Схемы терморегуляторов на одном транзисторе


Принципиальная схема терморегулятора. Обзор наиболее популярных схем

СХЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ

    Существует большое количество электрических принципиальных схем, которые могут поддерживать желаемую заданную температуру с точностью до 0,0000033 °С. Эти схемы включают коррекцию при отклонении от установленного значения температуры, пропорциональное, интегральное и дифференциальное регулирование.


    В регуляторе для электроплиток (рис. 1.1) используется позистор (терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления или ТКС) типа К600А фирмы Allied Electronics, встроенный в кухонную плиту, чтобы поддерживать идеальную температуру варки. Потенциометром можно регулировать запуск семисторного регулятора и, соответственно, включение или выключение нагревательного элемента. Устройство предназначено для работы в электрической сети с напряжением 115 В. При включении устройства в сеть напряжением 220 В необходимо использовать другой питающий трансформатор и семистор.


Рисунок 1.1 Регулятор температуры электроплиты


    Таймер LM122 производства компании National используется как дозирующий терморегулятор с оптической развязкой и синхронизацией при прохождении питающего напряжения через нуль. Установкой резистора R2 (рис. 1.2) задается регулируемая позистором R1 температура. Тиристор Q2 подбирается из расчета подключаемой нагрузки по мощности и напряжению. Диод D3 определен для напряжения 200 В. Резисторы R12, R13 и диод D2 реализуют управление тиристором при прохождении питающего напряжения через нуль.


Рисунок 1.2 Дозирующий регулятор мощности нагревателя


    Простая схема (рис. 1.3) с переключателем при переходе питающего напряжения через нуль на микросхеме СА3059 позволяет регулировать включение и выключение тиристора, который управляет катушкой нагревательного элемента или реле для управления электро- или газовой печью. Переключение тиристора происходит при малых токах. Измерительное сопротивление NTC SENSOR обладает отрицательным температурным коэффициентом. Резистором Rp устанавливается желаемая температура.


Рисунок 1.3 Схема терморегулятора с комутацией нагрузки при переходе питания через ноль.


    Устройство (рис. 1.4) обеспечивает пропорциональное регулирование температуры небольшой маломощной печи с точностью до 1 °С относительно температуры, заданной с помощью потенциометра. В схеме используется стабилизатор напряжения 823В, который питается, как и печь, от того же источника напряжением 28 В. Для задания величины температуры должен использоваться 10-оборотный проволочный потенциометр. Мощный транзистор Qi работает в режиме насыщения или близко к этому режиму, однако радиатор для охлаждения транзистора не требуется.


Рисунок 1.4 Схема терморегулятора для низковольтного нагревателя


    Для управления семистором при переходе питающего напряжения через нуль используется переключатель на микросхеме SN72440 от фирмы Texas Instruments. Эта микросхема переключает симистор TRIAC (рис. 1.5), включающий или выключающий нагревательный элемент, обеспечивая необходимый нагрев. Управляющий импульс в момент перехода напряжения сети через нуль подавляется или пропускается под действием дифференциального усилителя и моста сопротивления в интегральной схеме (ИС). Ширина последовательных выходных импульсов на выводе 10 ИС регулируется потенциометром в цепи запуска R(trigger)? как это показано в таблице на рис. 1.5, и должна изменяться в зависимости от параметров используемого симистора.


Рисунок 1.5 Терморегулятор на микросхеме SN72440


    Обычный кремниевый диод с температурным коэффициентом 2 мВ/°С служит для поддержания разницы температур до ±10 °F] с точностью примерно 0,3 °F в широком диапазоне температур. Два диода, включенные в мост сопротивлений (рис. 1.6)^ дают напряжение на выводах А и В, которое пропорционально разнице температуры. Потенциометром регулируется ток смещения, который соответствует предварительно устанавливаемой области смещения температуры. Низкое выходное напряжение моста усиливается операционным усилителем MCI741 производства фирмы Motorola до 30 В при изменении напряжения на входе на 0,3 мВ. Буферный транзистор добавлен для подключения нагрузки с помощью реле.


Рисунок 1.6 Регулятор температуры с датчиком на диоде

    Температура по шкале Фаренгейта. Для перевода температуры из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия нужно от исходного числа отнять 32 и умножить результат на 5/9/


    Позистор RV1 (рис. 1.7) и комбинация из переменного и постоянного резисторов образуют делитель напряжения, поступающего с 10-вольтового диода Зенера (стабилитрона). Напряжение с делителя подается на однопереходный транзистор. Во время положительной полуволны напряжения сети на конденсаторе возникает напряжение пилообразной формы, амплитуда которого зависит от температуры и установки сопротивления на потенциометре номиналом 5 кОм. Когда амплитуда этого напряжения достигает отпирающего напряжения однопереходного транзистора, он включает тиристор, который и подает напряжение на нагрузку. Во время отрицательной полуволны переменного напряжения тиристор выключается. Если температура печи низка, то тиристор открывается в полуволне раньше и производит больший нагрев. Если предварительно установленная температура достигнута, то тиристор открывается позже и производит меньший нагрев. Схема разработана для использования в устройствах с температурой окружающей среды 100 °F.


Рисунок 1.7 Терморегулятор для хлебопечки


    Простой регулятор (рис. 1.8), содержащий измерительный мост с термистором и два операционных усилителя, регулирует температуру с очень высокой точностью (до 0,001 °С) и большим динамическим диапазоном, что необходимо при быстрых изменениях условий окружающей среды.


Рисунок 1.8 Схема терморегулятора повышенной точности


    Устройство (рис. 1.9) состоит из симистора и микросхемы, которая включает в себя источник питания постоянного тока, детектор перехода питающего напряжения через нуль, дифференциальный усилитель, генератор пилообразного напряжения и выходной усилитель. Устройство обеспечивает синхронное включение и выключение омической нагрузки. Управляющий сигнал получается при сравнении напряжения, получаемого от чувствительного к температуре измерительного моста из резисторов R4 и R5 и резистора с отрицательным температурным коэффициентом R6, а также резисторов R9 и R10 в другой цепи. Все необходимые функции реализованы в микросхеме ТСА280А фирмы Milliard. Показанные значения действительны для симистора с током управляющего электрода 100 мА, для другого симистора значения номиналов резисторов Rd, Rg и конденсатора С1 должны изменяться. Пределы пропорционального регулирования могут устанавливаться с помощью изменения значения резистора R12. При проходе через нуль напряжения сети симистор будет переключаться. Период колебаний пилообразной формы составляет примерно 30 сек и может устанавливаться изменением емкости конденсатора С2.

 

   

    Представленная простая схема (рис. 1.10) регистрирует разницу температур двух объектов, нуждающихся в использовании регулятора. Например, для включения вентиляторов, выключения нагревателя или для управления клапанами смесителей воды. Два недорогих кремниевых диода 1N4001, установленные в мост сопротивлений, используются как датчики. Температура пропорциональна напряжению между измерительным и опорным диодом, которое подается на выводы 2 и 3 операционного усилителя МС1791. Так как при разнице температур с выхода моста поступает только примерно 2 мВ/°С, то необходим операционный усилитель с высоким усилением. Если для нагрузки требуется более 10 мА, то необходим буферный транзистор.

Рисунок 1.10 Схема терморегулятора с измерительным диодом


    При падении температуры ниже установленного значения разность напряжений, на измерительном мосте с терморезистором, регистрируется дифференциальным операционным усилителем, который открывает буферный усилитель на транзисторе Q1 (рис. 1.11) и усилитель мощности на транзисторе Q2. Рассеиваемая мощность транзистора Q2 и его нагрузки резистора R11 обогревают термостат. Терморезистор R4 (1D53 или 1D053 от фирмы National Lead) имеет номинальное сопротивление 3600 Ом при 50 °С. Делитель напряжения Rl—R2 уменьшает входной уровень напряжения до необходимого значения и способствует тому, что терморезистор работает при малых токах, обеспечивающих малый разогрев. Все цепи моста, за исключением резистора R7, предназначенного для точной регулировки температуры, находятся в конструкции термостата.


Рисунок 1.11 Схема терморегулятора с измерительным мостом


    Схема (рис. 1.12) осуществляет линейное регулирование температуры с точностью до 0,001 °С, с высокой мощностью и высокой эффективностью. Источник опорного напряжения на микросхеме AD580 питает мостовую схему преобразователя температуры, в которой платиновый измерительный резистор (PLATINUM SENSOR) работает в качестве датчика. Операционный усилитель AD504 усиливает выходной сигнал моста и управляет транзистором 2N2907, который, в свою очередь, управляет синхронизируемым с частотой 60 Гц генератором на однопереходном транзисторе. Этот генератор питает управляющий электрод тиристора через развязывающий трансформатор. Предварительная установка способствует тому, что тиристор включается в различных точках переменного напряжения, что необходимо для точной регулировки нагревателя. Возможный недостаток — возникновение помех высокой частоты, т. к. тиристор переключается посреди синусоиды.


Рисунок 1.12 Тиристорный терморегулятор


    Узел управления мощного транзисторного ключа (рис. 1.13) для нагрева инструментов мощностью 150 Вт использует отвод на нагревательном элементе, чтобы принудить переключатель на транзисторе Q3 и усилитель на транзисторе Q2 достичь насыщения и установить малую рассеиваемую мощность. Когда на вход транзистора Qi поступает положительное напряжение, транзистор Qi открывается и приводит транзисторы Q2 и Q3 в открытое состояние. Ток коллектора транзистора Q2 и базовый ток транзистора Q3 определяются резистором R2. Падение напряжения на резисторе R2 пропорционально напряжению питания, так что управляющий ток обладает оптимальным уровнем для транзистора Q3 при большом диапазоне напряжения.


Рисунок 1.13 Ключ для низковольтного терморегулятора


    Операционный усилитель СА3080А производства фирмы RCA (рис. 1.14) включает вместе термопару с переключателем, срабатывающем при проходе питающего напряжения через нуль и выполненным на микросхеме СА3079, который служит как триггер для симистора с нагрузкой переменного напряжения. Симистор нужно подбирать Под регулируемую нагрузку. Напряжение питания для операционного усилителя некритично.


Рисунок 1.14 Терморегулятор на термопаре


    При использовании фазового управления симистором ток нагрева сокращается постепенно, если происходит приближение к установленной температуре, что предотвращает большое отклонение от установленного значения. Сопротивление резистора R2 (рис. 1.15) регулируется так, чтобы транзистор Q1 при желаемой температуре был закрыт, тогда генератор коротких импульсов на транзисторе Q2 не функционирует и таким образом симистор больше не открывается. Если температура понижается, то сопротивление датчика RT увеличивается и транзистор Q1 открывается. Конденсатор С1 начинает заряжаться до напряжения открывания транзистора Q2, который лавинообразно открывается, формируя мощный короткий импульс, выполняющий включение симистора. Чем больше открывается транзистор Q1, тем быстрее заряжается емкость С1 и симистор в каждой полуволне переключается раньше и, вместе с тем, в нагрузке возникает большая мощность. Пунктирной линией представлена альтернативная схема для регулирования двигателя с постоянной нагрузкой, например с вентилятором. Для работы схемы в режиме охлаждения резисторы R2 и RT нужно поменять местами.


Рисунок 1.15 Терморегулятор для отопления


    Пропорциональный терморегулятор (рис. 1.16) использующий микросхему LM3911 от фирмы National, устанавливает постоянную температуру кварцевого термостата на уровне 75 °С с точностью ±0,1 °С и улучшает стабильность кварцевого генератора, который часто используется в синтезаторах и цифровых счетчиках. Отношение импульс/пауза прямоугольного импульса на выходе (отношение времени включения/выключения) изменяется в зависимости от температурного датчика в ИС и напряжения на инверсном входе микросхемы. Изменения продолжительности включения микросхемы изменяют усредненный ток включения нагревательного элемента термостата таким образом, что температура приводится к заданной величине. Частота прямоугольного импульса на выходе ИС определяется резистором R4 и конденсатором С1. Оптрон 4N30 открывает мощный составной транзистор, у которого в цепи коллектора имеется нагревательный элемент. Во время подачи положительного прямоугольного импульса на базу транзисторного ключа последний переходит в режим насыщения и подключает нагрузку, а при окончании импульса отключает ее.


Рисунок 1.16 Пропорциональный терморегулятор


    Регулятор (рис. 1.17) поддерживает температуру печи или ванны с высокой стабильностью на уровне 37,5 °С. Рассогласование измерительного моста регистрируется измерительным операционным усилителем AD605 с высоким коэффициентом подавления синфазной составляющей, низким дрейфом и симметричными входами. Составной транзистор с объединенными коллекторами (пара Дарлингтона) осуществляет усиление тока нагревательного элемента. Транзисторный ключ (PASS TRANSISTOR) должен принимать всю мощность, которая не подводится к нагревательному элементу. Чтобы справляться с этим, большая схема следящей системы подключается между точками "А” и "В", чтобы установить постоянно 3 В на транзисторе без учета напряжения, требуемого для нагревательного элемента. Выходной сигнал операционного усилителя 741 сравнивается в микросхеме AD301A с напряжением пилообразной формы, синхронным с напряжением сети частотой 400 Гц. Микросхема AD301A работает как широтно-импульсный модулятор, включающий транзисторный ключ 2N2219—2N6246. Ключ предоставляет управляемую мощность конденсатору емкостью 1000 мкФ и транзисторному ключу (PASS TRANSISTOR) терморегулятора.


Рисунок 1.17 Высоточный терморегулятор


    Принципиальная схема терморегулятора, срабатывающего при проходе напряжения сети через нуль (ZERO-POINT SWITCH) (рис. 1.18), устраняет электромагнитные помехи, которые возникают при фазовом управлении нагрузкой. Для точного регулирования температуры электронагревательного прибора используется пропорциональное включение/выключение семистора. Схема, справа от штриховой линии, представляет собой переключатель, срабатывающий при проходе через нуль питающего напряжения, который включает симистор почти непосредственно после прохода через нуль каждой полуволны напряжения сети. Сопротивление резистора R7 устанавливается таким, чтобы измерительный мост в регуляторе был уравновешен для желаемой температуры. Если температура превышена, то сопротивление позистора RT уменьшается и открывается транзистор Q2, который включает управляющий электрод тиристора Q3. Тиристор Q3 включается и замыкает накоротко сигнал управляющего электрода' симистора Q4 и нагрузка отключается. Если температура понижается, то транзистор Q2 закрывается, тиристор Q3 отключается, а к нагрузке поступает полная мощность. Пропорционального управления достигают подачей пилообразного напряжения, формируемого транзистором Q1, через резистор R3 на цепь измерительного моста, причем период пилообразного сигнала — это сразу 12 циклов частоты сети. От 1 до 12 этих циклов могут вставляться в нагрузку и, таким образом, мощность может модулироваться от 0—100% с шагом 8 %.


Рисунок 1.18 Терморегулятор на симисторе


    Схема устройства (рис. 1.19) позволяет оператору устанавливать верхние и нижние границы температуры для регулятора, что бывает необходимо при продолжительных тепловых испытаниях свойств материала. Конструкция переключателя дает возможность для выбора способов управления: от ручного до полностью автоматизированных циклов. С помощью контактов реле К3 управляют двигателем. Когда реле включено, двигатель вращается в прямом направлении с целью повышения температуры. Для понижения температуры направление вращения двигателя меняется на противоположное. Условие переключения реле К3 зависит от того, какое из ограничительных реле было включено последним, К\ или К2. Схема управления проверяет выход программатора температуры. Этот входной сигнал постоянного тока будет уменьшен резисторами и R2 максимально на 5 В и усилен повторителем напряжения А3. Сигнал сравнивается в компараторах напряжения Aj и А2 с непрерывно изменяющимся эталонным напряжением от 0 до 5 В. Пороги компараторов предварительно устанавливаются 10-оборотными потенциометрами R3 и R4. Транзистор Qi закрыт, если сигнал на входе ниже опорного сигнала. Если входной сигнал превосходит опорный сигнал, то транзистор Qi отрывается и возбуждает катушку реле К, верхнего предельного значения.


Рисунок 1.19


    Пара преобразователей температуры LX5700 от фирмы National (рис. 1.20) выдает выходное напряжение, которое пропорционально разнице температуры между обоими преобразователями и используется для измерения градиента температуры в таких процессах, как, например, распознавание отказа вентилятора охлаждения, распознавание движения охлаждающего масла, а также для наблюдения за другими явлениями в охлаждающих системах. С измерительным преобразователем, находящимся в горячей среде (вне охлаждающей жидкости или в покоящемся воздухе более 2 мин), 50-омный потенциометр должен устанавливаться таким образом, чтобы выход выключался. Тогда как с преобразователем в прохладной среде (в жидкости или в подвижном воздухе продолжительностью 30 сек) должно находиться положение, при котором выход включается. Эти установки перекрываются между собой, но окончательная установка между тем дает в итоге достаточно стабильный режим.


Рисунок 1.20 Схема детектора температур


    В схеме (рис. 1.21) используется высокоскоростной изолированный усилитель AD261K для высокоточного регулирования температуры лабораторной печи. Многодиапазонный мост содержит датчики с сопротивлением от 10 Ом до 1 мОм с делителями Кельвина—Варлея (Kelvin-Varley), которые используются для предварительного выбора точки управления. Выбор точки правления осуществляется с помощью переключателя на 4 положения. Для питания моста допускается применение неинвертирующего стабилизируемого усилителя AD741J, не допускающего синфазной погрешности напряжения. Пассивный фильтр на 60 Гц подавляет помехи на входе усилителя AD261K, который питает транзистор 2N2222A. Далее питание поступает на пару Дарлингтона и подводится 30 В к нагревательному элементу.

 


    Измерительный мост (рис. 1.22) образуется позистором (резистором с положительным температурным коэффициентом) и резисторами Rx R4, R5, Re. Сигнал, снимаемый с моста, усиливается микросхемой СА3046, которая в одном корпусе содержит 2 спаренных транзистора и один отдельный выходной транзистор. Положительная обратная связь через резистор R7 предотвращает пульсации, если достигнута точка переключения. Резистором R5 устанавливается точная температура переключения. Если температура опускается ниже установленного значения, то реле RLA включается. Для противоположной функции должны меняться местами только позистор и Rj. Значение резистора Rj выбирается так, чтобы приблизительно достичь желаемой точки регулировки.


Рисунок 1.22 Регулятор температуры с позистором


    Схема регулятора (рис. 1.23) добавляет множество стадий опережающего сигнала к нормально усиленному выходу температурного датчика LX5700 от фирмы National, чтобы, по меньшей мере, частично компенсировать измерительные задержки. Коэффициент усиления по постоянному напряжению операционного усилителя LM216 будет установлен на значение, равное 10, с помощью резисторов с сопротивлением 10 и 100 мОм, что дает в итоге 1 В/°С на выходе операционного усилителя. Выход операционного усилителя активирует оптрон, который управляет обычным терморегулятором.


Рисунок 1.23 Терморегулятор с оптроном


    Схема (рис. 1.24) используется для регулирования температуры в установке промышленного отопления, работающей на газе и обладающей высокой тепловой мощностью. Когда операционный усилитель-компаратор AD3H переключается при требуемой температуре, то запускается одновйбратор 555, выходной сигнал которого открывает транзисторный ключ, а следовательно, включает газовый вентиль и зажигает горелку отопительной системы. По истечении одиночного импульса горелка выключается, несмотря на состояние выхода операционного усилителя. Постоянная времени таймера 555 компенсирует задержки в системе, при которой нагрев выключается, прежде чем датчик AD590 достигает точки переключения. Позистор, включенный во времязадающую цепь одновибратора'555, компенсирует изменения постоянной времени таймера из-за изменений температуры окружающей среды. При включении питания во время процесса запуска системы сигнал, формируемый операционным усилителем AD741, минует таймер и включает нагрев отопительной системы, при этом схема имеет одно устойчивое состояние.


Рисунок 1.24 Коррекция перегрузки


    Все компоненты терморегулятора находятся на корпусе кварцевого резонатора (рис. 1.25), таким образом, максимальная рассеиваемая мощность резисторов 2 Вт служит для того, чтобы поддерживать температуру в кварце. Позистор имеет при комнатной температуре сопротивление около 1 кОм. Типы транзистора некритичны, но должны иметь низкие токи утечки. Ток позистора примерно от 1 мА должен быть гораздо больше, чем ток базы 0,1 мА транзистора Q1. Если в качестве Q2 выбрать кремниевый транзистор, то нужно повысить 150-омное сопротивление до 680 Ом.


