Устройство поддержания рабочей температуры теплоинерционных нагрузок на триггере Шмитта. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Данное электронное устройство можно использовать для поддержания рабочей температуры нагрузок с большой тепловой инерцией, например, электроутюгов, электроплит, электрокипятильников и др. Прибор также с успехом может заменить биметаллический контакт в случае его поломки в вышеуказанных устройствах.

Благодаря данному устройству можно сэкономить электроэнергию и продлить срок службы теплоэнергетических потребителей. Триггер Шмитта (ТШ) с полевым транзистором на входе можно применять в электронных устройствах автоматики, где сигнал переменного тока необходимо преобразовать в импульсы. Это схемы диагностики, измерители сдвига фаз и другие устройства. Собственно ТШ собран на транзисторах VT1, VT2 и работает в частотном диапазоне от нуля герц до единиц килогерц, имеет большое входное сопротивление и регулируемый порог срабатывания.

Устройство позволяет подключать нагревательные устройства мощностью до 1,3 кВт и ступенчато регулировать мощность в подключенной нагрузке согласно нижеприведенному ряду: 0, 17, 34, 50, 65 и 100%.

Электрическая схема (см. рисунок) состоит из мостового выпрямителя на VD2, стабилизатора на VD3, VD4, собственно ТШ на VT1, VT2, усилителя тока - эмиттерного повторителя на VT3, нагруженного реле K1 и реле K2 с мощной контактной группой для подключения мощных тепловых нагрузок.

(нажмите для увеличения)

Как известно, триггером на обычных транзисторах p-n-p типа называют электронное устройство с эмиттерными связями, в котором эмиттеры транзисторов соединены вместе и работают на общую токовую нагрузку (R11 на рисунке), а собственные нагрузки транзисторов (R1 и R2) за счет обратных связей, созданных вышеприведенной схемой и общим токовым резистором R11, могут находиться только в релейном режиме, т.е. один транзистор открыт, второй закрыт и наоборот. Данный ТШ отличается от вышеописанного тем, что вместо обычного p-n-p транзистора на входе схемы включен полевой (канальный).

ТШ широко применяют в электронике, например, в первых отечественных цветных телевизорах "Электрон 701" и "Рубин 401-1" (для слежения за цветовой синхронизацией). Схема ТШ в данном случае лампово-полупроводниковая. Исходное состояние триггера: транзистор VT2 открыт, VT1 закрыт. Если на вход триггера отрицательное напряжение не подается (точка соединения R4 и R5), триггер постоянно находится в исходном состоянии. Если на вход триггера подать отрицательное напряжение выше порога его срабатывания, то он при определенном напряжении (пороге срабатывания) перейдет в другое устойчивое состояние. В этом случае VT2 закроется, а VT1 откроется.

Когда порог срабатывания при повышенном напряжении на входе, а также напряжении, при котором триггер возвращается в исходное состояние при понижении напряжения на его входе, не равны, то имеет место так называемый гистерезис, равный dU.

Принцип работы. При подаче напряжения питания на ТШ (Uпит = 15 В) конденсатрр C2 через резистор R4 и нормально замкнутый контакт реле K1.1 начинает заряжаться. Отрицательное напряжение на входе триггера (на конденсаторе C2) растет. При достижении определенного напряжения (порядка 4,5 В) транзистор VT2 скачкообразно переходит в закрытое состояние. Реле K1 включается (зажигается HL1), и контакт K1.1 разрывает цепь заряда C2. Конденсатор C2 разряжается по цепи C2-R5-R8. При определенном напряжении (около 3 В) ТШ возвращается в исходное состояние. Транзистор VT2 открывается, и реле K1 отключается. Конденсатор C2 через контакт K1.1 снова заряжается, и цикл повторяется.

При указанных на схеме номиналах реле K1 находится во включенном состоянии 7 с, в выключенном 14 с. Таким образом, получается шкала потребляемой мощности со (при указанном на схеме положении тумблера SB1) значениями 0, 35, 65, 100 %.

Если тумблер SB1 включить, то в цепь нагрузки подключается мощный диод VD5, который позволяет получить дискретную общую шкалу нагрева 0, 17, 34, 50, 65, 100 %. При необходимости данную шкалу можно изменить. Например, при использовании авторами резисторов R4 = 100 кОм, R8 = 75 кОм (Uпит = 15 В) время нахождения реле во включенном состоянии составило 8 с, в выключенном 24 с. В результате шкала нагрева имела вид: основная 0, 25, 75, 100; дополнительная 0, 12, 37, 50.

Преимущество данной схемы регулирования мощности нагрева, в отличие от схем на тиристорах, опубликованных ранее [1-4], заключается в том, что без какихлибо изменений в схеме путем ввода дополнительных элементов (мощного реле K2', SA1' SB1', VD5', а также гнезда для подключения нагрузки) можно независимо регулировать еще одну тепловую нагрузку, аналогичную основной. В случае доработки устройства для регулирования двух или трех нагрузок необходимо подобрать емкость конденсатора C3.

