Терморегулятор на двух микросхемах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Важная особенность предлагаемого терморегулятора - управляемый им нагреватель всегда включается и выключается только на целое число периодов сетевого напряжения. При этом в сети не образуется постоянная составляющая тока, которая может негативно повлиять на работоспособность трансформаторов и других электромагнитных приборов, подключенных к той же сети.

Зтот прибор отличается от ряда аналогов отсутствием гистерезиса в характеристике регулирования, благодаря чему достигается более точное поддержание заданной температуры, и пониженным уровнем создаваемых им коммутационных помех. Терморегулятор, функционирующий подобным образом, был описан в статье С. Бирюкова "Симисторный термостабилизатор" ("Радио", 1998, №4, с. 50, 51), но он имеет более сложный узел синхронизации с сетью и создает больше помех.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Схема терморегулятора показана на рис. 1. При использовании симистора VS1 указанного на ней типа он может управлять нагревателем мощностью до 1 кВт. Датчиком температуры служит терморезистор RK1, который вместе с резисторами R1-R4 образует измерительный мост. Подстроечным резистором R1 балансируют мост при температуре, которую требуется поддерживать. Напряжение, снимаемое с диагонали моста, поступает на собранный на ОУ DA1 компаратор без обратной связи. Резистор R5 задает режим работы ОУ (потребляемый ток, максимальную скорость нарастания выходного напряжения).

Логический уровень напряжения на выходе компаратора становится низким, если температура среды, в которой находится терморезистор, превышает заданную, или высоким в противном случае. Сигнал с выхода ОУ подается на вход D триггера DD1.1. А на вход С того же триггера через диод VD3 и делитель напряжения R6R7 поступают импульсы, следующие с частотой сети. Переключение триггера возможно только нарастающими перепадами этих импульсов в моменты, когда мгновенное значение напряжения на нижнем по схеме проводе питающей сети по отношению к ее верхнему проводу равно приблизительно 6 В и растет. Поэтому интервалы времени между изменениями состояния триггера всегда кратны периоду сетевого напряжения, а сами изменения происходят вблизи перехода сетевого напряжения через ноль. Высокий логический уровень напряжения на выходе (выв. 1) триггера DD1.1 означает, что работа нагревателя разрешена, а низкий - запрещена.

Импульсы, сформированные цепью VD3R6R7, не только тактируют триггер, но и заряжают через диод VD2 конденсатор C1, напряжение на котором, ограниченное стабилитроном VD1 приблизительно до 9 В, используется для питания микросхем устройства.

На триггере DD1.2, который включен по схеме неинвертирующего повторителя сигнала, подаваемого на вход S, выполнен узел формирования импульсов управления симистором VS1. На этом входе в определенной пропорции суммируются сигнал, поступающий через диод VD4 с выхода триггера DD1.1, и выпрямленное диодным мостом VD5 напряжение между электродом 2 и управляющим электродом симистора. В результате на выходе (выв. 13) триггера DD1.2 высокий логический уровень напряжения присутствует только в том случае, если он такой же на выходе триггера DD1.1, а мгновенное абсолютное значение напряжения, приложенного к симистору VS1, превышает приблизительно 10 В.

Даже при наличии на выходе триггера DD1.1 разрешающего включение нагревателя сигнала симистор VS1 в начале каждого полупериода закрыт. В момент, когда мгновенное значение приложенного к нему через нагреватель сетевого напряжения достигнет 10 В, уровень на входе S и выходе триггера DD1.2 станет высоким, откроется транзистор VT1 и будет замкнута управляющая цепь симистора. Через промежуток времени, необходимый для открывания симистора, напряжение между его электродами упадет до нескольких вольт. В результате станет низким и уровень напряжения на входе S триггера DD1.2 и его выходе. Открывший симистор и не требующийся более импульс закончится. Но симистор останется открытым до конца полупериода, когда значение текущего через него тока станет меньше тока удержания. Благодаря тому что длительность управляющего импульса автоматически поддерживается минимально достаточной для открывания симистора, повышается экономичность устройства.