Рисунок 1.25


    В мостовой схеме регулятора (рис. 1.26) используется платиновый датчик. Сигнал с моста снимается операционным усилителем AD301, который включен как дифференциальный усилитель-компаратор. В холодном состоянии сопротивление датчика менее 500 Ом, при этом выход операционного усилителя приходит в насыщение и дает положительный сигнал на выходе, который открывает мощный транзистор и нагревательный элемент начинает греться. По мере нагревания элемента растет и сопротивление датчика, которое возвращает мост в состояние уравновешивания, и нагрев выключается. Точность достигает 0,01 °С.


Рисунок 1.26 Регулятор температуры на компараторе


 


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Схема терморегулятора для овощехранилища » Паятель.Ру


Для того чтобы овощи не поморозились при отрицательных температурах в контейнер можно установить подогреватели из обычных ламп накаливания на 220V. Лампы устанавливают между двойными стенками контейнера так, чтобы свет от них не попадал на овощи (чтобы картошка не позеленела), а шло только тепло. В данном случае, лампа накаливания оказывается наиболее доступным и безопасным нагревательным прибором.


Для поддержания в контейнере температуры не ниже некоторого установленного значения необходим термостабилизатор. Одна из возможных схем термостабилизатора такого назначения показана на рисунке.

Принцип действия классический. Он основан на разбалансировке моста постоянного тока состоящего из резисторов R1-R4, в диагональ которого включен компаратор на операционном усилителе А1. Терморезистор R2 следит за температурой. Он установлен прямо на плате устройства. Переменным резистором R4 устанавливают момент балансировки моста в зависимости от температуры (то есть, в зависимости от сопротивления терморезистора R2).

При нарушении данного баланса в сторону уменьшения температуры окружающей среды, компаратор срабатывает и на его выходе устанавливается повышенное напряжение, которое поступает на затвор мощного полевого транзистора VT1 от открывает его. На лампы Н1-Н4, служащие нагревателем, через диод VD5 поступает напряжение электросети, но только одной из полуволн.

В результате эффективное напряжение на лампах составляет около 180V. Это ниже номинального значения, поэтому надежность ламп повышается, и горят они в более красном секторе излучения, отдавая меньше света и больше тепла.

Измерительный мост и операционный усилитель питаются напряжением 18V от стабилитрона VD2. При этом режим работы ОУ оптимален, и обеспечивается достаточно высокая точность измерения, но напряжение 18V недопустимо высоко для затвора полевого транзистора VT1. Поэтому, напряжение на его затворе ограничено стабилитроном VD1 и резистором R6.

Сопротивление открытого канала транзистора IRF840 менее одного Ома, поэтому, при мощности нагрузки 240W (четыре лампы по 60W каждая) на транзисторе рассеивается минимальная мощность, и он практически не нагревается. Нет нагрева и от источника питания, так как в нем нет привычного мощного гасящего сопротивления.

Вместо него здесь реактивное сопротивление конденсатора С2, мощность (а значит и теплота) на нем не выделяется. Все это в комплексе обеспечивает хорошую надежность схемы.

Теперь о деталях. Датчиком температуры (R2) является терморезистор ММТ-4 номинальным сопротивлением 22кОм. Можно использовать аналогичный терморезистор с другим номинальным сопротивлением, от 10 до 100 кОм, при этом, сопротивление резистора R1 должно быть равно номинальному сопротивлению R2.

Стабилитрон КС518А можно заменить другим стабилитроном на напряжение 15-20V. Диоды КД209 - любые маломощные выпрямительные, например, КД105. Диод VD5 должен быть на обратное напряжение не ниже 400V и ток не ниже 2А. Его можно заменить отечественным КД226Г...Е, КД257Б...Д, КД280Г...Ж. или другим аналогичным. Конденсатор С1 должен быть рассчитан на напряжение не ниже 20V, конденсатор С2 - на напряжение не ниже 360V.

Терморегулятор собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Печатные дорожки располагаются только с одной стороны платы. Плата помещена в пластмассовый корпус. В корпусе, в торце возле терморезистора сделано отверстие. Разъемы и регулятор расположены в незанятой платой части корпуса.

Готовое устройство прикреплено с помощью шурупов и двух металлических хомутов к внутренней стороне крышки контейнера. Когда контейнер закрыт терморегулятор находится внутри его.

Сохранить тепло и сэкономить на отоплении помогут окна пвх, сделанные из качественных материалов. Заказать пластиковые окна можно на сайте фабрики. Доступные цены, бесплатный замер.

Схема терморегулятора для инкубатора своими руками

Приведенная ниже схема является развитием темы симисторного регулятора мощности. В данном случае добавляются термочувствительный и нагревательный элементы благодаря которым и поддерживается требуемая температура. Включая-отключая нагрузку, которой служит электронагреватель, терморегулятор регулирует температуру микросреды инкубатора, аквариума или другого замкнутого пространства.

Схема терморегулятора

  • R1 – 10 кОм;
  • R2 – 22 кОм;
  • R3 – 100 кОм;
  • R4 – 6,8 кОм;
  • R5 – 1 кОм;
  • R6 – 6,8 кОм;
  • R7 – 470 Ом;
  • R8 – 51 Ом;
  • R9 – 5,1 кОм;
  • R10 – 27 кОм 2Вт;
  • С1 – 0,33 мкФ;
  • DA1 – КР140УД6;
  • VT1 – КТ117;
  • VD1 – КС212Ж;
  • VD2 – КД105;
  • VS1 – КУ208Г.

Принцип работы терморегулятора

Итак, рассмотрим как работает схема терморегулятора для инкубатора своими руками: основой данного устройства является операционный усилитель DA1, работающий в режиме компаратора напряжений. На один вход подается изменяющееся напряжение с терморезистора R2, а на второй, задаваемое переменным резистором R5 и подстроечным R4. Для точной и грубой регулировки. В зависимости от области применения, подстроечный резистор можно и исключить.
При равенстве входных напряжений транзистор VT1, управляемый выходом компаратор – закрыт, на управляющем электроде VS1 ноль, а значит закрыт и симистор. При изменении температуры меняется сопротивление R2, а на разницу напряжений на входах компаратор отреагирует подачей открывающего сигнала на VT1. Появившееся на R8 напряжение откроет тиристор, пустив через нагрузку ток. Когда напряжения на входах операционного усилителя выравняются, он отключит нагрузку.
Питание управляющего каскада осуществляется через выпрямительный диод VD2 и гасящее сопротивление R10. При его сверхмалом потреблении тока – это вполне допустимо, как и использование для стабилизации питающего напряжения всего одного стабилитрона VD1. К тому же, управляющие цепи запитываются через нагрузку, на которой тоже происходит падение напряжения, особенно в нагретом состоянии.

Замены деталей

Обратите внимание на мощность резистора R10 — 2Вт, так же этот резистор должен выдерживать мгновенное напряжение 400В, если такой резистор не удается найти, его можно заменить несколькими последовательно включенными резисторами на меньшую мощность и напряжение.
В качестве стабилитрона VD1 можно установить BZX30C12 или любой другой стабилитрон на 12В близкий по параметрам.
Вместо VD2 можно поставить диод с обратным напряжением не менее 400В и током не менее 0,3А: например из серии 1N4004 — 1N4007
На место DA1 можно установить практически любой операционный усилитель, главное чтобы он работал в диапазоне питающих напряжений 10..15В.

А вот однопереходный транзистор КТ117 (VT1) не такой общераспространенный компонент электронных схем (зарубежные однопереходные транзисторы: 2N6027, 2N6028), зато его можно заменить схемой из двух биполярных транзисторов разной структуры и одного резистора 47 кОм. В схеме используются распространенные КТ315 и КТ361, но вполне могут использоваться и другие маломощные комплиментарные биполярные транзисторы.

Области применения терморегулятора

В основном, данное устройство применялось для термостабилизации птичьих инкубаторов. Где в роли тэнов выступали маломощные электрические лампочки по 60 Вт, соединенные параллельно по 4, 6 и 8 штук, в зависимости от размеров инкубатора и количества инкубируемых яиц.

Как монтировать обогреватель для инкубатора

  • лампы должны быть равномерно расположены над поверхностью яиц, на расстоянии 25-30 см от их поверхности;
  • терморезистор должен находиться как можно ближе к поверхности яиц, но не касаться их;
  • использовать вместо лампочек можно и другие нагреватели, но с малой теплоемкостью, к примеру, вольфрамовую проволоку, натянутую на керамическую рамку в форме тетраэдра.

Обогреватель для аквариума

Реже, такой терморегулятор применялся для поддержания заданной температуры в аквариумах с тропическими рыбками. Такая необходимость возникала из-за того, что большинство, выпускаемых для этих целей термообогревателей, имеет механический терморегулятор объединенный с тэном в одном корпусе. А следовательно, они поддерживают в заданных пределах свою, а не окружающую температуру. Это хорошо работает только в помещениях со стабильной, в пределах одного-двух градусов, своей температурой воздуха.

Особенности монтажа

  • из-за инертности воды, датчик и обогреватель должны быть разнесены, но в пределах прямой видимости (без перекрытия растениями и элементами декора) друг от друга;
  • из-за электропроводимости воды, датчик должен быть изолирован, либо средствами с хорошей теплопроводностью, либо тонким слоем обычного герметика;
  • допускается использование как обычных аквариумных обогревателей, так и регулируемых, с выставленной на максимум температурой.

Можно найти и другие сферы применения данному, несложному в изготовлении устройству. К примеру для рассадных парничков, сушильных шкафов, различных термованночек. На что вашей фантазии хватит. Только, если нагрузка допускает возможность короткого замыкания, необходимо добавить плавкий предохранитель на 1 А.

P.S.
Как говорилось выше данный простой терморегулятор применялся в инкубаторах раньше, сейчас на его смену пришли терморегуляторы с микроконтроллерным управлением, способные в автоматическом режиме понижать температуру в течении цикла инкубации. Да и сами инкубаторы обзавелись функцией регулирования влажности и переворачивания яиц.

Майер Р.В. Практическая электроника: от транзистора до ...

НАЗАД

3. ТЕРМОРЕЛЕ И ФОТОРЕЛЕ

1. Термореле. Вы наверное задумывались, как работает холодильник? Почему температура внутри холодильной камеры поддерживается внутри некоторого заданного диапазона независимо от температуры окружающей среды? Для решения этой проблемы используется термореле, которое в простейшем случае состоит из термодатчика, транзисторного ключа и электромагнитного реле. Когда температура внутри холодильной камеры становится выше заданного значения t1, реле замыкает цепь, включается двигатель, камера начинает охлаждаться. При понижении температуры ниже значения t2 реле размыкает цепь, охлаждение прекращается.

Рис. 1. Термореле на одном транзисторе.

В наших опытах в качестве термодатчика будем использовать терморезистор ММТ--12. Чтобы понять, как он работает, соберем цепь из последовательно соединенных переменного резистора и терморезистора, параллельно резистору подключим вольтметр (рис. 1.1). Сопротивление переменного резистора должно быть примерно равно сопротивлению терморезистора. При нагревании терморезистора его сопротивление падает, показания вольтметра увеличиваются.

Схема термореле на одном транзисторе приведена на рис. 1.2. Терморезистор и переменный резистор образуют делитель напряжения, напряжение с которого подается на базу транзистора. Коллектор транзистора соединен с реле. Следует правильно подобрать сопротивление переменного резистора R2 так, чтобы нагревание терморезистора вызывало открывание транзистора. В результате реле срабатывает и замыкает (размыкает) цепь управления, и включает, например, звонок или двигатель. Внешний вид устройства приведен на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид термореле.

2. Терморегулятор. Соберем термореле, к нормально замкнутым контактам подсоединим лампу накаливания на 100 Вт и подключим ее в сеть 220 В. Создадим замкнутую систему управления, для этого прямо под лампой расположим терморезистор. При охлаждении терморезистора лампа включится и начнет его нагревать. После того, как температура терморезистора достигнет определенного значения сработает реле и разорвет цепь, лампа выключится. Терморезистор начнет охлаждаться, через некоторое время лампа снова включится и т.д. В результате возникнут автоколебания, лампа будет через 30 - 60 с включаться и выключаться. Если вместо лампы использовать нагреватель (плитка, паяльник), то получится простейший терморегулятор.

3. Фотореле. Для того, чтобы получить из рассмотренной выше схемы фотореле достаточно заменить терморезистор на фоторезистор ФСК - 1 и подобрать сопротивление резистора R2 так, чтобы его освещение приводило к срабатыванию реле. Фотореле так же позволяет создать замкнутую схему управления: для этого фоторезистор следует расположить напротив лампы накаливания. При включении лампы фоторезистор освещается, его сопротивление падает, транзистор открывается, реле размыкает цепь и выключает лампу. Сопротивление фоторезистора растет, транзистор закрывается, реле выключается, лампа загорается и т.д. Возникают автоколебания с периодом 1 - 5 с, который зависит от сопротивления переменного резистора R2.

4. Фотореле с гальванической развязкой. Электронные ключи предпочтительнее электромагнитного реле: они надежны, малоинерционны и миниатюрны. Рассмотрим схему фотореле на тиристоре (рис. 3), в которой предусмотрена гальваническая развязка между электронной и силовой частями схемы.

Для гальванической развязки между управляющей цепью на транзисторе VT1 и силовой цепью на тиристоре VD2 используется тиристорный оптрон VD1. Положение подвижного контакта переменного резистора R2 подбирают так, чтобы при низкой освещенности фоторезистора R1 транзистор VT1 был бы все еще закрыт. В этом случае через светодиод оптрона протекает ток, светодиод освещает динистор, тот открыт. На управляющий электрод тиристора VD2 подается положительный потенциал, он тоже открыт, лампочка светится.

Рис. 3. Фотореле с гальванической развязкой.

При освещении фоторезистора R1 его сопротивление падает, потенциал базы растет, что приводит к открыванию транзистора VT1 и уменьшению потенциала его коллектора. Светодиод оптрона перестает освещать тиристор оптрона, это приводит к закрыванию тиристора VD2. Лампа перестает светиться. Резистор R5 сильно нагревается, он должен иметь мощность не менее 1 Вт и сопротивление 5,6 ком. В качестве оптрона можно использовать АОУ103Б или PC817. Оптрон PC817 имеет следующие предельно допустимые параметры: максимальные ток через светодиод 50 мА, напряжение коллектор-эмиттер фототранзистора 35 В, ток коллектор-эмиттер 50 мА.

Чтобы получить замкнутую систему управления, необходимо фоторезистор становить напротив лампы. Тогда при включении лампы будет происходить освещение фоторезистора, что приведет к выключению лампы. Освещенность фоторезистора уменьшится, лампа снова включится и т.д. Возникнут автоколебания, частота которых зависит от напряжений питания электронной и силовой части цепи, расстояния между лампой и фоторезистором, напряжения смещения на базе транзистора, определяемого положением подвижного контакта резистора R2. Чтобы искусственно увеличить инерционность фотореле включают конденсатор C1 большой емкости: в этом случае при освещении фоторезистора потенциал базы транзистора растет существенно медленнее. Маркировка оптронов представлена на рис. 4.

Рис. 4. Маркировка оптронов.


ВВЕРХ

Терморегулятор | Selhozpro.Ru

Терморегулятор (регулятор температуры), предназначен для измерения температуры и дальнейшего её поддержания на заданном уровне в диапазоне температур конкретного типа датчика. Терморегулятор применяется для контроля за температурным режимом в помещениях, или любых ёмкостях.

Предлагаемый вариант терморегулятора, позволит полностью автоматизировать процесс контроля и регулирования температуры воздуха в заданном помещении.

Данный терморегулятор, имеет высокую надёжность, точность и стабильность параметров. При подключении соответствующих коммутирующих устройств, терморегулятор может управлять любыми нагревательными устройствами.

    Датчик температуры терморегулятора может быть как встроенным, так и выносным.

    Работа терморегулятора– поддержать на одном уровне заданную температуру. Если в качестве источника тепла использовать электронагревательный прибор, то работа терморегулятора сводится к тому, чтобы по заданию датчика производить отключения и включения нагревательного элемента. На Рис – 1 представлен один из вариантов такого терморегулятора. Приведённая ниже схема позволит с большой точностью поддерживать заданную температуру в помещении, камере инкубатора, хранилищах продуктов и т. д..

Датчиком температуры в данной схеме является терморезистор R1. Терморезистор является элементом делителя напряжения R3, R2, R1, R6 сигнал с выхода которого поступает на инвертирующий вход операционного усилителя (включённого по схеме компаратора) DA1 вывод 4 микросхемы. На неинвертирующий вход ОУ (вывод 5 микросхемы DA1)  подается опорное напряжение с делителя R3, R4, R7, R8. Сопротивления резисторов в обеих плечах подбирается таким образом, чтобы в исходном состоянии, когда температура контролируемой среды низкая и сопротивление терморезистора максимальное, компаратор находился в режиме положительного насыщения. На выходе компаратора уровень логической единицы (~11,5В). Транзистор VT1  открыт, реле К1 включило нагревательный элемент (ТЭН). Температура контролируемой среды начинает повышаться уменьшая сопротивление термодатчика. Напряжение на инвертирующем входе 4 компаратора начинает приближаться и превосходить Uопорное 5 вход микросхемы, компаратор переходит в режим отрицательного насыщения. На выходе 10 микросхемы устанавливается логический 0 (~0,7В). Транзистор VT1 закрывается, реле К1 отключает нагревательный элемент (ТЭН).

На ТПК

Работает схема следующим образом. При подаче питания на схему, при разомкнутых контактах ТПК транзистор Т1 закрыт, соответственно к базе Т2 через резистор R3 прикладывается положительное напряжение и транзистор Т2 открываясь, включает реле, которое контактами Р11/1 подводит питание к нагревательному элементу. По достижении температуры в камере необходимого уровня, замыкаются контакты термометра ТПК. К базе транзистора Т1 через резистор R2 прикладывается напряжение смещения и он открываясь, закрывает транзистор Т2. Транзистор Т2 в свою очередь отключает реле Р1, которое контактами Р11/1 размыкает цепь питания нагревательного элемента. Так как процесс испарения имеет некоторую инерционность, температура в камере может несколько превысить заданное значение.

 

 

 

Метки: датчик, обогреватель, терморегулятор

1

Регулятор напряжения »

Узнаем как изготовить терморегулятор своими руками. Терморегулятор для аквариума или отопления своими руками

Российская зима отличается своей суровостью и сильными холодами, о чем известно всем. Поэтому помещения, в которых находятся люди, должны отапливаться. Центральное отопление является наиболее распространенным вариантом, а в случае его недоступности можно воспользоваться индивидуальным газовым котлом. Однако часто случается так, что ни то, ни другое недоступно, к примеру, в чистом поле находится небольшое помещение насосной водопроводной станции, в котором круглосуточно дежурят машинисты. Это может быть комната в каком-то большом необитаемом здании или караульная вышка. Примеров хватает.

Выход из ситуации

Все эти случаи вынуждают осуществлять устройство электрического отопления. При малых размерах помещения вполне можно обойтись обычным электрическим масляным радиатором, а в комнатах больших размеров чаще всего устраивают водяное отопление с использованием радиатора. Если не следить за температурой воды, то рано или поздно она может закипеть, из-за чего из строя выйдет весь котел. Для предохранения от таких случаев используются терморегуляторы.

Особенности устройства

В функциональном плане приспособление можно разделить на несколько отдельных узлов: датчик температуры, компаратор, а также устройства управления нагрузкой. Далее будут описаны все эти части. Эта информация необходима для того, чтобы сделать терморегулятор своими руками. В данном случае предложена конструкция, в которой датчиком температуры служит обычный биполярный транзистор, благодаря чему можно отказаться от использования терморезисторов. Данный датчик работает на базе того, что параметры транзисторов всех полупроводниковых приборов в большей степени зависят от температуры среды.

Важные нюансы

Создание терморегулятора своими руками должно осуществляться с обязательным учетом двух моментов. Во-первых, речь идет о склонности автоматических устройств к автогенерации. В случае, когда между исполнительным устройством и датчиком термореле установлена слишком сильная связь, после срабатывания реле сразу же выключается, а затем снова включается. Это будет происходить в тех случаях, когда датчик находится в непосредственной близости к охладителю или обогревателю. Во-вторых, у всех датчиков и электронных устройств имеется определенная точность. К примеру, можно отслеживать температуру в 1 градус, но меньшие величины отследить намного сложнее. В таком случае простая электроника начинает часто ошибаться и принимать взаимоисключающие решения, особенно когда температура почти равна той, что установлена для срабатывания.

