テレビカメラのボックス用ヒーター。スキーム、説明

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テレビカメラボックス用ヒーター。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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特殊なテレビシステムのカメラは通常、屋外で動作するため、気候の影響から保護する必要があります。このため、ほとんどの場合、密閉された箱の中に置かれます。ほとんどのテレビカメラ (TC) の動作温度範囲は -20 ～ +55°C なので、周囲温度が 0°C を下回るとオンになるヒーターをボックスに装備する必要があります。残念ながら、かなり信頼性の高い加熱および制御装置を備えた認定ボックスは高価です。安いものは非常に信頼性が低いです。その結果、安価で信頼性の高いヒーターを開発するという課題が依然として緊急に求められています。これらのデバイスの XNUMX つについては、以下に説明します。

この装置は、ロシアの中緯度の気候において、特別な断熱材を備えていない容積 2 ～ 10 dm3 の密閉ボックス内で動作するように設計されています。これは、ボックス内の温度が低下するとオンになり、誤差 (制御された容積内での不均一な分布を考慮して) 1 ～ 3 以内で一定のレベルに維持されるようにするヒーターです。 ℃。

ヒーターは閾値温度制御の原理に基づいて動作します。その電気回路を図に示します。 1. 一次非安定化電圧源 Upit = 20 V は、DA1 チップ上のヒーターとスタビライザーにのみ電力を供給します。 TC 制御デバイスは、出力 DA12 で生成される安定化電圧 Upit.stabil = 1 V によって電力を供給されます。

テレビボックスヒーター

142 端子一体型スタビライザの出力電圧の温度不安定性は、他のタイプのスタビライザに比べて大きいことに注意してください。この不安定性は、KR8ENXNUMXD マイクロ回路を流れる電流による自己加熱中にも現れます。

さまざまなタイプのTCは0,1...0,2 Aの電流を消費するため、DA1スタビライザーには約30 cm2の面積の取り付けられたヒートシンクを装備する必要がありました。ヒーター制御装置の閾値回路を選択するときは、電圧 Upit.stab の温度不安定性の存在を考慮する必要があります。

温度-電圧コンバータは、抵抗 R1、R2、およびサーミスター R4 を使用する分圧器として設計されています。分圧器は論理要素 DD1.1 の入力抵抗 (約 1012 オーム) に負荷されるため、サーミスタ R4 の動作電流 (約 0,5 mA に相当) は分圧器の負荷に依存しません。

閾値デバイスの機能は、DD1.1 マイクロ回路の要素 DD1 によって実行され、サーミスタ R4 の両端の電圧降下と、DD2 自体がトリガされる入力電圧レベル Uthr1.1 を比較します。 2 種類の論理要素について、Uthr の値は図 1 に示す静的伝達特性から決定できます。 0、a. 電圧Ｕｔｈｒは、論理ユニットの最小電圧Ｕ１ｍｉｎと論理ゼロの最大電圧Ｕ０ｍａｘのレベルの間に位置する特性の領域に位置する。これらのセクションに対応する論理要素の入力しきい値電圧の間隔は比較的小さいため、Uthr がこの間隔の中央に対応するとほぼ仮定できます。つまり、Uthr=0,5Usupply.stabil。この近似により、数十ミリボルト程度の誤差で Uthr を決定することが可能になります。

テレビボックスヒーター

温度による電圧の不安定性により、Upit.stabil。 TC の動作温度範囲では、R4 両端の電圧降下に対する Uthreshold 要素の値の比 (R4Usupplyst./(R1+R2+R4) に等しい) が変化しないことが重要です。図に示すように、CMOS シリーズの論理素子はこの要件を十分に満たしています。 2、b. これに示された依存関係は、K0,5 シリーズマイクロ回路の論理素子に許容される電源電圧の全範囲にわたって比率 Upor/Usupply.st.=176 が維持されることを示しています。

DD1.1 の入力は、温度の変化に続いてゆっくりと変化するサーミスタ R4 の電圧降下の影響を受けるため、素子 DD1.1 は長時間アクティブモードのままとなり、有用な信号とノイズの両方が増幅されます。干渉を抑制するために、DD1.1 - R1R2R4C1 と R3C2 の入力と出力にそれぞれローパスフィルターが含まれています。要素 DD1.2、DD1.3、および DD1.4 はさらに、フィルタ R3C2 の出力から来る有用な信号を増幅して形成します。

要素 DD1.2 の出力信号は、ツェナーダイオード VD1 と LED HL1 で作られたパラメトリックスタビライザーである基準電圧源を制御します。このような電源の特徴的な特徴は、バラスト抵抗が存在せず、電源から直接電力供給されることです。要素 DD1.2 の出力。これは、K176 シリーズマイクロ回路の要素にある CMOS トランジスタの出力抵抗が比較的大きいために可能です。パラメトリックスタビライザーには、p 型チャネルを持つトランジスタを通じて電力が供給されます。 K176LA7マイクロ回路の論理素子用のこのトランジスタの出力電流-電圧特性を図に示します。 3. これらの特性の動作領域は、K176LA7 マイクロ回路の許容消費電力 (Pmax) の双曲線によって制限されます。特性について: |U| はチャネルトランジスタの両端の電圧降下、In はチャネルトランジスタを流れる電流です。ツェナーダイオード VD1 と LED HL1 間の電圧降下は約 7 V であるため、Upit.stab = 12 V の場合、トランジスタの動作点の位置は |U| = 5 V および In = 10 mA に対応します。この場合、論理素子の出力抵抗は約 1 kOhm になり、p チャネルトランジスタはダイオード VD1 および HL1 の電流制限器になります。基準電圧自体は可変抵抗器 R5 のモーターで形成されます。

