XNUMXつのマイクロ回路のサーモスタット。スキーム、説明

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XNUMXつのマイクロ回路上のサーモスタット。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案されたサーモスタットの重要な特徴は、サーモスタットが制御するヒーターが常に主電源電圧の整数周期の間のみオン/オフになることです。同時に、ネットワーク内に定電流成分が形成されず、同じネットワークに接続されている変圧器やその他の電磁装置の性能に悪影響を与える可能性があります。

このデバイスは、制御特性にヒステリシスがないため、設定温度のより正確な維持が達成され、それによって発生するスイッチングノイズのレベルが低減されるという点で、多くの類似品とは異なります。同様の方法で機能する温度レギュレータは、S. Bi Ryukov の記事「Triac Thermal Stabilizer」(Radio、1998、No. 4、pp. 50、51) で説明されていますが、ネットワークとのより複雑な同期ユニットがあり、さらに干渉。

米。 1（クリックで拡大）

サーモスタット回路を図に示します。 1. 表示されているタイプの VS1 トライアックを使用する場合、最大 1 kW の電力でヒーターを制御できます。温度センサーはサーミスター RK1 で、抵抗器 R1 ～ R4 とともに測定ブリッジを形成します。トリマー抵抗器 R1 は、維持する必要がある温度でブリッジのバランスをとります。ブリッジの対角線から除去された電圧は、フィードバックなしでオペアンプ DA1 に組み込まれたコンパレータに供給されます。抵抗 R5 はオペアンプの動作モード (消費電流、出力電圧の最大上昇率) を設定します。

コンパレータの出力の論理電圧レベルは、サーミスタが設置されている環境の温度が設定値を超えると低くなり、それ以外の場合は高くなります。オペアンプ出力からの信号は、トリガー DD1.1 の入力 D に供給されます。そして、同じトリガの入力 C に、ダイオード VD3 と分圧器 R6R7 を介して、主電源周波数に従うパルスが受信されます。トリガの切り替えは、電源ネットワークの上部ワイヤに対する下部ワイヤの瞬時電圧値が約 6 V で増加している瞬間に、これらのパルスの降下を増加させることによってのみ可能です。したがって、トリガ状態の変化間の時間間隔は常に主電源電圧の周期の倍数であり、変化自体は主電源電圧がゼロに遷移する付近で発生します。トリガー DD1 の出力 (ピン 1.1) の論理電圧レベルが高い場合はヒーターの動作が許可されていることを意味し、論理電圧レベルが低い場合はヒーターの動作が禁止されていることを意味します。

VD3R6R7 回路によって生成されたパルスは、トリガをクロックするだけでなく、ダイオード VD2 を介してコンデンサ C1 を充電します。この電圧は、ツェナーダイオード VD1 によって約 9 V に制限され、デバイスの超小型回路に電力を供給するために使用されます。

入力 S に供給される非反転信号リピータの回路に従って接続されるトリガ DD1.2 で、トライアック VS1 の制御パルスを生成するユニットが作成されます。この入力では、トリガ DD4 の出力からダイオード VD1.1 を通って来る信号と、電極 5 とトライアックの制御電極間のダイオードブリッジ VD2 によって整流された電圧が一定の割合で合計されます。その結果、DD13 トリガーの出力 (ピン 1.2) には、DD1.1 トリガーの出力と同じであり、印加される電圧の瞬時絶対値が同じである場合にのみ、高い論理電圧レベルが存在します。トライアックVS1への電圧は約10Vを超えます。

トリガー DD1.1 の出力にヒーターをオンにする信号がある場合でも、トライアック VS1 は各半サイクルの開始時に閉じられます。ヒーターを介してそれに加えられる主電源電圧の瞬時値が 10 V に達した瞬間、入力 S とトリガー DD1.2 の出力のレベルが高くなり、トランジスタ VT1 が開き、制御回路が開きます。トライアックは閉じられます。トライアックを開くのに必要な時間が経過すると、その電極間の電圧は数ボルトに低下します。その結果、DD1.2 トリガーの S 入力とその出力の電圧レベルが低くなります。トライアックが開いて不要になったパルスは終了します。ただし、トライアックは、そこを流れる電流の値が保持電流より小さくなる半サイクルの終わりまで開いたままになります。制御パルスの持続時間がトライアックを開くのに十分な最小限に自動的に維持されるため、デバイスの効率が向上します。

次の半サイクルでは、サーミスタ RK1 が加熱された結果、トリガー DD1.1 の出力のレベルが低くなるまで、上記のプロセスが繰り返されます。

主電源電圧がデバイスに印加されると、放電されたコンデンサ C2 がトランジスタ VT1 のエミッタ接合をバイパスし、その短期的な破壊を防止し、関連するコレクタ電流サージを排除します。抵抗 R11 は制御電極と閉トライアックの電極 1 の電位を等しくして、自然開路を防ぎます。コンデンサ C3 はインパルスノイズを抑制します。

