Програмований термостабілізатор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори

 Коментарі до статті

Навесні, восени (а іноді, і влітку) у садових будиночках доводиться використовувати електричні обігрівачі. Зекономити в цьому випадку дачнику електроенергію допоможе пропонований тут термостабілізатор, який підтримуватиме вночі в приміщенні знижену температуру, а до ранку доведе її до "комфортного" значення.

Термостабілізатор (див. схему на рис. 1) містить терморезисторний міст RK1, R6-R9, компаратор на операційному підсилювачі DA1 і ланцюг управління симістором VS1, виконану дещо незвично.

(Натисніть для збільшення)

У термостабілізаторі застосований блок живлення з конденсатором С6, що гасить. У вихідну діагональ випрямного моста VD5 включені послідовно з'єднані випромінюючий діод U1.1 оптрона U1, світлодіод HL1, що індикує включення нагрівача, і стабілітрон VD4, напруга з якого подається для живлення інших елементів пристрою. При закритому транзисторі VT1 через випромінюючий діод оптрона тече пульсуючий струм з амплітудою близько 32 мА. Пульсації напруги на стабілітроні VD4 згладжені конденсатором С5. Свого максимального значення струм через випромінюючий діод досягає в моменти переходу напруги через нуль, тобто саме тоді, коли необхідно включати оптрон U1 і симістор VS1. Середнє значення струму на виході моста становить близько 22 мА, що більш ніж достатньо для живлення інших елементів термостабілізатора.

При температурі терморезистора RK1 нижче встановленої напруга на вході, що не інвертує, ОУ DA1 вище, ніж на інвертуючому, напруга на виході ОУ близько до напруги на плюсовому виведенні конденсатора С5. Стабілітрон VD3 та транзистор VT1 закриті. Через випромінюючий діод оптрон тече весь струм діодного мосту VD5, оптрон включається і включає симістор VS1. На нагрівач надходить напруга мережі, світлодіод HL1 своїм світлом сигналізує про це. Перше включення симистори VS1 відбудеться в довільний момент часу, після чого він буде включатися на початку кожного напівперіоду, що забезпечить низький рівень перешкод.

Коли температура терморезистора підвищиться до встановленої, ОУ перемкнеться і напруга на його виході стане близькою до напруги мінусового виведення конденсатора С5. Відкриються стабілітрон VD3 та транзистор VT1. Весь струм діодного мосту VD5 піде через транзистор VT1 повз випромінює діод оптрона U1 і світлодіода HL1, причому більша частина як і раніше потече в стабілітрон VD4, а менша - через резистор R12 і стабілітрон VD3 на вихід ОУ DA1. Оптрон U1 і симістор VS1 перестануть включатися на початку кожного напівперіоду, нагрівач буде відключений від мережі.

Температура балансування терморезисторного моста RK1, R6-R9, яку підтримує термостабілізатор, залежить від напруги на виході мікросхеми 15 DD1. При високому рівні на цьому виході напруга на двигуні змінного резистора R8 дещо більша, ніж за низького. Баланс мосту відповідає меншому опору терморезистора RK1 (вищий за його температуру).

У момент включення термостабілізатора в мережу при розімкнених контактах перемикача SA1 починає працювати генератор імпульсів на елементах мікросхеми DD1 з висновками 9, 11, 12, резисторі R3 та конденсаторі С2 [1]. Частота генерації становить близько 20 кГц і, незалежно від вихідного стану тригерів, не більше ніж через 16384 періоду генератора (менше 1 с) на виході 15 мікросхеми DD1 з'явиться високий логічний рівень. Через діод VD1 він надійде на вхід Z генератора і заборонить його роботу [2]. Такий режим є основним для термостабілізатора.

Якщо замкнути контакти перемикача SA1, на вхід R мікросхеми DD1 надійде імпульс і встановить останній тригер лічильника мікросхеми DD1 в нульовий стан (усі попередні тригери до цього моменту вже знаходяться в ньому). На виході з'явиться 15 низький логічний рівень. Тривалість імпульсу обрана рівною 60 мс, що гарантує початок роботи лічильника тільки після закінчення брязкальця контактів перемикача. Підключення конденсатора C3 паралельно С2 призводить до зменшення частоти генерації у 30 000 разів та встановлення періоду імпульсів на вході лічильника мікросхеми DD1 близько 1,5 с.

Наявність низького логічного рівня на виході DD15 1 призводить до зменшення напруги на движку резистора R8 і стабілізації більш низької температури, ніж в основному режимі.

Приблизно через 7 год після замикання контактів перемикача SA1 на виході 15 DD1 з'явиться високий логічний рівень, генератор знову буде зупинений і термостабілізатор перейде в основний режим.

Для повторного запуску стабілізації зниженої температури необхідно розімкнути та знову замкнути контакти SA1. В основному режимі роботи контакти SA1 краще тримати розімкненими. У цьому випадку після перерви в подачі напруги стабілізатор відразу переходить в основний режим.