Процесс создания

Если говорить о том, как сделать терморегулятор своими руками, то стоит сказать, что датчик тут является терморезистором, уменьшающим свое сопротивление в процессе нагрева. Он включается в цепь делителя напряжения. В цепь также включается переменный резистор R2, посредством которого устанавливается температура срабатывания. С делителя напряжение поступает на элемент 2И-НЕ, который включен в режим инвертора, а после этого на базу транзистора, служащего в качестве разрядника для конденсатора С1. Он, в свою очередь, подключен к входу (S) RS-триггера, который собран на паре элементов, а также на вход еще одного 2И-НЕ. С делителя напряжение поступает на вход 2И-НЕ, который управляет вторым входом (R) RS-триггера.

Как это работает

Итак, мы рассматриваем, как создать простой терморегулятор своими руками, поэтому важно понять, как он работает в разных ситуациях. При высокой температуре терморезисторы характеризуются малым напряжением, поэтому на делителе присутствует напряжение, воспринимаемое логическими схемами как ноль. Транзистор при этом открыт, на входе S-триггера воспринимается логической ноль, а конденсатор C1 разряжен. На выходе триггера устанавливается логическая единица. Реле находится во включенном режиме, а транзистор VT2 является открытым. Чтобы точно понимать, как сделать терморегулятор, стоит отметить, что эта конкретная реализация реле ориентирована на охлаждение объекта, то есть оно включает вентилятор при высокой температуре.

Понижение температуры

Когда происходит снижение температуры, у терморезистора возрастает сопротивление, что приводит к повышению напряжения на делителе. В определенный момент происходит закрытие транзистора VT1, после чего начинается зарядка конденсатора C1 через R5. В конце концов наступает момент достижения уровня логической единицы. Именно она поступает на один из входов D4, а на второй вход данного элемента подается напряжение с делителя. Когда на обоих входах установятся логические единицы, а на выходе элемента появляется ноль, произойдет переключение триггера в противоположное состояние. В этом случае будет выключено реле, что позволит выключить вентилятор, если в этом есть необходимость, либо включить отопление. Так можно сделать терморегулятор для погреба своими руками, чтобы он включал и отключал вентилятор при необходимости.

Возрастание температуры

Итак, температура снова стала увеличиваться. Ноль на делителе появится сначала на одном из входов D4, он и снимет ноль на входе триггера, сменив его на единицу. Далее по мере увеличения температуры появится ноль на инверторе. После его смены на единицу будет открыт транзистор, что приведет к разрядке элемента C1 и установлению нуля на входе триггера, отключающего нагрев теплоносителя в системе водяного отопления либо включающего вентилятор. Такие терморегуляторы для отопления, своими руками сделанные, работают достаточно эффективно.

Блоки C1, R5 и VT1 предназначены для устранения автогенерации, благодаря тому, что на них устанавливается время задержки выключения. Оно может составлять от нескольких секунд до нескольких минут. Мы рассматриваем достаточно простой терморегулятор, своими руками созданный, поэтому указанный выше узел позволяет также устранить дребезг термодатчика. Даже при очень маленьком самом первом импульсе происходит открытие транзистора и моментальная разрядка конденсатора. Далее дребезг будет игнорироваться. При закрытии транзистора ситуация повторяется. Зарядка конденсатора начинается только после завершения последнего импульса дребезга. Благодаря введению триггера в схему удается обеспечить максимальную четкость срабатывания реле. Как известно, триггер может иметь лишь два положения.

Сборка

Чтобы сделать терморегулятор своими руками, можно воспользоваться специальной монтажной платой, на которой вся схема будет собрана навесным способом. Можно использовать и печатную плату. Питание можно использовать любое в пределах 3-15 вольт. Реле следует подбирать в соответствии с этим.

По аналогичной схеме можно сделать терморегулятор для аквариума своими руками, однако следует учесть, что он должен крепиться снаружи к стеклу, тогда проблем с его использованием не возникнет.

Описанное выше реле продемонстрировало в процессе эксплуатации весьма высокую надежность. Температура поддерживается с точностью до долей градуса. Однако она находится в прямой зависимости от задержки времени, определяемой цепью R5C1, а также реакцией на срабатывание, то есть мощность охладителя или нагревателя. Диапазон температуры и точность ее установки определяется подбором резисторов делителя. Если вы сделали такой терморегулятор своими руками, то он не нуждается в настройке, а начинает сразу же работать.

Регуляторы температуры на 12 вольт. Как собрать терморегулятор в домашних условиях. Электронный терморегулятор своими руками, схема устройства

Универсальный цифровой терморегулятор ТР-12В-DS предназначен для измерения и поддержания температуры в заданных пределах (от -55 до +125°С), и может широко использоваться для точного регулирования температуры в электросхемах с напряжением 12 Вольт.

Область применения

Терморегулятор ТР-12В-DS наиболее востребован для применения в автомобильной технике с бортовой сетью 12В; может использоваться в инкубаторах, брудерах; в различных системах на основе аккумуляторов, солнечных батарей и других альтернативных источниках энергии; в оборудовании с питанием от 12 Вольт. Датчиком температуры служит широко распространенный высокоточный цифровой датчик DS18B20.

Функциональные возможности

Терморегулятор климат-контроля ТР-12В-DS измеряет значение температуры в месте расположения датчика и дает команду на включение или выключение нагрузки посредством электромагнитного реле. К нему подключаются любые нагревательные или охладительные электроприборы. При этом, максимальная мощность подключаемых устройств не должна превышать 2500 Ватт активной нагрузки (10 Ампер при cos ? = 1).

Прибор имеет настройки температуры, которую надо поддерживать, и гистерезиса, то есть разности температур между включением и выключением нагрузки, благодаря чему можно задать более широкий температурный «коридор» и избежать чрезмерно частого срабатывания реле. Универсальный терморегулятор ТР-12В-DS можно настроить как на режим нагрева (включение нагревательного прибора при падении температуры ниже заданной), так и на режим охлаждения (включение охладительного прибора при поднятии температуры выше заданной). Кроме того, терморегулятор имеет встроенный таймер, благодаря которому можно программировать терморегулятор на поддержание температуры в течение определенного времени (поддержание температуры Х минут -> выключение до ручного включения) либо на работу в циклическом режиме (поддержание температуры Х минут -> простой Y минут -> поддержание температуры …). Также прибор имеет возможность ограничения задаваемых верхнего и нижнего предела диапазона поддерживаемой температуры.

Терморегулятор поставляется в небольшом прозрачном корпусе 6 (8) х 5 х 3 см и имеет отверстия для закрепления саморезами (винтами) на любой подходящей поверхности.

Технические характеристики

Параметр

Значение

Диапазон измеряемой температуры

от -55 до +125 °С

Разрешающая способность

0,1 °С, 0,1 °С в диапазоне от -9,9 до +99,9 °С, 1 °С в диапазоне от -55 до -10 °С и от +100 до +125 °С

Погрешность измерения температуры

Гистерезис (разность между температурами включения и выключения)

плюс-минус от 0 до 50,0 °С

Время таймера работы

от 0 до 999 минут

Время таймера простоя

от 0 до 999 минут

Звуковая сигнализация окончания процесса

Выбор логики работы

нагрев или охлаждение

Максимальный коммутируемый ток при cos ? =1

Длина соединительных проводов датчика

Напряжение питания прибора

12 Вольт AC/DC

Способ монтажа (подключения)

на плоскую поверхность, портативный корпусной

Габаритные размеры

6 (8) х 5 х 3 см

В этой статье мы будем рассматривать устройства, поддерживающие определенный тепловой режим, или же сигнализирующие о достижении нужного значения температуры. Такие устройства имеют очень широкую сферу применения: они могут поддерживать заданную температуру в инкубаторах и аквариумах, теплых полах и даже являться частью умного дома. Для вас мы предоставили инструкцию о том, как сделать терморегулятор своими руками и с минимумом затрат.

Немного теории

Простейшие измерительные датчики, в том числе и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча из двух сопротивлений, опорного и элемента, меняющего свое сопротивление в зависимости от прилаживаемой к нему температуры. Более наглядно это представлено на картинке ниже.

Как видно из схемы, резистор R2 является измерительным элементом самодельного терморегулятора, а R1, R3 и R4 опорным плечом устройства. Это терморезистор. Он представляет собой проводниковый прибор, который изменяет своё сопротивление при изменении температуры.

Элементом терморегулятора, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, является интегральный усилитель в режиме компаратора. Данный режим переключает скачком выход микросхемы из состояния выключено в рабочее положение. Таким образом, на выходе компаратора мы имеем всего два значения «включено» и «выключено». Нагрузкой микросхемы является вентилятор для ПК. При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит смещение напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на контакте 2 и 3 и происходит переключение компаратора. Вентилятор охлаждает необходимый предмет, его температура падает, сопротивление резистора меняется и компаратор отключает вентилятор. Таким образом поддерживается температура на заданном уровне, и производится управление работой вентилятора.

Обзор схем

Напряжение разности с измерительного плеча поступает на спаренный транзистор с большим коэффициентом усиления, а в качестве компаратора выступает электромагнитное реле. При достижении на катушке напряжения, достаточного для втягивания сердечника, происходит ее срабатывание и подключение через ее контакты исполнительных устройств. При достижении заданной температуры, сигнал на транзисторах уменьшается, синхронно падает напряжение на катушке реле, и в какой-то момент происходит расцепление контактов и отключение полезной нагрузки.

Особенностью такого типа реле является наличие - это разница в несколько градусов между включением и отключением самодельного терморегулятора, из-за присутствия в схеме электромеханического реле. Таким образом, температура всегда будет колебаться на несколько градусов возле нужного значения. Вариант сборки, предоставленный ниже, практически лишен гистерезиса.

Принципиальная электронная схема аналогового терморегулятора для инкубатора:

Данная схема была очень популярна для повторения в 2000 годах, но и сейчас она не потеряла актуальность и с возложенной на нее функцией справляется. При наличии доступа к старым деталям, можно собрать терморегулятор своими руками практически бесплатно.

Сердцем самоделки является интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8. В данном случае он подключен с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительным элементом R5 служит резистор типа ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, это значит, что при нагревании его сопротивление уменьшается.

Выносной датчик подключается через экранированный провод. Для уменьшения и ложного срабатывания устройства, длина провода не должна превышать 1 метр. Нагрузка управляется через тиристор VS1 и максимально допустимая мощность подключаемого нагревателя зависит от его номинала. В данном случае 150 Ватт, электронный ключ - тиристор необходимо установить на небольшой радиатор, для отвода тепла. В таблице ниже представлены номиналы радиоэлементов, для сборки терморегулятора в домашних условиях.

Устройство не имеет гальванической развязки от сети 220 Вольт, при настройке будьте внимательны, на элементах регулятора присутствует сетевое напряжение, которое опасно для жизни. После сборки обязательно изолируйте все контакты и поместите устройство в токонепроводящий корпус. На видео ниже рассматривается, как собрать терморегулятор на транзисторах:

Самодельный термостат на транзисторах

Теперь расскажем как сделать регулятор температуры для теплого пола. Рабочая схема срисована с серийного образца. Пригодится тем, кто хочет ознакомиться и повторить, или как образец для поиска неисправности прибора.

Центром схемы является микросхема стабилизатора, подключенная необычным способом, LM431 начинает пропускать ток при напряжении выше 2,5 Вольт. Именно такой величины у данной микросхемы внутренний источник опорного напряжения. При меньшем значении тока она ни чего не пропускает. Эту ее особенность стали использовать во всевозможных схемах терморегуляторов.

Как видим, классическая схема с измерительным плечом осталась: R5, R4 – дополнительные резисторы , а R9 — терморезистор. При изменении температуры происходит сдвиг напряжения на входе 1 микросхемы, и в случае, если оно достигло порога срабатывания, то напряжение идет дальше по схеме. В данной конструкции нагрузкой для микросхемы TL431 являются светодиод индикации работы HL2 и оптрон U1, для оптической развязки силовой схемы от управляющих цепей.

Как и в предыдущем варианте, устройство не имеет трансформатора, а получает питание на гасящей конденсаторной схеме C1, R1 и R2, поэтому оно так же находится под опасным для жизни напряжением, и при работе со схемой нужно быть предельно осторожным. Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых всплесков, в схему установлен стабилитрон VD2 и конденсатор C3. Для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве установлен светодиод HL1. Силовым управляющим элементом является симистор ВТ136 с небольшой обвязкой для управления через оптрон U1.

При данных номиналах диапазон регулирования находится в пределах 30-50°С. При кажущейся на первый взгляд сложности конструкция проста в настройке и легка в повторении. Наглядная схема терморегулятора на микросхеме TL431, с внешним питанием 12 вольт для использования в системах домашней автоматики представлена ниже:

Данный терморегулятор способен управлять компьютерным вентилятором, силовым реле, световыми индикаторами, звуковыми сигнализаторами. Для управления температурой паяльника существует интересная схема с использованием все той же интегральной микросхемы TL431.

Для измерения температуры нагревательного элемента используют биметаллическую термопару, которую можно позаимствовать с выносного измерителя в мультиметре или купить в специализированном магазине радиодеталей. Для увеличения напряжения с термопары до уровня срабатывания TL431, установлен дополнительный усилитель на LM351. Управление осуществляется через оптрон MOC3021 и симистор T1.

При включении терморегулятора в сеть необходимо соблюдать полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе фазное напряжение появится на корпусе паяльника, через провода термопары. В этом и является главный недостаток этой схемы, ведь не каждому хочется постоянно проверять правильность подключения вилки в розетку, а если пренебречь этим, то можно получить удар током или повредить электронные компоненты во время пайки. Регулировка диапазона производится резистором R3. Данная схема обеспечит долгую работу паяльника, исключит его перегрев и увеличит качество пайки за счет стабильности температурного режима.

Еще одна идея сборки простого терморегулятора рассмотрена на видео:

Регулятор температуры на микросхеме TL431

Простой регулятор для паяльника

Разобранных примеров регуляторов температуры вполне достаточно для удовлетворения нужд домашнего мастера. Схемы не содержат дефицитных и дорогих запчастей, легко повторяются и практически не нуждаются в настройке. Данные самоделки запросто можно приспособить для регулирования температуры воды в баке водонагревателя, следить за теплом в инкубаторе или теплице, модернизировать утюг или паяльник. Помимо этого можно восстановить старенький холодильник, переделав регулятор для работы с отрицательными значениями температуры, путем замены местами сопротивлений в измерительном плече. Надеемся наша статья была интересна, вы нашли ее для себя полезной и поняли, как сделать терморегулятор своими руками в домашних условиях! Если же у вас все еще остались вопросы, смело задавайте их в комментариях.

После новогодних «каникул» начинают валом сыпаться давно ожидаемые посылки. Вот мне и пришёл термостат для одной моей DIY фиговины (я упоминал о ней в своём обзоре).

Похожий уже был здесь в , который написал
Но этот, хоть и несколько подороже, зато больше настроек, да и реле помощнее.

Описание продавца:

Температурный диапазон: -9-99 по Цельсию
Точность: 1 по Цельсию
Точность управления: 1 по Цельсию
Диапазон настройки: -9-99 по Цельсию
Частота обновления: 0.5 S
Входная мощность: DC12V
Выход: релейный выход, Емкость 220 В 10a/12 В 10А
Экологические требования: -10-60 по Цельсию
Влажность: 20%-85%
Размер: 78x51 мм
Датчик температуры: NTC (3950-10 К 1%)
Применимо к различным пространственное контроля температуры, Регулирование температуры воды, инкубаторы, и т. д.
Огни, цифровой трубки, ключевым государственным Описание
Красный индикатор запуска:
Начать (красный) индикатор, который означает, что реле закрыты, устройство начинает работать
Зеленый стоп-сигнал:
Стоп (зеленый) свет, который означает, что реле отключен, устройство перестает работать
Цифровой трубы
Средний Красный светодиодный дисплей для ток температура обнаружения, Слева зеленый цифровой дисплей трубки как набор старт температура, Правой стороне Зеленый Цифровой дисплей для набора остановка температуры.

Подключаем к древнему многострадальному АТ БП (заодно нагрузив его вентилятором для охлаждения датчика).
Термостат «кушает» 12 вольт, именно то, что мне нужно.
Реле нормально разомкнутое, указано, что коммутируемый ток до 10 ампер.

Индикаторы показывают, кроме текущей температуры, ещё и границы срабатывания. Назову их стартовой и финишной температурой (Ksiman в своём обзоре использовал умное слово «гистерезис», мне такое, честно говоря, «слабО»)


К сожалению, светодиодные сборки довольно трудно сфотографировать, так что мне придется ещё и расписывать, ЧТО же там было видно.

Ставим стартовую температуру в 22 градуса и крепко сжимаем датчик в руке…
(стартовая 22, текущая 22, финишная 23)


Температура поднимается и реле срабатывает - текущая температура 24:

Если нужно сделать наоборот - включение при понижении температуры, то достаточно стартовую сделать выше финишной.
Стартовая 24, текущая 24, финишная 22, датчик остужаю вентилятором. Очень медленно остывает…


Ток потребления достаточно небольшой:


Обратная сторона платы. Реле типовое, я даже не стал его нагружать - и так щелчок слышно:


Микросхемы крупным планом.


Звукового сигнала при срабатывании реле нет, буззер, распаянный на плате, попискивает только при нажатии кнопок.

Датчик:

Следует заметить, что установленные пороговые значения температуры сохраняются при отключении питания.

Вот и всё. Простите за некоторую сумбурность, просто очень холодно, мысли путаются.

Термостат куплен за свои.

Планирую купить +78 Добавить в избранное Обзор понравился +45 +107

Терморегулятор для инкубатора Мечта-12 (12В) с контролем и регулировкой уровня влажности , а также программируемым таймером поворота / изменения положения лотков в инкубаторе, это универсальное электронное устройство, которое обеспечит качественный и надежный автоматический контроль температуры и влажности в инкубаторе, которые Вам необходимы. Обеспечит управление поворотом лотков по заданным временным промежуткам. Прибор обладает высокой точностью измерения и регулировки. Температура - 0,1 °С. Влажность – 5%. Напряжение питания 12 В.

Назначение и основные характеристики

Любые инкубаторы для яиц требуют постоянного контроля показателей температуры и влажности окружающей среды. Основная сложность при этом является поддержание этих параметров в постоянных значениях! Ведь даже 10 минутный перегрев или переохлаждение инкубируемых яиц ведет к гибели зародыша.

Влажность тоже играет немаловажную роль при инкубировании. Для измерения влажности используется психрометрический метод, основанный на зависимости разности показаний сухого и мокрого термометров прибора. Данный способ является одним из наиболее точных и надежных. Более подробно с этим методом вы можете ознакомится ниже.

Также необходим поворот яиц через определенное время (минимум 3-4 переворота в сутки) на протяжении всего периода инкубации, это связано с тем, что разница температур на различных сторонах яиц может достигать 2 градусов, что привод к уменьшению вывода птенцов.

Для решения этих проблем необходимо использовать различные приборы контроля температуры, влажности, различные таймеры. Электронное устройство МЕЧТА-12 объединяет все эти функции в одном приборе, разработанном и служащим для регулирования параметров температуры и влажности, а также для управления устройствами поворота лотков в инкубаторах.

МЕЧТА-12 является управляющим устройством КИПиА. Прибор анализирует информацию, поступающую от датчиков, анализирует временные интервалы, и посредством реле коммутирует нагрузку на внешние устройства, служащие для изменения климатических условий в регулируемом объекте, а также, если это инкубатор, то включает двигатель устройства поворота лотков.

Для изменения температуры могут быть используются любые нагревательный или охлаждающий приборы с потребляемым током не более 16 Ампер - электрические трубчатые электронагреватели (ТЭН), лампочки накаливания, кондиционеры, холодильные установки и др.

Для регулирования влажности в инкубаторе могут быть подключены ультразвуковые увлажнители, парогенераторы, клапаны устройства, подающего воду для смачивания висячей ткани, подогреваемые емкости с водой, компрессоры, прокачивающие воздух через емкости с водой и т.д. Для понижения влажности к прибору могут быть подключены системы вентиляции.

Кроме инкубаторов прибор также можно использовать для измерения и регулирования температуры и влажности в различного типа помещениях (хранилищах, теплицах), в сушильных камерах, в бытовых условия, как составная часть метеостанции и т.д.

Описание внешнего вида устройства прибора
На передней панели данной модели находится:
1. цифровой индикатор, отображающий текущие значения температуры, влажности, служебную информацию, а также состояние нагрузки (вкл. или выкл.)
2. кнопки управления (с помощью, которых информация пользователя вводится в микроконтроллер):
М - меню; изменение разряда.
ОК – подтверждение; изменение числа в разряде.
Для наладки и технического обслуживания в процессе эксплуатации имеется возможность входа в сервисное меню. Настраиваемые параметры прибора:
- Время работы таймера поворота лотков;
- Значение температуры;
- Значение влажности;
- Параметры гистерезиса;
- Служебные параметры из сервисного меню.

