Thermostat auf zwei Mikrokreisen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Ein wichtiges Merkmal des vorgeschlagenen Thermostats besteht darin, dass die von ihm gesteuerte Heizung immer nur für eine ganzzahlige Anzahl von Perioden der Netzspannung ein- und ausgeschaltet wird. Gleichzeitig bildet sich im Netzwerk keine Konstantstromkomponente, die sich negativ auf die Leistung von Transformatoren und anderen elektromagnetischen Geräten auswirken kann, die an dasselbe Netzwerk angeschlossen sind.

Dieses Gerät unterscheidet sich von einer Reihe von Analoga durch das Fehlen einer Hysterese in der Regelcharakteristik, wodurch eine genauere Einhaltung der eingestellten Temperatur erreicht wird, und durch das geringere Niveau der dadurch erzeugten Schaltgeräusche. Ein ähnlich funktionierender Temperaturregler wurde in S. Biryukovs Artikel „Triac Thermal Stabilizer“ (Radio, 1998, Nr. 4, S. 50, 51) beschrieben, verfügt jedoch über eine komplexere Synchronisationseinheit mit dem Netzwerk und erzeugt mehr Störungen.

Reis. 1 (zum Vergrößern anklicken)

Der Thermostatkreis ist in Abb. dargestellt. 1. Bei Verwendung eines VS1-Triacs des darauf angegebenen Typs kann dieser ein Heizgerät mit einer Leistung von bis zu 1 kW steuern. Der Temperatursensor ist der Thermistor RK1, der zusammen mit den Widerständen R1-R4 eine Messbrücke bildet. Der Trimmerwiderstand R1 gleicht die Brücke auf die Temperatur aus, die aufrechterhalten werden muss. Die von der Diagonale der Brücke abgenommene Spannung wird ohne Rückkopplung einem auf dem Operationsverstärker DA1 montierten Komparator zugeführt. Der Widerstand R5 legt den Betriebsmodus des Operationsverstärkers fest (Stromaufnahme, maximale Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung).

Der logische Spannungspegel am Ausgang des Komparators wird niedrig, wenn die Temperatur der Umgebung, in der sich der Thermistor befindet, den eingestellten Wert überschreitet, andernfalls hoch. Das Signal vom Ausgang des Operationsverstärkers wird dem Eingang D des Triggers DD1.1 zugeführt. Und am Eingang C desselben Triggers werden über die Diode VD3 und den Spannungsteiler R6R7 Impulse empfangen, die der Netzfrequenz folgen. Das Schalten des Auslösers ist nur durch zunehmende Abfälle dieser Impulse in den Momenten möglich, in denen der momentane Spannungswert an der unteren Leitung des Versorgungsnetzes im Verhältnis zu seiner oberen Leitung etwa 6 V beträgt und zunimmt. Daher betragen die Zeitintervalle zwischen Änderungen des Auslösezustands immer ein Vielfaches der Periodendauer der Netzspannung, und die Änderungen selbst treten in der Nähe des Übergangs der Netzspannung durch Null auf. Ein hoher logischer Spannungspegel am Ausgang (Pin 1) des Triggers DD1.1 bedeutet, dass der Betrieb des Heizgeräts erlaubt ist, ein niedriger Wert bedeutet, dass er verboten ist.

Die von der VD3R6R7-Schaltung erzeugten Impulse takten nicht nur den Trigger, sondern laden auch den Kondensator C2 über die Diode VD1, deren Spannung, begrenzt durch die Zenerdiode VD1 auf etwa 9 V, zur Stromversorgung der Mikroschaltungen des Geräts verwendet wird.

Am Trigger DD1.2, der nach der Schaltung eines nicht invertierenden Signalverstärkers an den Eingang S angeschlossen ist, ist eine Einheit zur Erzeugung von Steuerimpulsen für den Triac VS1 vorgesehen. An diesem Eingang werden das über die Diode VD4 vom Ausgang des Triggers DD1.1 kommende Signal und die von der Diodenbrücke VD5 zwischen Elektrode 2 und der Steuerelektrode des Triacs gleichgerichtete Spannung in einem bestimmten Verhältnis aufsummiert. Dadurch liegt am Ausgang (Pin 13) des DD1.2-Triggers nur dann ein hoher logischer Spannungspegel an, wenn dieser am Ausgang des DD1.1-Triggers und dem momentanen Absolutwert der anliegenden Spannung gleich ist zum Triac VS1 übersteigt ca. 10 V.