В следующих полупериодах описанные процессы повторяются, пока в результате прогрева терморезистора RK1 уровень на выходе триггера DD1.1 не станет низким.

В момент подачи на устройство сетевого напряжения разряженный конденсатор C2 шунтирует эмиттерный переход транзистора VT1, что препятствует его кратковременному пробою и устраняет связанный с этим бросок коллекторного тока. Резистор R11 выравнивает потенциалы управляющего электрода и электрода 1 закрытого симистора, предотвращая его самопроизвольное открывание. Конденсатор C3 подавляет импульсные помехи.

Вместо микросхемы К561ТМ2 в устройстве можно применить аналогичную серии К176. В последнем случае для повышения надежности устройства в качестве VD2 желательно использовать диод с барьером Шоттки, например, КД923А.

Операционный усилитель К140УД12 может быть заменен на КР140УД1208, MC1776CP1, а также на КР140УД12 с учетом отличий в типе корпуса и назначении выводов.

Вместо симистора КУ208Г можно установить прибор той же серии с индексами Г1, Д1 или другой симистор, рассчитанный на нужный коммутируемый ток и напряжение в закрытом состоянии не менее 400 В. Например, использование симистора ТС106-10-4 позволит увеличить мощность нагревателя до 2 кВт, а зарубежных симисторов MAC16D, BTA216-500B - до 3 кВт. При этом должны быть соответствующим образом выбраны плавкая вставка FU1 и теплоотвод симистора. При мощности нагревателя до 1000 Вт симистору нужен теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 150 см2.

Вместо транзистора КТ605А можно использовать КТ520А, КТ969А, КТ6135А, КТ6105А, КТ6107А, КТ6139А, КТ940А, КТ9179А, 2N6517, MPSA44, MPSA45, KSP44, KSP45, BF844, ZTX458, а также любые транзисторы из серий КТ604, КТ605. Замена диода КД209А и диодного моста КЦ407А - аналогичные приборы, рассчитанные на обратное напряжение не ниже 400 В. Можно, например, использовать диоды КД109В, КД221В, КД221Г, КД243Г-КД243Ж, КД105Б- КД105Д, КД209 с любыми индексами, 1N4004-1N4007. Диодный мост может быть КЦ422Г или DB104-DB107. Диоды КД521А заменяются любыми маломощными кремниевыми диодами, а стабилитрон КС191Ц - КС191Ж, 1N5529, 1 N4103, BZX55C9V1.

Конденсатор C3 - К73-17 или другой емкостью 0,1 .0,22 мкФ, пригодный для работы при переменном напряжении 220 В, 50 Гц. Терморезистор RK1 может быть любым с отрицательным ТКС, например, КМТ-1, КМТ-4, КМТ-10, КМТ-11, ММТ-1, ММТ-4.

Рис. 2

Внешний вид собранного устройства показан на рис. 2. Так как установленные на его плате элементы связаны с сетью, имеющей опасное для жизни напряжение 220 В, при налаживании и эксплуатации терморегулятора следует соблюдать меры электробезопасности. Плату необходимо поместить в корпус из диэлектрического материала, ручка движка подстроечного резистора также должна быть изолирована. Перед первым включением устройства следует проверить правильность и качество монтажа.

Налаживание терморегулятора сводится к установке пределов регулирования температуры путем подборки резисторов R1 и R2. При номиналах, указанных на схеме, эти пределы получаются очень широкими, поэтому желательно либо использовать в качестве R1 прецизионный многооборотный подстроечный резистор (например, СП3-37а), либо сузить пределы до необходимых для конкретного применения регулятора. Так, если требуется поддерживать в интервале 2.4 °C температуру в погребе, резистор R1 может иметь сопротивление 220 кОм, а R2 - 240 кОм.

В случае использования терморезистора RK1 как выносного датчика температуры следует учитывать, что он электрически связан с электросетью.

