820M, часть 1 | Инструкция и руководство по эксплуатации на регулятор температуры «Евроавтоматика» RT-820M, часть 2 |
Источник: Александр/СамЭлектрик.ру