Auch wenn am Ausgang des Triggers DD1.1 ein Signal anliegt, das das Einschalten der Heizung ermöglicht, ist der Triac VS1 zu Beginn jeder Halbwelle geschlossen. In dem Moment, in dem der Momentanwert der über die Heizung an ihn angelegten Netzspannung 10 V erreicht, wird der Pegel am Eingang S und am Ausgang des Triggers DD1.2 hoch, der Transistor VT1 öffnet und der Steuerkreis von Der Triac wird geschlossen. Nach Ablauf der Zeit, die zum Öffnen des Triacs erforderlich ist, sinkt die Spannung zwischen seinen Elektroden auf mehrere Volt. Dadurch wird der Spannungspegel am S-Eingang des DD1.2-Triggers und dessen Ausgang niedrig. Der Impuls, der den Triac geöffnet hat und nicht mehr benötigt wird, endet. Der Triac bleibt jedoch bis zum Ende der Halbwelle geöffnet, bis der Wert des durch ihn fließenden Stroms unter den Haltestrom fällt. Dadurch, dass die Dauer des Steuerimpulses automatisch auf einem Minimum gehalten wird, das ausreicht, um den Triac zu öffnen, erhöht sich die Effizienz des Geräts.

In den nächsten Halbzyklen wiederholen sich die beschriebenen Vorgänge, bis durch die Erwärmung des Thermistors RK1 der Pegel am Ausgang des Triggers DD1.1 niedrig wird.

Wenn Netzspannung an das Gerät angelegt wird, umgeht der entladene Kondensator C2 den Emitterübergang des Transistors VT1, wodurch dessen kurzzeitiger Durchbruch verhindert und der damit verbundene Kollektorstromstoß beseitigt wird. Der Widerstand R11 gleicht die Potentiale der Steuerelektrode und der Elektrode 1 des geschlossenen Triacs aus und verhindert so dessen spontanes Öffnen. Kondensator C3 unterdrückt Impulsrauschen.

Anstelle der Mikroschaltung K561TM2 kann das Gerät eine ähnliche Mikroschaltung wie die K176-Serie verwenden. Im letzteren Fall empfiehlt es sich zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Geräts, als VD2 eine Schottky-Barrierediode, beispielsweise KD923A, zu verwenden.

Der Operationsverstärker K140UD12 kann unter Berücksichtigung von Unterschieden in der Gehäuseart und Pinbelegung durch KR140UD1208, MC1776CP1 sowie KR140UD12 ersetzt werden.

Anstelle des Triacs KU208G können Sie ein Gerät der gleichen Serie mit den Indizes G1, D1 oder einen anderen Triac installieren, der für den erforderlichen Schaltstrom und eine Spannung im geschlossenen Zustand von mindestens 400 V ausgelegt ist. Beispielsweise mit einem TS106-10 -4-Triacs erhöhen die Heizleistung auf 2 kW und ausländische Triacs MAC16D, BTA216-500B auf bis zu 3 kW. In diesem Fall müssen der Sicherungseinsatz FU1 und der Triac-Kühlkörper entsprechend ausgewählt werden. Bei einer Heizleistung von bis zu 1000 W benötigt der Triac einen Kühlkörper mit einer Kühlfläche von mindestens 150 cm2.

Anstelle des KT605A-Transistors können Sie KT520A, KT969A, KT6135A, KT6105A, KT6107A, KT6139A, KT940A, KT9179A, 2N6517, MPSA44, MPSA45, KSP44, KSP45, BF844, ZTX458 sowie beliebige Transistoren von verwenden Serie KT604, KT605. Als Ersatz für die Diode KD209A und die Diodenbrücke KTs407A dienen ähnliche Geräte, die für eine Sperrspannung von mindestens 400 V ausgelegt sind. Sie können beispielsweise die Dioden KD109V, KD221V, KD221G, KD243G-KD243ZH, KD105B-KD105D, KD209 mit beliebigen Indizes verwenden. 1N4004-1N4007 422. Die Diodenbrücke kann KTs104G oder DB107-DB521 sein. KD191A-Dioden können durch beliebige Siliziumdioden mit geringem Stromverbrauch ersetzt werden, und die Zenerdiode KS191C kann durch KS1Zh, 5529N1, 4103 N55, BZX9C1VXNUMX ersetzt werden.

