プログラム可能なサーモスタット。スキーム、説明

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プログラム可能なサーモスタット。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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無線電子工学と電気工学の百科事典 / パワーレギュレーター、温度計、熱安定剤

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春、秋（場合によっては夏）には、ガーデンハウスでは電気ヒーターを使用する必要があります。この場合、ここで提供される熱安定剤は、夏の居住者が電気を節約するのに役立ち、夜間の部屋の温度を低く維持し、朝までに「快適な」温度に戻します。

サーモスタット (図 1 の図を参照) には、サーミスタブリッジ RK1、R6 ～ R9、オペアンプ DA1 のコンパレータ、およびやや珍しいトライアック制御回路 VS1 が含まれています。

（クリックして拡大）

温度安定器にはクエンチングコンデンサ C6 を備えた電源が使用されます。 VD5 整流器ブリッジの出力対角線には、フォトカプラ U1.1 の直列接続された発光ダイオード U1、ヒーターがオンになっていることを示す HL1 LED、および残りの要素に電力を供給するためにそこから電圧が供給される VD4 ツェナーダイオードが含まれます。デバイス。トランジスタ VT1 が閉じると、フォトカプラの発光ダイオードに振幅約 32 mA の脈流電流が流れます。ツェナーダイオード VD4 の電圧リップルはコンデンサ C5 によって平滑化されます。発光ダイオードを流れる電流は、主電源電圧がゼロを通過する瞬間、つまり、まさに U1 フォトカプラと VS1 トライアックをオンにする必要があるときに最大値に達します。ブリッジの出力における平均電流値は約 22 mA で、これは残りのサーモスタットに電力を供給するには十分以上です。

サーミスタ RK1 の温度が設定電圧を下回っている場合、オペアンプ DA1 の非反転入力の方が反転入力よりも高いため、オペアンプの出力の電圧は正側の電圧に近くなります。コンデンサC5の端子。ツェナーダイオード VD3 とトランジスタ VT1 は閉じています。ダイオードブリッジ VD5 の電流全体がフォトカプラの発光ダイオードを通って流れ、フォトカプラがオンになり、トライアック VS1 がオンになります。主電源電圧がヒーターに供給され、HL1 LED がその光でこれを知らせます。トライアック VS1 はランダムな時間に初めてオンになり、その後は各半サイクルの開始時にオンになり、低レベルの干渉が保証されます。

サーミスタの温度が設定値まで上昇すると、オペアンプがスイッチングし、その出力の電圧がコンデンサ C5 のマイナス端子の電圧に近づきます。ツェナーダイオード VD3 とトランジスタ VT1 が開きます。ダイオードブリッジ VD5 の電流全体は、フォトカプラ U1 の発光ダイオードと LED HL1 を通過してトランジスタ VT1 を通過し、その大部分は依然としてツェナーダイオード VD4 に流れ込み、より小さい部分は抵抗 R12 を流れます。ツェナーダイオード VD3 をオペアンプ DA1 の出力に接続します。フォトカプラ U1 とトライアック VS1 は各半サイクルの開始時にオンを停止し、ヒーターはネットワークから切断されます。

サーモスタットによってサポートされるサーミスタブリッジ RK1、R6 ～ R9 のバランス温度は、DD15 チップの出力 1 の電圧に依存します。この出力の高レベルでは、可変抵抗器 R8 のエンジンの電圧は低レベルの場合よりもわずかに高くなります。ブリッジのバランスは、サーミスタ RK1 の低い抵抗 (より高い温度) に対応します。

サーモスタットがネットワークに接続され、スイッチ SA1 の接点が開いた瞬間に、パルス発生器はピン 1、9、11、抵抗 R12、コンデンサ C3 [2] を備えた DD1 マイクロ回路の要素で動作し始めます。生成周波数は約 20 kHz で、トリガーの初期状態に関係なく、16384 生成周期 (1 秒未満) を超えないうちに、DD15 チップの出力 1 に高論理レベルが現れます。 VD1 ダイオードを介して、発電機の入力 Z に接続され、その動作が禁止されます [2]。このモードは熱安定器の主要なモードです。

ここで SA1 スイッチの接点を閉じると、パルスが DD1 マイクロ回路の入力 R に送られ、DD1 マイクロ回路のカウンタの最後のトリガがゼロに設定されます (この時点までに、以前のすべてのトリガがすでに入っています)。出力 15 は Low になります。パルス持続時間は 60 ms に設定されており、これにより、スイッチ接点のバウンスが終了した後にのみカウンターが開始されることが保証されます。コンデンサ C3 を C2 と並列に接続すると、発生周波数が 30 分の 000 に減少し、DD1 マイクロ回路のカウンタの入力で約 1,5 秒のパルス周期が確立されます。