Резистор R4 і діод VD2 пригнічують імпульсні перешкоди негативної полярності на вході мікросхеми Z DD1, що виникають в момент перезарядки конденсатора C3. За відсутності зазначених елементів ці імпульси через діод VD1 проходять вихід 15 мікросхеми і терморезисторний міст, порушуючи нормальну роботу ОУ DA1. Власний захисний діод мікросхеми DD1, включений паралельно VD2, має дуже великий опір.

Резистор R10 забезпечує невеликий гістерезис ОУ DA1, що сприяє його чіткій роботі. Резистор R13 встановлює робочий режим ОУ, а R14 зменшує струм через HL1 світлодіод до допустимого значення.

Терморезисторний міст розрахований за рекомендаціями, викладеними у статті [3]. У пристрої використано терморезистор ММТ-4 опором 15 кОм. Відповідно до таблиці, наведеної в [3], для інтервалу температур 15...25 °С опір резистора R6 (Rдоп) повинен становити 10,3 кОм, було встановлено резистор з номіналом 10 кОм. При температурі 15 °С опір терморезистора становить 18,1 кОм, коефіцієнт передачі дільника RK1R6 Kmin = 10/(10+18,1) = 0,356, а при 25 °С - 12,5 кОм та Kmax = 10/(10+12,5 ,0,444) = 7 відповідно. Саме такі коефіцієнти передачі повинен забезпечувати дільник R9-R8 за крайніх положень двигуна змінного резистора R8. Для розрахунку цього дільника необхідно задатися опором одного з його резисторів, наприклад, R8. Нескладно визначити, що для R22 = 9 кОм і зазначених вище коефіцієнтів передачі опір R89 має дорівнювати 7 кОм, R139 - XNUMX кОм. Було встановлено резистори найближчих менших номіналів, що з гарантією забезпечило необхідний інтервал регулювання.

Для розрахунку опору резистора R5 необхідно задатися зміною температури під час переходу з основного режиму в режим зниженої температури. Це значення було прийнято 4 °С. З наведеного вище розрахунку випливає, що при зміні температури на 10 ° С коефіцієнт передачі дільника R7-R9 повинен змінитися на Kmax-Kmin = = 0,444-0,356 = 0,088 відповідно, для зміни температури на 4 ° С коефіцієнт передачі повинен змінитися на DK = 0,088 /10(4 = 0,0352. Нескладний, але громіздкий висновок призводить до такої формули для розрахунку опору R5: R5 = R9(R7+R8)/(R7+R8+R9)((1/DK-1)).

Підставляючи чисельні значення формулу, отримаємо R5 = 1,46 МОм.

Наведені формули дозволять розрахувати опори резисторів R5- R9 при використанні іншого терморезистора або для забезпечення іншого температурного інтервалу або зміни температури, відмінного від 4 °С.

При включенні резистора R5 відповідно до схеми рис. 1 він впливає на температуру, що стабілізується як в основному режимі роботи, так і на знижену температуру (зі зменшенням опору резистора R5 стабілізовані рівні температури майже симетрично розсуваються щодо встановленого резистором R8). Якщо бажано, щоб при підключенні резистора R5 температура в основному не змінювалася, можна послідовно з ним встановити діод, показаний на рис. 1 штриховими лініями.

Всі елементи термостабілізатора, крім симістора VS1 і вихідних гнізд Х1 і Х2, змонтовані на друкованій платі розмірами 80 (65 мм (рис. 2). Плата розрахована на встановлення резисторів МЛТ (R10 - КІМ), конденсаторів К73-17 (C3 на 63) , С6 на 400 В), К50-16 (С5), КМ-5 і КМ-6 (інші).Змінний резистор R8 - СП3-4аМ або СП3-4бМ. - будь-які малогабаритні на напругу стабілізації 1...2 і 3...4 В. Перемикач SA3,3 - П5,6К з фіксацією в натиснутому стані.

За відсутності резистора R10 зазначеного опору можна змінити схему відповідно до рис. 3.

Транзистор VT1 - будь-який кремнієвий малопотужний структури pnp. Замість діодних мостів КЦ407А підійдуть будь-які діоди на робочий струм не менше 100 мА, для заміни VD6 годяться діоди з робочою напругою не менше 300 В. Диністорний оптрон серії АУ103 допустимо використовувати з буквеними індексами Б і В, симістор КУ208.

Конденсатор С6 замінимо будь-який металлопленочный, наприклад К73-16, на номінальну напругу щонайменше 400 У.

Світлодіод - будь-яке видиме світіння. Потрібно лише звернути увагу на його встановлення: світлодіод повинен бути максимально винесений за межі плати, а його лінза спрямована в той самий бік, що і вісь змінного резистора.

Симистор встановлений на ребристому тепловідводі розміром 60x50x25 мм. При цьому можна використовувати нагрівач потужністю до 1 кВт.

Конструктивне оформлення термостабілізатора таке, як і [4].

При налагодженні пристрою слід встановити час стабілізації зниженої температури добіркою резистора R3 і, при необхідності, конденсатора C3. Для цього до виведення 12 мікросхеми DD1 і до виведення мінусового конденсатора С5 необхідно підключити вольтметр постійного струму і при замкнутих контактах перемикача SA1 порахувати число імпульсів за 1...2 хв. Далі, за результатами вимірювань, знайти період імпульсів і помножити його на 16384 – це і буде час роботи термостабілізатора у режимі зниженої температури. Відповідно до необхідної зміни цього часу уточнюють опір резистора R3.

