Регулиране на температурата с ИСх 555 и симистор. Терморегулатор за управление на пелтие модул. Стаен терморегулатор. Терморегулатор с ИСх МАА436.

Регулиране на температурата с ИС 555 и симистор инж. Иван Иванов
Радио телевизия електроника 1993/2/стр. 4

На фиг. 1 е дадена схема на устройство за автоматоматично регулиране на температурата в предварително зададен температурен обхват.

Схемата осъществява управлението на нагревател с мощност до 1,5 кW, като вместо дефицитния контактен термометър (1993 г), като датчик за температурата се използва термистор с положителен температурен коефициент. При използването на термистор с отрицателен температурен коефициент, температурите, задавани с помощта на потенциометрите RP1 и RP2 „се обръщат”, т.е. RP1 задава горната граница на необходимия температурен обхват, а RP2 – долната. При по – големи мощности вместо нагревателя се включва управляващата верига на силов контактор или симисторът VT3 се заменя с по – мощен.
Принципът на действие е следният: Таймерът ИС1 (10И555СМ) сравнява сигналаполучен от терморезистора Rт, със сигналите, получени от потенциометрите RP1 и RP2, изработва управляващ сигнал, който от изход 3 на ИС1 през R2 постъпва на входа на транзисторния ключ VT1. VT1 предава управлението на мощния транзисторен ключ VT2, koйто изработва управляващо напрежение, постъпващо на управляващия електрод на симистора VT3. При отпушване на симистора, през нагревателя протича ток, нагревателят се нагрява и температурата на терморезистора Rт се повишава. Съпротивлението му се изменя, вследствие на което се изменят и сигналите, постъпващи на входове 2 и 4 на ИС1.
Когато температурата надхвърли горната граница, зададена с RP2, схемата изработва запушващо напрежение за семистора, който се запушва и прекъсва тока през нагревателя. Когато температурата спадне под зададената от RP1 стойност, нагревателят се включва и цикълът се повтаря.
Ттрансформаторът Т1 е маломощен понижаващ трансформатор с изходно напрежение около 12,5. Токът, консумиран от схемата за управление, е около 100 mA.
Стабилизацията на напрежението за схемата за управление на симистора е осъществена с ИС2 – 1РН7812, но може да се изпълни и с параметричен стабилизатор на напрежение. Изправителните диоди също могат да бъдат заменени с каквито и да са изправителни диоди с напрежение в обратна посока над 30 V и ток в права посока над 150 – 200 mA.
Използваният симистор VT3 IRT84 е на фирмата International Rectifier, но могат да се използват и други типове с подходяща мощност. Той се монтира на подходящ радиатор, осигуряващ нормалното му охлаждане.
Терморезисторът се монтира така, че да се осъществява топлообмен между него и отопляваната среда.
ЛИТЕРАТУРА
1. Найдеров, В.З. Функциональные устройства на микросхемах. М., Радио и связь, 1985.
2. Марстън, Р. 110 тиристорни схеми. С., Техника, 1979.

Електронен терморегулатор Н.с. инж. Венцислав Кожухаров
Радио телевизия електроника 1985/1/стр.30, 31

През последните години необходимостта от икономия на енергия направи популярни у нас топлоакумулиращите печки (ТАП) (1985г). Натрупаната през нощта топлинна енергия обаче трябва да се използва оптимално, така, че да се осигури приемлива температура в помещението в продължение на цялото време на ползването и. Регулирането на температурата при разпространените у нас топлоакумулиращи печки ЕПАЗ се извършва с помощта на вентилатор, който осигурява циркулацията на външния въздух през топлоакумулиращата среда. С незначително изменение в електрическата схема на ЕПАЗ и включването на терморегулатор, управляващ пускането и спирането на вентилатора, може да се автоматизира поддържането на постоянна температура в помещението и да се оптимизира изразходването на съхранената топлинна енергия. Като правило чуждестранните производители на ТАП комплектуват своите изделия с терморегулатори, облегчавайки потребителите.
Разгледаният тук терморегулатор, може да намери различно приложение, като в случая само температурният обхват от 10 до 20 С е съобразен с изискванията за управление на ТАП. При необходимост, регулируемият температурен обхват може да бъде изменен, като се имат предвид дадените обяснения.
Схемата на терморегулатора е показана на фиг. 1.

Терморезисторът Rt е свързан във веригата за обратна връзка на операционния усилвател D2. Напрежението на неговия изход е:

Полученият усилен сигнал се подава на входа на компаратора, реализиран с D4. С резистора R15 е въведена положителна обратна връзка, която, създавайки незначителен хистерезис, предотвратява възникването на колебателен процес в момента на промяната на състоянието на изхода на компаратора.
Повторителят на напрежение, реализиран с D1, служи за буфер между източника на опорно напрежение и входа на D2. Вторият повторител на напрежение (D5) е буфер между настройващия галетен превключвател ГП1 и входа на компаратора D4.
Kъм изхода на D4 е свързан усилвател, съставен от транзисторите VT3 и VT4, които управляват релето К. Неговият нормално отворен контакт включва и изключва вентилатора на ТАП.
В реализираната схема беше използван терморезисторът ТСП-8012 гр.22 с работен обхват от 0 до 50 С, съпротивление 100 Om при 0 С и практически линейна зависимост на нарастването на съпротивлението от изменението на температурата със струмност 0,395 Om на 1 С.
Усилването на D2 се изменя с промяната на температурата, действаща на терморезистора Rt. За да може при температура 0 С това усилване да е равно на единица, с тример-потенциометъра RP3, съпротивлението на входа 2 на D2 (R3 + RP3) трябва да се настрои на стойност, равна на тази на Rt при 0 С (в нашия случай – 100 Om). От друга страна, коефициентът на усилване на D3 e 2000, а напрежението на изхода на същата схема при температура 20 С на Rt трябва да бъде 10 V. Toва значи, че разликата на вход 2 на D3 при тези условия трябва да бъде 5 mV. За да се достигне това, е необходимо да се изпълни равенството:

5*Е-3 = (0,396/100)*20*Uon

Oт тук следва, че Uon = 0,063 V.
Ako се използва терморезистор със съпротивление, различно от това на ТСП – 8012 при 0 С и с друг температурен коефициент, трябва да се измени съпротивлвнивто на вход 2 на D2 (R3 + RP3), опорното напрежение Uoп и при необходимост усилването на D3, след като се направят необходимите изчисления, приведени по – горе.
Задаването на работната температура се извършва с 11 – позиционен галетен превключвател ГП1, на който между перата на отделните позиции са запоени 10 резистора със съпротивление 100 Om всеки. На фиг. 2 е дадена схемата на свързване на ГП1. Напрежението на горния край на получения делител трябва да е 10 V, при което на долнния му край то се получава равно на 5 V. Това отговаря на температурен обхват от 10 до 20 С.

С всяка стъпка на ГП1, напрежението се изменя с 0,5 V, koeто отговаря на дискретност на задаване на температурата от 1 С.
Резисторите в схемата на фиг. 1 са с мощност 0,25 W, като тези от тях, които определят усилването на D3, които са свързани към входовете на компаратора D4 и които участват в делителя на ГП1, са с толеранс 2%. Останалите могат да бъдат с толеранс 10%.
Устройството се захранва с две стабилизирани напрежения +15 и -15 V. Релето се захранва от отделно нестабилизирано напрежение. На фиг. 3 е даден един от вариантите за изпълнението на захранването. Трансформаторът е със сърцевина Ш16 Х 24, като първичната намотка има 2717 навивки с диаметър на проводника 0,13 mm, вторичната намотка за +15 V има 246 нав. с диаметър на проводника 0,31 mm, а тази за – 15 V има също 246 нав. с диаметър на проводника 0,18 mm.
Може да се реализира захранване и с други схеми, например като се използват стабилизаторите на напрежение МА7815 (ЧССР). Във всеки конкретен случай трябва да се има предвид, че от стабилността на захранващото напрежение зависи точността на сработване на регулатора. По тази причина релето не се захранва от стабилизирания източник.
Настройката на терморегулатора се състои в задължително нулиране на входния дрейф на операционните усилватели, като се подаде общ сигнал на двата входа на операционния усилвател и с тример – потенциометъра със съпротивление 10 кOm се нулира напрежението на изхода. С тример-потенциометъра RP3 се настройва се съпротивлението на входа на D2 (включително съпротивлението на R3), което трябва да е равно на съпротивлението на терморезистора при 0 С. С тример – потенциометъра RP1 се настройва опорното напрежение на изхода на D1.
Захранването на терморегулатора се включва с трипозиционен ЦК – ключ от типа на КМ1103 (български), който в едното крайно положение подава захранване на терморегулатора, а в другото крайно положение дава накъсо контактите на релето, като с това включва принудително вентилатора на ТАП при изключен терморегулатор, а в средното положение – изключва терморегулатора и вентилатора.

Термо – и фотореле с 1РН723 Минко Василев
Млад Конструктор 1988/10/стр. 7,8

С интегралната схема 1РН723 е възможно да се реализират не само токозахранващи устройства. Както е известно, тази ИС съдържа висококачествен диференциален усилвател, средномощен изходен транзистор и източник на опорно напрежение, които са добре обособени. Последното позволява да се реализират най – различни устройства с добри експлоатационни характеристики и с помощта на малък брой допълнителни активни и пасивни елементи.

На фиг. 1 е показана принципната схема на термореле. Тук усилвателят на грешката е включен без отрицателна обратна връзка и се използва като компаратор, който сравнява напреженията от два делителя, свързани в мостова схема. Първият от тях се състои от термистора Rt и резистора R5. Вторият се състои от постоянните резистори R1 и R3 и потенциометрите R2 и R3 и потенциометрите R2 и R4. Така построеният мост се захранва от напрежението UREF (опорното напрежение), което повишава допълнително точността на схемата. В емитерната верига на изходния транзистор е включена намотката на електромагнитното реле Р, което е изходен елемент на устройството. За индикация на състоянието на релето, последователно на намотката му е включен светодиодът Д1. Освен това е включен още и резисторът R6, благодарение на което токът през намотката на релето се ограничава на 15 mA.
Teрморелето работи по следния начин: нека допуснем, че напрежението между точките А и Б има посочения на фигурата поляритет. При това положение на изхода на усилвателя на грешката се получава високо напрежение, което насища изходния транзистор и релето се задейства, а светодиодът светва. При увеличаване на температурата, токът през делителя Rt, R5 се увеличава и в определен момент напрежението между точките А и Б стане равно на нула, а непосредствено след това сменя знака си. Това довежда до анулиране на напрежението на изхода на усилвателя на грешката и до запушване на изходния транзистор. При това положение, светодиодът угасва, а релето престава да бъде задействано. Този процес може да се предизвика и чрез придвижване на плъзгача на потенциометъра R2, което се използва за настройване на прага на задействане на терморелето. За да може този праг да се установява прецизно е включен потенциометърът R4.
Toва термореле има температурен обхват 20 – 70 С. Ако е необходим друг обхват или няма термистор с номинална стойност 10 кОm, може да се избере вариант с помощта на таблицата:

Може да се направят и други комбинации от термистори и резистори, но трябва да се помни условието, че напрежението, което се подава на входовете +IN и –IN, трябва да бъде в границите от +2 до +7 V, измерено спрямо –Ucc.
Понякога е необходимо, терморелето да има голям хистерезис – например при управление на акумулиращи печки. В тази схема хистерезисът е от 0,2 до 0,8 С в зависимост от температурата за която е настроено терморелето. Ако е необходимо да се увеличи хистерезисът, променя се схемата, както е показано на фиг. 2а. Промяната е въвеждане на положителна обратна връзка от изхода на устройството (в случая т. В) към задаващия делител на моста, чрез включване на резисторите R7 и R8. С посочените на фигурата стойности на резисторите, хистерезисът вече е около 5 С. Ако при това положение схемата се възбуди, трябва да се измени капацитетът на кондензатора С2 до 2,2 nF, а може да се промени и начинът за включване в схемата, като се свърже между изводите FC и – Ucc.

Така построеното термореле се задейства при понижаване на температурата. Ако е нужно обратното, може да се постъпи по два начина. Ако в схемата не са включени елементите за увеличаване на хистерезиса R7 и R8, разменят се сигналите от делителите – т.А се свързва към входа -IN, а т.Б – към входа +IN.
Ако са включени елементите R7 и R8, необходимо е да се разменят местата на R5 и Rt,
Като се включи допълнително и резисторът R9, според схемата, показана на фиг. 2б. Включването на R9 е наложително, за да не може напрежението между т.Б и –Ucc да стане по – малко от 2 V.
По подобен начин може да се направи и фотореле. Начинът на свързване на фототранзистора и промените в стойностите на елементите са показани на фиг. 2в. В дадения случай релето ще се задейства при затъмняване на фототранзистора. Ако е необходимо обратното, прекъсва се връзката на R9 към –Ucc и там се включва фототранзисторът, подобно на термистора от фиг. 2б.

Всички описани дотук варианти на термо- и фоторелета може да се монтират вурху печатна платка, чиито графичен оригинал и разположение на елементите са показани на фиг. 3. При различните варианти, местата на някои елементи ще останат празни, а на местата на дтуги се налага да се монтират мостчета.

Бутонен регулатор на осветлението Р.Т.
По материали на чуждестранния печат. Млад Конструктор 1988/7/стр.4-7

На страниците на сп. „Млад Конструктор” са представяни различни схеми на плавни регулатори на интензивността на осветлението, при които осветеността се задава със завъртане на потенциометър. В тази статия предлагаме на вниманието на читателите схема на електронно устройство, с което интензивността на светене на лампите на лампите да се задава с натискане на бутон. Осветеността зависи от времето, за което бутонът се държи натиснат. За да се загасят лампите, необходимо е да се натисне бутонът повторно, при което осветлението плавно загасва.

Принципът на работа на устройството се илюстрира с времедиаграмите, показани от фиг. 1. Устройството представлява регулатор на ефективната стойност на напрежението. На горната графика са показани управляващите импулси Uуи, които устройството изработва. Те са синхронизирани с напрежението на мрежата U(~220 V).
Колкото закъснението на управляващия импулс от началото на синусоидата е по – голямо, толкова частта от синусоидата, която се подава към консуматора е по – малка, т.е. ефективната стойност на захранващото напрежение на лампите е по – малка. В момента на натискане на бутона, това закъснение е точно 10 mS (равно на полупериода на мрежовото напрежение с честота 50 Hz), поради което подаденото напрежение е нула. Докато бутонът е натиснат, закъснението на управляващите импулси постепенно почва да намалява. По този начин частта от синусоидата, подавана към консуматора, се увеличава, т.е. ефективната стойност на захранващото напрежение нараства. Ако бутонът се държи натиснат достатъчно дълго време, закъснението става нулево, при което цялото мрежово напрежение се подава на консуматора.
Принципната схема на регулатора е показана на фиг. 2. Схемата се управлява с натискане на бутона S1.Управляващите импулси се получават от преобразуване на мрежовото напрежение 220 V с помощта на интегралната схема ИС1. Те се подават през диода Д1 на управляващия електрод на симистора Д4. За захранване на интегралната схема са използвани резисторът R1, кондензаторите С1 и С2, диодът Д2 и ценеровият диод Д3, който осигурява стабилизирано напрежение. Резисторът R1 и кондензаторът С1 поемат разликата от напрежението между мрежовото и напрежението на стабилизация на ценеровия диод Д3. През диода Д2 се пропуска само едната полувълна на полученото напрежение (обратната преминава през ценеровия диод) и с това напрежение се зарежда кондензаторът С2. Полученото напрежение върху С2 служи за захранване на интегралната схема. То се подава на изводи 1 и 7 на ИС1. През резистора R3 на извод 4 на интегралната схема се подава напрежение за синхронизация на управляващите импулси. Скоростта на изместване на управляващите импулси от половината полувълна до нула се определя от стойността на кондензатора С3 и от съпротивлението на резистора R4 (при натиснат бутон S1). При повторно натискане на бутона S1 закъснението на управляващите импулси спрямо началото на синусоидата започва плавно да нараства, а ефективната стойност на приложеното напрежение към консуматора постепенно намалява до нула и лампите загасват.

