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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Termostato su due microcircuiti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore Una caratteristica importante del termostato proposto è che il riscaldatore da esso controllato si accende e si spegne sempre solo per un numero intero di periodi della tensione di rete. Allo stesso tempo, nella rete non si forma una componente di corrente costante, che può influire negativamente sulle prestazioni dei trasformatori e di altri dispositivi elettromagnetici collegati alla stessa rete. Questo dispositivo differisce da numerosi analoghi in assenza di isteresi nelle caratteristiche di controllo, grazie alle quali si ottiene un mantenimento più accurato della temperatura impostata, e nel livello ridotto di rumore di commutazione da esso creato. Un regolatore di temperatura che funziona in modo simile è stato descritto nell'articolo di S. Biryukov "Triac Thermal Stabilizer" (Radio, 1998, n. 4, pp. 50, 51), ma ha un'unità di sincronizzazione più complessa con la rete e crea più interferenze.
Il circuito del termostato è mostrato in Fig. 1. Quando si utilizza un triac VS1 del tipo indicato su di esso, può controllare un riscaldatore con una potenza fino a 1 kW. Il sensore di temperatura è il termistore RK1 che, insieme ai resistori R1-R4, forma un ponte di misura. Il resistore trimmer R1 bilancia il ponte alla temperatura che deve essere mantenuta. La tensione rimossa dalla diagonale del ponte viene fornita al comparatore assemblato sull'amplificatore operazionale DA1 senza feedback. Il resistore R5 imposta la modalità operativa dell'amplificatore operazionale (consumo di corrente, velocità massima di aumento della tensione di uscita). Il livello di tensione logica all'uscita del comparatore diventa basso se la temperatura dell'ambiente in cui si trova il termistore supera il valore impostato, oppure alto altrimenti. Il segnale dall'uscita dell'amplificatore operazionale viene fornito all'ingresso D del trigger DD1.1. E all'ingresso C dello stesso trigger, attraverso il diodo VD3 e il partitore di tensione R6R7, vengono ricevuti impulsi che seguono la frequenza di rete. La commutazione del grilletto è possibile solo aumentando le cadute di questi impulsi nei momenti in cui il valore di tensione istantanea sul filo inferiore della rete di alimentazione rispetto al filo superiore è di circa 6 V e sta crescendo. Pertanto, gli intervalli di tempo tra i cambiamenti dello stato di trigger sono sempre multipli del periodo della tensione di rete e i cambiamenti stessi si verificano in prossimità della transizione della tensione di rete verso lo zero. Un livello di tensione logica alto all'uscita (pin 1) del trigger DD1.1 significa che il funzionamento del riscaldatore è consentito, mentre uno basso significa che è proibito. Gli impulsi generati dal circuito VD3R6R7 non solo sincronizzano il grilletto, ma caricano anche il condensatore C2 attraverso il diodo VD1, la cui tensione, limitata dal diodo zener VD1 a circa 9 V, viene utilizzata per alimentare i microcircuiti del dispositivo. Sul trigger DD1.2, che è collegato secondo il circuito di un ripetitore di segnale non invertente fornito all'ingresso S, viene realizzata un'unità per la generazione di impulsi di controllo per il triac VS1. A questo ingresso, il segnale proveniente attraverso il diodo VD4 dall'uscita del trigger DD1.1 e la tensione raddrizzata dal ponte a diodi VD5 tra l'elettrodo 2 e l'elettrodo di controllo del triac sono riassunti in una certa proporzione. Di conseguenza, all'uscita (pin 13) del trigger DD1.2, è presente un livello di tensione logica elevata solo se è lo stesso all'uscita del trigger DD1.1 e il valore assoluto istantaneo della tensione applicata al triac VS1 supera circa 10 V. Anche se all'uscita del trigger DD1.1 è presente un segnale che consente l'accensione del riscaldatore, il triac VS1 viene chiuso all'inizio di ogni semiciclo. Nel momento in cui il valore istantaneo della tensione di rete applicata attraverso il riscaldatore raggiunge 10 V, il livello all'ingresso S e all'uscita del trigger DD1.2 diventerà alto, il transistor VT1 si aprirà e il circuito di controllo di il triac sarà chiuso. Dopo il periodo di tempo necessario per aprire il triac, la tensione tra i suoi elettrodi scenderà a diversi volt. Di conseguenza, il livello di tensione all'ingresso S del trigger DD1.2 e alla sua uscita diventerà basso. L'impulso che ha aperto il triac e non è più necessario terminerà. Ma il triac rimarrà aperto fino alla fine del semiciclo, quando il valore della corrente che lo attraversa diventerà inferiore alla corrente di mantenimento. Poiché la durata dell'impulso di controllo viene mantenuta automaticamente al minimo sufficiente per aprire il triac, l'efficienza del dispositivo aumenta. Nei semicicli successivi, i processi descritti vengono ripetuti finché, a seguito del riscaldamento del termistore RK1, il livello all'uscita del trigger DD1.1 diventa basso. Quando la tensione di rete viene applicata al dispositivo, il condensatore scaricato