Его необходимо защитить от случайных прикосновений, поместив, например, в корпус из изоляционного материала. С платой прибора вынесенный терморезистор соединяют витой парой проводов, длина которых не должна превышать одного-двух метров. Недопустимо погружать терморезистор в жидкость. Исключение из этого правила может быть сделано только при надежной гидроизоляции самого терморезистора и подходящих к нему проводов.

Рис. 3

Рассмотренный терморегулятор можно использовать для управления компрессором холодильника, если внести в его схему изменения, показанные на рис. 3. Поскольку компрессор, в отличие от нагревателя, нужно включать, когда температура в холодильной камере выше заданной, и выключать, когда она ниже, инвертирующий и неинвертирующий входы ОУ DA1 поменялись местами. Введена положительная обратная связь через резистор R12, что создает гистерезис, необходимый для предотвращения слишком частых включений и выключений компрессора. При желании ширину зоны гистерезиса можно изменить, подбирая резистор R12.

Рис. 4

Поскольку компрессор холодильника представляет собой индуктивную нагрузку, для повышения надежности управления им рекомендуется, как показано на рис. 4, подключить параллельно симистору VS1 RC-цепь.

Автор: К. Гаврилов

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Холод космоса превращается в электричество 25.02.2026 С развитием технологий возобновляемой энергии ученые ищут способы получать электричество не только от солнца и ветра, но и из более необычных источников. Одним из таких направлений становится использование естественного охлаждения Земли через открытое небо для генерации энергии ночью. Инженеры Калифорнийского университета в Дэвисе продемонстрировали устройство, способное производить ток, используя разницу температур между поверхностью Земли и холодом космоса. Разработка работает по принципу двигателя Стирлинга - тепловой машины внешнего сгорания, которая превращает разницу температур в механическую энергию. В отличие от традиционных двигателей внутреннего сгорания, этот механизм способен работать при малых градиентах температуры. Основным источником энергии здесь выступает радиационное охлаждение: тепло Земли передается через электромагнитное излучение в холод космоса, без сжигания топлива. Профессор Джереми Мандей объясняет, что такие двигатели особенно эффективны при небольших перепадах температуры. В стандартной конфигурации одна сторона двигателя нагревается за счет поверхности Земли, а другая охлаждается, взаимодействуя с космосом. Разность температур приводит в движение поршень и создает механическую работу, которая затем может быть преобразована в электричество. Ключевым элементом системы является панель, действующая как тепловая антенна, направленная на открытое небо. Она обеспечивает радиационный теплообмен между теплой Землей и холодом космоса. При этом физического контакта с космосом не требуется - передача энергии происходит исключительно через излучение. В ходе года ночных экспериментов устройство показало стабильную генерацию около 400 мВт на квадратный метр. Энергия напрямую приводила в движение вентилятор, а также использовалась для питания электродвигателя и выработки тока. Такой подход может быть полезен для автономной вентиляции теплиц, зданий и других систем, где невозможно использовать ископаемое топливо. Ученые отмечают, что наибольшая эффективность наблюдается в регионах с низкой влажностью и ясным небом, что делает технологию особенно перспективной для сухих и солнечных районов. Калифорнийский университет уже подал предварительную патентную заявку на инновационное устройство. Реализация проекта сочетает фундаментальные принципы термодинамики с практической инженерией, открывая перспективы для ночной возобновляемой энергетики. Использование радиационного охлаждения позволяет расширить спектр источников энергии и снизить зависимость от традиционных способов генерации.

Другие интересные новости:

▪ Игровой монитор ASUS VG278HV

▪ Эластичные провода с жидкой начинкой

▪ DAP-04 - 4-x канальный преобразователь DALI в ШИМ

▪ 176-слойная 4D NAND флеш-память

▪ Радар для отслеживания москитов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Металлоискатели. Подборка статей

▪ статья Теплоход. История изобретения и производства

▪ Какие были итоги Второй мировой войны? Подробный ответ

▪ статья Промоутер. Должностная инструкция

▪ статья Линейные галогенные лампы повышенной эффективности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Преобразователь постоянного напряжения в переменное. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026