Описание психрометрического метода «сухой-мокрый термометр»: «сухой» термометр показывает температуру окружающего воздуха, а «мокрый» термометр, частично помещенный в дистиллированную воду, показывает меньшую температуру, так как с его поверхности происходит испарение воды, связанное с расходом тепла. Испарение с поверхности влажного термометра происходит тем интенсивнее, чем ниже влажность окружающего воздуха. Разность показаний термометров зависит, следовательно, от значения влажности воздуха. Чем ниже влажность воздуха, тем больше скорость испарения и тем больше разница показаний термометров. Зная разницу температур, вы можете использовать специальную психрометрическую таблицу и узнать значение влажности.

Гарантия: 24 мес.

Универсальный цифровой терморегулятор ТР-12В-DS предназначен для измерения и поддержания температуры в заданных пределах (от -55 до +125°С), и может широко использоваться для точного регулирования температуры в электросхемах с напряжением 12 Вольт.

Область применения

Терморегулятор ТР-12В-DS наиболее востребован для применения в автомобильной технике с бортовой сетью 12В; может использоваться в инкубаторах, брудерах; в различных системах на основе аккумуляторов, солнечных батарей и других альтернативных источниках энергии; в оборудовании с питанием от 12 Вольт. Датчиком температуры служит широко распространенный высокоточный цифровой датчик DS18B20.

Функциональные возможности

Терморегулятор климат-контроля ТР-12В-DS измеряет значение температуры в месте расположения датчика и дает команду на включение или выключение нагрузки посредством электромагнитного реле. К нему подключаются любые нагревательные или охладительные электроприборы. При этом, максимальная мощность подключаемых устройств не должна превышать 2500 Ватт активной нагрузки (10 Ампер при cos ? = 1).

Прибор имеет настройки температуры, которую надо поддерживать, и гистерезиса, то есть разности температур между включением и выключением нагрузки, благодаря чему можно задать более широкий температурный «коридор» и избежать чрезмерно частого срабатывания реле. Универсальный терморегулятор ТР-12В-DS можно настроить как на режим нагрева (включение нагревательного прибора при падении температуры ниже заданной), так и на режим охлаждения (включение охладительного прибора при поднятии температуры выше заданной). Кроме того, терморегулятор имеет встроенный таймер, благодаря которому можно программировать терморегулятор на поддержание температуры в течение определенного времени (поддержание температуры Х минут -> выключение до ручного включения) либо на работу в циклическом режиме (поддержание температуры Х минут -> простой Y минут -> поддержание температуры …). Также прибор имеет возможность ограничения задаваемых верхнего и нижнего предела диапазона поддерживаемой температуры.

Терморегулятор поставляется в небольшом прозрачном корпусе 6 (8) х 5 х 3 см и имеет отверстия для закрепления саморезами (винтами) на любой подходящей поверхности.

Технические характеристики

Параметр

Значение

Диапазон измеряемой температуры

от -55 до +125 °С

Разрешающая способность

0,1 °С, 0,1 °С в диапазоне от -9,9 до +99,9 °С, 1 °С в диапазоне от -55 до -10 °С и от +100 до +125 °С

Погрешность измерения температуры

Гистерезис (разность между температурами включения и выключения)

плюс-минус от 0 до 50,0 °С

Время таймера работы

от 0 до 999 минут

Время таймера простоя

от 0 до 999 минут

Звуковая сигнализация окончания процесса

Выбор логики работы

нагрев или охлаждение

Максимальный коммутируемый ток при cos ? =1

Длина соединительных проводов датчика

Напряжение питания прибора

12 Вольт AC/DC

Способ монтажа (подключения)

на плоскую поверхность, портативный корпусной

Габаритные размеры

6 (8) х 5 х 3 см

Схемы регулятора напряжения на транзисторе и стабилитроне

В этой статье мы подробно обсудим, как изготовить на заказ схемы транзисторного регулятора напряжения как в постоянном, так и в переменном режимах.


Все линейные силовые цепи, предназначенные для получения стабилизированного постоянного напряжения и выходного тока, как правило, включают каскады транзисторов и стабилитронов для обеспечения требуемых регулируемых выходов.

Эти схемы, использующие дискретные части, могут иметь постоянное или постоянное напряжение или регулируемое регулируемое выходное напряжение.



Простейший стабилизатор напряжения

Вероятно, простейшим типом стабилизатора напряжения является шунтирующий стабилизатор Зенера, который работает с использованием первичного стабилитрона для регулировки, как показано на рисунке ниже.

Стабилитроны имеют номинальное напряжение, соответствующее ожидаемому выходному напряжению, которое может быть точно согласовано с желаемым выходным значением.


Пока напряжение питания ниже номинального напряжения стабилитрона, максимальное сопротивление будет составлять несколько МОм, позволяя мощности течь неограниченно.

Однако в тот момент, когда напряжение питания превышает номинальное значение «напряжения стабилитрона», его сопротивление значительно падает, вызывая шунтирование перенапряжения на землю через него до тех пор, пока уровень напряжения стабилитрона не упадет или не будет достигнут.

В результате этого внезапного шунта напряжение питания падает до значения стабилитрона, в результате чего сопротивление стабилитрона снова увеличивается. Затем цикл быстро продолжается, гарантируя, что питание стабилизируется на номинальном значении стабилитрона и никогда не должно превышаться.

Для достижения описанной выше стабилизации входное напряжение должно быть немного выше требуемого стабилизированного выходного напряжения.

Чрезмерное напряжение, превышающее значение стабилитрона, приводит к срабатыванию внутренней «лавинной» характеристики стабилитрона, вызывая немедленный эффект обхода и падение мощности до тех пор, пока не будет достигнуто значение стабилитрона.

Эта операция продолжается бесконечно, обеспечивая стабильное стабилизированное выходное напряжение, эквивалентное номиналу Зенера.

Преимущества стабилитрона напряжения Зенера

Стабилитроны очень полезны везде, где требуется стабилизация слабого тока и постоянного напряжения.

Стабилитроны просты в настройке и могут использоваться для получения достаточно точного стабилизированного выходного сигнала при любых условиях.

Требуется только один резистор для настройки каскада стабилизатора напряжения на стабилитроне, и его можно быстро добавить в любую схему для достижения желаемых результатов.

Недостатки стабилизаторов Зенера

Несмотря на то, что источник питания со стабилитроном представляет собой быстрый, простой и эффективный способ получения стабилизированного питания, он имеет несколько серьезных недостатков.

  • Низкий выходной ток позволяет выдерживать высокие токовые нагрузки на выходе.
  • Стабилизация возможна только при малых разностях входа/выхода. Это означает, что входное напряжение не должно быть слишком большим, чем требуемое выходное напряжение. В противном случае сопротивление нагрузки может рассеивать огромное количество энергии, что делает систему очень неэффективной.
  • Работа стабилитрона обычно связана с генерацией шума, который может оказать критическое влияние на работу чувствительных схем, таких как конструкции усилителей Hi-Fi и других подобных чувствительных приложений.

Использование «улучшенного стабилитрона»

Это усиленная версия стабилитрона, в которой используется биполярный транзистор для создания переменного стабилитрона с повышенной пропускной способностью.

Представьте, что R1 и R2 имеют одинаковое значение, что создаст достаточный уровень смещения к основанию BJT и позволит BJT работать оптимально.Поскольку минимальное необходимое прямое напряжение для первичного эмиттера составляет 0,7 В, биполярный транзистор будет проводить и шунтировать любое значение выше 0,7 В или максимальное значение 1 В, в зависимости от конкретных характеристик используемого биполярного транзистора.

Таким образом, выход будет стабилизирован на уровне около 1 В. Выходная мощность этого «усиленного переменного стабилитрона» будет зависеть от номинальной мощности биполярного транзистора и номинала нагрузочного резистора.

Однако это значение можно легко изменить или настроить на другой желаемый уровень, просто изменив значение R2.Или проще, заменив R2 пулом. Диапазон обоих потенциометров R1 и R2 может быть от 1K до 47K для достижения плавного изменения выходной мощности от 1V до уровня мощности (макс. 24V). Для большей точности можно использовать следующую формулу делителя напряжения:

Выходное напряжение = 0,65 (R1 + R2) / R2

Недостаток стабилитрона

увеличение разницы на входе и выходе.

Чтобы правильно установить значение нагрузочного резистора в зависимости от выходного тока и входной мощности, можно использовать следующие данные.

Допустим, требуемое выходное напряжение 5 В, требуемый ток 20 мА, а потребляемая мощность 12 В. Тогда по закону Ома имеем:

Нагрузочный резистор = (12 - 5) / 0,02 = 350 Ом (12 - 5) x 0,02 = 0,14 Вт или достаточно 1/4 Вт.

Схема последовательного транзисторного регулятора

В основном последовательный регулятор, который также называют последовательным транзистором, представляет собой переменное сопротивление, образованное транзистором, включенным последовательно с одной из линий питания и нагрузкой.

Сопротивление транзистора по току регулируется автоматически в зависимости от выходной нагрузки, так что выходное напряжение остается постоянным на желаемом уровне.

В схеме последовательного регулятора входной ток должен быть немного больше выходного тока. Эта небольшая разница является единственной величиной тока, используемой схемой регулятора.

Преимущества последовательного регулятора

Основным преимуществом последовательного регулятора по сравнению с шунтовым регулятором является его лучшая производительность.

Это обеспечивает минимальное рассеивание мощности и потери тепла. Благодаря этому большому преимуществу, последовательные стабилизаторы на транзисторах очень популярны в приложениях с мощными регуляторами напряжения.

Однако этого можно избежать, если потребляемая мощность очень низкая или когда эффективность и тепловыделение не являются критическими.

В принципе, последовательный контроллер может просто включать стабилитрон, который нагружает буферную схему эмиттерного повторителя, как указано выше.

Единичный коэффициент усиления по напряжению определяется каждый раз, когда используется эмиттерный повторитель. Это означает, что когда на его базу подается стабилизированный вход, мы обычно также получаем стабилизированный выходной сигнал от эмиттера.

Поскольку мы можем получить больший коэффициент усиления по току от эмиттерного повторителя, можно ожидать, что выходной ток будет намного выше по сравнению с используемым базовым током.

Таким образом, даже если базовый ток составляет около 1 или 2 мА в стабилитроновом шунтирующем каскаде, который также становится потреблением тока покоя структуры, может быть обеспечен выходной ток 100 мА.

Входной ток добавляется к выходному току вместе с 1 или 2 мА, используемыми стабилитроном, так что достигается превосходный КПД.

Учитывая, что входная мощность схемы имеет достаточную номинальную мощность для достижения ожидаемого выходного напряжения, выход может быть практически независим от уровня входной мощности, поскольку он напрямую регулируется базовым потенциалом Tr1.

Стабилитрон и развязывающий конденсатор создают идеально чистое напряжение на базе транзистора, которое воспроизводится на выходе, генерируя практически бесшумное напряжение.

Это позволяет этим типам схем обеспечивать выходы с удивительно низкими пульсациями и шумами без использования больших сглаживающих конденсаторов и с диапазоном тока, который может составлять всего 1 ампер или даже больше.

Что касается уровня выходного напряжения, то он может не точно совпадать с напряжением подключенного стабилитрона. Это связано с тем, что между выводами базы и эмиттера транзистора существует падение напряжения примерно 0,65 В.

Следовательно, это падение необходимо вычесть из значения напряжения стабилитрона, чтобы получить минимальное выходное напряжение схемы.

Это означает, что если значение стабилитрона составляет 12,7 В, то выходная мощность на эмиттере транзистора может быть около 12 В или наоборот, если желаемое выходное напряжение составляет 12 В, тогда напряжение стабилитрона должно быть установлено на 12,7 В.

Регулирование Эта схема последовательного регулятора никогда не будет идентична схеме стабилитрона, потому что эмиттерный повторитель просто не может иметь нулевой выходной импеданс.

Падение напряжения на каскаде должно немного увеличиться в ответ на увеличение выходного тока.

С другой стороны, хорошее регулирование можно ожидать, когда ток стабилитрона, умноженный на коэффициент усиления по току транзистора, достигает как минимум 100-кратного максимального ожидаемого выходного тока.

Сильноточный последовательный стабилизатор на транзисторах Дарлингтона

Для достижения этой точности часто необходимо использовать несколько транзисторов, возможно, 2 или 3, чтобы мы могли получить удовлетворительное усиление на выходе.

Базовая двухтранзисторная схема с использованием эмиттерного повторителя Darlington Para, показанная на рисунках ниже, демонстрирует метод применения 3 биполярных транзисторов в схеме Дарлингтона с эмиттерным повторителем.

Обратите внимание, что включение пары транзисторов приводит к большему падению выходного напряжения, примерно на 1,3 В, через базу первого транзистора к выходу.

Это связано с тем, что с каждого из транзисторов срезается приблизительно 0,65 вольта. Если вы рассматриваете схему с тремя транзисторами, это может означать падение напряжения чуть менее 2 вольт на базе первого транзистора и на выходе и так далее.

Регулятор напряжения с отрицательной обратной связью с общим эмиттером

Хорошая установка иногда наблюдается в конкретных проектах, которые имеют несколько усилителей с общим эмиттером со 100-процентной чистой отрицательной обратной связью.

Эта конфигурация показана на рисунке ниже.

Несмотря на то, что каскады с общим эмиттером обычно имеют значительную степень усиления по напряжению, здесь это может быть не так.

Это связано с тем, что 100% отрицательная обратная связь расположена на выходном коллекторе транзистора и эмиттере управляющего транзистора. Это облегчает усилителю достижение точного единства.

Преимущества регулятора с обратной связью с общим эмиттером

Эта конфигурация работает лучше по сравнению с регуляторами на основе повторителя Para Darlington из-за меньшего падения напряжения на входных/выходных клеммах.

Падение напряжения, достигаемое в этих конструкциях, составляет всего около 0,65 В, что способствует большей эффективности и позволяет схеме эффективно работать независимо от того, превышает ли нестабилизированное входное напряжение всего на несколько сотен милливольт ожидаемое выходное напряжение.

Выпрямитель батареи с использованием схемы последовательного регулятора

Указанная схема выпрямителя батареи представляет собой функциональную иллюстрацию конструкции, построенной с использованием базового последовательного регулятора.

Модель была разработана для всех приложений, работающих от 9 В постоянного тока с максимальным током, не превышающим 100 мА. Он не подходит для устройств, которым требуется относительно больший ток.

T1 to 12-0-12 представлял собой трансформатор на 100 мА, обеспечивающий изолированную защитную изоляцию и понижающий преобразователь, а его вторичная обмотка с отводом от середины служит первичному двухтактному выпрямителю с фильтрующим конденсатором.

Без нагрузки выходная мощность будет составлять около 18 В постоянного тока, которая может упасть примерно до 12 В при полной нагрузке.

Схема, действующая как стабилизатор напряжения, на самом деле представляет собой базовую последовательную схему, включающую R1, D3 и C2, для достижения регулируемого номинального выходного напряжения 10 В. полная нагрузка. Рассеяние, создаваемое R1 и D3 в результате, минимально.

Эмиттерный повторитель пары Дарлингтона, образованный TR1 и TR2, можно рассматривать как сконфигурированный как выходной буферный усилитель, который обеспечивает усиление по току около 30 000 при полной выходной мощности, в то время как минимальное усиление составляет 10 000.

При этом уровне усиления, когда устройство работает при токе 3 мА при полном токе нагрузки, усиление минимально и почти не показывает изменения падения напряжения на усилителе даже при колебаниях тока нагрузки.

Фактическое падение напряжения на выходном усилителе составляет около 1,3 В, а при умеренном входном напряжении 10 В это дает выходное напряжение около 8,7 В.

Это выглядит почти равным заявленным 9 В, учитывая тот факт, что даже реальная батарея 9 вольт. может варьироваться от 9,5 вольт до 7,5 вольт в течение срока службы.

Добавление ограничения тока в серийный контроллер

Для описанных выше контроллеров обычно важно добавить на выход защиту от короткого замыкания.

Это может быть необходимо для обеспечения хорошего управления при низком выходном сопротивлении. Поскольку источник питания имеет очень низкий импеданс, в случае случайного короткого замыкания может протекать очень большой выходной ток.

Это может немедленно сжечь выходной транзистор вместе с некоторыми другими деталями.Типовой предохранитель может просто не обеспечивать достаточную защиту, поскольку отказ может произойти быстро, даже до того, как предохранитель сработает и перегорит.

Самый простой способ сделать это — добавить в схему ограничитель тока. Это включает в себя дополнительные электрические цепи, не влияющие напрямую на работу конструкции в нормальных условиях эксплуатации.

Однако ограничитель тока может привести к быстрому падению выходного напряжения, если подключенная нагрузка будет потреблять значительный ток.

На самом деле выходное напряжение падает так быстро, что, несмотря на короткое замыкание на выходе, ток в цепи немного превышает указанные максимальные значения.

Результат работы схемы ограничения тока задокументирован в приведенных ниже данных, которые показывают выходное напряжение и ток в зависимости от постепенно уменьшающегося импеданса нагрузки, полученного от предложенного модуля выпрямителя батареи.

Файл схемы ограничения тока работает только с несколькими элементами R2 и Tr3.На самом деле его реакция настолько быстра, что просто устраняет любой возможный риск короткого замыкания на выходе, тем самым обеспечивая надежную защиту устройств вывода. Действие ограничения тока можно понять, как описано ниже.

R2 соединен последовательно с выходом, поэтому напряжение, генерируемое на R2, пропорционально выходному току. При выходной потребляемой мощности до 100 мА напряжения, создаваемого на R2, будет недостаточно для срабатывания Tr3, так как это кремниевый транзистор, для включения которого требуется минимальный потенциал 0,65 В.

Однако, когда выходная нагрузка превышает предел в 100 мА, на T2 генерируется достаточный потенциал для правильного включения Tr3 вперед. TR3, в свою очередь, заставляет ток течь в направлении Tr1 через отрицательную шину питания через нагрузку.

Это вызывает небольшое снижение выходного напряжения. Если нагрузка продолжает расти, это вызывает пропорциональное увеличение потенциала на R2, заставляя Tr3 включаться еще сильнее.

Следовательно, это позволяет смещать большее количество тока в сторону Tr1 и отрицательной линии через Tr3 и нагрузку.Это действие дополнительно приводит к пропорциональному увеличению падения выходного напряжения.

Даже в случае короткого замыкания на выходе Tr3, вероятно, будет сильно нагружен в проводимости, вызывая падение выходного напряжения до нуля, гарантируя, что выходной ток никогда не превысит отметку 100 мА.

Лабораторный источник питания с переменным регулированием

Источники питания со стабилизацией напряжения работают аналогично типам регуляторов напряжения постоянного тока, но имеют потенциометрическое управление, которое позволяет стабилизировать выходной сигнал в диапазоне переменного напряжения.

Эти схемы лучше всего подходят для настольных и стационарных источников питания, хотя их также можно использовать в приложениях, требующих различных регулируемых входов для анализа. В таких случаях потенциометр источника питания действует как предустановленный регулятор, который можно использовать для регулировки выходного напряжения источника питания до требуемых регулируемых уровней напряжения.

На рисунке выше показан классический пример схемы переменного регулятора напряжения, которая обеспечит плавную регулировку стабилизированного выхода от 0 до 12В.

Основные характеристики

  • Диапазон тока ограничен максимальным значением 500 мА, хотя его можно увеличить до более высоких уровней путем соответствующей модернизации транзисторов и трансформатора.
  • Конструкция обеспечивает очень хорошую регулировку шума и пульсаций, которые могут быть менее 1 мВ.
  • Максимальная разница между входной мощностью и регулируемой выходной мощностью не превышает 0,3 В даже при полной выходной нагрузке.
  • Регулируемый регулируемый источник питания
  • идеально подходит для тестирования практически любого электронного проекта, требующего высококачественных регулируемых источников питания.

Как это работает

В этой схеме мы видим схему делителя напряжения, включенную между выходным каскадом стабилитрона и входным буферным усилителем. Этот делитель потенциала образован VR1 и R5. Это позволяет регулировать плечо золотника VR1 от минимума 1,4 В, когда он находится у основания дорожки, до уровня Зенера 15 В, когда он находится в самой высокой точке диапазона регулировки.