15 DD1 の出力に低論理レベルが存在すると、エンジンの抵抗 R8 の電圧が低下し、メインモードよりも低い温度で安定します。

スイッチ SA7 の接点を閉じてから約 1 時間後、出力 15 DD1 に高論理レベルが表示され、発電機が再び停止され、サーモスタットがメインモードに切り替わります。

低温安定化を再開するには、再度接点SA1を開閉する必要があります。メイン動作モードでは、SA1 接点を開いたままにすることをお勧めします。この場合、主電源電圧供給が遮断された後、スタビライザーは直ちに主モードに切り替わります。

抵抗 R4 とダイオード VD2 は、コンデンサ C1 を再充電する瞬間に発生する、DD3 マイクロ回路の入力 Z における負極性のインパルスノイズを抑制します。これらの要素が存在しない場合、これらのパルスはダイオード VD1 を通ってマイクロ回路の出力 15 およびサーミスターブリッジに伝わり、オペアンプ DA1 の通常の動作が中断されます。 VD1 と並列に接続されている DD2 マイクロ回路の保護ダイオードの抵抗が大きすぎます。

抵抗 R10 はオペアンプ DA1 に小さなヒステリシスを提供し、これもそのクリアな動作に貢献します。抵抗 R13 はオペアンプの動作モードを設定し、R14 は HL1 LED を流れる電流を許容値まで減少させます。

サーミスターブリッジは、記事 [3] で概説されている推奨事項に従って設計されています。このデバイスは、抵抗が 4 kΩ のサーミスター MMT-15 を使用します。 [3] に示されている表に従って、15 ～ 25 °C の温度範囲では、抵抗 R6 (Rdop) の抵抗は 10,3 kOhm である必要があり、公称値 10 kOhm の抵抗が取り付けられました。温度 15 °C では、サーミスタの抵抗は 18,1 kOhm、分圧器 RK1R6 の伝達係数は Kmin = 10/(10+18,1) = 0,356、25 °C では 12,5 kOhm、Kmax = 10 です。 /(10+12,5) = 0,444 それぞれ。分周器 R7 ～ R9 が可変抵抗器 R8 のエンジンの両端の位置で提供する必要があるのは、これらの伝達係数です。この分圧器を計算するには、その抵抗器の 8 つ (たとえば R8) の抵抗値を指定する必要があります。 R22 \u9d 89 kOhmおよび上記の伝達係数の場合、抵抗R7が139 kOhm、RXNUMX - XNUMX kOhmに等しい必要があることを判断するのは簡単です。最も近い低い定格の抵抗が取り付けられ、保証付きで必要な調整間隔が提供されました。

抵抗R5の抵抗値を計算するには、メインモードから低温モードへの移行時の温度変化を設定する必要があります。この値は 4 °C に等しいとみなされました。上記の計算から、温度が 10 °C 変化すると、分周器 R7 ～ R9 の伝達係数は、温度が 0,444 °C 変化すると、それぞれ Kmax-Kmin = = 0,356-0,088 = 4 変化する必要があることがわかります。伝達係数は DK = 0,088 /10(4 = 0,0352) だけ変化する必要があります。単純ですが面倒な導出により、抵抗 R5 を計算するための次の公式が得られます。 R5 = R9(R7+R8)/(R7+R8+R9)(( 1/DK-1)。

数値を式に代入すると、R5 = 1,46 MΩが得られます。

上記の式を使用すると、別のサーミスタを使用する場合、または別の温度範囲を指定する場合、または 5 °C 以外の温度を変更する場合の抵抗 R9 ～ R4 の抵抗を計算できます。

図の図に従って抵抗R5がオンになると、 1、メイン動作モードと低温の両方で安定化温度に影響します（抵抗器 R5 の抵抗値が減少すると、安定化温度レベルは抵抗器 R8 によって設定された温度レベルに対してほぼ対称的に離れます）。。抵抗R5が接続されているときにメインモードの温度が変化しないことが望ましい場合は、図に示すように、抵抗R1と直列にダイオードを取り付けることができます。１は破線で示す。