C2 bypassa la giunzione dell'emettitore del transistor VT1, impedendone la rottura a breve termine ed eliminando il relativo picco di corrente del collettore. Il resistore R11 equalizza i potenziali dell'elettrodo di controllo e dell'elettrodo 1 del triac chiuso, impedendone l'apertura spontanea. Il condensatore C3 sopprime il rumore impulsivo. Invece del microcircuito K561TM2, il dispositivo può utilizzarne uno simile alla serie K176. In quest'ultimo caso, per aumentare l'affidabilità del dispositivo, è consigliabile utilizzare un diodo a barriera Schottky, ad esempio KD2A, come VD923. L'amplificatore operazionale K140UD12 può essere sostituito con KR140UD1208, MC1776CP1 e KR140UD12, tenendo conto delle differenze nel tipo di custodia e nell'assegnazione dei pin. Invece del triac KU208G, è possibile installare un dispositivo della stessa serie con indici G1, D1 o un altro triac progettato per la corrente di commutazione richiesta e una tensione nello stato chiuso di almeno 400 V. Ad esempio, utilizzando un TS106-10 -4 triac aumenterà la potenza del riscaldatore a 2 kW e triac stranieri MAC16D, BTA216-500B - fino a 3 kW. In questo caso, il fusibile FU1 e il dissipatore di calore del triac devono essere selezionati di conseguenza. Con una potenza di riscaldamento fino a 1000 W, il triac necessita di un dissipatore di calore con una superficie di raffreddamento di almeno 150 cm2. Invece del transistor KT605A, puoi utilizzare KT520A, KT969A, KT6135A, KT6105A, KT6107A, KT6139A, KT940A, KT9179A, 2N6517, MPSA44, MPSA45, KSP44, KSP45, BF844, ZTX458, così come qualsiasi transistor di serie KT604, KT605. La sostituzione del diodo KD209A e del ponte a diodi KTs407A sono dispositivi simili progettati per una tensione inversa di almeno 400 V. È possibile, ad esempio, utilizzare i diodi KD109V, KD221V, KD221G, KD243G-KD243ZH, KD105B-KD105D, KD209 con qualsiasi indice, 1N4004-1N4007. Il ponte a diodi può essere KTs422G o DB104-DB107. I diodi KD521A possono essere sostituiti con qualsiasi diodo al silicio a bassa potenza e il diodo zener KS191C può essere sostituito con KS191Zh, 1N5529, 1 N4103, BZX55C9V1. Condensatore C3 - K73-17 o altro con una capacità di 0,1 μF, adatto per il funzionamento con una tensione alternata di 0,22 V, 220 Hz. Il termistore RK50 può essere qualsiasi con un TCS negativo, ad esempio KMT-1, KMT-1, KMT-4, KMT-10, MMT-11, MMT-1.
L'aspetto del dispositivo assemblato è mostrato in Fig. 2. Poiché gli elementi installati sulla sua scheda sono collegati a una rete con una tensione pericolosa per la vita di 220 V, è necessario osservare le misure di sicurezza elettrica durante l'installazione e il funzionamento del termostato. La scheda deve essere posizionata in un alloggiamento in materiale dielettrico, anche la manopola del trimmer del resistore deve essere isolata. Prima di accendere il dispositivo per la prima volta, è necessario verificare la correttezza e la qualità dell'installazione. La configurazione di un termostato si riduce all'impostazione dei limiti di controllo della temperatura selezionando i resistori R1 e R2. Con i valori indicati nel diagramma, questi limiti sono molto ampi, quindi è consigliabile utilizzare un resistore trimmer multigiro di precisione (ad esempio SP1-3a) come R37, oppure restringere i limiti a quelli necessari per il specifica applicazione del regolatore. Quindi, se è necessario mantenere la temperatura nella cantina entro l'intervallo di 2.4 °C, la resistenza R1 può avere una resistenza di 220 kOhm e R2 - 240 kOhm. Se il termistore RK1 viene utilizzato come sensore di temperatura remoto, è necessario tenere presente che è collegato elettricamente alla rete elettrica. Deve essere protetto da contatti accidentali inserendolo, ad esempio, in un alloggiamento di materiale isolante. Il termistore remoto è collegato alla scheda del dispositivo con una coppia di fili intrecciati, la cui lunghezza non deve superare uno o due metri. Non è accettabile immergere il termistore in un liquido. Un'eccezione a questa regola può essere fatta solo se il termistore stesso e i fili adatti sono impermeabilizzati in modo affidabile.
Il termostato in questione può essere utilizzato per controllare il compressore del frigorifero se si apportano modifiche al suo circuito mostrato in Fig. 3. Poiché il compressore, a differenza del riscaldatore, deve essere acceso quando la temperatura nel vano frigorifero è superiore a quella impostata e spento quando è inferiore, gli ingressi invertenti e non invertenti dell'amplificatore operazionale DA1 hanno scambiati di posto. Il feedback positivo viene introdotto attraverso il resistore R12, che crea l'isteresi necessaria per evitare che il compressore si accenda e si spenga troppo frequentemente. Se lo si desidera, l'ampiezza della zona di isteresi può essere modificata selezionando il resistore R12.
Poiché il compressore del frigorifero è un carico induttivo, si consiglia di migliorare l'affidabilità del controllo come mostrato in Fig. 4, collegare un circuito RC in parallelo al triac VS1. Autore: K. Gavrilov
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