Подогреватель для боксов телевизионных камер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Камеры специализированных телевизионных систем работают обычно на открытом воздухе, а потому требуют защиты от климатических воздействий. По этой причине чаще всего их размещают внутри герметичных боксов. У большинства телевизионных камер (ТК) интервал рабочих температур составляет -20...+55°С, поэтому боксы приходится снабжать подогревателями, которые включаются при снижении температуры окружающего воздуха ниже 0°С. К сожалению, сертифицированные боксы с достаточно надежными устройствами нагрева и управления дороги. Дешевые же весьма ненадежны. В результате задача создания недорогих и надежных подогревателей остается очень актуальной. Описание одного из таких приборов предлагается ниже.

Устройство рассчитано на работу внутри герметичных боксов объемом 2...10 дм3, не имеющих специальной теплоизоляции, в условиях климата средних широт России. Оно представляет собой подогреватель, который включается при снижении температуры в боксе и обеспечивает поддержание ее на определенном уровне с погрешностью (с учетом неоднородного ее распределения внутри контролируемого объема) не более 1...3°С.

Работает подогреватель по принципу порогового регулирования температуры. Его электрическая схема представлена на рис. 1. Первичный нестабилизированный источник напряжением Uпит=20 В служит для питания только нагревателя и стабилизатора на микросхеме DA1. Устройство управления ТК питается стабилизированным напряжением Uпит.стаб=12 В, формирующимся на выходе DA1.

Следует отметить, что температурная нестабильность выходного напряжения у трехвыводных интегральных стабилизаторов больше, чем у стабилизаторов других типов. Эта нестабильность проявляется и при саморазогреве микросхемы КР142ЕН8Д протекающим через нее током.

ТК разных типов потребляют ток 0,1...0,2 А, поэтому стабилизатор DA1 пришлось снабдить навесным теплоотводом площадью около 30 см2. Наличие температурной нестабильности напряжения Uпит.стаб необходимо учитывать при выборе пороговой схемы устройства управления нагревателем.

Преобразователь температура - напряжение выполнен в виде делителя напряжения на резисторах R1, R2 и терморезисторе R4. Делитель нагружен на входное сопротивление логического элемента DD1.1, составляющее около 1012 Ом, поэтому рабочий ток терморезистора R4, равный примерно 0,5 мА, не зависит от нагрузки делителя.

Функции порогового устройства выполняет элемент DD1.1 микросхемы DD1, осуществляющий сравнение падения напряжения на терморезисторе R4 с уровнем входного напряжения Uпор2, при котором срабатывает сам DD1.1. Для двух типов логических элементов величины Uпор могут быть определены по статическим передаточным характеристикам, представленным на рис. 2,а. Напряжения Uпор находятся на участках характеристик, которые заключены между уровнями минимального напряжения логической единицы U1мин и максимального напряжения логического нуля U0макс. Соответствующие этим участкам интервалы входных пороговых напряжений логических элементов относительно малы, поэтому можно приближенно полагать, что Uпор соответствует середине этого интервала, т. е. Uпор=0,5Uпит.стаб. Такое приближение позволяет определить Uпор с погрешностью порядка десятков милливольт.

Вследствие температурной нестабильности напряжения Uпит.стаб. в интервале рабочих температур ТК важно, чтобы отношение величины Uпор порогового элемента к падению напряжения на R4, равному R4Uпит.стаб./(R1+R2+R4), сохранялось неизменным. Логические элементы серий КМОП хорошо отвечают этому требованию, что демонстрирует рис. 2,б. Приведенные на нем зависимости показывают, что соотношение Uпор/Uпит.стаб.=0,5 сохраняется во всем интервале напряжений питания, допустимых для логических элементов микросхем серии К176.

Поскольку на входы DD1.1 действует медленно изменяющееся вслед за изменениями температуры падение напряжения на терморезисторе R4, элемент DD1.1 длительно пребывает в активном режиме, усиливая как полезный сигнал, так и помехи. Для подавления помех на входе и выходе DD1.1 включены ФНЧ - R1R2R4C1 и R3C2 соответственно. Элементы DD1.2, DD1.3 и DD1.4 дополнительно усиливают и формируют полезный сигнал, поступающий на них с выхода фильтра R3C2.

