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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Пластмасса с памятью 05.04.2006 Немецкие химики синтезировали полимер с памятью формы. Ленты или стержни из него можно сильно деформировать, но прежняя форма восстанавливается после освещения ультрафиолетовым светом. К смеси полимеров для этого добавили светочувствительные молекулы. Когда их облучают ультрафиолетом с определенной длиной волны, эти молекулы соединяются между собой, удерживая цепи основного полимера на месте. Доза ультрафиолетового света другой длины волны разрывает связи. Для демонстрации свойств нового полимера его полоску свернули в спираль и облучили ультрафиолетом. Затем, после облучения светом с другой длиной волны, спираль снова стала почти прямой полоской. Новый материал может найти применение в медицине. Прямой отрезок пластмассовой нити вводят через шприц в суженный кровеносный сосуд, затем через волоконный световод нить облучают ультрафиолетом, и она сворачивается в спираль, предохраняющую сосуд от спадания.

Другие интересные новости:

▪ Зонд Philae высадился на комете Чурюмова-Герасименко

▪ Бесплатная замена дисплеев в смартфонах Motorola

▪ Телепортационный ретранслятор для квантового интернета

▪ Сетевые карты Aquantia AQtion для сетей 2,5/5G

▪ Водород перевели в металл

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ограничители сигнала, компрессоры. Подборка статей

▪ статья Будьте реалистами, требуйте невозможного! Крылатое выражение

▪ статья Какую оценку поставил учитель в школе за проект нынешнего флага США? Подробный ответ

▪ статья Техническое обслуживание, ремонт и эксплуатация автомобильного транспорта. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Модернизация АС 35АС-012. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Доработка вызывного устройства для телефонов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026