Градуювання шкали температури змінного резистора R8 проводять без підключення нагрівача, змінюючи температуру в приміщенні. Встановивши температуру в кімнаті, наприклад, 20 °С і, обертаючи двигун змінного резистора, наносять мітку "20" для положення ручки, при якому відбуваються включення і вимкнення світлодіода. Також слід розставити мітки в інших точках. Градуювання полегшує лінійність шкали.

Вибір елементів терморезисторного моста відповідно до наведеного вище розрахунку підтвердив його досить високу точність. В основному режимі інтервал температур стабілізації становив 16...27 °С, в режимі зниженої температури -12...23 °С. Однак пристрій стабілізує на 0,5...0,8 °З меншою температурою, ніж це повинно бути з розрахунку. Справа в тому, що терморезистор розігрівається струмом, що проходить. Щоб зменшити саморозігрів, бажано використовувати терморезистор з великим опором та зменшити напругу живлення.

У термостабілізаторі напруга живлення була обрана мінімально можливою. При меншому напрузі на виході першого елемента генератора мікросхеми DD1 (висновок 10, див. [1]) з'являється "зузубрина" і лічильник починає працювати неправильно. У той же час на висновках 11 і 12 фронти та спади імпульсів чіткі та круті, що вкотре підтверджує небажаність використання сигналу з виходу першого інвертора генератора [1].

Примітка: У статті [3] виявлено помилки - формула (5) має виглядати так: Rдоп = (R1R2 + R2R3 - 2R1R3) / (R1 + R3 - 2R2), а верхня формула останньої колонки статті так: B = ln (R1/ R2)/(1/T1 - 1/T2).

література

1. Бірюков С. Генератори та формувачі імпульсів на мікросхемах КМОП. – Радіо, 1995, № 7, с. 36, 37; №9 с. 54, 55.
2. Альошин П. Стабільний одновібратор. – Радіо, 1993, № 8, с. 40.
3. Альошин П. Лінеарізація терморезисторного мосту. – Радіо, 1997, № 11, с. 58, 59.
4. Бірюков С. Симисторний термостабілізатор. – Радіо, 1998, № 4, с. 50, 51.

Автор: С.Бірюков, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Нерви зупиняють кровотечу 08.12.2016 Сама ідея "нейрожгута" звучить дивно. По суті цей пристрій, який може шляхом звичайного контакту зі шкірою зупиняти внутрішні кровотечі, звучить як фантастика, але перші клінічні випробування йдуть уже зараз. 15 років дослідження в Інституті медичних досліджень Фейнштейна показали, що біоелектронна медицина, яка використовує нервостимуляцію для зупинки внутрішніх кровотеч, можлива. Звичайно, нейрожгут не схожий на фізичний джгут, немає ніякого матеріалу, що перетягує, або фізичного тиску. Натомість лікарі прикладають особливий пристрій до шкіри, щоб стимулювати черепний нерв, який передає інформацію від мозку до головних органів. Стимуляція доставляє сигнал до селезінки, де тромбоцити, відповідальні за утворення згустків у судинах, отримують свої інструкції. Сигнал "налаштовує" тромбоцити і змушує їх утворювати згустки при зустрічі будь-якої рани в тілі, тим самим закупорюючи її та зупиняючи кровотечу. "Таким чином ми перехоплюємо контроль над механізмом, який використовує мозок, - каже глава дослідження Кріс Шура. - Тіло має природні фізіологічні способи для контролю кровотечі, а ми їх просто посилюємо". Попередні дослідження, проведені на свинях, показують, що нервожгут зменшує час кровотечі на 40%, а крововтрату - на 50%. Дія апарату починалася буквально за три хвилини. Досліди показали, що техніка працює як на внутрішніх, так і на зовнішніх пошкодженнях. Пристрій вперше буде випробувано на людях у випадках родової кровотечі, однією з головних причин смертей матерів під час пологів по всьому світу. Дослідники з інституту Фейнштейна та хірург-травматолог Джаред Х'юстон сподіваються, що нервожгут стане новим інструментом для хірургів. Перед операцією стимулятор можна застосувати як профілактичну міру, ну а у разі травм такий метод буде зовсім незамінним. Біоелектричне вирішення кровотеч не відмінить фармакологічного. Воно запропонує щось нове, що може кардинально змінити хірургію.

Інші цікаві новини:

▪ Нові LED-лампи від Samsung

▪ Смартфон з нескінченною пам'яттю

▪ Журнал Newsweek припиняє виходити у друкованому вигляді

▪ Шум псує смак їжі

▪ Побудована найвища вітряна електростанція у світі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Ваші історії. Добірка статей

▪ стаття Кам'яне серце. Крилатий вислів

▪ стаття У яких ссавців гомосексуалізм часто переважає гетеросексуалізм? Детальна відповідь

▪ стаття Восковий гарбуз. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Резонансний частотомір. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Обертання змінює форму. Фізичний експеримент

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024