В выходном буферном каскаде упало около 2 вольт, что позволяет установить выходное напряжение в диапазоне от 0 до 13 В.Тем не менее, диапазон высокого напряжения чувствителен к частичным допускам, как и допуск напряжения стабилитрона 5%. Поэтому оптимальное выходное напряжение может быть выше 12 вольт.

Несколько видов эффективных схем защиты от перегрузки могут быть очень важны для любого настольного источника питания. Это может быть важно, так как выход может быть подвержен случайным перегрузкам и коротким замыканиям.

В данном проекте мы используем довольно простое ограничение тока, определяемое Trl и связанными с ним компонентами.Когда блок работает в нормальных условиях, напряжение, генерируемое на резисторе R1, соединенном последовательно с выходом мощности, слишком мало, чтобы заставить Tr1 работать.

В этом сценарии схема работает нормально, за исключением небольшого падения напряжения, создаваемого резистором R1. Это почти не влияет на эффективность настройки устройства.

Это связано с тем, что ступень R1 находится перед схемой регулятора. В случае перегрузки потенциал, наведенный на резисторе R1, резко возрастает примерно до 0,65 В, что приводит к включению транзистора Tr1 за счет базового тока, полученного из разности потенциалов, генерируемой на резисторе R2.

Это приводит к тому, что резисторы R3 и Tr 1 потребляют значительный ток, что приводит к значительному увеличению падения напряжения на резисторе R4 и уменьшению выходного напряжения.

Это действие немедленно ограничивает выходной ток до максимального значения от 550 до 600 мА, несмотря на короткое замыкание на выходе.

Поскольку функция ограничения тока ограничивает выходное напряжение практически до 0 В.

R6 включен в качестве нагрузочного резистора, что в основном предотвращает слишком сильное падение выходного тока, и буферный усилитель не может нормально работать.C3 позволяет устройству получить идеальную переходную характеристику.

Недостатки

Как и в любом типичном линейном регуляторе, рассеиваемая мощность в Tr4 определяется выходным напряжением и током и максимальна при использовании потенциометра, подходящего для более низких выходных напряжений и более высоких выходных нагрузок.

В самых суровых условиях на Tr4 может быть наведено напряжение 20 В, вызывающее протекание тока около 600 мА. Это приводит к потерям мощности примерно 12 Вт в транзисторе.

Чтобы иметь возможность терпеть это долгое время, устройство должно быть установлено на довольно большой радиатор. VR1 можно установить с большой ручкой управления, чтобы помочь вам откалибровать шкалу, которая отображает маркировку выходного напряжения.

Список деталей

  • Резисторы. (Все 1/3 Вт 5%).
  • R1 1.2 Ом
  • R2 100 Ом
  • R3 Ом
  • R3 Ом
  • R5 470 Ом
  • R6 10K
  • R6 10K
  • VR1 4,7K линейный углерод
  • конденсаторы
  • C1 2200 мкФ 40V
  • C2
  • C2 100 мкФ 25 В
  • C3 330 NF
  • Полупроводники
  • TR1 BC108
  • TR2 BC107
  • TR2 BFY51
  • TR3 TIP33A
  • TR4 TIP33A
  • DI до D4 1N4002 (4 шт.)
  • D5 BZY88C15V (15 В, 400 МВл ZENER)
  • Трансформатор
  • T1 Стандартный первичный, 17 или 18 В, 1А
  • Средний
  • Switch
  • S1 D.P.T.T. поворотный сетевой или переключаемый
  • Различные
  • Корпус, выходные разъемы, печатная плата, шнур питания, провода,
  • Feb и т.д. транзисторного типа, как пояснялось выше, они обычно сталкиваются с ситуацией, когда на транзисторе последовательного стабилизатора происходит очень большое рассеивание, когда выходное напряжение намного ниже входного.

    Всякий раз, когда большой выходной ток подается с низким напряжением (TTL), использование охлаждающего вентилятора на радиаторе может иметь решающее значение. Возможно, серьезной иллюстрацией послужил бы сценарий конкретного блока-источника, обеспечивающего мощность от 5 ампер до 5 и 50 вольт.

    Этот тип устройства может иметь обычно нерегулируемое питание 60 В. Представьте, что это конкретное устройство будет питать схемы ТТЛ всем своим номинальным током. Последовательный элемент в цепи должен будет рассеивать в этой ситуации 275 Вт!

    Кажется, что стоимость обеспечения достаточного охлаждения определяется только ценой последовательного транзистора.В случае, если падение напряжения на транзисторе регулятора можно было бы ограничить до 5,5 В, не завися от предпочтительного выходного напряжения, рассеяние можно было бы значительно уменьшить на рисунке выше, оно могло бы составить 10% от его начального значения.

    Этого можно добиться, используя три полупроводниковых элемента и несколько резисторов (рис. 1). Вот как это точно работает: Ваш тиристор может нормально проводить ток через R1.

    Однако, когда напряжение на Т2 падает - последовательный регулятор превышает 5,5 В, Т1 начинает проводить, вызывая ``открытие'' тиристора при следующем пересечении нуля на выходе мостового выпрямителя.

    Эта особая рабочая последовательность постоянно контролирует заряд, подаваемый конденсатором фильтра C1, так что нестабилизированный источник питания устанавливается на 5,5 В выше регулируемого выходного напряжения. Необходимое значение сопротивления для R1 определяется следующим образом:

    R1 = 1,4 x Vsec - (Vmin + 5) / 50 (результат будет в кОм)

    , где Vsec - среднеквадратичное напряжение вторичной обмотки трансформатора и Vmin – минимальное значение регулируемого выхода.

    Тиристор должен выдерживать пиковые пульсации тока, а его рабочее напряжение должно быть не менее 1,5 Вс.Транзистор последовательного стабилизатора должен быть рассчитан на максимальный выходной ток Imax и должен быть установлен на радиаторе, где он может рассеивать 5,5 Вт Isec.

    Применение

    В этом посте мы узнали, как построить простые схемы линейного регулятора напряжения, используя последовательные транзистор и стабилитрон. Линейные стабилизированные источники питания дают нам довольно простые возможности для создания постоянных стабилизированных выходов с использованием минимального количества компонентов.

    В таких конструкциях обычно NPN-транзистор подключается последовательно с положительной входной линией питания в режиме с общим эмиттером. Стабилизированный выходной сигнал получается на эмиттере транзистора и отрицательной линии питания.

    База транзистора оснащена стабилитроном или регулируемым делителем напряжения, что обеспечивает точное соответствие напряжения на эмиттерной стороне транзистора потенциалу базы на эмиттерном выходе транзистора.

    Если нагрузка является сильноточной нагрузкой, транзистор регулирует напряжение на нагрузке, вызывая увеличение ее сопротивления, таким образом обеспечивая, чтобы напряжение на нагрузке не превышало определенного фиксированного значения, указанного в базовой конфигурации.

    Предыдущая: Схема ультразвукового отпугивания вредителей Следующая: Регулятор напряжения IC 723 - работа, схема применения

    .Транзистор

    - что нужно знать? Курс электроники (2022) »

    1. Блог
    2. Статьи
    3. Электроника
    4. Курс электроники - #7а - Биполярные транзисторы на практике
    Электроника 17.03.2022 Михал Дамиан PDF (электронная книга)

    В этой части мы продолжаем наше путешествие по стране полупроводников — пришло время узнать о транзисторах, без которых сегодняшний мир выглядел бы иначе.

    Мы обсудим основные параметры транзисторов и посмотрим , как эти элементы чаще всего используются , например, в сочетании с Arduino.

    Курс электроники, уровень I (основы) - № 0 - введение, оглавление Курс электроники - № 1 - напряжение, ток, сопротивление и мощность Курс электроники - № 2 - мультиметр, измерения, резисторы Курс электроники - № 3 - Ом и Кирхгоф законы на практике Курс электроники - №4 - конденсаторы, фильтрация питания Курс электроники - №5 - катушки, дроссели Курс электроники - №6 - кремний и светодиоды (LED) Курс электроники - №7а - биполярные транзисторы на практике Курс электроники - №7б - проекты на транзисторах, МОП-транзисторах Курс Курс электроники - №8 - стабилизаторы напряжения Курс электроники - №9 - контактные элементы, реле Курс электроника - №10 - конспект, викторина Вы предпочитаете весь курс в формате PDF (139 страниц)? Закажите электронную книгу и поддержите нашу деятельность » Рекомендуемое продолжение: Курс электроники, уровень II Рекомендуемое продолжение: Курс по основам программирования Arduino Рекомендуемое продолжение: Практический курс пайки Закажи набор элементов и начни учиться на практике! Идти в магазин "

    Многие люди ищут в Интернете информацию о том, как работает транзистор на практике.Если вы оказались здесь таким образом, мы надеемся, что эта статья решит вашу проблему. Помните, однако, что это часть нашего бесплатного курса электроники. В предыдущих текстах мы подробно обсудили различные концепции и явления, необходимые для понимания транзисторов.

    Бонус, реферат: скачать исследование данной статьи в виде постера (скачать в PDF) »

    Что такое транзистор?

    Резистор ограничивает ток, конденсатор накапливает заряд, светодиод горит.Это очевидно. Но что делает транзистор? Это очень популярный элемент, но кратко описать задачу, которую он выполняет, непросто. Одно можно сказать наверняка: транзисторы произвели революцию в современной электронике .

    Они повсюду, а интегральные схемы состоят из миллионов крошечных транзисторов!

    Можно найти переводы, что транзистор управляет протеканием тока или и усиливает его . Конечно, эти утверждения верны.Однако, когда я начал свои приключения с электроникой, больше всего мне понравилось сравнение, что транзистор — это электронный переключатель . Благодаря этому мы можем безопасно (при малом токе) включить подачу большего тока.

    Представьте себе тонкое электронное устройство, такое как Arduino, которое можно запрограммировать и создавать чрезвычайно интересные проекты. Однако он не может контролировать поток сильного тока. К выходу системы можно подключить светодиод, который потребляет небольшой ток, и все будет работать, но если мы подключим туда напр.двигатель, он будет потреблять такой большой ток, что вся система сгорит.

    Повреждение выхода Arduino из-за слишком большого тока

    Здесь транзистор будет решением. Благодаря ему от нашей тонкой схемы мы получим лишь небольшой ток, который «скажет» транзистору, что он должен «включиться» и взять большой ток, необходимый для питания мощного устройства, подключенного, например, к Arduino .

    Биполярные транзисторы - видео резюме »

    Основная информация о транзисторах

    Транзисторы представляют собой полупроводниковые устройства, имеющие, как правило, три контакта .Корпуса различаются в зависимости от параметров и назначения элементов. Самые популярные из них, которые вы найдете в нашем наборе для этого курса, закрыты в корпусах ТО92 . Как видите, они очень маленькие:

    Транзистор BC556
    Транзистор BC546

    Один транзистор может существовать во многих различных корпусах, и в каждом случае можно купить много разных микросхем.Вы должны не забыть проверить оба параметра при покупке .

    Обозначение транзистора, например: BC546B, отличается от обозначения корпуса TO92!

    Транзисторы

    характеризуются многими параметрами, поэтому не указаны на корпусах . Производители используют маркировку в виде букв и цифр (например, BC546 и BC556), а за подробностями обращайтесь к примечаниям к каталогу, то есть к обширным файлам PDF с описанием данной системы. Информацию легко найти — достаточно ввести в поисковик символ элемента с пометкой «datasheet».

    Пример выдержки из такого документа на один из наших транзисторов:

    Выдержки из образца документации
    Выдержки из образца документации

    Подробное обсуждение конструкции транзистора выходит далеко за рамки курса основ электроники. Эти знания не нужны, чтобы применять их на практике. Относитесь к следующим описаниям как к интересным фактам, к которым вы сможете вернуться снова, когда познакомитесь с транзисторами на практике.

    Биполярные транзисторы

    состоят из трех полупроводниковых слоев , к каждому из которых прикреплен один вывод. Эти слои накладываются друг на друга, создавая систему из двух так называемых соединители. Это имя используется для определения точки контакта полупроводников типа «n» и «p».

    Расположение полупроводников в транзисторах

    В биполярных транзисторах все три вывода имеют свои названия:

    • излучатель (обозначен буквой E на схемах),
    • база (обозначена буквой B),
    • коллектор (маркировка C или K).

    Если подать небольшое напряжение на базу (по отношению к эмиттеру), то электроны из эмиттера начнут двигаться к ней. Однако область базы очень тонкая, поэтому большая часть электронов по случаю улетит в область коллектора .

    Если бы этот механизм был идеальным, база не захватила бы электроны и через нее не протекал бы ток . К сожалению, часть электронов попадает в ловушку в области базы, откуда их приходится брать. Это приводит к протеканию небольшого нежелательного тока через базу. С другой стороны, ток коллектора полезен, так как он достигает подавляющего большинства электронов от эмиттера.

    Сложно? Не беспокойтесь - вам еще не нужно все понимать!

    На этом основании уже можно сделать вывод, что транзистор является управляемым элементом : изменяя ток базы, т.е. количество выбрасываемых электронов, мы регулируем ток коллектора. Отношение этих двух токов равно усиления тока , обозначается греческой буквой β (бета) - эта величина не имеет единицы и может быть от десятков до нескольких тысяч:

    β = ток коллектора / ток базы ,
    , который записывается как: β = I C / I B

    В ходе экспериментов мы рассчитаем это значение усиления - тогда все должно быть проще для понимания и запоминания.

    Пробой биполярных транзисторов

    Существует два типа биполярных транзисторов: NPN и PNP . Как уже было сказано — это информация для нас о том, какие типы полупроводников использовались для построения каждой области. Из-за различного использования полупроводников эти транзисторы «делают наоборот».

    На практике и упрощенно для начинающих:

    • тип NPN начнет проводить при подаче положительного напряжения на базу по отношению к эмиттеру, т.е. при стандартном подключении к базе подадим высокий потенциал (плюс от аккумулятора),
    • тип ПНП начнет проводить, когда на базу подадим отрицательное напряжение по отношению к эмиттеру, т.е. при стандартном подключении на базу подаем низкий потенциал (земля, минус от аккумулятора).

    Вы можете легко запомнить это: «так как P dia N является выводом P », что мы интерпретируем как использование транзисторов PNP , ток активируется с низким потенциалом.

    Все это станет понятно после выполнения практического упражнения. Прежде чем мы приступим к делу, стоит упомянуть, что каждый тип транзистора имеет на схемах свое обозначение. В транзисторах NPN стрелка на эмиттере указывает за пределы системы, а в случае транзисторов PNP она указывает внутрь символа.Эта стрелка показывает направление, в котором ток течет между эмиттером и базой.

    Обозначения транзисторов NPN и PNP

    Проверка транзистора NPN на практике

    Немного теории позади. Пришло время проверить, как это работает на практике. Транзисторы - это действительно широкая тема - здесь будет обсуждаться только основная работа . Мы начнем со схемы, которая будет использовать транзистор в качестве ключа, управляющего свечением светодиода. Таким образом, контролируя ток базы, мы сможем включать и выключать диод, подключенный к транзистору.

    Уже есть комплект? Зарегистрируйте его, используя прикрепленный к нему код . Подробности "

    Для сборки системы потребуются следующие предметы:

    • Транзистор BC546B,
    • Резисторы 1 кОм и 10 кОм,
    • светодиод,
    • Батарея 9В с выводами,
    • макетная плата,
    • Мультиметр
    • .

    Схема подключения показана ниже. Точки, отмеченные как амперметры и вольтметры, можно изначально не указывать. Вам просто нужно собрать систему таким образом, чтобы вы могли прикрепить счетчик к этим четырем отмеченным местам.

    Принципиальная схема проверенной схемы с транзистором NPN

    Описание выводов транзистора следует проверить в его документации. Вы также можете использовать нашу графику, просто помните, что всегда лучше проверять описание контактов в примечании к каталогу на наличие новых элементов (не всегда все контакты должны быть расположены в одном порядке):

    Описание выводов транзистора ВС546
    (слева вид снизу, т.е. со стороны выводов)

    Эту систему можно разместить на контактной пластине, напр.вот так:

    Схема сборки схемы с транзистором

    На практике это может выглядеть так. Результатом такого подключения является загорание светодиода, в котором нет ничего экстраординарного, верно? Однако давайте проверим, что именно происходит в схеме.

    Подключение транзистора на практике
    Подключение транзистора на практике

    После подключения батареи загорается светодиод .Это связано с тем, что через базу протекает ток (ограниченный резистором 10 кОм). Это позволяет току течь через коллектор последовательно с включенным диодом. Резистор (1 кОм) ограничивает ток, протекающий через этот диод, чтобы он не был поврежден. Если кабель от положительной шины питания к базе отсоединен, светодиод погаснет.

    Если система работает, на ней можно провести несколько измерений. Для начала измерим напряжения, показанные на схеме. Речь идет о напряжении между базой и эмиттером (т.н.база-эмиттер) и между коллектором и эмиттером (то есть коллектор-эмиттер). Измерение образца в мВ:

    Измерение напряжения база-эмиттер
    Измерение напряжения коллектор-эмиттер

    Теперь пришло время для более интересного измерения, а именно измерения тока. Не забудьте переместить счетчик и проверить ток базы (подключив счетчик последовательно с резистором 10 кОм) и ток коллектора (подключив счетчик последовательно с резистором 1 кОм).Мы ожидаем небольшие значения, поэтому устанавливаем диапазон 20 мА.

    Измерение базового тока
    Измерение тока коллектора

    Результаты измерений стоит собрать в таблицу - в нашем случае это выглядело так:

    Интерпретация измерений: напряжение коллектор-эмиттер очень мало , порядка нескольких десятков милливольт.Это означает, что транзистор вошел в состояние насыщения на уровне . Это ситуация, в которой ток, протекающий через коллектор, меньше, чем можно было бы предположить из коэффициента β . Проверим, так ли это: по документации на этот транзистор этот коэффициент находится в пределах от 200 до 450. На это указывает буква Б в конце маркировки, которая есть и на нашем транзисторе. Фрагмент документации:

    Проведем простой расчет: известен ток базы, известен коэффициент усиления по току — так какой же ток должен протекать через коллектор, чтобы он стал ненасыщенным? Преобразуем формулу β = I c / I B к виду: I c = β * I B , затем подставим в нее крайние значения коэффициента, т.е. 200 и 450.Это позволяет нам рассчитать диапазон ожидаемого тока коллектора:

    • минимум: I c1 = β * I B = 200 * 0,86 мА = 172 мА
    • максимум: I c2 = β * I B = 450 * 0,86 мА = 387 мА

    При этом через коллектор протекает только 7 мА. Это связано с тем, что он ограничен резистором 1 кОм. Если бы его не было, через коллектор мог бы протекать гораздо больший ток, но это привело бы к тому, что разрушил бы диод, транзистор и (вероятно) повредил бы батарею .

    Что будет, если отключить резистор 10 кОм от базы (или подключить к минусу аккумулятора)? Светодиод выключается , так как питание прекращается через базу.

    Транзистор здесь работает как переключатель: путем включения протекания тока базы малой силы, мы можем включить протекание более высокого тока через коллектор. В свою очередь, после отключения тока базы практически сразу исчезает и ток коллектора.

    Когда ток протекает через коллектор, говорят, что транзистор открыт .Тогда напряжение на его основе примерно на 0,7 В выше, чем на эмиттере. В свою очередь, чтобы закрыть транзистор (т.е. предотвратить протекание коллекторного тока), следует уменьшить (желательно до нуля) напряжение база-эмиттер.

    Использование транзисторов NPN и PNP

    Теперь пришло время объяснить практические различия между транзисторами NPN и PNP. Независимо от типа транзистора, который мы используем для протекания большого тока (эмиттер-коллектор), нам необходимо «закрыть» цепь база-эмиттер, чтобы она работала.

    • В транзисторах NPN эмиттер подключен к земле системы (GND), поэтому база должна быть подключена (через токоограничивающий резистор) к плюсу батареи (VCC).
    • Однако в случае PNP эмиттер подключен к VCC, поэтому база должна быть подключена (через резистор) к земле системы (GND).

    Ток, протекающий через базу, чаще всего ограничивается в таких системах резистором 10 кОм!

    Другими словами, через резистор можно «активировать» протекание сильного тока:

    • заземление системы (GND) для PNP,
    • положительное питание (VCC) в случае NPN.

    На практике схемы, управляющие диодом через транзистор, могут выглядеть так, как показано ниже. Конечно, диод является здесь лишь примером диода , используемого для наглядности. Обычно вместо светодиодов подключаются элементы, потребляющие большой ток (например, двигатели, реле).