Електронните елементи от схемата на регулатора се монтират на печатна платка с графичен оригинал, показан на фиг. 3а. Те се подреждат на обратната страна на платката според фиг. 3б. На фиг. 4а е показано разположението на изводите на интегралната схема, а на фиг. 4б – редът на изводите на симистор от типа SFM6/4, за който е предвидена печатната платка. На фиг. 3б е показано и свързването на входните и изходните проводници към регулатора. Трябва да се има предвид, че при използваните елементи, схемата осигурява управление на консуматори до 750 W, поради което по част от пистите тече сравнително силен ток. Затова те не трябва да се правят по – тънки, тъй като при максимално натоварване, пистите може да прегорят.
Устройството се монтира в подходяща кутия от електроизолационен материал. Бутонът S1 трябва да бъде надеждно изолиран.
Трябва да се има предвид, че почти всички части на схемата са под напрежение ~220 V, което е опасно за живота. Затова изрично се забранява използването на устройството при свален капак на кутията.
Устройството е много подходящо за регулатор на осветлението в жилище. Схемата на свързване (прекъсва се само единият проводник на веригата) позволява устройството да се монтира на мястото на обикновения двуизводен прекъсвач на осветителните лампи. В този случай регулаторът се включва към изводи „Вход1” и „Изход1”, а другите две клеми („Вход 2” и „Изход 2”) не се свързват.
Освен това при използване на регулатора се увеличава значително експлоатационният срок на осветителните лампи. При постепенно подаване на напрежение към лампите се избягва значително по силният ток през стъдените спирали на лампите, който протича при директно включване към номинално захранващо напрежение.
Бел. редакцията. Устройството може да се използва за регулатор на бормашина, на диапроектор с ~220 V захранване на лампите и за редица други цели, но не може да регулира осветеността на луминисцентни лампи.

Eлектронен термостат инж. Георги Стоилов, инж Николай Тюлиев
Млад Конструктор 1977/9/стр.11-14

Термостатиран кварцов генератор инж Николай Тодоров Млад Конструктор 1981/8/стр. 5

Терморегулатор за лабораторен ферментор Валери Илиев
Млад Конструктор 1986/3/стр. 4,5

В кн. 2/1986/г. под рубриката “Биотехнология” ви представихме действащ модел за производство на мая, като бе подчертано, че производственият процес е много чувствителен към точното спазване на температурните режими, Както обещахме, представяме електронно устройство, което, при правилно настройване, позволява да се поддържа с необходимата точност температурата на реагиращата смес. С помощта на описания терморегулатор вие ще можете частично да автоматизирате ващ биотехнологичен експеримент.
Източник на топлина за терморегулатора е електронагревателната плоча, върху която се поставя ферменторът. За охлаждане на участващата в експеримента биомаса се използва оловна тръба, през която тече студена вода. Необходимо е в капака на ферментора да се пробият два отвора и в съда да се постави оловна серпентина. Освен това тръбата трябва да се запои внимателно за капака. През единия отвор влиза студената вода, която осъществява топлообмена, а през другия край на серпентината, водата напуска ферментора. Освен това в съда трябва да се постави терморезистор, който служи за датчик на температурата.

Принципът на работа на терморегулатора се илюстрира с блок – схемата, поставена на фиг. 1. Датчикът за температура Д е в контакт с реагиращата маса. Сигналът от него се подава на двете сравняващи устройства СУ1 и СУ2. Ако температурата във ферментора е по – ниска от зададената, сравняващото устройство СУ2 изпраща управляващ сигнал за изпълнителния механизъм ИМ2 и се включва нагревателят Н. Когато температурата достигне зададената стойност, по сигнал от СУ2, нагревателят Н се изключва. Ако температурата на биомасата се увеличи над допустимото, сработва сравняващото устройство СУ1. То изработва управляващ сигнял за изпълнителния механизъм ИМ1 и се включва охладителят О. Когато температурата на разтвора спадне до необходимата, сравняващото устройстрво СУ1 превключва и охладителят спира да работи.
Принципната схема на терморегулатора е показана на фиг. 2. Датчик за темпратура е термисторът Rto. Спадът на напрежение върху него се подава през резистора R3 на транзистора Т1, включен като емитерен повторител. От изхода на първото стъпало, сигналът се подава през два потенциометъра П2 и П3 на два тригера на Шмит, които изпълняват функцията на сравняваши устройства от блок – схемата на фиг. 1. Двата тригера включват релетата P1 и P2, управляващи съответно електромагнитен вентил за подаване на студена вода и електронагревателна плоча.
При нарастване на температурата, съпротивлението на датчика Rto намалява. Спадът на напрежение върху него също намалява. При това положение потенциалът на общата точка на резистора R2 и на емитера на транзистора Т1 също намалява. Когато то спадне под определена граница, отговаряща на праговата стойност на превключване на тригера на Шмит, образуван от транзисторите Т2 и Т3, тригерът сменя състоянието си. Транзисторът Т2 се запушва, а Т3 се насища. Релето Р1 затваря своите контакти и към електромагнитния вентил ЕВ (фиг. 3), управляващ движението на водата, се подава напрежение. Когато температурата спадне под зададената стойност, съпротивлението на термистора нараства и спадът на напрежението върху него (и съответно върху резистора R2) става толкова голям, че тригерът на Шмит, образуван от транзисторите Т2 и Т3, превключва, а релето Р1 изключва. Ако температурата спадне още, задейства вторият тригер на Шмит. Когато транзисторът Т4 се отпуши, през намотката на релето Р2 протича ток и се подава захранване на електронагревателната плоча Rнагр (фиг. 3). В рози цикъл на работа при правилно настройване, системата може да поддържа постоянна температура на биомасата с точност до 2 С.