Kondensator C3 - K73-17 oder ein anderer mit einer Kapazität von 0,1 μF, geeignet für den Betrieb an einer Wechselspannung von 0,22 V, 220 Hz. Der Thermistor RK50 kann ein beliebiger Thermistor mit negativem TCS sein, zum Beispiel KMT-1, KMT-1, KMT-4, KMT-10, MMT-11, MMT-1.

Fig. 2

Das Aussehen des zusammengebauten Geräts ist in Abb. dargestellt. 2. Da die auf seiner Platine verbauten Elemente an ein Netz mit einer lebensgefährlichen Spannung von 220 V angeschlossen sind, sind beim Aufbau und Betrieb des Thermostats elektrische Sicherheitsmaßnahmen zu beachten. Die Platine muss in einem Gehäuse aus dielektrischem Material untergebracht werden, der Trimmerwiderstandsknopf muss ebenfalls isoliert sein. Bevor Sie das Gerät zum ersten Mal einschalten, sollten Sie die Richtigkeit und Qualität der Installation überprüfen.

Beim Einrichten eines Thermostats geht es darum, die Temperaturkontrollgrenzen durch Auswahl der Widerstände R1 und R2 festzulegen. Mit den im Diagramm angegebenen Werten sind diese Grenzen sehr weit, daher empfiehlt es sich, entweder einen Präzisions-Multiturn-Trimmerwiderstand (z. B. SP1-3a) als R37 zu verwenden oder die Grenzen auf die dafür notwendigen Werte einzugrenzen spezifische Anwendung des Reglers. Wenn es also notwendig ist, die Temperatur im Keller im Bereich von 2.4 °C zu halten, kann der Widerstand R1 einen Widerstandswert von 220 kOhm und R2 einen Widerstandswert von 240 kOhm haben.

Wenn der Thermistor RK1 als Ferntemperatursensor verwendet wird, ist zu berücksichtigen, dass er elektrisch mit dem Stromnetz verbunden ist.

Es muss vor unbeabsichtigter Berührung geschützt werden, indem es beispielsweise in einem Gehäuse aus Isoliermaterial untergebracht wird. Der Fernthermistor ist über ein verdrilltes Adernpaar mit der Geräteplatine verbunden, dessen Länge ein bis zwei Meter nicht überschreiten sollte. Es ist nicht akzeptabel, den Thermistor in Flüssigkeit einzutauchen. Eine Ausnahme von dieser Regel kann nur gemacht werden, wenn der Thermistor selbst und die dafür geeigneten Leitungen zuverlässig wasserdicht sind.

Fig. 3

Der betrachtete Thermostat kann zur Steuerung des Kühlschrankkompressors verwendet werden, wenn Sie Änderungen an seinem in Abb. gezeigten Schaltkreis vornehmen. 3. Da der Kompressor im Gegensatz zur Heizung eingeschaltet werden muss, wenn die Temperatur im Kühlraum höher als die eingestellte Temperatur ist, und ausgeschaltet werden muss, wenn sie niedriger ist, sind die invertierenden und nicht invertierenden Eingänge des Operationsverstärkers DA1 vorhanden Plätze getauscht. Über den Widerstand R12 wird eine positive Rückkopplung eingeführt, die die notwendige Hysterese erzeugt, um zu verhindern, dass sich der Kompressor zu häufig ein- und ausschaltet. Bei Bedarf kann die Breite der Hysteresezone durch Auswahl des Widerstands R12 geändert werden.

Fig. 4

Da der Kühlschrankkompressor eine induktive Last ist, wird empfohlen, die Steuerungszuverlässigkeit zu verbessern, wie in Abb. 4, schließen Sie eine RC-Schaltung parallel zum Triac VS1 an.

Autor: K. Gawrilow

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