    Обычно используемые транзисторные ключи NPN и PNP

    Обязательно запомните эти схемы. Лучше всего сейчас подключить обе цепи и протестировать их! У вас больше не должно возникнуть проблем с переносом чипа на макетную плату самостоятельно.Вы также можете найти эти схемы в наших карманных электронных галстуках.

    Главное помнить разницу между вышеперечисленными микросхемами. Один из них обеспечивает протекание тока через «положительную шину питания», а другой - «отрицательную шину питания». Это чрезвычайно удобно и полезно при использовании цифровых схем, которые могут «отображать» одно из этих состояний на своих выходах.

    Домашнее задание

    Выполните измерения для подключения к транзистору PNP (аналогично измерениям для NPN).Поделитесь своими результатами и наблюдениями в комментариях!

    Практическое применение транзисторов

    Ниже приведен фрагмент схемы, где микроконтроллер управляет зуммером (генератором звука) потребляющим примерно 50 мА . С одного выхода Arduino чаще всего можно загрузить до 20 мА , поэтому прямое подключение зуммера приведет к повреждению системы. Использование транзистора, выполняющего роль переключателя, позволяет безопасно управлять подключенным звуковым генератором.

    Управление элементом с помощью транзистора

    В этой системе через выход микроконтроллера протекает лишь небольшой ток, порядка 0,8 мА, а зуммер питается от транзистора. Высокий уровень на выходе Arduino включает звук.

    Анимация выше показывает 90% примеров, где вы будете использовать транзистор как новичок - вспомните, как подключить транзистор NPN и PNP в качестве «переключателя».

    Чтобы не вдаваться в подробности расчетов, можно предположить, что использование резистора 10 кОм позволяет в таких случаях управлять нагрузками, потребляющими не более примерно 60 мА, а резистор 1 кОм подойдет в ситуациях, когда нагрузка потребляет до 500 мА - но тогда нужно использовать другой транзистор, т.е. BC337 способен управлять этим током.

    Для справедливости этих зависимостей следует предположить, что речь идет о транзисторах с коэффициентом усиления по току 200 и более (т.е., например, группы В и С по ранее указанному фрагменту каталожной заметки), а системы питаются от 5 В.

    Подключение нагрузки к эмиттеру

    Многие новички задаются вопросом, что будет, если "нагрузку" подключить к эмиттеру, а не к коллектору.Схема тоже подойдет, но тут мы вступаем в довольно запутанную тему разных схем транзистора (общий коллектор, общий эмиттер, общая база).

    Пример подключения нагрузки к коллектору или эмиттеру

    Вопрос довольно сложный (на первый взгляд). Так что теперь хорошо только признать, что лучше всего, если нагрузка все же подключена к коллектору .

    Практические проекты с

    транзисторами

    Конечно, у транзисторов гораздо больше применений. В следующей части курса мы будем выполнять интересные проекты, которые позволят нам лучше понять их работу. Однако прежде чем приступить к делу, стоит ознакомиться с изложенным здесь материалом. Эффект примера проекта из следующей части курса:

    Пример проекта, построенного с использованием

    транзисторов

    Одним из примеров будет построение описанной выше системы мигания двумя светодиодами, которая может, например, имитировать работу полицейского петуха .

    Резюме

    Мы кратко обсудили, что такое транзисторы, как они устроены и как работают. Мы также доказали, что транзистор можно использовать в качестве переключателя состояния на выходе микроконтроллера. Вы оцените это, когда начнете программировать Arduino, что мы настоятельно рекомендуем вам сделать.

    Транзисторы являются основой современной электроники, поэтому действительно стоит знать, как их использовать . Понимание этих элементов — непростая задача, но основы должны быть ясны после выполнения описанных здесь упражнений.

    Показать/скрыть все части Курс электроники, уровень I (основы) - № 0 - введение, оглавление Курс электроники - № 1 - напряжение, ток, сопротивление и мощность Курс электроники - № 2 - мультиметр, измерения, резисторы Курс электроники - № 3 - Ом и Кирхгоф законы на практике Курс электроники - №4 - конденсаторы, фильтрация питания Курс электроники - №5 - катушки, дроссели Курс электроники - №6 - кремний и светодиоды (LED) Курс электроники - №7а - биполярные транзисторы на практике Курс электроники - №7б - проекты на транзисторах, МОП-транзисторах Курс Курс электроники - №8 - стабилизаторы напряжения Курс электроники - №9 - контактные элементы, реле Курс электроника - №10 - конспект, викторина Вы предпочитаете весь курс в формате PDF (139 страниц)? Закажите электронную книгу и поддержите нашу деятельность » Рекомендуемое продолжение: Курс электроники, уровень II Рекомендуемое продолжение: Курс по основам программирования Arduino Рекомендуемое продолжение: Практический курс пайки Закажи набор элементов и начни учиться на практике! Идти в магазин "

    Актуальная версия курса: Дамиан Шимански, иллюстрации: Петр Адамчик.P первая версия: Михал Куржела. Схемы сборки выполнены с частичным использованием программного обеспечения Fritzing (и собственных библиотек компонентов). Запрещение копирования содержания курса и графики без согласия FORBOT.pl 90 165

    Дата последней проверки или обновления этой записи: 17.03.2022 . 90 165

    Статья была интересной?

    Присоединяйтесь к 11 000 человек, которые получают уведомления о новых статьях! Зарегистрируйтесь и вы получите файлы PDF с (м.в по питанию, транзисторам, диодам и схемам) и список вдохновляющих DIY на основе Arduino и Raspberry Pi.

    Электроника, курс Электроника, npn, pnp, основы, полупроводники, транзистор, транзисторы

    .

    Какое текущее зеркало?

    Токовое зеркало — это тип конструкции электрической цепи, в которой поток тока в одной секции цепи используется для регулирования потока тока в других секциях, так что выходное значение двух или более областей отражает значение друг друга. Схемы токовых зеркал обычно разрабатываются с использованием биполярных переходных транзисторов (BJT), таких как NPN-транзистор, в котором положительно легированная (P-легированная) полупроводниковая основа зажата между двумя отрицательно легированными (N-легированными) слоями кремния.Эти транзисторы специально разработаны для усиления или переключения тока. В некоторых спецификациях тока зеркала NPN-транзистор может действовать как инвертирующий усилитель тока, который меняет направление тока на противоположное, или может регулировать импульсный ток посредством усиления для создания свойств выходного зеркала.

    Использование токового зеркала на транзисторе стало основным компонентом систем аналоговых схем, и обычно в схеме имеется более одного токового зеркала.Их можно использовать для получения выходного тока, намного меньшего, чем входной ток, или, в случаях, когда используется зеркало Вильсона, они создают более высокий уровень выходного сопротивления, создавая в цепи петли положительной обратной связи. В своей базовой форме схема токового зеркала функционирует как форма регулятора тока, который способен сбалансировать значения выходного тока независимо от входной нагрузки или уровней сопротивления в пределах заданного рабочего диапазона схемы.

    Одна из причин, по которой биполярные транзисторы с перемычками используются для разработки зеркального тока, заключается в том, что база-эмиттер или часть PN транзистора надежно работают как диод. Диоды регулируют как количество протекающего тока, так и прямое падение напряжения для этого тока. В большинстве схем ток диода соответствует выходному току транзисторов в токовых зеркалах настолько точно, что уменьшение сопротивления диода можно использовать в качестве точного расчета для определения увеличения падения напряжения на PN-эмиттерном переходе в транзисторах.Это означает, что ток коллектора для входных значений на транзисторах также имеет прямое отражение для токов диодов в той же цепи.

    Однако, чтобы выходной ток был постоянным, в токовом зеркале температура всех транзисторов NPN также должна оставаться постоянной. Это контролируется в схеме путем физического соединения всех имеющихся зеркальных транзисторов вместе или размещения их в непосредственной близости от интегральной схемы (ИС), чтобы поддерживать их общую температуру.Несмотря на это конструктивное ограничение, фактическая конфигурация зеркального усилителя или приемника является общей для многих схем как форма регулятора, который также может быть реализован с помощью резисторов в схеме. Это связано с тем, что проще изготовить транзисторы на кремниевой поверхности интегральных схем, чем вытравить на них резисторные элементы.

    ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
    .

    JFET регулятор тока - дискретные полупроводниковые схемы

    Регулятор тока JFET

    Глава 5. Дискретные полупроводниковые схемы

    ЧАСТИ И МАТЕРИАЛЫ

    • Один N-канальный полевой транзистор с полевым интерфейсом, рекомендуются модели 2N3819 или J309 (каталожный № 276-2035 радиокрюка — это модель 2N3819)
    • Две 6-вольтовые батареи
    • Один потенциометр 10 кОм, однооборотный, линейный (каталожный номер Radio Shack 271-1715)
    • Один резистор 1 кОм
    • Один резистор 10 кОм
    • Три резистора 1,5 кОм

    Для этого эксперимента вам понадобится N-канальный JFET, а не P-канальный! Вам нужен N-канальный JFET, а не P-канальный!

    Обратите внимание, что не все транзисторы имеют одинаковую маркировку клемм или контактов, даже если они имеют одинаковый внешний вид.Это определит, как соединить транзисторы с другими компонентами, поэтому обязательно ознакомьтесь со спецификациями производителя (частично техническое описание), которые легко доступны на веб-сайте производителя. Помните, что на корпусе транзистора или даже в паспорте производителя могут быть указаны неправильные схемы идентификации клемм! Рекомендуется перепроверить тождество тождеств с помощью функции мультиметра "проверка диода". Подробнее об идентификации полевых транзисторов с помощью мультиметра см. в главе 5 книги «Полупроводники» (том III) этой серии книг.

    ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

    Уроки электрических цепей, том 3, глава 5: «Комбинированные полевые транзисторы»

    Уроки электрических цепей, том 3, глава 3: «Диоды и выпрямители»

    ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

    • Как использовать JFET в качестве регулятора тока
    • Насколько JFET относительно устойчив к изменениям температуры

    СХЕМА

    РИСУНОК

    ИНСТРУКЦИИ

    Ранее в этой главе вы видели, как пара биполярных транзисторов (BJT) может быть использована для формирования токового зеркала с одним транзистором, пытающимся удерживать через него тот же ток, как если бы второй, второй уровень тока задавался переменной сопротивление.Эта схема выполняет ту же задачу регулирования тока, но использует один полевой транзистор (JFET) вместо двух BJT.

    Два последовательных резистора R регулируют и R ограничивают , задают контрольную точку тока, в то время как нагрузочные резисторы и контрольные точки между ними используются только для демонстрации постоянного тока, несмотря на изменения сопротивления нагрузки.

    Чтобы начать эксперимент, прикоснитесь тестовым щупом к TP4 и отрегулируйте диапазон движения потенциометра.При перемещении механизма потенциометра вы должны увидеть небольшой переменный ток, который показывает ваш амперметр: не более нескольких миллиампер. Установите потенциометр в круглое положение миллиампер и переместите черный тестовый щуп в положение TP3. Текущие показания должны быть почти такими же, как и раньше. Переместите зонд к TP2, а затем к TP1. Опять же, вы должны увидеть почти неизменную величину тока. Попробуйте установить потенциометр в другое положение, дающее другую индикацию тока, и прикоснитесь к черному щупу для проверки точек с TP1 по TP4, обращая внимание на стабильность показаний тока при изменении сопротивления нагрузки.Это демонстрирует текущее регулирующее поведение этой схемы.

    TP5 на конце резистора 10 кОм обеспечивает большое изменение сопротивления нагрузки. Подключение черного щупа амперметра к этой контрольной точке дает общее сопротивление нагрузки 14,5 кОм, что будет слишком большим сопротивлением для транзистора, чтобы поддерживать максимальный регулируемый ток. Чтобы испытать то, что я здесь описываю, прикоснитесь черным щупом к TP1 и отрегулируйте потенциометр на максимальный ток.Теперь переместите черный тестовый щуп на TP2, затем на TP3, затем на TP4. Для всех этих положений контрольной точки ток будет оставаться примерно постоянным. Однако после прикосновения черным щупом к ТР5 ток резко упадет. Почему «Тепловой разгон» >

    Важное предостережение относительно токовой цепи зеркала BJT заключается в том, что оба транзистора должны иметь одинаковую температуру, чтобы оба тока были равными. При этой схеме температура транзистора практически не имеет значения. Попробуйте зажать транзистор между пальцами, чтобы нагреть его, обращая внимание на ток нагрузки амперметром.Попробуйте охладить его, дуя на него. Не только устраняется необходимость согласования транзисторов (за счет использования только одного транзистора), но и устраняются тепловые эффекты, а также за счет относительного теплового сопротивления полевого транзистора. Такое поведение также делает полевые транзисторы невосприимчивыми к тепловому разгону; несомненное преимущество перед биполярными транзисторами.

    Интересным применением этой схемы регулирования тока является так называемый диод постоянного тока.Диод, описанный в главе III «Диоды и выпрямители», вовсе не является соединительным устройством ПН. Вместо этого это JFET с постоянным сопротивлением, подключенным между затвором и клеммами истока:

    Обычный диод с PN-переходом включен последовательно с JFET для защиты транзистора от повреждения из-за обратного напряжения смещения, но в остальном функция регулирования тока этого устройства полностью обеспечивается полевым транзистором.

    КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

     Регулятор тока JFET в зависимости от источника 1 0 нагрузка 1 2 4,5 кОм j1 2 0 3 mod1 rlimit 3 0 1 кОм.модель mod1 njf .dc по сравнению с источником 6 12 0, 1 .plot dc i (vsource) .end 
    SPICE

    не допускает «падения» значения сопротивления, поэтому, чтобы продемонстрировать регулирование тока этой схемы в широком диапазоне условий, я решил изменять напряжение источника от 6 до 12 вольт с шагом 0,1 вольта. Если хотите, можете установить rload на разные значения сопротивления и проверить, что ток в цепи остается постоянным. При значении rlimit 1 кОм регулируемый ток составит 291,8 мкА. Это значение тока, скорее всего, не будет таким же, как фактический ток цепи из-за различий в параметрах JFET.

    Многие производители предоставляют параметры модели SPICE для своих транзисторов, которые можно ввести в строку модели списка соединений для более точного моделирования схемы.

    .

    Как сделать электронный термостат для холодильника. Простой электронный термостат холодильника на LM35

    Применяется во многих технологических процессах, в том числе в бытовых отопительных установках. Фактором, определяющим работу термостата, является внешняя температура, значение которой анализируется и при достижении установленного предела скорость потока уменьшается или увеличивается.

    Терморегуляторы

    бывают самых разных конструкций и на сегодняшний день существует множество промышленных исполнений, которые работают по разным принципам и предназначены для использования в разных сферах.Также есть простейшие электронные схемы, которые может собрать любой человек при наличии соответствующих знаний в области электроники.

    Описание

    Термостат представляет собой устройство, устанавливаемое в системах электроснабжения и позволяющее оптимизировать потребление энергии на отопление. Основные компоненты термостата:

    1. Датчики температуры - контролируют уровень температуры, генерируя электрические импульсы соответствующей величины.
    2. Аналитический блок - обрабатывает электрические сигналы от датчиков и преобразует значение температуры в значение, характеризующее положение корпуса исполнительного механизма.
    3. Исполнительное агентство - регулирует подачу на количество, указанное аналитическим блоком.

    Современный термостат представляет собой микросхему на основе диодов, триодов или стабилитрона, способную преобразовывать тепловую энергию в электрическую. И в промышленном, и в бытовом вариантах это единый блок, к которому подключается термопара, выносная или расположенная здесь же. Термостат включается последовательно в цепь питания корпуса исполнительного механизма, уменьшая или увеличивая величину питающего напряжения.

    Принцип работы

    Датчик температуры подает электрические импульсы, фактическое значение которых зависит от уровня температуры. Собственное соотношение этих величин позволяет прибору очень точно определять температурный порог и решать, например, на сколько градусов должен быть открыт дроссель подвода воздуха к твердотопливному котлу или дроссель подвода горячей технической воды. Суть работы термостата заключается в преобразовании одного значения в другое и соотнесении результата с текущим уровнем.

    Простые бытовые регуляторы, как правило, имеют механическое управление в виде резистора, сдвигая его, устанавливая нужный температурный порог, т.е. указывая, при какой температуре наружного воздуха необходимо будет увеличить приток. Благодаря расширенным функциональным возможностям промышленные устройства могут быть запрограммированы с помощью контроллера на более широкие пределы в зависимости от различных диапазонов температур. У них нет механического управления, что способствует долгой работе.

    Сделай сам

    Самодельные регуляторы широко используются в бытовых условиях, тем более что необходимые электронные детали и схемы всегда можно найти.Подогрев воды в аквариуме, включение вентиляции помещения при повышении температуры и многие другие простые технологические операции можно полностью перевести на такую ​​автоматику.

    Схемы авторегуляторов

    В настоящее время среди любителей бытовой электроники популярны две схемы автоматического управления:

    1. На основе регулируемого стабилитрона типа TL431 - принцип работы заключается в установке порога превышения напряжения 2,5 вольта. После обрыва управляющего электрода стабилитрон переходит в открытое положение и через него протекает ток нагрузки.Если напряжение не превышает пороговое значение 2,5 В, цепь переключается в замкнутое положение и отключает нагрузку. Преимуществом схемы является ее замечательная простота и высокая надежность, так как стабилитрон снабжен всего одним входом для подачи регулируемого напряжения.
    2. Тиристорная микросхема типа К561ЛА7 или ее современный зарубежный аналог СD4011Б - основным элементом является тиристор Т122 или КУ202, выполняющий роль мощного коммутационного звена. Ток, потребляемый схемой в штатном режиме, не превышает 5 мА при температуре резистора от 60 до 70 градусов.Транзистор переходит в открытое положение после получения импульсов, которые в свою очередь являются сигналом на открытие тиристора. При отсутствии нагревателя последний приобретает мощность до 200 Вт. Для увеличения этого порога придется установить более мощный тиристор или оборудовать существующий нагреватель, что увеличит коммутационную способность до 1 кВт.

    Необходимые материалы и инструменты

    Самостоятельная сборка не займет много времени, но обязательно потребуются некоторые знания в области электроники и электротехники, а также опыт работы с паяльником.Для работы нужно:

    • Импульсный или обычный паяльник с тонким нагревательным элементом.
    • Печатная плата.
    • Припой и флюс.
    • Кислота для травления дорожек.
    • Электронные компоненты по выбранной схеме.

    Цепь термостата

    Описание перехода

    1. Электронные компоненты должны располагаться на плате таким образом, чтобы их можно было легко монтировать, не задев соседние паяльником, в непосредственной близости от деталей, активно выделяющих тепло, расстояние несколько увеличивается.
    2. Дорожки между элементами вытравливаются по чертежу, если таковых нет, то сначала делается эскиз на бумаге.
    3. Необходимо проверить работу каждого элемента, и только потом приземляется на плату с последующей пайкой на дорожки.
    4. Проверить полярность диодов, триодов и других деталей по схеме.
    5. Не рекомендуется использовать кислоту для пайки радиоэлементов, так как она может вызвать короткое замыкание в районе соседних дорожек, в промежутки между ними для изоляции добавляется канифоль.
    6. После сборки устройство настраивается подбором оптимального резистора для наиболее точного порога открытия и закрытия тиристора.

    Серия самодельных термостатов

    В быту использование терморегулятора наиболее распространено среди дачников, имеющих домашние инкубаторы, и как показывает практика, они не менее эффективны, чем заводские модели. По сути, такое устройство можно использовать везде, где необходимо выполнять определенные действия в зависимости от показаний температуры.Точно так же можно оборудовать газонный дождеватель или систему полива, расширение светозащитных конструкций или просто звуковую или световую сигнализацию, предупреждающую о чем-то с помощью автоматики.


    Самостоятельный ремонт

    Эти собранные вручную узлы служат долго, но в некоторых стандартных ситуациях может потребоваться ремонт:

    • Неисправность регулировочного резистора - это происходит чаще всего из-за износа медных дорожек внутри детали, по которой скользит электрод, решается заменой деталей.
    • Перегрев тиристора или триода - неправильно подобрана мощность или прибор находится в плохо проветриваемом помещении помещения. Чтобы избежать этого в дальнейшем, тиристоры оснащают нагревателями, либо термостат следует перенести в зону с нейтральным микроклиматом, что особенно важно в случае влажных помещений.
    • Неправильный контроль температуры - возможно повреждение термистора, коррозия или загрязнение измерительных электродов.

    Преимущества и недостатки

    Несомненно, использование автоматического управления само по себе является преимуществом, ведь потребитель энергии получает такие возможности:

    • Экономия энергоресурсов.
    • Постоянная комфортная комнатная температура.
    • Участие человека не требуется.