Електронните елементи на устройството се монтират на печатна платка с графичен оригинал, показан на фиг. 4а. Разположението на елементите върху обратната страна на платката се вижда от фиг. 4б. На втория чертеж е показано и свързването на платката. Свързването на контактните системи на релетата се прави според

фиг. 3. За електромагнитния вентил ЕВ е подходящо да се използва входният вентил за българските автоматични перални от серията „Перла”. За Rнагр е подходящо да се използва електронагревателна плоча от котлон. За да не се повредят контактите на релето от големия ток на плочата, необходимо е да се включват паралелно три нормалнозатворени контакта на релето.
Температурата на разтвора се задава с потенциометъра П1, а с другите два потенциометъра се настройва устройството.
При експериментиране на устройството ще се убедите, че то ще работи по – добре, ако двигателят на бъркалката на ферментора не е включен постоянно. Това се отнася особено за случаите, когато системата е достигнала зададената температура. По този начин се осигурява необходимият хистерезис на системата като цяло. Експериментът показва, че най – добри резултати се получават при 15 s работа на двигателя и 10 s почивка. По този начин се гарантира и по – добро охлаждане на двигателя и се избягва прегряването му.

Tеморегулатор за управление на пелтие – модул д-р инж Светослав Иванов
Радио телевизия електроника 1997/1-3/стр.19

В статията е описан терморегулатор за управление на Пелтие – модул, предназначен за поддържане на постоянна температура в затворен въздушен обем. Необходимото захранващо напрежение за терморегулатора е 13,5 +/-2 V/2 A. Стойността на поддържаната температура може да бъде зададена в интервала от 0 до +60 С. Постигнатата точност на зададената температура с това устройство е +/-0,3 С.
Като изпълнителен елемент за терморегулатора е използван Пелтие – модул [2]. В този модул термоелементите са направени от N и P тип високочист бисмутов телурид. Краищата им са запоени към медни площадки, нанесени върху керамични плочки. Плочките са с високи механични, диелектрични и топлопроводящи качества. Размерите на използвания Пелтие модул (М1-127-1.0/08) са следните: 30 х 30 х 4 mm. Терморегулаторът може да работи както в режим на нагряване, така и в режим на охлаждане. Превключването на двата режима се извършва с це-ка ключ. Устройството има светлинна индикация за избрания режим на работа (светодиод с два цвята) и за понижаване на захранващото напрежение до стойност 11,5 V (жълт светодиод). Терморегулаторът се състои от следните блокове:
- сензорно устройство за измерване на температура;
- двупозиционен регулатор;
- логически блок за избор на режима на работа;
- силов блок;
- компаратор за нивото на захранващото напрежение.

Принципна схема. Стабилизираното захранващо напрежение на интегралните схеми се осигурява от интегралния стабилизатор DA1 (7805) – фиг. 1. Входното захранващо напрежение за стабилизатора може да бъде осигурено от акумулатор или от друг захранващ източник на постоянно напрежение. Интегралният стабилизатор на напрежение DA2 (TL317) работи като генератор на ток и захранва термосензора VT1 (2T9139). Полученият пад от напрежение върху прехода база емитер на VT1 (koйто е във функция от измерваната температура) се усилва от операционния усилвател DA3 (1/4 LM324). Усиленият сигнал постъпва на неинвертиращия вход на усилвателя DA4 (1/4 LM324). Последният усилвател DA4 изпълнява функцията на компаратор с хистерезис. Това е основният елемент на двупозоционния регулатор. Заданието за поддържаната температура (в случая това представлява опорният сигнал за компаратора) се получава от потенциометъра RP1. С трипозиционния ключ може да се избира един от следните режими на работа:
- нагряване – позиция I;
- охлаждане – позиция III;
- изключено – позиция II.
Логическият блок за управление е изграден на основата на двуеходовия тригер на Шмит DD1 (74LS132). Входни сигнали за този блок са: Х1 – от изхода на компаратора DA4; X2 – стабилизираното напрежение 2,7 V oт ценеровия диод VD4; Х3 – стабилизираното напрежение от ценеровия диод VD5. Изходният сигнал Y за логическия блок се получава на изхода 6 на DD1. Включването на захранващото напрежение за един от двата ценерови диода VD4 и VD5 се осъществява от ключа К1. От позицията на К1 се избира и цветът на светене на светодиода VD11 – зелен цвят в режим на охлаждане и червен цвят на нагряване. Силовият блок се състои от мощния полеви транзистор с индуциран канал VT3 (IRFZ30), Пелтие-модула и електродвигателя на вентилатора М1. Компараторът за нивото на входното захранващо напрежение е реализиран с операционния усилвател DA5, транзистора VT2 и светодиода VD6. Oпорното напрежение за задействане на компаратора е зададено с ценеровия диод VD7 (ZPD – 2,7 V).
Принцип на действие. Генераторът на ток DA2 oсигурява преминаването на постоянен ток през термосензора VT1 към маса със стойност [1]:

I = 1,25/R1 A (1)

Известно е, че падът от напрежение върху PN –прехода в права посока се променя с ~2,2 mV на С (градус Целзий). Напрежението върху PN- прехода се усилва четири пъти по стойност и постъпва на неинвертиращия вход на компаратора с хистерезис DA4. Големината на хистерезиса или разликата между напрежението на включване и изключване на компаратора е равна на :

делтаUx = (Uoн*R4)/R5, (2)

където Uон е стойността на високото ниво на изхода на компаратора DA4.
При настройка на терморегулатора е необходимо термосензорът да бъде поставен в съд с топящ се лед, т.е. при температура 0 С. Потенциометърът RP1 се поставя в крайно ляво положение и посредством RP2 се подава опорно напрежение на инвертиращият вход на компаратора DA4 до установяване на неговия изход на сигнал с високо ниво. Това съответства на изключване на Пелтие-модула при достигане на температура 0 С.
При така направената настройка с установяване на RP1 в крайно дясно положение се задава максимална температура +60 С. Пелтие модулът притежава следното свойство – при захранване от източник на напрежение, едната от повърхностите на модула се нагрява, а другата се охлажда. Ако се смени полярността на захранващия източник, нагряващата се повърхност се охлажда, а охлаждащата се нагрява. Изборът на полярността се извършва от ключа К1. Логическият блок на терморегулатора получава три входни сигнала – Х1, Х2 и Х3, и генерира един изходен сигнал Y на извод 6 на DD1. Изходният сигнал управлява MOS полевия транзистор VT3. Логическата функция, която свързва тези сигнали, е следната:

-------------------
-------- ---------
---
Y = X1*X3*X1*X2 (3)

При работа на Пелтие-модула в режим на нагряване, ключът К1 е поставен в позиция I. В този случай входните сигнали имат следните стойности: Х2 = 1, Х3 = 0. Стойността на сигнала Х1 е в зависимост от отношението между измерваната и зададената температура. При работа в режим на охлаждане, ключът К1 се поставя в позиция III. В този случай входните сигнали за логическия блок са следните: Х3 = 1, Х2 = 0, а Х3 е във функция от отношението между зададената и измерваната температура. MOS полевият транзистор VT3 работи в ключов режим [3]. При постъпване на висок потенциал на гейта на транзистора, каналът му се отпушва, с което се включват Пелтие-модулът и съответният светодиод от VD11.
Ako с Пелтие-модула се охлажда дадена повърхност с цел да се постигне ниска температура, необходимо е да се вземат мерки за охлаждане на противоположната повърхност на модула. За целта към нагряващата се повърхност се допира радиатор, а заедно с него и вентилатор за охлаждане.

Примерна механична конструкция за монтиране на Пелтие-модула е дадена на фиг. 2. С позиция 1 е означен металният радиатор, температурата на който ще се поддържа постоянна. Радиаторът може да бъде включен в обема, чиято температура искаме да поддържаме постоянна. С позиция 2 е означен термосензорът, а с позиция 4 – Пелтие-модулът. Желателно е двете повърхности на модула да се намажат със силиконова паста. С позиция 3 е показано гуменото уплътнение, което се поставя около модула между двата радиатора. Позиция 5 представлява външният охлаждащ радиатор с монтиран маломощен вентилатор 6. Когато терморегулаторът работи в режим на охлаждане, радиаторът 1 се охлажда, а радиаторът 5 се нагрява. В този случай се включва вентилаторът 6, задвижван от постояннотоков двигател М1 (фиг. 1). Ако терморегулаторът работи в режим на нагряване, радиаторът 1 се нагрява, а радиаторът 5 се охлажда. В този случай не е необходимо включване на вентилатора; за тази цел е свързан диодът VD10. При намаляване на захранващото напрежение за терморегулатора до стойност 11,5 V с помощта на тримера RP3 се настройва високо ниво на сигнала на изхода на компаратора DA5, koето води до светване на светодиода VD6 за сигнализиране на ниското захранващо напрежение. Това е необходимо предупреждение, ако захранването е от акумулатора на автомобила.
Приложение. Така конструираният терморегулатор може да намери приложение в разпространениете хладилни чанти за автомобил. Възможно е и приложението на модула в термостатни кутии за поддържане на постоянна температура. Консумираната електрическа мощност от захранващия източник е 26 W. Поддържаната температура може да бъде зададена с точност до 1 С. При поставяне на модула в пластмасова кутия при температура на околната среда +25 С е постигната минимална температура в обема +4 С. Електронната схема е защитена от неправилно включване на външния захранващ източник по полярност.
ЛИТЕРАТУРА
1. Златаров, В. Приложение на аналогови интегрални схеми. С., Техника, 1985.
2. Пелтие-модули, Каталог на Института по приложна физика, Пловдив, 1994.
3. Nuhrmann, D., Power-MOS-FETs, Grundlagen und Applikationen, Franzis-Verlag GmbH, Munchen, 1992.

Термореле Л. Божилов Млад Конструктор 1988/2/стр.6

Стаен терморегулатор инж. Ласко Тенев
Млад Конструктор 1980/5/стр. 12, 13

Описаният терморегулатор е предназначен за помещения, отоплявани с електрически нагревателни уреди – радиатори, печки и др., с максимална мощност 2000 W.
Информация за температурата в помещението се получава от датчик за температурата (ДТ), който се поставя на предварително избрано място в помещението (например, където се поставя стайният термометър). Датчикът ДТ (фиг. 1) е германиев транзистор STT 308, участъкът „колектор-емитер”, на който се използва като температурно зависимо съпротивление. Базовият извод на транзистора се оставя свободен (несвързан).