Выходной сигнал элемента DD1.2 управляет источником опорного напряжения, который представляет собой параметрический стабилизатор, выполненный на стабилитроне VD1 и светодиоде HL1.Отличительная особенность такого источника - отсутствие балластного резистора и питание его непосредственно с выхода элемента DD1.2. Это возможно вследствие относительно больших величин выходных сопротивлений КМОП-транзисторов в элементах микросхем серии К176. Питается параметрический стабилизатор через транзистор с каналом типа p. Выходные вольт-амперные характеристики этого транзистора для логических элементов из состава микросхемы К176ЛА7 приведены на рис. 3. Рабочий участок этих характеристик ограничен гиперболой допустимой мощности рассеяния микросхемы К176ЛА7 (Рмакс). На характеристиках: |U| - падение напряжения на рканальном транзисторе, а Iн - ток, протекающий через него. Поскольку падение напряжения на стабилитроне VD1 и светодиоде HL1 составляет примерно 7 В, для Uпит.стаб=12 В положение рабочей точки транзистора соответствует |U|=5 В и Iн=10 мА. При этом выходное сопротивление логического элемента составит примерно 1 кОм, а р-канальный транзистор будет для диодов VD1 и HL1 ограничителем тока. Само опорное напряжение формируется на движке переменного резистора R5.

Нагреватель представляет собой источник тока, собранный на включенных по схеме Шиклаи транзисторах VT1, VT2, резисторе R7 и балластных резисторах R8, R9. При регулировке опорного напряжения величина тока коллектора транзистора VT2 может изменяться от нуля до 1 А, а рассеиваемая им мощность достигать 18 Вт. Чтобы обеспечить надежную работу нагревателя в таких условиях, важна стабилизация тока коллектора транзистора VT2 до температуры, приблизительно, +80°С. Это достигнуто с помощью следующих схемных и конструктивных решений.

Для уменьшения нестабильности коллекторного тока из-за изменений падения напряжения на переходе база- эмиттер при нагреве транзистора он снабжен теплоотводом, площадь поверхности которого выбрана такой, чтобы при работе в данном боксе при токе коллектора 1 А транзистор VT2 не перегревался выше +80°С.

Теперь поговорим о работе подогревателя. Пусть в исходном состоянии температура в боксе выше температуры окружающего воздуха и пороговой температуры, заданной регулировочным резистором R2. При этом сопротивление терморезистора R4 мало, а падение напряжения на нем меньше, чем Uпор. В этом случае на выходе элемента DD1.2 присутствует низкий логический уровень и ток через нагреватель не течет. Со временем температура в боксе вследствие его охлаждения станет уменьшаться. Сопротивление терморезистора R4 и падение напряжения на нем начнут расти и, когда напряжение достигнет уровня Uпор, на выходе DD1.1 будет формироваться пологий фронт напряжения низкого уровня. В процессе формирования этого фронта изменятся состояния выходов логических элементов DD1.2, DD1.3, DD1.4, вследствие чего произойдет переключение устройства управления нагревателем. На выходе элемента DD1.2 установится напряжение, соответствующее напряжению стабилизации VD1 и падению напряжения на светодиоде HL1, и через транзистор VT2 потечет заданный ток.

Теплоотвод VT2 прогреет воздух в боксе. Температура терморезистора R4 начнет расти, а напряжение на нем - убывать. При повторном достижении примерного равенства падения напряжения на терморезисторе R4 и напряжения Uпор устройство управления переключится в исходное состояние, а ток через транзистор VT2 опять прекратится. Эти переключения повторяются через промежутки времени, длительности которых определяются особенностями теплообмена бокса. При этом температура воздуха в боксе будет изменяться вблизи значения заданного положением движка резистора R2.

Главные функциональные узлы описанного устройства размещены на печатной плате (рис. 4). Вне платы находится транзистор VT2. Чтобы обеспечить прогрев всего объема бокса, транзистор VT2 и терморезистор R4 следует разнести на возможно большее расстояние. Подогреватель предполагает использование следующих элементов: транзисторов VT1, VT2 в пластмассовых корпусах, микросхем К176ЛЕ5 или К176ЛА7 (DD1) и КР142ЕН8Д в пластмассовом корпусе (DA1), резисторов R1, R3, R6 - R9 - МЛТ, С2-33, МТ или их аналогов, R2, R5 - СП5-2, R4 - ММТ с номиналом 8...12 кОм, конденсаторов С1-C3 - КМ любой группы.

Размещение подогревателя внутри бокса ТК показано на рис. 5. Транзистор VT2 установлен на теплоотводе из алюминиевого сплава размерами 120x70x3 мм. Он закреплен на слюдяной прокладке с помощью фторопластовой втулки, изолирующей крепежный винт, и поэтому не имеет электрического контакта с теплоотводом. В свою очередь, теплоотвод не имеет металлических крепежных элементов, непосредственно присоединяющих его к корпусу бокса. На краю теплоотвода, обращенном к окну бокса, имеется два ряда отверстий, которые улучшают циркуляцию воздуха. Чтобы выделяющие тепло элементы DA1, R8, R9 как можно меньше влияли на терморезистор R4, он приподнят над платой на высоту 10...15 мм.

Регулировка рабочего режима состоит в выдержке открытого бокса при температуре, равной желаемому порогу включения, при отсутствии тока в нагревателе в течение 20...30 мин. Следует избегать попадания внутрь бокса влаги. Установив в нем желаемую температуру, регулировочным резистором R2 нужно добиться свечения светодиода HL1, остановив регулирование при достижении равенства напряжения на терморезисторе R4 напряжению Uпор.