Детали. C3 - на рабочее напряжение 400..500 В. В схеме применен конденсатор типа K73-11 2,2 мкФ x 250 В. Конденсаторы C1, C2, C6 типа K50-6. Мощность резистора R12 0.5 или 1 Вт. Резистор R13 - 2 Вт сопротивлением 47..68 Ом. Мощность остальных резисторов - 0,125 или 0,25 Вт. Диод VD1 - германиевый типа Д9 с любым буквенным индексом. Мост VD2 - высоковольтный, например, КЦ403А...В, КЦ404А..В. Стабилитроны VD3, VD4 установлены на радиаторы площадью 1x1 см2. Их можно заменить одним стабилитроном Д815Е. VD5 установлен на радиатор. В качестве VD5 можно применить любой высоковольтный типа Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247. Тумблер SB1 типа ТВ1-2. Переключатель SA1 типа ПМ2 (паспорт 5П2Н или 11П1Н). Транзистор VT1 с малым напряжением отсечки типа КП103Е, КП201Е или 2П103А. Особое внимание следует обратить на подключение затвора VT1. Транзистор VT2 типа p-n-p с коэффициентом усиления не менее 50. Реле K1 типа РЭС22 (паспорт РФ4.500.129 или 0230502), реле K2 типа РЭН18 (паспорт РХ4.564.509). K2.1 - два запараллеленных контакта реле РЭН18.

Для подавления помех, создаваемых устройством, в схему введены элементы C4 и C5, емкость которых подбирают эмпирическим путем. Включив любой радиоприемник, настроенный на диапазон СВ или ДВ, путем включения и выключения реле K2 добиваются минимизации помех, вносимых схемой в работу других устройств. Параллельно обмотке реле K2 рекомендуется также установить диод, включенный катодом на общий провод.

В связи с тем что электрическая схема имеет гальваническую связь с сетью 220 В, необходимо соблюдать все меры безопасности при монтаже и наладке устройства.

Монтаж рекомендуется выполнять в два этапа, разделив схему на два узла. Первый узел - все элементы правее стабилитронов VD3, VD4 (ТШ, реле K1), второй узел - левая (по схеме) часть, включая VD3 и VD4. Такой подход при монтаже обусловлен тем, что основной узел (ТШ и реле K1) настраивают при наличии постоянного источника питания 15 В, не связанного с сетью, что предотвращает поражение электрическим током при наладке устройства.

Наладка. Собрать узел с элементами K1, R6, R7, HL1. Подключив омметр (или любой другой пробник), на свободном контакте реле K1 проверяют напряжение включения и выключения K1. Подбирая R6, добиваются, чтобы реле K1 включалось при 7..9 В, а выключалось при 3,5...4,5 В. Затем подключают отлаженный узел в схему. Подключают омметр между общим проводом ("+" C1 и C2) и эмиттером VT3. На ТШ подают постоянное напряжение 15 В. Если схема собрана без ошибок, то ТШ сразу начинает правильно функционировать. При этом на вольтметре (напряжение дублируется на HL1) фиксируют два значения напряжений: низкого уровня (приблизительно 3 В, реле K1 выключено) и высокого уровня (около 11 В, реле K1 включено). При фиксации на вольтметре U = 3 В триггер находится в исходном состоянии, а при фиксации 11 В ТШ находится в "перевернутом" состоянии. При этом контакт К1.1 размыкается, конденсатор C2 начинает разряжаться, реле K1 будет в таком состоянии до того момента, пока на C2 напряжение не понизится до нижнего порога срабатывания данного триггера, который скачкообразно перейдет в другое устойчивое состояние. Контакт K1.1 замыкается, C2 снова заряжается, и цикл повторяется. Проконтролировав нормальное функционирование ТШ с помощью R4 и R8, подбирают необходимую шкалу нагрева.

Отключают от источника правую часть схемы. Затем тщательно проверяют правильность монтажа левой части схемы, после чего собирают всю схему. Подключив собранное устройство в сеть, вольтметром проверяют напряжение (щуп на "+" C1 и C2). Напряжение на коллекторе VT3 должно быть 15 ±0,5 В, а напряжение на "-" VD2 20 ±2 В.

При использовании ТШ с регулируемым порогом срабатывания в схеме необходимо вместо постоянного резистора R1 установить переменный с ограничительной добавкой.

Литература:

1. Нигматулин.Ю. Регулятор мощности широкого применения //Радио.-1998.-№7.С.40-41.
2. Прокопцев.Ю. Автомат периодического включения и выключения нагрузки //Радио.-1998.-№9.-С.45.
3. Торлин.С.Ф. Регулятор мощности на симисторе//Радiоаматор.-1998.-№6.-С.43.
4. Кузнецов.А. Симисторный регулятор мощности с низким уровнем помех //Радио.-1998.-№6.-С.60-61.