Желаната температура може да се избере в обхвата +16 до +26 С с потенциометъра Р1. Точността на поддържаната температура е +/-0,2 С в контролната точка.
Терморегулаторът (фиг. 1,а) се състои от силова част А (свързана директно с електрическата мрежа и нагревателният уред Rт) и нисковолтова част В, към която е свързан изнесеният датчик ДТ. Чрез използване на рид-релето РР двете части се ят галванично, което осигурява необходимата безопасност при използване на изнесен датчик.
Силовата част А съдържа диоден мост Д1 – Д4, управляем тиристор Т1 и делител R2, R3. Контактът К на рид-релето РР се включва между средата на делителя R2, R3 и управляващия електрод на тиристора. Товарът Rт (електрически нагревателен уред) се включва в точките 1 и 2.
При затваряне на контакта К, тиристорът Т1 се отпушва и нагревателният уред се включва към електрическата мрежа. Формата на управляващото напрежение Uу и на тока през товара Iт са показани на фиг. 1б. При отваряне на контакта К, тиристорът Т1 се запушва и товарът се изключва.
Нисковолтовата част В се състои от мрежов трансформатор Тр, изправител Д5, филтър (С1,R4 и С2), стабилизатор с ценеровия диод Д6, операционен усилвател ОУ, ключов транзистор Т2 и рид-релето РР.
Операционният усилвател (МА 709) или (мюА709) е с еднополярно захранване и работи като компаратор. Напрежението на инвертиращия му вход 2 се подава от делител, образуван от датчика за температура (ДТ) и резистора R8, а на неинвертиращия вход 3 – от плъзгача на потенциометъра Р1. С резисторите R6 и R7 се ограничава задаваният температурен обхват. Посредством диодите Д7, Д8 и резистора R9, изходът на ОУ се свързва с базата на ключовия транзистор Т2, в колектора на който е включено РР.
Когато температурата е по – ниска от предварително зададената, съпротивлението на датчика за температура ДТ е голямо. Напрежението, подавано на инвертиращия вход 2 на операционния усилвател е по – ниско от подаваното на неинвертиращия му вход 3. Потенциалът на изхода 6 на операционния усилвател е висок. Транзисторът Т2 е отпушен, а рид-релето е задействано. Контактът К е затворен, тиристорът Т1 е отпушен и нагревателният прибор е включен.
При повишаване на температурата, съпротивлението на температурния датчик ДТ намалява, а потенциалът на инвертиращия вход 2 на операционния усилвател се повишава. При достигане на определена температура, потенциалът в т. 2 превишава потенциала в т. 3 на операционния усилвател. Напрежението в изхода му 6 става ниско, при което транзисторът Т2 се запушва. Контактът К на рид-релето се отваря, а тиристорът Т1 са запушва и изключва нагревателният прибор.
Описаните процеси се повтарят в зависимост от температурата на отопляваното помещение.
За намаляване на смущенията, изнесеният датчик за температурата ДТ се свързва към схемата посредством ширмован кабел. Със същата цел са поставени и кондензаторите С4 и С5.
Диодите Д7 и Д8 осигуряват запушването на транзистора Т2. С резистора R12 се създава малък хистерезис на компаратора.
Диодите Д1-Д4 и тиристорът Т1 са поставени на охлаждащи радиатори, всеки с повърхност 20 кв. sm.
Рид-релето е тип РМК за 5V/16 mA 10 на 8 степен превключвания.
Терморегулаторът се еталонира с обикновен стаен термометър, който се поставя близо до датчика. На потенциометъра се поставя кръгова скала, а на оста му се закрепва показалец.
При определена температура в помещението с потенциометъра Р1 се търси граничното положение на включване и изключване на нагревателния прибор. При това положение на мястото, посочено от показалеца, върху скалата се нанася температурата, показана от стайния термометър. По същия начин се постъпва и за останалите температури.
Разработеният терморегулатор осигурява по – добър микроклимат в отопляемите помещения и е особено полезен нощем, за спални помещения. С него се реализира и икономия на електроенергия.

Схеми за регулиране на температури с интегралната схема А301D
По материали на сп. „Funkamateur”, бр. 3, 1981 г.
Радио телевизия електроника 1982/5/стр. 27

Технически данни:
- максимална мощност на нагревателя Pmax = 5500 W при захранващо напрежение 220 V;
- работна мощност – регулира се с потенциометъра R13 от 0 до Pmax;
- точност – не по – малка от 0,07 С в установен режим;
- консумирана мощност от управляващата част – не повече от 1 W;
- настройка на температурата – с тример-потенциометъра R5 се избира желаната част от обхвата +5 - +45 С, а с помощта на потенциометъра R6 се задава желаната температура от избрания обхват.
На фиг. 1 е дадена електрическата схема на терморегулатора, съдържаща следните функционални възли: задаващо устройство, датчик, сравняващо устройство, буферен усилвател, схема за управление с регулируем коефициент на усилване, изпълнителен елемент, захранващ блок и противосмутителен филтър.
Чрез задаващото устройство, което е реализирано с резисторите R3, R4, R5 и R6, се установява желаната температура. С помощта на тример-потенциометъра R5 се определя обхватът за регулиране на температурата, а с тример-потенциометъра R6 – температурата, която трябва да се поддържа.
Датчикът е съставен от термистора R2 – чувствителният елемент на схемата, и резистора R1, които образуват делител на напрежение.
Сравняващото устройство е реализирано с компаратора А110С, на единия вход на който се подава сигнал от задаващото устройство, а на другия – сигнал от датчика (той е пропорционален на температурата на обекта). За стабилизиране работата на компаратора при превключването му е въведен отрицателен хистерезис с помощта на резистора R8.
Буферният усилвател е съставен от резисторите R10 и R11, транзистора Т1 и оптоелектронния преобразувател ОП1. Транзисторът Т1 работи в ключов режим и служи за съгласуване на изхода на компаратора с входа на оптоелектронния преобразувател. Последният се използва за галванично яне на управляващата от силовата част на терморегулатора.
Схемата за управление е изградена на базата на интегралната схема МАА436. С помощта на потенциометъра R13, включен към входа на схемата (извод 12), се регулира ъгълът на запалване на изходния симетричен тиристор-триак. По този начин се регулира коефициентът на усилване на схемата, което дава възможност за подобряване на качеството на регулирането.
За изпълнителен елемент е използван триак Т2 който представлява електронен ключ за променливо напрежение. Групата R20, C5 защитава прибора по параметъра dU/dt.
Захранващия блок осигурява нестабилизирано захранващо напрежение +20 V, стабилизирани захранващи напрежения +12 и – 5,6 V за захранване на компаратора и -9 V за задаващото устройство и датчика. Той е реализиран с трансформатора Тр1, диодите Д1, Д4 – Д9, кондензаторите С1, С2, С6 – С8 и резисторите R7, R9, R21.
За предпазване от радио- и телевизионни смущения, предизвикани от фазовото управление на триака, се използва високочестотен противосмутителен филтър, състоящ се от индуктивността Lf и кондензатора Cf.
Действието на схемата е следното: Ако температурата на обекта е по – ниска от зададената, поради отрицателната температурна характеристика на термистора, съпротивлението му е по – голямо от това, което трябва да бъде при зададената температура. Напрежението на инверсния вход на компаратора е по – ниско от напрежението на неинверсния и на изхода му се получава висок потенциал. Транзисторът Т1 се отпушва, през светодиода на оптоелектронния преобразувател ОП1 протича ток, фототранзисторът се отпушва и през потенциометъра R13 към входа на схемата за управление МАА436 се подава управляващо напрежение. Последната изработва управляващи импулси за триака, който включва нагревателния елемент. Температурата на обекта започва да се повишава, съпротивлението на термистора намалява и при достигане на температурата до зададената стойност потенциалите на двата входа на компаратора се изравняват, той се превключва и на изхода му се установява нисък потенциал. Транзисторът Т1 и фототранзисторът от оптоелектронния преобразувател се запушват, схемата МАА436 не изработва управляващи импулси на триака, при което нагревателят се изключва. Температурата започва да се понижава и процесът се повтаря.
Ъгълът на запалване на триака в обхвата в обхвата 0 – 180 електрически градуса се регулира с потенциометъра R13, a с това се изменя мощността на нагревателния елемент. По този начин се влияе на процеса на регулиране на температурата – от апериодичен, през критичноапериодичен до затихващ колебателен преходен процес.
Точността на регулатора в установен режим зависи от въведения хистерезисен цикъл и стръмността на температурната характеристика на термистора. За компаратор от типа А110С е необходим хистерезис 10 mV, защото максималното входно напрежение на несиметрия е 7,5 mV. Kaто се има пред вид, че стръмността на термисторните характеристики за термистори 47 кОm при 20 С е 3 kOm/ C, точността на терморегулатора не е по – малка от 0,07 С.