トライアック VS1 と出力ソケット X1 および X2 を除く温度安定器のすべての要素は、寸法 80 (65 mm) のプリント基板に実装されています (図 2)。基板は MLT 抵抗器の取り付け用に設計されています。 (R10 - CMM)、コンデンサ K73-17 (3 V の場合は C63、6 V の場合は C400)、K50-16 (C5)、KM-5 および KM-6 (その他)、可変抵抗器 R8 - SP3-4aM または SP3- 4bM. ダイオード VD1、VD2 - 任意の低電力シリコン、ツェナーダイオード VD3 および VD4 - 任意の小型安定化電圧それぞれ 3,3 ... 5,6 V および 7,5 ... 8,2 V スイッチ SA1 - P2K (押された状態でラッチ付き)州。

プログラム可能なサーモスタット

指定された抵抗値の抵抗 R10 がない場合は、図に従って回路を変更できます。 3.

プログラム可能なサーモスタット

トランジスタ VT1 - 任意の低電力シリコン PNP 構造。 KTs407A ダイオードブリッジの代わりに、動作電流が少なくとも 100 mA のダイオードが適しており、動作電圧が少なくとも 6 V のダイオードが VD300 の置き換えに適しています。インデックス B と V、KU103 トライアック - V と G。

コンデンサ C6 は、定格電圧が少なくとも 73 V の任意の金属フィルム (K16-400 など) に置き換えることができます。

LED - 目に見える光。取り付けに注意する必要があるのは、LED を基板のできるだけ外側に配置し、そのレンズを可変抵抗器の軸と同じ方向に向けることです。

トライアックはサイズ 60x50x25 mm のリブ付きヒートシンクに取り付けられています。この場合、最大 1 kW の電力のヒーターを使用できます。

熱安定器の設計は [4] と同じです。

デバイスをセットアップするときは、抵抗 R3 と、必要に応じてコンデンサ C3 を選択して、低温での安定時間を設定する必要があります。これを行うには、DC 電圧計を DD12 マイクロ回路の端子 1 とコンデンサ C5 のマイナス端子に接続し、SA1 スイッチの接点を閉じた状態で 1 ... 2 のパルス数をカウントする必要があります。分。さらに、測定結果に従ってパルス周期を求め、それに 16384 を掛けます。これが低温モードでのサーマルスタビライザーの動作時間になります。このときの必要な変化に応じて、抵抗Ｒ３の抵抗値が設定される。

ヒーターを接続せずに可変抵抗器R8の温度目盛を校正し、室内の温度を変化させます。部屋の温度を例えば20℃に設定し、可変抵抗器のスライダーを回転させて、LEDがオン/オフするハンドルの位置に「20」のマークを付けます。他の点にもマークを付ける必要があります。目盛りが直線的であるため、目盛りが容易になります。

上記の計算に従ってサーミスタブリッジの要素を選択すると、その精度が十分に高いことが確認されました。メインモードでは、安定化温度範囲は16...27°С、低温モードでは-12...23°Сでした。ただし、デバイスは 0,5...0,8 ずつ安定します。 °計算上必要な温度よりも低い。実際、サーミスタは流れる電流によって加熱されます。自己発熱を抑えるには、抵抗値の大きなサーミスタを使用し、電源電圧を下げることが望ましいです。

温度安定器では、供給電圧は可能な限り低く選択されました。 DD1 チップジェネレータの最初の要素 (ピン 10、[1] を参照) の出力電圧が低くなると、「ノッチ」が現れ、カウンタが誤って動作し始めます。同時に、ピン 11 と 12 では、パルスの立ち上がりと立ち下がりが明確で急峻です。これは、最初の発電機インバーター [1] の出力からの信号を使用することが望ましくないことを再度確認します。

注: 記事 [3] で間違いが見つかりました。式 (5) は次のようになります: Radd = (R1R2 + R2R3 - 2R1R3) / (R1 + R3 - 2R2)、記事の最後の列の上の式は次のとおりです。このように: B = ln (R1/ R2) / (1/T1 - 1/T2)。

文学

Biyukov S. CMOS マイクロ回路上のジェネレーターとパルス整形器。 - ラジオ、1995 年、第 7 号、p. 36、37; No.9 p. 54、55。
AleshinP.安定したシングルバイブレーター。 -ラジオ、1993年、第8号、p。 40。
Aleshin P. サーミスターブリッジの線形化。 - ラジオ、1997 年、第 11 号、p. 58、59。
ビリュコフS.トライアック熱安定剤。 -ラジオ、1998年、第4号、p。 50、51。

著者: S. Biryukov、モスクワ

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