    Особенно широко применяется автоматика в системах отопления жилых зданий. Приточные клапаны, оснащенные терморегуляторами, автоматически регулируют поступление теплоносителя, благодаря чему жильцы получают гораздо меньшие счета.

    Недостатком такого устройства можно считать его стоимость, которая, однако, не относится к тем, что изготавливаются своими руками.Только промышленные устройства, предназначенные для управления потоком жидких и газообразных сред, дороги, поскольку привод включает в себя специальный двигатель и другие клапаны.

    Хотя сам прибор неприхотлив в условиях эксплуатации, точность срабатывания зависит от качества первичного сигнала, и это касается, в частности, автоматики, работающей в условиях повышенной влажности или при контакте с агрессивными средами. В таких случаях термодатчики не должны вступать в непосредственный контакт с теплоносителем.

    Провода помещены в латунный кожух и герметично залиты эпоксидным клеем. Можно оставить кончик термистора на поверхности, что поспособствует большей чувствительности.

    В этой статье мы рассматриваем устройства, поддерживающие определенный тепловой режим или сигнализирующие о достижении нужной температуры. Такие устройства имеют очень широкий спектр: они могут поддерживать нужную температуру в инкубаторах и аквариумах, обогревать полы и даже быть частью умного дома.Для вас мы предоставили инструкцию, как сделать терморегулятор своими руками и с минимальными затратами.

    Немного теории

    Простейшие измерительные датчики, в том числе реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча с двумя сопротивлениями, эталонным и элементом, изменяющим свое сопротивление в зависимости от приложенной к нему температуры. Нагляднее это видно на картинке ниже.

    Как показано на схеме, R2 — измерительный элемент самодельного термостата, а R1, R3 и R4 — опорное плечо прибора.Это термистор. Это проводящее устройство, которое меняет свое сопротивление в зависимости от температуры.

    Элементом термостата, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, является интегральный усилитель в режиме компаратора. Этот режим переводит выход микросхемы из выключенного состояния в рабочее положение. Так что на выходе компаратора у нас всего два значения «вкл» и «выкл». Нагрузка на микросхему — компьютерный вентилятор. При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит сдвиг напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на выводах 2 и 3, компаратор переключается.Вентилятор охлаждает нужный объект, его температура падает, сопротивление резистора изменяется и компаратор отключает вентилятор. Благодаря этому температура поддерживается на заданном уровне и контролируется работа вентилятора.

    Обзор цепи

    Дифференциальное напряжение с измерительного плеча подается на спаренный транзистор с высоким коэффициентом усиления, а электромагнитное реле действует как компаратор. Когда напряжения на катушке достаточно для вытягивания сердечника, она срабатывает и подключается через контакты к исполнительным устройствам.После достижения заданной температуры сигнал на транзисторах снижается, напряжение на катушке реле синхронно падает, и в какой-то момент происходит размыкание контактов и отключение нагрузки.

    Особенностью данного типа реле является наличие - это разница в несколько градусов между включением и выключением бытового терморегулятора, за счет наличия в цепи электромеханического реле. Таким образом, температура всегда будет колебаться на несколько градусов вокруг желаемого значения.Вариант монтажа, показанный ниже, практически не имеет гистерезиса.

    Схема аналогового термостата для инкубатора:

    Этот режим был очень популярен итерациями в 2000 году, но и сейчас не потерял своей актуальности и справляется с возложенной на него функцией. Если у вас есть доступ к старым деталям, вы можете собрать термостат своими руками практически бесплатно.

    Сердцем домашнего изделия является интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8.В данном случае он связан с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительный элемент R5 представляет собой резистор типа ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, а значит, его сопротивление при нагреве падает.

    Выносной датчик подключен экранированным кабелем. Для ограничения и ложного срабатывания устройства длина кабеля не должна превышать 1 метра. Нагрузка управляется тиристором VS1, мощность которого определяет максимально допустимую мощность подключаемого нагревателя. При этом 150 Вт, электронный ключ - тиристор необходимо установить на небольшой нагреватель для отвода тепла.В таблице ниже приведены номиналы радиодеталей для монтажа терморегулятора в домашних условиях.

    Прибор не имеет гальванической развязки от сети 220 В, будьте внимательны при настройке, на элементах регулятора присутствует сетевое напряжение, что опасно для жизни. После установки заизолируйте все контакты и поместите устройство в непроводящий ток корпус. На видео ниже показано, как собрать транзисторный термостат:

    Самодельный транзисторный термостат

    Сейчас мы расскажем, как сделать регулятор температуры для теплого пола.Схема работы скопирована с серийного образца. Полезно для тех, кто хочет прочитать и просмотреть, или как образец для устранения неполадок устройства.

    Центр схемы - стабилизатор, распаян необычным образом, LM431 начинает пропускать ток больше 2,5 вольт. Именно такое значение у данной микросхемы имеет внутренний источник опорного напряжения. При меньшем значении тока он ничего не пропустит. Эта особенность стала использоваться в различных схемах терморегуляторов.

    Как видите, классическая схема с измерительным плечом осталась: R5, R4 — добавочные резисторы и R9 — терморезистор. При изменении температуры напряжение на входе 1 микросхемы перемещается, и если оно достигло порога срабатывания, напряжение продолжается по цепи. В данной конструкции нагрузкой для цепи TL431 является диод HL2 и оптопара U1, для оптической развязки цепи питания от цепей управления.

    Как и в предыдущем варианте, прибор не имеет трансформатора, а питается по цепи гасящих конденсаторов С1, R1 и R2, поэтому он также находится под опасным для жизни напряжением и при работе с ним необходимо соблюдать особую осторожность. схема.Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых импульсов в схеме установлены стабилитрон VD2 и конденсатор С3. Для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве установлен светодиод HL1. Элементом управления питанием является симистор VT136 с планкой для управления через оптопару U1.

    При этих оценках диапазон регулирования находится в пределах 30-50°С. Несмотря на кажущуюся на первый взгляд сложность, конструкцию легко настроить и легко повторить.Ниже представлена ​​наглядная схема термостата на микросхеме TL431 с внешним питанием 12 В для использования в системах домашней автоматики:

    Этот термостат может управлять вентилятором компьютера, силовым реле, световыми индикаторами, звуковой сигнализацией. Для управления температурой паяльника есть интересная схема, в которой используется та же микросхема TL431.

    Для измерения температуры нагревательного элемента используется биметаллическая термопара, которую можно взять в мультиметре с выносного счетчика или приобрести в специализированном магазине радиодеталей.Для повышения напряжения с термопары до уровня срабатывания TL431 в LM351 установлен дополнительный усилитель. Управление осуществляется через оптопару MOC3021 и симистор T1.

    При подключении термостата к сети необходимо соблюдать полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе через провода термопары на корпусе паяльника появится фазное напряжение. Это главный недостаток данной системы, ведь не всем хочется постоянно проверять правильность соединения вилки с розеткой, а невыполнение этого требования может привести к поражению электрическим током или повреждению электронных компонентов при пайке.Диапазон регулируется резистором R3. Эта схема обеспечит долгую работу паяльника, исключит его перегрев и повысит качество пайки за счет стабильности температурного режима.

    Еще одна идея по монтажу простого терморегулятора обсуждается в видео:

    Регулятор температуры на микросхеме TL431

    Простой регулятор для паяльника

    Разобранных образцов терморегуляторов достаточно для удовлетворения потребностей домашнего мастера. Схемы не содержат редких и дорогих запчастей, легко воспроизводимы и практически не требуют корректировки.Домашние данные можно легко адаптировать для контроля температуры воды в баке водонагревателя, контроля тепла в инкубаторе или теплице, модернизации утюга или паяльника. Дополнительно восстановить старый холодильник можно, переделав регулятор для работы с отрицательными значениями температуры, заменив сопротивление в измерительном плече. Надеемся, наша статья была вам интересна, полезна, и вы поняли, как сделать терморегулятор своими руками в домашних условиях! Если у вас остались вопросы, не стесняйтесь задавать их в комментариях.

    Простой электронный термостат для самостоятельной сборки. Предлагаю способ сделать домашний термостат для поддержания комфортной температуры в помещении в холодные дни.Термостат может коммутировать мощность до 3,6 кВт. Важнейшей частью любой радиолюбительской конструкции является корпус. Красивый и надежный корпус обеспечит долгую жизнь любому домашнему устройству. В показанном ниже варианте термостата удобный небольшой корпус и вся силовая электроника используются от продаваемого в магазинах электронного таймера. Собственная электронная часть построена на микросхеме компаратора LM311.

    Описание схемы

    Датчик температуры представляет собой термистор R1 с номинальным значением 150k, тип MMT-1.Датчик R1 вместе с резисторами R2, R3, R4 и R5 образуют измерительный мост. Для подавления помех установлены конденсаторы С1-С3. Переменный резистор R3 уравновешивает мост, т.е. задает температуру.

    Если температура датчика температуры R1 упадет ниже установленного значения, его сопротивление увеличится. Напряжение на входе 2 микросхемы LM311 станет больше, чем на входе 3. Компаратор сработает, а на его выходе 4 установится высокий уровень, напряжение, подаваемое на электронную схему таймера светодиодом HL1, повернется на реле и включите нагревательный прибор.При этом загорится светодиод HL1, указывая на то, что обогрев включен. Сопротивление R6 создает отрицательную обратную связь между выходом 7 и входом 2. Это позволяет установить гистерезис, т. е. обогрев включается при температуре ниже, чем выключается.Питание платы осуществляется от электронного таймера. Размещенный снаружи резистор R1 требует тщательной изоляции, т.к. питание термостата бестрансформаторное и не имеет гальванической развязки от сети, т.е. на элементах прибора присутствует опасное сетевое напряжение .Процедура изготовления термостата и изоляция термистора показаны ниже.

    Как сделать термостат своими руками

    1. Вскрытие корпуса донора и цепи питания - электронного таймера CDT-1G. Микроконтроллер таймера установлен на серый трехжильный кабель. Отпаяйте кабель от платы. Отверстия для шлейфовых проводов отмечены (+) - питание +5 В, (O) - питание управляющего сигнала, (-) - питание минус. Нагрузка будет переключаться электромагнитным реле.

    2. Поскольку блок питания схемы не имеет гальванической развязки от сети, все работы по проверке и настройке схемы выполняются от безопасного источника питания 5В. Сначала проверяем работу элементов схемы на стенде.

    3. После проверки элементов схемы конструкция собирается на плате. Плата для устройства не разрабатывалась и собиралась на куске контактной пластины. После сборки на стенде также проводится проверка работоспособности.

    4. Датчик температуры R1 монтируется снаружи на боковой поверхности корпуса блочной розетки, провода изолированы термоусадочной трубкой. Для предотвращения контакта с датчиком, а также для обеспечения доступа наружного воздуха к датчику сверху монтируется защитная трубка. Трубка изготовлена ​​из центральной части ручки. В трубке вырезается отверстие для крепления на датчике. Трубка приклеена к корпусу.

    5. Переменный резистор R3 установлен на верхней крышке корпуса, там же имеется отверстие для светодиодного диода.В целях безопасности рекомендуется покрыть корпус резистора слоем изоленты.

    6. Ручка регулировки резистора R3 самодельная и самодельная из старой зубной щетки соответствующей формы :).

    Резистор R3

    В быту и в подсобном хозяйстве часто необходимо поддерживать температурный режим в помещении. Раньше для этого требовалась довольно большая схема, выполненная на аналоговых компонентах, одну такую ​​схему мы и рассмотрим для общего развития. Сегодня все намного проще, если возникнет необходимость поддерживать температуру в диапазоне от -55 до +125°С, то программируемый термометр и термостат DS1821 прекрасно справятся с поставленной задачей.


    Схема термостата на специализированном датчике температуры. Этот датчик температуры DS1821 можно дешево приобрести в ALI Express (нажмите на картинку выше, чтобы заказать) .

    Порог температуры включения и выключения термостата задается значениями TH и TL в памяти датчика, которые необходимо запрограммировать в DS1821. Если температура превышает значение, зарегистрированное в ячейке TH, на выходе датчика появится уровень логической единицы. Для защиты от возможных помех схема управления нагрузкой реализована таким образом, что первый транзистор блокируется в этой полуволне сетевого напряжения, когда оно равно нулю, тем самым подавая напряжение смещения на затвор второго полевого эффекта, транзистор, который включает оптотриак и уже открывает смыстор VS1, управляющий нагрузкой.Нагрузкой может быть любое устройство, например электродвигатель или нагреватель. Надежность запирания первого транзистора необходимо регулировать подбором нужного номинала резистора R5.

    Датчик температуры DS1820 может определять температуру от -55 до 125 градусов и работать в режиме термостата.


    Схема термостата на датчике DS1820

    Если температура превысит верхний порог TH, на выходе DS1820 будет логическая единица, нагрузка отключит сеть.Если температура упадет ниже нижнего запрограммированного уровня TL, на выходе датчика температуры появится логический ноль и включится нагрузка. Если были неясные моменты, дизайн дома заимствовали у №2 за 2006 год.

    Сигнал с датчика поступает на выход прямого компаратора на операционном усилителе CA3130. На инвертирующий вход того же ОУ поступает опорное напряжение с делителя. Переменным сопротивлением R4 задается необходимая температура.


    Цепь термостата на датчике LM35

    Если прямой входной потенциал ниже, чем установленный на контакте 2, компаратор будет выводить около 0,65 В, в противном случае компаратор выдаст высокий уровень около 2,2 В. Сигнал с выхода операционного усилителя через транзисторы управляет работой электромагнитного реле. При высоком уровне он включается, а при низком - выключается, переключая нагрузку контактами.

    TL431 — программируемый стабилитрон. Используется в качестве опорного напряжения и источника питания в маломощных цепях. Необходимый уровень напряжения на управляющем выходе микрокомпонента TL431 задается делителем на резисторах R1, R2 и отрицательном терморезисторе R3.

    Если напряжение на тестовом выводе TL431 больше 2,5 В, микросхема пропускает ток и активирует электромагнитное реле. Реле переключает выход управления симистором и подключает нагрузку.При повышении температуры сопротивление термистора и потенциал на управляющем контакте TL431 падает ниже 2,5В, реле размыкает передние контакты и отключает ТЭН.

    Сопротивлением R1 регулируем уровень нужной температуры для включения ТЭНа. Эта схема может управлять нагревательным элементом мощностью до 1500 Вт. Реле подходит для РЭС55А с рабочим напряжением 10...12 В или его аналогом.

    Конструкция аналогового термостата используется для поддержания заданной температуры внутри инкубатора или в ящике на балконе для хранения овощей в зимнее время.Питание осуществляется от автомобильного аккумулятора на 12 вольт.

    Конструкция состоит из реле в случае падения температуры и отключения при повышении установленного порога.


    Рабочая температура реле термостата задается уровнем напряжения на выводах 5 и 6 микросхемы К561ЛЕ5, а температура отключения реле потенциалом на выводах 1 и 21. Разность температур регулируется напряжением падение через R3. В качестве датчика температуры R4 использовался термистор с отрицательным ТКС, т.е.

    Конструкция небольшая и состоит всего из двух блоков - измерительного блока на основе компаратора на базе операционного усилителя 554СА3 и коммутатора нагрузки до 1000 Вт, построенного на стабилизаторе мощности КР1182ПМ1.

    На третий прямой вход ОУ поступает постоянное напряжение с делителя напряжения, состоящего из сопротивлений R3 и R4. На четвертый инвертированный вход подается напряжение от другого делителя с сопротивлением R1 и терморезистором ММТ-4 R2.


    Датчик температуры представляет собой термистор, помещенный в стеклянную колбу с песком, которую помещают в аквариум. Основным конструктивным узлом является компаратор напряжения м/с К554САЗ.

    С делителя напряжения, который также содержит термистор, управляющее напряжение поступает на прямой вход компаратора. Второй вход компаратора используется для регулирования требуемой температуры. Делитель напряжения выполнен из сопротивлений R3, R4, R5, образующих термочувствительный мост.При изменении температуры воды в аквариуме изменяется и сопротивление термистора. Это вызывает дисбаланс напряжения на входах компаратора.

    В зависимости от разности напряжений на входах будет меняться состояние выхода компаратора. Нагреватель сделан таким образом, что при понижении температуры воды аквариумный термостат включается автоматически, а при повышении, наоборот, выключается. Компаратор имеет два выхода, коллектор и эмиттер. Для управления полевым транзистором требуется положительное напряжение, поэтому выход коллектора компаратора подключен к положительной линии схемы.Сигнал управления снимается с терминала передатчика. Резисторы R6 и R7 являются выходной нагрузкой компаратора.

    Полевой транзистор IRF840 используется для включения и выключения нагревательного элемента в термостате. Для разрядки затвора транзистора имеется диод VD1.

    В цепи термостата используется бестрансформаторное питание. Избыточное напряжение переменного тока снижается за счет реактивного сопротивления емкости С4.

    Основой первой конструкции термостата является микроконтроллер PIC16F84A с датчиком температуры DS1621 с интерфейсом l2C.При включении питания микроконтроллер сначала инициализирует внутренние регистры датчика температуры, а затем настраивает его. Термостат на микроконтроллере во втором случае выполнен уже на PIC16F628 с датчиком DS1820 и управляет подключенной нагрузкой с помощью контактов реле.


    Простой термостат для холодильника

    Домохозяйство

    Хотите создать точный электронный термостат для своего холодильника? Схема полупроводникового термостата, описанная в этой статье, удивит вас своим «крутым» исполнением.

    Введение

    Устройство, собранное и интегрированное с любым подходящим устройством, сразу же начнет демонстрировать лучшее управление системой, экономию энергии и продление срока службы устройства.Обычные холодильные термостаты дороги и неточны. Кроме того, они подвержены износу и поэтому не долговечны. Здесь обсуждается простой и эффективный электронный холодильный термостат.
    Терморегулятор, как мы все знаем, это устройство, способное определять определенный заданный уровень температуры и отключать или переключать внешнюю нагрузку. Такие устройства могут быть электромеханического типа или более сложного электронного типа.
    Термостаты обычно связаны с оборудованием для кондиционирования воздуха, охлаждения и нагрева воды.В таких приложениях устройство становится важной частью системы, без которой оно может дотянуться и начать работать в экстремальных условиях и в итоге выйти из строя.
    Регулировка переключателя управления, расположенного в вышеуказанных устройствах, гарантирует, что термостат отключит питание устройства, когда температура превысит требуемый предел, и снова переключится, как только температура вернется к более низкому порогу.
    Таким образом, температура внутри холодильников или комнатная температура с помощью кондиционера поддерживается в пределах предпочтительных диапазонов.
    Идея схемы холодильного термостата, представленная здесь, может быть применена снаружи над холодильником или другим подобным устройством для управления его работой.
    Проверить их работу можно, подключив датчик термостата к внешнему радиатору, обычно расположенному за большинством холодильных установок, использующих фреон.
    Конструкция более гибкая и широкая, чем у встроенных термостатов, и может демонстрировать лучшую производительность. Чип может легко заменить обычные низкотехнологичные конструкции и по сравнению с ним намного дешевле.
    Я понимаю, как работает схема:

    Описание схемы
    Простая схема термостата холодильника

    На схеме показана простая схема, построенная на микросхеме IC 741, которая обычно конфигурируется как компаратор напряжения. В нем используется трансформатор меньшей мощности, чтобы схема оставалась компактной и полупроводниковой.
    Конфигурация моста с входами R3, R2, P1 и NTC R1 является основным чувствительным элементом схемы.
    Инвертирующий вход ИС ограничен половиной напряжения питания цепочкой делителя напряжения R3 и R4.
    Это устраняет необходимость в двойном источнике питания ИС, и схема может обеспечить оптимальные результаты даже при одном напряжении питания.
    Опорное напряжение на входе неинвертирующей ИС ограничено заданным P1 по отношению к NTC (отрицательному температурному коэффициенту).
    В случае, если контролируемая температура имеет тенденцию дрейфовать выше желаемого уровня, сопротивление NTC падает, а потенциал на неинвертирующем входе ИС превышает установленное значение.
    Это немедленно переключает выход микросхемы, которая, в свою очередь, переключает выходной каскад, содержащий транзистор, триаксиальную сеть, отключая нагрузку (систему обогрева или охлаждения) до тех пор, пока температура не достигнет нижнего порога.
    Сопротивление обратной связи R5 помогает в некоторой степени вызвать гистерезис в цепи, важный параметр, без которого цепь может быстро вращаться в ответ на внезапные изменения температуры.

