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:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Строится крупнейшее хранилище энергии с натриевыми аккумуляторами 15.11.2025 Переход мировой энергетики к технологиям, не зависящим от лития, в последние годы становится все более заметным. Натрий-ионные аккумуляторы, еще недавно воспринимавшиеся как перспективная альтернатива, стремительно переходят в категорию промышленных решений. Новый крупный проект в США демонстрирует, насколько серьезно отрасль готова инвестировать в такие системы хранения энергии, способные работать устойчивее и дешевле. Американская компания Peak Energy заключила масштабное соглашение с Jupiter Power, предусматривающее строительство самого большого на планете хранилища энергии, основанного на натриевых аккумуляторах. Обе компании подчеркивают, что проект станет важным шагом на пути к энергетической независимости регионов, использующих все более значительные объемы возобновляемой генерации. Планируется возведение установки совокупной емкостью 4,75 ГВтч, и реализация будет происходить постепенно с 2027 по 2030 годы. Уже первый этап, намеченный на 2027 год, предусматривает создание около 720 МВтч мощностей, что по нынешним меркам станет самым масштабным внедрением натрий-ионной технологии в мире. Общая стоимость сделки способна превысить 500 млн долларов, а дополнительно Jupiter Power зарезервировала еще 4 ГВтч аккумуляторов, которые будут поставлены в период с 2028 по 2030 год. Одним из ключевых факторов, определивших выбор Jupiter Power, стала архитектура системы Peak Energy. Компания разработала полностью пассивную конструкцию, позволяющую отказаться от активного охлаждения. Такое решение не только снижает энергопотребление вспомогательных систем на 97%, но и заметно упрощает инфраструктуру, повышает безопасность и уменьшает риски перегрева. Разработчики подчеркивают, что их натриевая технология обладает важным преимуществом - сниженной деградацией аккумуляторных ячеек. По оценкам Peak Energy, за двадцать лет эксплуатации система теряет примерно на 30% меньше емкости, чем литий-ионные аналоги, что делает ее особенно привлекательной для операторов крупных энергохранилищ, которым не требуется периодически докупать и заменять блоки для поддержания первоначального уровня мощности. Переход к пассивному охлаждению также положительно влияет на экономику проекта. Отсутствие сложных систем теплоотвода означает меньшие затраты на обслуживание, а повышение стабильности элементов питания позволяет сократить частоту плановых ремонтов. Все это снижает суммарную стоимость владения для будущего оператора и делает проект более предсказуемым в долгосрочной перспективе. Проект Peak Energy и Jupiter Power привлекает внимание не только масштабами, но и демонстрацией готовности энергетической отрасли пробовать новые пути развития. Натрий-ионные аккумуляторы, некогда рассматривавшиеся как нишевое решение, благодаря подобным инициативам начинают занимать свое место в глобальной инфраструктуре хранения энергии, формируя альтернативу литиевым системам в масштабах, которые еще недавно казались невозможными.

Другие интересные новости:

▪ Самые точные оптические часы

▪ Смарт-окна Ford

▪ Видеозапись предметов поможет подслушать разговор

▪ Обновлена линейка FPGA Efinix Titanium

▪ Робот для сбора фруктов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Охрана и безопасность. Подборка статей

▪ статья Стивен Фрай. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как мы видим в трех измерениях? Подробный ответ

▪ статья Раздельная смазка двухтактного двигателя. Личный транспорт

▪ статья Мигающий красный фонарь. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Превращение бутылки в букет цветов. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026