Симисторный термостабилизатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Отличие этого варианта термостабилизатора от многих других, ранее описанных в нашем журнале, заключается в основном в замене традиционного тринистора симистором, что позволило исключить выпрямительный мост, составленный из мощных диодов. В результате число элементов, устанавливаемых на теплоотвод при выходной мощности до 1 кВт, сократилось с пяти до одного. Термостабилизатор можно использовать для поддержания температуры в домике на садовом участке, в погребе, балконном "овощехранилище " и других закрытых объемах.

Стабилизация температуры предлагаемым электронным устройством, осуществляется, как обычно, включением и выключением сетевого напряжения, подаваемого на нагрузку - нагреватель, в зависимости от температуры датчика - терморезистора. Включение самого симистора происходит вблизи момента перехода сетевого напряжения через "нуль", что снижает уровень помех.

Схема термостабилизатора приведена на рис. 1. В термостабилизаторе использованы узел питания и цепи формирования импульсов в моменты прохождения сетевого напряжения через "нуль", описанные в [1], поэтому часть схемы, полностью повторяющая рис. 1 [1], здесь не показана.

"нуль" формируется импульс отрицательной полярности. Триггер Шмитта, собранный на элементах DD1.1, DD1.2 и резисторе R9, формирует крутые фронты и спады этого импульса. Положительный перепад напряжения, соответствующий началу полупериода, дифференцируется цепочкой C4R11 и в виде короткого импульса положительной полярности подается на входной вывод 12 элемента DD1.4.

Одновременно на второй вход (вывод 13) элемента DD1.4 поступает сигнал с выхода ОУ DA1, выполняющего функцию компаратора. Его входы подключены к выходам термочувствительного моста, образованного резисторами R5 - R8 и терморезистором RK1. Пока температура терморезистора выше установленной резистором R5, напряжение на неинвертирующем входе ОУ меньше, чем на инвертирующем, на выходе компаратора формируется сигнал низкого уровня. В это время импульсы через элемент DD1.4 не проходят и светодиод HL1 закрыт.

Когда температура терморезистора RK1 снизится и напряжение на нем станет больше, выходной сигнал ОУ будет соответствовать высокому уровню, включится светодиод HL1, импульсы с дифференцирующей цепочки C4R11 начнут проходить через элемент DD1.4 на базу транзистора VT3. В начале каждого полупериода транзистор начнет включать симистор VS1 и тем самым подключать к сети нагрузку - нагреватель.

Все элементы устройства, кроме симистора и гнездовой части выходного разъема Х1, смонтированы на печатной плате размерами 80x50 мм (рис. 2). Плата, выполненная из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К73 - 16 (С1), К50 - 6 (С2), КМ - 5 (остальные). Переменный резистор R5 - СПЗ - 4аМ или СПЗ - 4бМ. Диоды VD1 и VD2 - любые кремниевые импульсные или выпрямительные, стабилитрон VD3 - на напряжение стабилизации 10...12 В. Микросхема К561ЛА7 заменима на К176ЛА7 или КР1561ЛА7. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми кремниевыми маломощными структуры p-n-p, транзистор VT3 - средней или большой мощности такой же структуры с допустимым коллекторным током до 150 мА.

Функцию компаратора (DA1) может выполнять практически любой ОУ, работающий при полном напряжении питания 10 В и потребляющий ток не более 5 мА, например, КР140УД7, К140УД6, КР140УД6, КР140УД14. Светодиод HL1 - любой из серии АЛ307. Его следует максимально вынести за пределы платы, и "смотреть" он должен в ту же сторону, что и вал переменного резистора R5. Корпус резистора R5 соединен с минусовым проводником цепи питания микросхем, что необходимо для его экранирования.

Терморезистор RK1, использованный в изготовленном образце устройства, - ММТ - 4. Но подойдет и любой другой серии ММТ или КМТ на номинальное сопротивление 10...33 кОм. Лучше - герметичные ММТ - 4 или КМТ - 4 [2, 3].

Для определения сопротивлений резисторов R5 и R6 необходимо задаться диапазоном температур, в котором должен работать термостабилизатор. Сопротивление терморезистора измеряют при максимальной рабочей температуре. Такое же сопротивление или несколько меньшее должен иметь и резистор R6. Затем измеряют сопротивление терморезистора при минимальной температуре и подбирают сопротивление резистора R5 таким, чтобы оно в сумме с сопротивлением резистора R6 было не меньше измеренного. Если есть затруднения в измерении сопротивления терморезистора в диапазоне температур, можно считать, что для резисторов серии ММТ оно увеличивается на 19% при уменьшении температуры на 5°С, на 41% приуменьшении на 10°С и в два раза - на 20°С. Аналогично при таком же повышении температуры уменьшение сопротивления прибора составляет 16%, 29% и два раза соответственно. Для терморезисторов КМТ подобное изменение примерно в 1,5 раза больше.

Указанные на схеме номиналы резисторов R5, R6 и терморезистора RK1 соответствуют диапазону работы термостабилизатора 15...25°С.

Монтажную плату и симистор КУ208Г (или КУ208В), установленный на ребристом теплоотводе размерами 60x50x25 мм, размещают в пластмассовой коробке размерами 150x95x70 мм так, чтобы терморезистор оказался близко к нижней стенке коробки, а теплоотвод симистора - к верхней. Предварительно в этих стенках корпуса наименьшего размера просверливают возможно большее число вентиляционных отверстий диаметром 6 мм с шагом 10 мм. Светодиод и вал резистора выводят через отверстия в передней стенке коробки. Сам же вал переменного резистора и крепежный винт пластмассовой ручки на нем не должны быть доступны для случайного прикосновения.