    После завершения сборки конфигурация схемы очень проста и выполняется в следующие этапы:

    ПОМНИТЕ О ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ, ОСНОВАННОЙ НА ПОТЕНЦИАЛЕ СТАЦИОНАРНОГО ИСТОЧНИКА, ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПЕРЕД ПРОЦЕДУРАМИ ПРОВЕРКИ И УСТАНОВКИ.НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЕРЕВЯННУЮ ДОСКУ ИЛИ ДРУГОЙ ИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ НОП; ТАКЖЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ИЗОЛИРОВАНЫ РЯДОМ С МЕСТОМ.

    Как настроить этот электронный термостат контура хладагента Вам понадобится образец источника тепла, точно настроенный на желаемый уровень порога отключения для контура термостата.
    Включите цепь, войдите и подключите указанный выше источник тепла к NTC.
    Теперь отрегулируйте настройку так, чтобы выход просто включался (горит светодиод выхода) Отключите источник тепла от NTC, в зависимости от гистерезиса цепи выход должен отключиться в течение нескольких секунд.
    Повторите процедуру несколько раз, чтобы убедиться, что она работает правильно.
    Это завершает настройку этого холодильного термостата и готово к интеграции с любым холодильником или подобным устройством для точной и непрерывной регулировки его работы.

    Список деталей

    R2 = предустановка 10KR3,

    R9 = 56 Ом / 1 Вт

    С1 = 105/400 В

    С2 = 100 мкФ/25 В

    Z1 = 12 В, 1 Вт стабилитрон

    * вариант через оптопару, дополнительный переключатель и диодный мост для питания

    Как составить схему автоматического регулятора температуры холодильника?

    Идея этой схемы принадлежит одному из заядлых читателей этого блога, мистеру Густаво.Я включил одну аналогичную схему для автоматического термостата холодильника, однако схема предназначена для определения более высокого уровня температуры, доступного на задней части решетки холодильника.

    Введение

    Г-н Густаво не совсем понял эту идею и попросил меня спроектировать схему термостата холодильника, которая могла бы определять холодную температуру внутри холодильника, а не высокую температуру на задней стенке холодильника.
    Итак, с некоторым усилием мне удалось найти настоящую СХЕМУ ЦЕПИ контроллера температуры холодильника, давайте посмотрим на эту идею в следующих пунктах:
    Как работают схемы
    Концепция не нова и не уникальна, она обычное сравнительное понятие, которое было включено здесь.

    IC 741 был оснащен стандартным режимом компаратора, а также схемой неинвертирующего усилителя.
    Термистор NTC становится основным чувствительным элементом и особенно отвечает за чувствительность к низким температурам.
    NTC означает отрицательный температурный коэффициент, что означает, что сопротивление термистора будет увеличиваться по мере снижения температуры вокруг него.
    Обратите внимание, что NTC должен оцениваться в соответствии с этими спецификациями, иначе система не будет работать должным образом.
    Preset P1 используется для установки точки срабатывания микросхемы.
    Когда температура внутри холодильника падает ниже порогового уровня, сопротивление термистора становится достаточно высоким и снижает напряжение на реверсивном контакте ниже уровня напряжения на нереверсивном контакте.
    Это немедленно устанавливает высокий уровень на выходе IC, активируя реле и отключая компрессор холодильника.
    P1 должен быть установлен таким образом, чтобы выход операционного усилителя становился высоким при нуле градусов Цельсия.
    Небольшой гистерезис, вносимый схемой, является благом, а точнее благословением на беду, так как заставляет схему не переключаться быстро на пороговых уровнях, а реагировать только после повышения температуры на несколько градусов выше уровня отключения.
    Предположим, например, что если уровень срабатывания установлен на ноль, ИС в этот момент выключит реле, а также выключится компрессор холодильника, температура внутри холодильника теперь начнет повышаться, но ИС будет не переключится сразу, а будет удерживать свое положение до тех пор, пока температура не поднимется как минимум до 3 градусов Цельсия выше нуля.


    Если у вас есть дополнительные вопросы об этой схеме автоматического регулятора температуры холодильника, не стесняйтесь выражать их в своих комментариях.

    RP1, RP2 управление может быть установлено на точки контроля температуры, 555-кратная схема реверсирования цепи Шмитта, с использованием реле для достижения автоматического управления.


    Датчик температуры своими руками

    Зависимость падения напряжения на p-n переходе полупроводников от температуры лучше всего подходит для создания нашего домашнего датчика.

    .

    Твердотельное реле (ТТР) – принцип работы, конструкция, типы

    Функция всех реле – независимо от того, электромеханическое это или твердотельное реле, обсуждаемое в следующей статье, – контролировать работу ( выходной) цепи с помощью низковольтного сигнала, поступающего от изолированной управляющей (входной) цепи.

    Твердотельное реле, в отличие от электромеханического реле, не является типичным реальным реле.Это означает, что включение/выключение или коммутационное действие отдельных электрических цепей реализуется совершенно разными физическими процессами…

    Типы реле и различия в управлении.

    Реле бывают двух основных типов:
    - реле электромеханическое
    - реле полупроводниковое

    Соединение отдельных силовых цепей в электромеханических реле осуществляется с помощью подвижных элементов в виде рабочих контактов.Контроль наличия контактов и их физического соединения или разделения называется контактом. Более подробную информацию об электромеханических реле можно найти в нашей отдельной статье "Реле и контакторы - типы, принцип работы)

    Твердотельные реле, также известные как электронные или SSR (Solid State Relay), являются электронным эквивалентом электромеханических реле. Их изготавливают из полупроводниковых элементов, таких как транзисторы, тиристоры или симисторы, с помощью которых реализуется релейная функция.Полупроводниковые реле представляют собой логические схемы для переключения напряжений, токов и частот. Управление отдельными цепями осуществляется без участия подвижных частей, т.е. без подвижных контактов. Эти устройства осуществляют так называемое бесконтактное управление или более популярный термин - электронное (рис. 1).

    Рис. 1 Бесконтактные (электронные) блоки управления

    Полупроводниковое реле SSR – Основные функции и применение

    Полупроводниковые реле выполняют три основные функции, перечисленные ниже: ) .Во многих приложениях необходимо электрически изолировать цепь управления от рабочей цепи. Это в первую очередь предназначено для защиты плоскости управления, например, от сбоев, вызванных появлением переходных процессов или, например, помех от токов помех. Для гарантированного разделения цепей между передатчиком и приемником необходим зазор шириной не менее 3 мм (рис. 1). Необходимо избегать появления электрической дуги в разрыве, а основанием для определения ее ширины является определение ожидаемого номинального напряжения изоляции - реле должно выдерживать значение не менее 2,5 кВ.
    - Обработка сигналов . Оптопара используется для обработки сигналов между отдельными цепями. Это позволяет согласовывать различные потенциалы напряжения сигналов в цепи управления и цепи управления.
    - Коэффициент усиления . В приложениях, где ток и напряжение превышают номинальное значение фототранзистора в оптроне, для коммутации усиления используется дополнительная цепь (цепь усиления), которая должна быть подключена на стороне нагрузки (рабочая цепь) оптрона (рис.5). В процессе переключения в оптроне через светодиод и фототранзистор активируется базовый ток. Базовый ток контролируется вторым полупроводником (например, транзистором, тиристором и т. д.), а затем регулируется в соответствии с током в рабочей цепи.

    Реле ТТР ZG3NC-340A. 40А. 80-250 В переменного тока. 90-480 В переменного тока

    Принцип действия твердотельного реле

    В полупроводниковых реле вместо контактов используется оптопара (оптопара) для разделения управляющей (входной) и рабочей (выходной) цепей.Он представляет собой элемент, состоящий как минимум из одного передатчика (фотоизлучателя) и одного приемника (фотоприемника) , которые вместе заключены в общий корпус.

    Оптопара

    Оптопара представляет собой электронный компонент, обеспечивающий передачу электрического сигнала от рабочей цепи к цепи управления. Он состоит из электрически изолированной и оптически связанной пары передатчик-приемник, размещенной в общем корпусе. В отличие от электромеханических реле, оптопары не имеют механических частей, которые могут изнашиваться.

    Срабатывает световой сигнал в цепи управления операцией переключения через светодиод. Затем с помощью фототранзистора измеряется интенсивность отраженного света. Передатчик и приемник встроены в светопроводящий пластиковый корпус. Корпус снаружи окружен светонепроницаемым покрытием, защищающим от внешних воздействий. Наиболее распространенным передатчиком является инфракрасный светоизлучающий диод (LED). Чтобы адаптировать его к очень высоким частотам, он сделан из арсенида галлия.С другой стороны, в качестве приемника используется один из светочувствительных элементов, например: фоторезистор, фотодиод или фототранзистор.

    Рис. 2 Варианты размещения оптоэлектронных элементов в оптроне

    На рис. 2 показаны два варианта размещения передатчика и приемника в оптроне.

    Расположение оптоэлектронных элементов обеспечивает прямой прием света приемником. Во втором методе выравнивание передатчика и приемника в одной плоскости приводит к тому, что луч света передается путем отражения в соответствии с принципом оптического волокна.

    Оптопара односторонняя , то есть она обеспечивает только однонаправленный поток сигнала от входной цепи, содержащей фотоэмиттер, к выходной цепи, содержащей фотодетектор.

    Напряжение, возникающее на выходе самой оптрона, ограничено из-за чувствительности полупроводникового приемника (фототранзистора). В случаях, когда в рабочей цепи используются только малые значения тока или напряжения, модуль оптопары можно использовать без дополнительного подключения усиления (рис.3).

    Рис. 3 Пример оптопары, состоящей из светодиода и фототранзистора

    подключение усиления , которое будет усиливать передаваемый электронный сигнал (рис. 5).

    Усиление электронного сигнала достигается за счет использования дополнительного подключения усиления (рис.5) в выходной цепи, содержащей еще один полупроводниковый элемент, которым может быть, например, биполярный транзистор , полевой МОП-транзистор , симистор и т. д. Симисторы, например, являются эквивалентом двух встречно-параллельно включенных тиристоров (антипараллельный и параллельный), которые — помимо усиления электронного сигнала — могут еще и проводить электричество в обоих направлениях.

    90 100

    Реле ТТР ZG3NC-360B. 60А. 3-32 В постоянного тока. 90-480 В переменного тока

    Цепь управления (входная)

    Оптопары в твердотельных реле могут передавать сигналы как постоянного (DC), так и переменного (AC) тока, включая аналоговые и цифровые.Однако большинство промышленных приложений не могут быть напрямую подключены к оптопаре, а требуют регулирования напряжения с помощью дополнительных подключений (например, резисторов или конденсаторов) на стороне входной цепи.

    Для наиболее точного переключения, например, во входной цепи можно использовать триггер Шмитта. Триггеру с нарастающими и спадающими управляющими сигналами задается определенное состояние 0/1, которое передается на оптопару.Это уменьшает нежелательные электрические сигналы в виде шума. Электрический шум — это мешающий выходной сигнал, возникающий, когда входной сигнал колеблется вокруг своего минимального полезного значения. Таким образом, это вызывает ограничение минимального значения входного сигнала. Другими словами, шум влияет на чувствительность реле. Кроме того, в цепи управления часто используются другие подходящие защитные устройства, такие как варистор или фотодиод и фильтры от импульсных помех.

    В зависимости от того, питается ли цепь управления постоянным или переменным током, в этой цепи размещаются различные комбинации дополнительных элементов. Стоит отметить, что существуют также входные цепи со свободной проводкой, которые могут питаться как от переменного, так и от постоянного тока.

    Рис. 4 Дополнительные электрические соединения, расположенные со стороны входа оптрона

    Рабочая (выходная) цепь

    Номинальное рабочее напряжение полупроводниковых реле определяет диапазон напряжений, например 5 - 48 В постоянного тока , за пределами которого он не должен превышать
    - как ниже, так и выше этих значений.Частые пересечения могут привести к преждевременному износу и разрушению оптопары. Возникающие скачки напряжения выше номинального значения – так называемые перенапряжения – разряжаются соответствующими защитными элементами, такими как диоды или варисторы, установленными в защитных соединениях на стороне выхода.

    Во избежание повреждений из-за скачков напряжения, например, во время импульса включения или выключения, в некоторых полупроводниковых приборах используется функция повышения мощности, которая позволяет твердотельному реле кратковременно выдерживать напряжения, превышающие номинальное рабочее напряжение. .

    В зависимости от выходной цепи нагрузки переменного тока (AC) или постоянного тока (DC) могут быть подключены к подходящему полупроводниковому усилителю, расположенному в разъеме усиления.

    Рис. 5 Дополнительные электрические соединения, расположенные на стороне выхода оптопары

    Усиление сигнала

    Фототранзистор оптопары можно нагружать только малыми значениями тока и напряжения. В случае более высоких выходных нагрузок используется дополнительный полупроводниковый элемент, способный коммутировать соответствующие номинальные напряжения и номинальные токи.Компонентом, выполняющим эту функцию, может быть биполярный (постоянный ток) транзистор
    - , который предназначен для использования при малых токах нагрузки (≤0,5А). Он характеризуется коротким временем отклика, что обеспечивает высокую частоту переключения.
    - Транзистор униполярный с изолированным затвором MOSFET (DC) , предназначен для работы при высоких токах нагрузки (до 10 А). Низкое контактное сопротивление полевого МОП-транзистора создает лишь очень малые токи утечки (<10 мкА) с малыми потерями мощности.
    - симистор (AC) . Симистор сочетает в себе функциональный принцип включения встречно-параллельных тиристоров в одном элементе. Функционально он сравним с диодом, поэтому в случае переменного тока применяют симисторы, которые составляют встречно-параллельную цепь из двух тиристоров.

    Реле SSR-40DA, 40 А, 3–32 В пост. тока, 24–380 В перем. тока

    Твердотельное и электромеханическое реле — сравнение преимуществ реле основано на различных преимуществах обоих вариантов.

    Полупроводниковое реле (ТТР) характеризуется:
    - долгим сроком службы и надежностью , за счет отсутствия движущихся частей и изнашивающихся контактов,
    - малыми габаритами , что позволяет экономить место при установке, например, на печатной плате или монтажная рейка,
    - малая емкость между входом и выходом реле , т.к. для его работы требуется только активация светодиода путем его освещения, а отсутствуют движущиеся части, например якорь, увеличивающие потребляемую мощность электромеханического реле,
    - с малым временем срабатывания (скоростью переключения) менее 1 мс, благодаря чему достигается значительно более высокая допустимая частота переключения до сотен Гц,
    - отсутствие излучения механических помех в виде напр.вибрации контактов или время, необходимое для «отскока» контактов, благодаря чему сокращается задержка, возникающая при коммутации электрических цепей,
    - отсутствие эмиссии электромеханических помех в виде коммутационных искр, благодаря чему отсутствуют помехи между соседними электронными модулями или компонентами,
    - способность коммутировать высокие пусковые токи ,
    - логическая совместимость , что означает широкий диапазон входных управляющих сигналов,
    - бесшумная работа , поэтому подходит для использования в чувствительных к шуму среды,
    - устойчивость к ударам и вибрации это предотвращает возникновение нежелательных состояний переключения.

    Что касается электромеханических реле , то они показывают:
    - способность переключать нагрузки переменного и постоянного тока таким же образом, как , что делает их универсальными (например, они могут быть своего рода интерфейсом между различными компонентами системы),
    - нулевой ток утечки в рабочей цепи, в отличие от твердотельных реле,
    - низкое остаточное напряжение в рабочей цепи, что дает малые падения напряжения при коммутации,
    - отсутствие потерь мощности в рабочей цепи, т. к. на контактах отсутствует электрическое сопротивление, что приводит к нагреву под нагрузкой, что в свою очередь снижает необходимость использования теплоотводов,
    - возможность коммутации несколькими рабочими цепями одним управляющим сигналом ,
    - нечувствительность цепь управления переходными процессами .Пусковая мощность магнитной катушки предотвращает нежелательные переключения при колебаниях напряжения.

    Краткое описание

    Твердотельные реле — это относительно новые устройства управления, которые появились на рынке только в 1980-х годах, намного позже, чем их электромеханические аналоги. За последние 10 лет произошло значительное развитие полупроводников, вызванное общим развитием технологий и, следовательно, расширением применения электронных устройств в каждой отрасли.

    Помимо деления по управлению, т. е. на переменный или постоянный ток, существует еще деление по источнику питания. Таким образом, могут быть однофазные или трехфазные реле.
    Твердотельное реле дает гораздо больше возможностей для управления нагрузкой по сравнению с электромагнитными реле или контакторами. Благодаря им возможно увеличение частоты коммутационных операций, возможность выбора момента включения нагрузки во время осциллограммы напряжения и возможность отключения нагрузки при нулевом токе.Кроме того, твердотельное реле ssr обеспечивает идеальную связь между низковольтной цепью управления и высоковольтной рабочей цепью. Высокое номинальное напряжение изоляции, превышающее 4 кВ между этими цепями, обеспечивает необходимую защиту электрических систем.

    На рынке также можно встретить электронные контакторы SSC ( S olid S tate C ontactor), которые являются общим названием полупроводниковых реле, оснащенных радиатором или вентилятором.В случае более сложных электронных контакторов их можно использовать для получения информации, например, об отключении нагрузки, неисправном предохранителе или слишком высокой температуре.

    Реле и контакторы доступны в магазине EBMiA.pl по адресу: https://www.ebmia.pl/1023-przekazniki-contactniki

    В следующей статье мы описали:

    Делитель напряжения - что это такое это, как работает, применение

    Реле времени - принцип действия, устройство, виды

    Импульсное реле - виды, принцип действия, какое выбрать?

    Типы электрических реле в автоматике

    .

    Простой счетчик радиатора (166KB) - Elportal

    ★★★ AVT Projects Простой Датчик Радиаторы 2398 В предыдущем выпуске EdW была обширная статья о радиаторах. Приведенная там информация окажется очень полезной при выборе типа и размера радиатора в соответствии с типичными потребностями. Однако опыт показывает, что не всегда можно все рассчитать на бумаге. Во многих случаях используются нетиповые профили, а дополнительные параметры, необходимые для расчетов, часто неизвестны, например влияние обеих сторон и отсутствие хорошей вентиляции, в результате чего выбор радиатора затруднен.В крайнем случае размер теплоотвода подбирается «сверхточным методом на глаз». С его помощью можно проверить, достаточно ли данного радиатора для данного приложения. Вы также можете проверить, какую максимальную мощность может рассеивать данный радиатор. И самое главное, все это можно сделать в условиях рис. 1 Принцип нормальной работы при заключении радиатора в предназначенный для него корпус.Полученные таким образом результаты будут максимально достоверными, что важно особенно в тех случаях, когда радиатор должен быть как можно меньшего размера, не должно составлять для него затруднений. Выполнить это полезное приспособление под силу даже не очень продвинутым электрикам. Работа прибора заключается в: - привинчивании испытуемого радиатора к измерительному транзистору, - установке их в предусмотренное двухпроводное гнездо, - считывании мощности, рассеиваемой данным радиатором при температуре перехода +150°С.Описание системы Упрощенная схема, поясняющая принцип работы прибора, представлена ​​на рис. 1. При измерениях - ток коллектора (и базы) измерительного транзистора неизменен, - цепи управления изменяют напряжение на этом транзисторе для поддержания температуры перехода на уровне +150°С, в конечном - результат - реальная мощность транзистора зависит от параметров теплоотвода.Здесь подробнее. Нетрудно заключить, что знать точную температуру спая вовсе не обязательно. Важно только, чтобы температура при эксплуатации не превышала рекомендуемую температуру +150°С.Также не обязательно точно знать тепловое сопротивление Rthra или Rthja, самое главное – это окончательная информация о том, какую мощность может рассеивать данный радиатор. Как известно, мощность потерь транзистора представляет собой произведение напряжения коллектор-эмиттер U кэ и тока коллектора Iк (без учета тока и напряжения базы) P = U кэ * Iк кэ.Изменяя напряжение U кэ, мы изменим потери мощности этого транзистора. Ручная регулировка этого напряжения (и мощности) была бы рискованной, так как можно было бы легко перегреть и повредить транзистор.В прибор введены схемы управления, исключающие такую ​​возможность и в то же время позволяющие предельно простым способом определить возможности теплоотвода.Во-первых, после включения прибора на измерительный транзистор подается высокое напряжение U применяется СЕ. В транзисторе выделяются большие потери мощности и повышается температура перехода.Схемы управления следят за тем, чтобы температура структуры не превышала +150 о С. Здесь используется напряжение проводимости перехода база-эмиттер измерительного транзистора по температуре.Как известно, при постоянном прямом токе напряжение на n-переходе уменьшается примерно на 2,2 мВ для каждого Электроника для All25

    .

    Смотрите также