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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Возрождение мамонтов началось с мышей 03.03.2025 Компания Colossal BioSciences, известная своими амбициозными проектами по возрождению вымерших видов, сделала значительный шаг вперед в своей работе. Генетики и биоинженеры компании успешно вывели шерстистых мышей, используя технологию редактирования генов CRISPR. Этот эксперимент не только приближает ученых к их главной цели - возрождению шерстистого мамонта, но и открывает новые возможности для изучения адаптации млекопитающих к холодному климату. "Колоссальная шерстистая мышь" - это переломный момент в нашей миссии по борьбе с вымиранием. Этот успех делает нас на шаг ближе к нашей цели - возрождению шерстистого мамонта", - заявил соучредитель и гендиректор Colossal Biosciences Бен Ламм. Для достижения этой цели ученые провели масштабное исследование, в ходе которого проанализировали геномы 62 слонов и 59 шерстистых мамонтов, живших на Земле миллионы лет назад. В результате анализа были отобраны гены, отвечающие за формирование шерсти и другие признаки, необходимые для выживания в условиях холода. Исследователи сосредоточились на генах, которые отличают мамонтов от их ближайших родственников - азиатских слонов. Это позволило сузить круг генов до 10, наиболее важных для формирования шерсти и липидного обмена, и при этом совместимых с организмом мышей. С помощью технологии CRISPR ученым удалось изменить цикл роста шерсти у мышей, сделав его в три раза длиннее, чем у обычных грызунов. В результате мыши приобрели густую волнистую шерсть и завитые усы, что сделало их более приспособленными к низким температурам. Этот эксперимент является важным шагом не только в проекте по возрождению мамонтов, но и в изучении механизмов адаптации млекопитающих к холодному климату. "Мы расширили границы генной инженерии, скоординировав множество сложных модификаций и признаков у животных с исключительно высокой эффективностью. Это достижение демонстрирует как технический опыт наших ученых, так и возможности нашей платформы генной инженерии для получения предсказуемых фенотипов", - отметил один из руководителей проекта, молекулярный микробиолог Майкл Абрамс. Таким образом, выведение шерстистых мышей открывает новые перспективы для исследований в области генетики и биоинженерии, а также приближает человечество к возможности возрождения вымерших видов.

Другие интересные новости:

▪ Сухогруз для спецназа

▪ Точный прогноз заморозков с помощью ИИ

▪ Цветной А3 принтер Xerox VersaLink C7000

▪ ТВ-рекордер формата 4K от Sharp

▪ Гиперзвуковая аэродинамическая труба JF-22

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электробезопасность, пожаробезопасность. Подборка статей

▪ статья Конец века. Крылатое выражение

▪ статья Где рождаются угри? Подробный ответ

▪ статья Действие на человека теплоты и лучистой энергии

▪ статья Электросварочный полуавтомат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Распиновка Siemens C25/S25. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025