K561TM2 マイクロ回路の代わりに、デバイスは K176 シリーズと同様のものを使用できます。後者の場合、デバイスの信頼性を高めるために、VD2 としてショットキーバリアダイオード (KD923A など) を使用することをお勧めします。

オペアンプ K140UD12 は、ケースの種類とピン割り当ての違いを考慮して、KR140UD1208 のほかに KR1776UD1、MC140CP12 と置き換えることができます。

KU208G トライアックの代わりに、インデックス G1、D1 を持つ同じシリーズのデバイス、または必要なスイッチング電流と閉状態での電圧が少なくとも 400 V になるように設計された別のトライアックを取り付けることができます。たとえば、TS106-10 を使用します。 -4 トライアックではヒーター出力が 2 kW に増加し、外国製トライアック MAC16D、BTA216-500B では最大 3 kW に増加します。この場合、ヒューズリンク FU1 とトライアックヒートシンクを適切に選択する必要があります。最大 1000 W のヒーター電力を備えたトライアックには、少なくとも 150 cm2 の冷却表面積を持つヒートシンクが必要です。

KT605A トランジスタの代わりに、KT520A、KT969A、KT6135A、KT6105A、KT6107A、KT6139A、KT940A、KT9179A、2N6517、MPSA44、MPSA45、KSP44、KSP45、BF844、ZTX458、および同シリーズのトランジスタを使用できます。 KT604、KT605 。ダイオード KD209A およびダイオードブリッジ KC407A を置き換えます。少なくとも 400 V の逆電圧用に設計された同様のデバイスです。たとえば、ダイオード KD109V、KD221B、KD221G-CD243、KD243B-KD105D、KD105 を任意のインデックス 209N1 で使用できます。 -4004N1。ダイオードブリッジには、KTs4007G または DB422 ～ DB104 を使用できます。 KD107A ダイオードは任意の低電力シリコンダイオードと置き換えることができ、KS521C ツェナーダイオードは KS191Zh、191N1、5529 N1、BZX4103C55V9 と置き換えることができます。

コンデンサ C3 - K73-17 または容量 0,1 μF の別のもの、0,22 V、220 Hz の交流電圧での動作に適しています。サーミスタ RK50 には、負の TCS を備えたサーミスタ (KMT-1、KMT-1、KMT-4、KMT-10、MMT-11、MMT-1 など) を使用できます。

XNUMXつのマイクロ回路のサーモスタット
図。 2

組み立てた装置の外観を図に示します。 2. 基板に取り付けられた要素は生命を脅かす電圧 220 V のネットワークに接続されているため、サーモスタットの設定および操作時には電気的安全対策を遵守する必要があります。基板は誘電体材料で作られたハウジング内に配置する必要があり、トリマ抵抗ノブも絶縁する必要があります。初めてデバイスの電源を入れる前に、インストールの正確さと品質を確認する必要があります。

サーモスタットのセットアップは、結局のところ、抵抗 R1 と R2 を選択して温度制御限界を設定することになります。図に示されている値では、これらの制限は非常に広いため、R1 として高精度の多巻きトリマ抵抗器 (SP3-37a など) を使用するか、制限を必要な制限に絞ることをお勧めします。レギュレーターの具体的な用途。したがって、セラー内の温度を 2.4 °C の範囲内に維持する必要がある場合、抵抗器 R1 の抵抗値は 220 kOhm、R2 の抵抗値は 240 kOhm になります。

サーミスタ RK1 をリモート温度センサーとして使用する場合は、サーミスタが電気ネットワークに電気的に接続されていることを考慮する必要があります。

絶縁材でできたハウジングに入れるなどして、誤って触れないよう保護する必要があります。リモートサーミスターは、ツイストペア線でデバイスボードに接続されており、その長さは XNUMX ～ XNUMX メートルを超えてはなりません。サーミスタを液体に浸すことは許可されません。この規則の例外は、サーミスタ自体とそれに適したワイヤが確実に防水されている場合にのみ可能です。

XNUMXつのマイクロ回路のサーモスタット
図。 3

検討中のサーモスタットは、図に示す回路を変更すれば、冷蔵庫のコンプレッサーの制御に使用できます。 3. コンプレッサーはヒーターと異なり、冷蔵室の温度が設定温度より高い場合はオン、低い場合はオフする必要があるため、オペアンプ DA1 の反転入力と非反転入力は場所を交換しました。正のフィードバックは抵抗器 R12 を通じて導入され、コンプレッサーが頻繁にオン/オフになるのを防ぐために必要なヒステリシスを作成します。必要に応じて、抵抗 R12 を選択することでヒステリシスゾーンの幅を変更できます。

XNUMXつのマイクロ回路のサーモスタット
図。 4

冷蔵庫のコンプレッサーは誘導負荷であるため、図に示すように制御の信頼性を向上させることを推奨します。 4、トライアックVS1と並列にRC回路を接続します。

著者：K。ガブリロフ

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