Авторы: В.Г.Никитенко, О.В.Никитенко

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Получение влаги из воздуха без затрат энергии 15.06.2025

Вода - один из важнейших ресурсов на планете, и поиск новых способов ее получения особенно актуален в условиях глобального изменения климата и растущей засухи. Традиционные методы сбора воды из воздуха часто требуют затрат энергии или высокой влажности, что ограничивает их эффективность и применение. Однако группа американских инженеров сделала значительный прорыв, разработав материал, способный извлекать воду из атмосферы без использования дополнительной энергии. Команда исследователей из Пенсильванского университета совместно с учеными из Технического университета Мюнхена представила новый класс наноматериалов, которые используют явление капиллярной конденсации. Этот процесс заключается в том, что водяной пар превращается в жидкость внутри крошечных пор материала, даже при невысокой влажности воздуха. Такое сочетание гидрофильных и гидрофобных элементов внутри наноструктуры позволяет собирать воду там, где традиционные методы оказываются бессильны. В ходе экспериментов ученые и ...>>

Динамическое изменение свойства света 15.06.2025

Современная наука стремится выйти за пределы традиционной электроники, используя свет для передачи и обработки информации. Управление свойствами света открывает новые горизонты в создании оптических компьютеров и устройств следующего поколения. Одним из ключевых направлений является возможность динамически изменять параметры света, такие как его поляризация и хиральность - способность электромагнитной волны вращаться по-разному. Недавнее открытие ученых из Университета Юты стало важным шагом в этом направлении. Исследователи представили инновационную программируемую гетероструктуру - сложный многослойный материал, в котором объединены выровненные углеродные нанотрубки и материалы с изменением фазы, например, германий-сурма-теллур (GST). Такое сочетание позволяет управлять поляризацией света не статично, как это было ранее, а динамично, с возможностью перепрограммирования. Ведущий автор проекта, Вейл Гао, сравнил предыдущие материалы с резными камнями - красивыми, но неподвижными, то ...>>

Холодные душ излечивает от стресса 14.06.2025

Стресс сегодня стал одной из самых распространенных проблем современного общества, и поиск эффективных способов его снижения является важной задачей для науки и медицины. Несмотря на разнообразие методик, не все из них доступны или удобны в повседневной жизни. Однако ученые все чаще обращают внимание на простые и доступные методы, которые могут помочь справиться с психологическим напряжением и улучшить общее самочувствие. Одним из таких способов, доказавшим свою эффективность, является холодный душ. Холодный душ - это простой, доступный и научно обоснованный способ улучшить не только психическое, но и физическое здоровье. Он стимулирует организм, помогает справиться со стрессом, повышает концентрацию и укрепляет силу воли. Несмотря на дискомфорт, который может возникать вначале, регулярное принятие холодных душей способно стать надежным инструментом для улучшения качества жизни. Американские исследователи под руководством Анны Мейер провели серию исследований, которые подтвердили ...>>

Случайная новость из Архива Быстрое измерение параметров магнитного поля 15.04.2015 Точное определение параметров магнитных полей играет важную роль в геологии, медицине и других областях науки. Ученые из Массачусетского технологического института (США) разработали лазерный детектор магнитного поля ускоряющий процесс исследований в 1000 раз. Одним из способов определения параметров магнитного поля является пропускание лазерного луча через синтетический алмаз с азото-замещенной вакансией в решетке. Присутствие магнитного поля может влиять на спины электронов в такой вакансии при переходе их на новый энергетический уровень, а различия в энергетических состояниях позволяет ученым измерить силу магнитного поля. Единственная проблема заключается в том, что для точного определения параметров магнитного поля требуется провести довольно много измерений. В конструкции нового детектора лазер может многократно отражаться от поверхностей внутри алмаза, обеспечивая тем самым длину пути луча около метра и делая гораздо больше замеров за одно включение. По расчетам ученых, такой детектор эффективнее традиционного примерно в 1000 раз. Исследователи считают, что вскоре станет возможным сделать датчик магнитного поля настолько компактным и мобильным устройством, что его можно будет носить с собой, а работать он сможет от батарейки.

Другие интересные новости:

▪ Равнодушие против с бессонницы

▪ Корпус Gigabyte Aorus C500 Glass

▪ Искусственный свет полнит

▪ Расширение возможностей GSM/GPRS модема MAESTRO 100

▪ Чем пахнут ядовитые грибы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство аудио. Подборка статей

▪ статья Плетью обуха не перешибешь. Крылатое выражение

▪ статья Какой длины может достигать хоботок бабочки? Подробный ответ

▪ статья Настольный токарный станок. Домашняя мастерская

▪ статья Изолированный выключатель освещения с таймером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Итальянские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025