В помощь радиолюбителю. Выпуск 11 - [3]

Рис. 9.Принципиальная схема простого терморегулятора

Основу терморегулятора составляют датчик температуры, схема управления, выполненная на транзисторах Т1-Т5, а также переключающий элемент Тс1. В качестве датчика температуры в данной конструкции используется термистор R22, имеющий отрицательный тепловой коэффициент. Это означает, что при низкой температуре такой термистор имеет большое сопротивление, а при повышении температуры его сопротивление уменьшается. Именно это свойство термистора используется в данной конструкции для оценки изменений температуры окружающей среды.

Сигнал от датчика температуры поступает на схему управления, выполненную на транзисторах Т1-Т5. При этом на транзисторах Т4 и Т5 собран триггер Шмитта, формирующий управляющее напряжение смещения для транзистора Т3. Каскад на транзисторе Т3 выполняет роль усилителя переменного напряжения, а также обеспечивает включение нагрузки при нулевом сетевом напряжении. Усиленный сигнал подается на каскады, выполненные на транзисторах Т1 и Т2, на выходе которых формируются управляющие импульсы для переключающего элемента. В качестве переключающего или ключевого элемента в предлагаемой схеме использован симметричный тиристор Тс1, который, в отличие от обычного тиристора или транзистора, позволяет переключать обе полуволны сетевого напряжения.

Термистор R22 вместе с регулировочным резистором R21 и резистором R17 образует делитель напряжения, обеспечивающий формирование напряжения смещения, подаваемого на базу транзистора Т4. При этом определенным положениям движка резистора R21 соответствует значение выбираемой величины температуры, при которой переключается триггер и, соответственно, включается или отключается нагрузка. С поворотом движка резистора R21 в ту или иную сторону изменяется величина напряжения смещения на базе транзистора Т4, что приводит или к его открыванию, или к запиранию. В результате срабатывает триггер Шмитта, выполненный на транзисторах Т4 и Т5.

Для под держания нужной температуры положение движка резистора R21 необходимо выбрать таким образом, чтобы при достижении этой температуры происходило переключение триггера. Так, например, если температура окружающей среды меньше, чем выбранная, то транзистор Т4 закрыт, а транзистор Т5 открыт. При этом делитель, образованный резисторами R13 и R14, обеспечивает формирование напряжения смещения необходимой величины, которое подается на базу транзистора Т3. Каскад на транзисторе Т3 усиливает уменьшенные импульсы сетевого напряжения, поступающие через резисторы R1 и R9. Усиленные импульсы подаются на схему переключения, образованную транзисторами T1, Т2 и симистором Тс1. В результате симистор открывается, а на нагрузку подается питающее напряжение. Если в качестве нагрузки используется нагревательный элемент, то он начнет функционировать в обычном режиме, обогревая, например, помещение. Когда температура окружающей среды станет равной той величине, которая выбрана с помощью регулятора R21, напряжение на базе транзистора Т4 станет равно порогу, необходимому для срабатывания триггера Шмитта.

В этом случае транзистор Т4 откроется, а транзистор Т5 закроется. В результате напряжение смещения, подаваемое на базу транзистора Т3, изменится. Поэтому перестанут поступать управляющие импульсы на схему переключения, а нагревательный элемент отключится от сети. Если температура немного понизится, то на базе транзистора Т4 появится пороговое напряжение, достаточное для срабатывания триггера. Триггер опять переключится, на нагревательный элемент вновь поступит напряжение питания. Необходимо отметить, что особенностью такого триггера является то, что при его срабатывании наблюдается явление гистерезиса. Это означает, что для включения схемы на вход триггера необходимо подать иное, большее напряжение, чем для выключения.

Как известно, при включении нагрузки в момент, когда величина напряжения в сети отличается от нуля, из-за большого скачка тока появляются помехи, распространяющиеся в сети и влияющие на работу других электроприборов, в первую очередь телевизионной и радиоаппаратуры. Одна из отличительных особенностей предлагаемого устройства заключается в том, что включение нагрузки происходит в тот момент, когда сетевое напряжение проходит через нулевую точку. В результате указанные помехи ограничиваются или почти полностью устраняются. Для этого используется каскад на транзисторе Т3, на базу которого через резисторы R1 и R9 подается сетевое напряжение. Естественно, данный каскад функционирует только в том случае, когда на базе транзистора Т3 присутствует напряжение смещения необходимой величины. В этом случае уменьшенное переменное напряжение сети усиливается и далее поступает на схему переключения, в состав которой входят транзисторы Т1 и Т2, а также дифференцирующие цепочки, выполненные на элементах R7C2 и R8C3.

Из поступающих с коллектора транзистора Т3 положительных и отрицательных импульсов дифференцирующие цепочки, выполненные на элементах R7C2 и R8C3, формируют управляющие импульсы для симистора. Сформированные импульсы усиливаются транзисторами Т1 и Т2 в зависимости от их полярности. Каскад на транзисторе Т1 усиливает отрицательные импульсы, а каскад на транзисторе Т2 — положительные. Далее усиленные импульсы подаются на управляющий электрод симистора и открывают его. Таким образом, каскады на транзисторах Т1 и Т2 вместе с указанными дифференцирующими цепочками формируют в начале каждого полупериода импульс тока, который обеспечивает открытие симистора. В результате симистор подключает нагрузку к сетевому напряжению от начала до конца каждого полупериода. При этом напряжение сети подается на нагревательный элемент.