テレビボックスヒーター

ヒーターは、シクライ回路に従って接続されたトランジスタ VT1、VT2、抵抗器 R7、およびバラスト抵抗器 R8、R9 に組み込まれた電流源です。基準電圧を調整する場合、トランジスタ VT2 のコレクタ電流は 1 ～ 18 A まで変化し、消費電力は 2 W に達する可能性があります。このような条件下でヒーターの信頼性の高い動作を保証するには、トランジスタ VT80 のコレクタ電流を約 +XNUMX°C の温度に安定させることが重要です。これは、次の回路および設計ソリューションを使用して実現されました。

トランジスタが加熱されたときのベース-エミッタ接合での電圧降下の変化によるコレクタ電流の不安定性を軽減するために、ヒートシンクが装備されており、その表面積はこの中で動作するときに選択されますコレクタ電流が 1 A のボックスでは、トランジスタ VT2 は +80 °C を超えて過熱しません。

次に、ヒーターの動作について説明します。初期状態では、ボックス内の温度が周囲温度および調整抵抗 R2 で指定されたしきい値温度よりも高いとします。この場合、サーミスタ R4 の抵抗は小さく、その両端の電圧降下は Uthrust よりも小さくなります。この場合、要素 DD1.2 の出力には低論理レベルがあり、ヒーターには電流が流れません。時間の経過とともに、ボックス内の温度は冷却により低下し始めます。サーミスタ R4 の抵抗とその両端の電圧降下が増加し始め、電圧がレベル Uthr に達すると、DD1.1 の出力に平坦な低レベル電圧フロントが形成されます。このフロントの形成中に、論理要素DD1.2、DD1.3、DD1.4の出力の状態が変化し、その結果、ヒータ制御装置が切り替わる。要素 DD1.2 の出力では、安定化電圧 VD1 と LED HL1 の両端の電圧降下に対応する電圧が設定され、指定された電流がトランジスタ VT2 を流れます。

ヒートシンク VT2 はボックス内の空気を温めます。サーミスタ R4 の温度が上昇し始め、その両端の電圧が低下し始めます。サーミスタ R4 での電圧降下と電圧 Uthr が再びほぼ等しくなると、制御デバイスは元の状態に切り替わり、トランジスタ VT2 を流れる電流は再び停止します。これらの切り替えは一定の間隔で繰り返され、その継続時間はボックスの熱伝達特性によって決まります。この場合、ボックス内の気温は、抵抗器 R2 スライダーの位置で指定された値付近で変化します。

説明したデバイスの主な機能ユニットはプリント基板上にあります (図 4)。トランジスタ VT2 は基板の外側にあります。ボックスの全容積を確実に加熱するには、トランジスタ VT2 とサーミスター R4 を可能な限り離す必要があります。ヒーターには次の要素が使用されます: プラスチックケース内のトランジスタ VT1、VT2、プラスチックケース (DA176) 内の超小型回路 K5LE176 または K7LA1 (DD142) および KR8EN1D、抵抗器 R1、R3、R6 - R9 - MLT、S2-33、 MT またはその類似品、公称値 2 ～ 5 kOhm の R5、R2 - SP4-8、R12 - MMT、任意のグループのコンデンサ C1-C3 - KM。

テレビボックスヒーター

TCボックス内のヒーターの配置を図に示します。 5. トランジスタ VT2 は、寸法 120x70x3 mm のアルミニウム合金ヒートシンクに取り付けられています。取り付けネジを絶縁するフッ素樹脂スリーブでマイカスペーサーに固定されているため、ヒートシンクとの電気的接触はありません。また、ヒートシンクにはボックス本体に直接接続する金属製の留め具がありません。ボックスの窓に面したヒートシンクの端には、空気循環を改善する 1 列の穴があります。発熱要素 DA8、R9、R4 がサーミスタ R10 に与える影響を最小限に抑えるために、サーミスタ R15 は基板から XNUMX ～ XNUMX mm の高さまで持ち上げられます。

テレビボックスヒーター

動作モードの調整は、ヒーターに電流が流れていない状態で 20 ～ 30 分間、開いたボックスを希望のスイッチングしきい値と同じ温度に保つことから構成されます。ボックス内に湿気が入らないようにしてください。希望の温度を設定したら、調整抵抗 R2 を使用して HL1 LED を点灯させ、サーミスタ R4 の電圧が電圧 Upor と等しくなったときにレギュレーションを停止する必要があります。

著者: G.Pilko、キエフ、ウクライナ

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