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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Морской закон под сомнением 18.08.2012 При кораблекрушении в первую очередь спасают женщин и детей, а капитан последним сходит с тонущего корабля, не так ли? В этом усомнились шведские социологи, проанализировавшие данные о спасшихся и погибших при кораблекрушениях с 1852 по 2011 год. Учтены 18 самых известных катастроф за эти 160 лет, от крушения английского судна "Биркенхед" в Индийском океане до гибели "Булгарии" на Волге. По данным шведских социологов, капитан и команда при несчастных случаях имеют на 18,7% больше шансов выжить, чем пассажиры. В рассмотренных 18 кораблекрушениях выжили только 17,8% женщин и 34,5% мужчин. В трех из 18 катастроф погибли все бывшие на борту женщины. Из этой статистики выбивается случай "Титаника", поскольку капитан Эдвард Смит угрожал застрелить тех, кто не пропустит в шлюпки первыми детей и женщин. Поэтому в знаменитой катастрофе выжили 73,3% женщин, 50,4% детей и только 20,7% мужчин. Сам капитан ушел на дно вместе со своим судном.

Другие интересные новости:

▪ Дорожное движение может усугубить аллергию

▪ Автозаправка на дому

▪ Глобальное потепление разрушает пищеварительную систему

▪ Умная лампочка с управлением через Bluetooth и Zigbee

▪ Пауки, питаясь графеном, плетут прочнейшую паутину

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы. Подборка статей

▪ статья Заплатка на лужайку. Советы домашнему мастеру

▪ статья Какие животные самые ленивые? Подробный ответ

▪ статья Частуха подорожниковая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Модернизация АС 35АС-012. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сеть ISDN. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026