Налаживать и градуировать регулятор начинают без симистора. Вывод 12 элемента DD1.4 временно соединяют проволочной перемычкой с выводом 14 этой микросхемы, и к резистору R12 подключают вольтметр постоянного напряжения. Конденсатор С1 шунтируют резистором сопротивлением 220...330 Ом, после чего термостабилизатор подключают к источнику постоянного тока с выходным напряжением 12...15 В. Значение напряжения этого источника устанавливают таким, чтобы ток, потребляемый термостабилизатором, был в пределах 18...20 мА.

Терморезистор помещают в воду, температура которой соответствует середине рабочего диапазона. Изолятор термистора не должен касаться воды. При вращении вала резистора R5 по часовой стрелке светодиод HL1 должен загораться, а вольтметр показывать напряжение около 9 В, при вращении же его в противоположном направлении светодиод будет гаснуть, а стрелка вольтметра стоять на нулевой отметке шкалы. Делают соответствующую отметку на шкале переменного резистора. Изменяя температуру воды, полностью градуируют термостабилизатор.

Для проведения этой операции можно вместо терморезистора использовать постоянные резисторы с номиналами, соответствующими измеренным сопротивлением терморезистора при заданных температурах.

Удалив дополнительный резистор и проволочную перемычку, полностью собирают стабилизатор и проверяют его работу с лампой накаливания, подключенной к разъему Х1 "Нагрузка".

Для линеаризации шкалы переменного резистора можно воспользоваться рекомендациями статьи [4].

Регулятор устанавливают в вертикальном положении так, чтобы вентиляционные отверстия в его корпусе ничем не закрывались, например, на стену комнаты. Если термостабилизатор используется для поддержания температуры в погребе, инкубаторе или балконном "овощехранилище", его лучше размещать вне термостабилизируемого объема, а терморезистор вынести из корпуса стабилизатора. В этом случае для уменьшения влияния наводок на место терморезистора на плату следует поставить оксидный конденсатор емкостью не менее 50 мкФ на номинальное напряжение не менее 10 В. Сам же терморезистор и подводящие к нему провода должны быть тщательно за изолированы.

Термостабилизатор не имеет гистерезиса по температуре, и его точность может быть весьма высокой - порядка 0,1°С. Но если по каким-то причинам гистерезис все же требуется, необходимо включить между выводами 3 и 6 ОУ DA1 резистор (на рис. 2 он показан штриховыми линиями) сопротивлением несколько мегаом.

Литература

1. Бирюков С. Симисторные регуляторы мощности. - Радио, 1996, № 1, с. 44-46.
2. Терморезисторы. Учебный плакат. - Радио, 1975, №5. с. 32.
3. Резисторы. Справочник. - М.: Радио и связь, 1991, 528 с.
4. Алешин П. Линеаризация терморезисторного моста. - Радио, 1997, № 11, с. 58, 59.

Автор: С.Бирюков, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Съедобная батарейка 19.12.2023 Группа итальянских ученых, представляющих Миланский университет, представила удивительное технологическое достижение - первую в истории съедобную батарейку. Эксперты уже признали этот проект одним из наилучших изобретений текущего года. Это уникальное изобретение отражает не только инновационные технологические возможности, но и важность заботы об окружающей среде. Съедобная батарейка открывает новые перспективы в области медицинских технологий и биосенсорики, при этом призывая к бережному отношению к природе и вниманию к энергетической эффективности. В корпусе съедобной батарейки используется пчелиный воск, а ее создание включает в себя такие необычные компоненты, как 24-каратное золото, аналогичное тому, что используется в ювелирных украшениях для тортов, а также пищевая добавка этилцеллюлозы. Активные материалы включают рибофлавин, известный как витамин B2, и кверцетин, который обычно продают как пищевую добавку и содержится в каперсах. Также состав включает активированный уголь, широко применяемый для придания черного цвета хлебу или в медицинских препаратах для абсорбции газов в кишечнике. Сепаратор батареи изготовлен из морских водорослей нори, используемых при приготовлении суши. Ученые утверждают, что напряжение батареи составляет от 0,6 до 0,7 вольта. Ее можно проглотить в рабочем состоянии, не вызывая никаких побочных реакций. Планируется, что съедобную батарейку можно будет использовать в медицинских устройствах, предназначенных для внутреннего приема, биосенсорах, мини-камерах или роботах, предназначенных для анализа пищеварительной системы. Ученые отмечают, что это устройство является пока что только прототипом, разработанным в лабораторных условиях, и его появление на рынке пока не рассматривается. В настоящее время идет активная работа по улучшению дизайна, увеличению энергетической мощности, снижению стоимости (включая использование вторичных материалов), а также разработке технологии массового производства. Важным аспектом необходимости съедобной батарейки является соблюдение принципов экологической чистоты окружающей среды.

Другие интересные новости:

▪ Умной дом Huawei

▪ Биометрические перчатки для пилотов Ф1

▪ Нобелевская премия вредна для ее лауреатов

▪ Адаптор для подключения монитора 4K через USB

▪ NLAS2066 - аналоговый переключатель для разделения линий USB и стандартной логики

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Лобачевский Николай Иванович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какой народ занимается подледным сбором мидий во время морских отливов? Подробный ответ

▪ статья Обслуживание челюстного лесопогрузчика в качестве грузоподъемного средства. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Концепция конструирования современных ламповых УЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья УКВ приставка к приемнику прямого усиления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026