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:

Рыжий ген и ускоренная эволюция 30.04.2026

Вопрос о том, как и насколько быстро меняется человеческий вид, давно занимает биологов и генетиков. Долгое время считалось, что эволюционные процессы происходят крайне медленно, однако новые данные заставляют пересматривать эти представления. Особенно интересные результаты связаны с изменением частоты редких генетических признаков, включая рыжий цвет волос. Рыжеволосость сегодня остается редкой чертой: ее носители составляют менее 2 процентов мирового населения. Однако анализ древней и современной ДНК показывает, что ген, связанный с этим признаком, за последние примерно 10 тысяч лет стал заметно более распространенным, особенно среди популяций Европы. Более того, вместе с ним исследователи фиксируют и другие изменения в генетическом профиле человека, затрагивающие внешность и физиологические особенности. Среди сопутствующих тенденций, выявленных в генетических данных, отмечается увеличение частоты светлой кожи, снижение вероятности мужского облысения, а также некоторые физиолог ...>>

Нейтринный лазер 30.04.2026

Нейтринный лазер - это гипотетическое устройство, способное управлять потоками одних из самых трудноуловимых частиц во Вселенной. Такая разработка открывает новые горизонты в изучении фундаментальных законов природы и может изменить представления о космосе. Идею нового типа излучателя представили физики из Massachusetts Institute of Technology, предложив лазер, который вместо света генерирует поток нейтрино. Эти частицы, почти не взаимодействующие с материей, настолько слабо проявляют себя, что их часто называют "частицами-призраками". Тем не менее они пронизывают все вокруг: по оценкам, триллионы нейтрино ежесекундно проходят через человеческое тело, не оставляя следа. Несмотря на их колоссальную распространенность во Вселенной, нейтрино остаются одними из наименее изученных частиц. Их крайне сложно регистрировать, а еще сложнее контролировать, поэтому традиционно их получают в крупных установках вроде ядерных реакторов или ускорителей частиц. Такие комплексы требуют огромных за ...>>

Мороженое не такое вредное, как принято считать 29.04.2026

В питании часто встречаются продукты, которые одновременно вызывают удовольствие и сомнения с точки зрения здоровья. К таким относится и мороженое: оно воспринимается как типичный десерт с высоким содержанием сахара и жиров, однако современные научные данные постепенно усложняют это привычное представление. Долгое время считалось, что мороженое не может быть частью рационального питания, однако исследования последних лет показывают более неоднозначную картину. Ученые подчеркивают, что влияние этого продукта на организм зависит не только от его сладости или калорийности, но и от состава, качества ингредиентов и общего образа жизни человека. Одни из наиболее масштабных данных были получены в рамках долгосрочных наблюдений в США, включавших проекты Nurses Health Study, Nurses Health Study II и Health Professionals Follow-Up Study. В этих исследованиях на протяжении 20-40 лет наблюдали примерно 190 тысяч взрослых участников, регулярно собирая данные об их питании, физической активнос ...>>

Случайная новость из Архива Микроб-реставратор 04.10.2003 Кислотные дожди и выветривание постепенно разрушают каменную архитектуру древности, особенно здания и памятники, выполненные из пористых и сравнительно непрочных карбонатных горных пород - известняка, мрамора и доломита. В результате химических процессов получаются менее прочные и легче растворимые в воде соли кальция, камень постепенно разрушается. Сейчас испанские ученые нашли штамм бактерий, способный "реставрировать" памятники архитектуры. Мысль заселять поверхность камня микроорганизмами, берущими из воздуха углекислый газ и заменяющими неустойчивые соли кальция карбонатом, возникла уже довольно давно и испытана на практике. Но оказалось, что карбонат откладывается в порах камня, забивает их и мешает испарению дождевой влаги, только ускоряя этим разрушение. Геологи из университета Гранады сообщают о положительных результатах испытания широко распространенной почвенной бактерии Myxococcus xanthus на образцах известняка, из которого созданы многие исторические памятники Испании. Оказалось, что производимые бактерией кристаллики карбоната кальция прочно связываются с материалом самого камня и не забивают поры, а выстилают их изнутри. Бактериальный карбонат кальция химически идентичен кальциту известняка, но органические молекулы, добавляемые в него бактерией, делают новый минерал даже прочнее исходной горной породы. Сейчас с помощью бактерии пробуют реставрировать участки каменной резьбы на здании Альгамбры - дворца IX века.

Другие интересные новости:

▪ Биоразлагаемые шлепанцы из водорослей

▪ Робот для домашнего хозяйства

▪ Превращение проводника в диэлектрик

▪ 8-ядерный мобильный процессор от Samsung

▪ Солнечные модули CIGS от TSMC Solar

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Фемистокл. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему Греция препятствовала вхождению Македонии в НАТО и Евросоюз? Подробный ответ

▪ статья Работа в дизельной. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Лампы прослужат дольше. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Три слоя жидкости. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026