Печатната платка на частта на терморегулатора, заградена с прекъснатата линия на фиг. 1, е дадена на фиг. 2. В нея не са включени захранващият трансформатор и триакът поради по – големите си размери. Потенциометрите също не са дадени на платката, тъй като се монтират върху лицевия панел.
Захранващият трансформатор е навит върху магнитопровод Ш12х18, W1 e 480 нав. с фи 0,08 mm, a W3 – 150 нав. с фи 0,35 mm.
Триакът се монтира върху радиатор, площта на който се определя в зависимост от мощността на нагревателя по формулата:

S, cm = 26,6E-6*P*P, W. (E-6 означ. на -6 степен, P*P означ. P на квадрат)

Високочестотният противосмутителен филтър има параметри Lf = 200 мкН, Cf = 0,1 мкF/400 V. Дроселът е навит върху магнитопровод със сърцевина 32 х 32 с 16 нав. от емейлиран проводник с фи 0,1 mm.

Поялник с тиристорен регулатор Юрий Церковный, Ворошиловград
Радио телевизия електроника 1977/7/стр. 29

Тиристорният регулатор, описан в бр. 3/76 г. на списанието, е предназначен за работа с поялници до 100 W. След някои изменения, дадени на фигурата, тази схема може да се използва за регулиране на мощността на по – големи поялници или на други консуматори с мощност до 400 W и с възможност за регулиране на напрежението в изводите на товара от 0 до 215 V.

Използват се изправителни диоди от типа Д231, Д232, Д246 или Д248, които се монтират на радиатори. Тиристорът КУ201К също се монтира на радиатор. Вместо динистор Д228 и КН102А

може да се използва стабилитрон Д809 – Д813, но в случая напрежението на товара може да се изменя не от 0 V, a – в зависимост от употребения стабилитрон – от няколко волта до 210 V.

Tиристорен регулатор Кирил Цветанов
Млад Конструктор 1984/8/стр. 10

Представеният тиристорен регулатор позволява получаване на променливи напрежения с различна ефективна стойност. Схемата работи по следния принцип. През едната полувълна на мрежовото напрежение токът преминава през два от диодите на схемата Грец и през тиристора Тh1. През обратния полупериод на захранването протича ток през тиристора в същата посока и през другите два диода. Ако тиристорът Тh1 се отпушва в момента, когато напрежението сменя полярността си (с нулев фазов ъгъл), върху товара Rт се прилага цялото захранващо напрежение. Ако тиристорът се отпуши известно време, след като напрежението е сменило посоката си, ефективната стойност на напрежението върху товара Rт намалява.

С помощта на потенциометъра П1 и резистора R2 се осъществява амплитудно управление на тиристора. С така подбраните елементи, напрежението върху товара може да се променя от няколко волта приблизително до стойността на захранващото напрежение.
За разлика от регулатора

показан в кн. 2/84 г., тази схема притежава една особеност. Ако максималното напрежение върху товара трябва да бъде по – малко от захранващото, на мястото на диода Д5 се поставя в обратна посока ценеров диод, чието напрежение на стабилизация да бъде разликата между захранващото и максимално допустимото (по ефективна стойност) напрежение върху товарния резистор Rт.
С така подбраните елементи регулаторът може да управлява мощност до 1000 W при захранване 220 V. Необходимо е диодите Д1 – Д4 и тиристорът Д5 да се монтират на охладители. Трябва да се държи сметка между кои елементи, монтирани на охладители, може да има електрическа връзка. Освен това товарът Rт не е галванично ен от захранващата мрежа и съществува опасност от поражение от електрически ток при допир до него.

Материалите подготви за сайта:

Иван Парашкевов

e-mail: ivanparst@dir.bg

главна страница напред горе