Автор: Г.Пилько, г.Киев, Украина

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Зеленый чай и метаболическое здоровье 23.01.2026

Зеленый чай на протяжении многих лет остается объектом пристального внимания ученых, поскольку его регулярно связывают с профилактикой различных хронических заболеваний. Этот напиток давно вышел за рамки повседневной традиции и стал предметом серьезных биомедицинских исследований. Недавняя научная работа показала, что полезные свойства зеленого чая могут быть гораздо шире, чем считалось ранее, особенно в контексте обмена веществ и здоровья кишечника. В рамках исследования ученые наблюдали за 40 добровольцами, среди которых 21 человек имел диагностированный метаболический синдром, а 19 участников были здоровыми взрослыми. В течение 28 дней одной группе испытуемых давали экстракт зеленого чая, тогда как другая группа получала плацебо. Такой подход позволил сравнить влияние активных компонентов напитка на разные показатели здоровья. Результаты показали, что у участников, принимавших экстракт зеленого чая, уровень глюкозы в крови оказался ниже, чем у тех, кто получал плацебо. Этот эф ...>>

Наушники Sony LinkBuds Clip 23.01.2026

Sony представила новую модель беспроводных наушников - LinkBuds Clip. Они заметно отличаются от классических устройств. Это открытые наушники с клипсой, которые не вставляются в ушной канал и не охватывают ухо. Вместо этого они фиксируются на ухе, как кафф или ювелирное украшение, позволяя слушать музыку, не отсекая окружающие звуки. Это открытые наушники с клипсовым креплением, которые не вставляются в ушной канал и не охватывают ухо целиком. Они фиксируются на внешней части уха, напоминая кафф или декоративный аксессуар, и позволяют слушать музыку, не перекрывая естественные звуки окружающей среды. В основе модели лежит концепция open-ear, благодаря которой пользователь одновременно слышит воспроизводимый контент и то, что происходит вокруг - шум транспорта, объявления или речь собеседников. По утверждению Sony, такая "всегда открытая" конструкция особенно удобна для повседневного длительного использования, поскольку отпадает необходимость каждый раз ставить воспроизведение на ...>>

Луна поглощает воздух нашей планеты 22.01.2026

Взаимодействие Земли и Луны оказывается не только гравитационным. Новые исследования показывают, что наш естественный спутник постепенно "поглощает" крошечные фрагменты атмосферы Земли, используя для этого солнечный ветер и магнитное поле нашей планеты. Этот процесс исследователи называют космическим каннибализмом. Еще во времена миссий "Аполлон" в 1970-х годах ученые обнаружили в лунном реголите необычные следы воды, углекислого газа, гелия и азота. Стало ясно, что часть этих веществ, включая ионы азота, попала на Луну из верхних слоев земной атмосферы. Долгое время считалось, что подобная передача могла происходить только до того, как Земля сформировала свое магнитное поле. Магнитосфера, как считалось, должна была защищать планету и блокировать утечку атмосферных частиц в космос. Новое моделирование показало, что это представление неверно. Ученые объединили данные лунных образцов с компьютерными моделями и выяснили, что поток ионов усиливается, когда Луна проходит через так ...>>

Случайная новость из Архива Летние фрукты круглый год 31.03.2019 После четырех лет исследований на плантации "МОТ Цафон" в Верхней Галилее израильские исследователи научились выращивать летние фрукты зимой с использованием горячих термальных вод и им удалось собрать первый урожай ранних сортов фруктов. Новая технология основана на использовании горячих геотермальных вод из скважины "Шамир", глубиной 1400 м. Вода температурой +47 попадает в теплицу под давлением и в дальнейшем используется для получения энергии, зимнего подогрева прудов для разведения рыбы, а также для ускорения срока созревания плодов. Попадая в теплицу геотермальные воды создают микроклимат, похожий на весеннюю или летнюю погоду. Такой "обман" стимулирует цветение и раннее созревание плодов. Оценив эффективность работы такой системы в ближайшее время в Верхней Галилее будут созданы дополнительные теплицы по выращиванию скороспелых плодовых деревьев на геотермальных водах.

Другие интересные новости:

▪ Стресс подавляет страх

▪ Техносфера Земли весит 30 триллионов тонн

▪ Моноблок Sony VAIO J

▪ Открыты 20 новых спутников Сатурна

▪ В крови антарктической рыбы нашли антифриз

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Подборка статей

▪ статья Семя раздора. Крылатое выражение

▪ статья Чем замечательна датированная 1513 годом карта турецкого адмирала Пири Рейса? Подробный ответ

▪ статья Лакрица. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Стабилизаторы вращения двигателей ЛПМ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета под шляпой. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026