两个微电路上的恒温器。方案、说明

两个微电路上的恒温器。无线电电子电气工程百科全书

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所提出的恒温器的一个重要特征是，由其控制的加热器总是仅在整数个电源电压周期内打开和关闭。同时，网络中不会形成直流分量，这会对连接到同一网络的变压器和其他电磁设备的性能产生不利影响。

该设备与许多类似设备的不同之处在于控制特性不存在滞后，因此可以更准确地维持设定温度，并且降低了其产生的开关噪声水平。 S. Biryukov 的文章“Tsimistor 热稳定器”（《Radio》，1998 年，第 4 期，第 50、51 页）描述了以这种方式运行的恒温器，但它具有更复杂的网络同步单元和产生更多干扰。

米。 1（点击放大）

恒温器电路如图所示。 1. 当使用其上标明型号的VS1双向可控硅时，它可以控制功率高达1kW的加热器。温度传感器是热敏电阻RK1，它与电阻R1-R4一起构成测量电桥。微调电阻器 R1 将电桥平衡在需要维持的温度。从电桥对角线去除的电压被提供给组装在运算放大器 DA1 上的比较器，无需反馈。电阻器 R5 设置运算放大器的工作模式（电流消耗、最大输出电压转换速率）。

如果热敏电阻所处环境的温度超过指定温度，则比较器输出处的电压逻辑电平变低，否则变高。运算放大器的输出信号馈送到输入 D 触发器 DD1.1。在输入端，来自同一触发器，通过二极管 VD3 和分压器 R6R7，脉冲按照网络频率到达。仅当电源下线上相对于其上线上的瞬时电压值约为 6 V 并且正在增长时，通过增加这些脉冲的下降才可能切换触发器。因此，触发器状态变化之间的时间间隔始终是电源电压周期的倍数，并且变化本身发生在电源电压通过零的转变附近。 DD1 触发器的输出（引脚 1.1）处的高逻辑电压意味着加热器已启用，低逻辑电平则被禁用。

VD3R6R7 电路生成的脉冲不仅为触发器提供时钟，还通过 VD2 二极管为电容器 C1 充电，其上的电压被 VD1 齐纳二极管限制为大约 9V，用于为器件微电路供电。

在根据施加到输入S的信号的非反相中继器的方案连接的触发器DD1.2上，制作了用于生成用于控制三端双向可控硅开关VS1的脉冲的单元。在该输入处，从触发器DD4的输出通过二极管VD1.1的信号按一定比例被求和，并且电压由电极5和三端双向可控硅开关元件的控制电极之间的二极管电桥VD2整流。因此，只有当 DD13 触发器的输出端与 DD1.2 触发器的输出端相同时，DD1.1 触发器的输出端（引脚 1）才会出现高逻辑电压电平，并且施加到 DD10 触发器的电压的瞬时绝对值三端双向可控硅开关元件 VSXNUMX 超过大约 XNUMX V。

即使输出端有一个触发器 DD1.1 允许信号打开加热器，双向可控硅 VS1 在每个半周期开始时也会闭合。当通过加热器施加到其上的市电电压瞬时值达到10V时，触发器DD1.2的输入端S和输出端的电平变为高电平，晶体管VT1打开，双向可控硅控制电路将被关闭。三端双向可控硅开关打开一段时间后，其电极之间的电压将下降到几伏。结果，触发器DD1.2的输入S及其输出处的电压电平也将变低。打开三端双向可控硅开关元件后，不再需要的脉冲将结束。但三端双向可控硅开关元件将保持打开状态，直到半周期结束，此时流过它的电流值变得小于保持电流。由于控制脉冲的持续时间自动保持在足以打开三端双向可控硅开关元件的最小值，因此设备的效率提高了。

在接下来的半周期中，重复所描述的过程，直到由于加热热敏电阻RK1而使得触发器DD1.1的输出处的电平变低。

当电源电压施加到器件上时，已放电的电容器 C2 并联晶体管 VT1 的发射极结，从而防止其短期击穿并消除相关的集电极电流浪涌。电阻器 R11 使闭合三端双向可控硅开关元件的控制电极和电极 1 的电位相等，防止其自发断开。电容器C3抑制脉冲噪声。

您可以使用类似的 K561 系列来代替设备中的 K2TM176 芯片。在后一种情况下，为了提高器件的可靠性，最好使用具有肖特基势垒的二极管，例如KD2A，作为VD923。

考虑到封装类型和引脚分配的差异，运算放大器 K140UD12 可以用 KR140UD1208、MC1776CP1 以及 KR140UD12 替换。

您可以安装具有索引 G208、D1 的同系列设备或其他三端双向可控硅开关，而不是三端双向可控硅开关 KU1G，该设备专为至少 400 V 闭合状态下所需的开关电流和电压而设计。例如，使用三端双向可控硅开关 TS106- 10-4将加热器功率提高到2kW，国外双向可控硅MAC16D、BTA216-500B——提高到3kW。在这种情况下，必须相应地选择易熔插件FU1和双向可控硅的散热器。由于加热器功率高达 1000 W，双向可控硅需要一个冷却表面积至少为 150 cm2 的散热器。

您可以使用 KT605A、KT520A、KT969A、KT6135A、KT6105A、KT6107A、KT6139A、KT940A、9179N2、MPSA6517、MPSA44、KSP45、KSP44、BF45、ZTX844 以及任何来自KT系列458， KT604。替换 KD605A 二极管和 KTs209A 二极管电桥是设计用于至少 407 V 反向电压的类似器件。例如，您可以使用具有任何索引的二极管 KD400V、KD109V、KD221G、KD221G-KD243Zh、KD243B-KD105D、KD105， 209N1-4004N1。二极管电桥可以是KTs4007G或DB422-DB104。二极管KD107A换成任意小功率硅二极管，稳压二极管KS521Ts换成KS191Zh、191N1、5529 N1、BZX4103C55V9。

电容器 C3 - K73-17 或其他 0,1 .0,22 uF 电容，适合在 220 V、50 Hz 交流电压下工作。热敏电阻RK1可以是任何NTC，例如KMT-1、KMT-4、KMT-10、KMT-11、MMT-1、MMT-4。

两个微电路上的恒温器
图。 2

组装后的装置外观如图所示。 2. 由于安装在其板上的元件连接到具有危及生命的220V电压的网络，因此在设置和操作温控器时应遵守电气安全措施。该板必须放置在由介电材料制成的外壳中，微调旋钮也必须绝缘。首次启动设备前，请检查安装的正确性和质量。

建立恒温器归结为通过选择电阻器 R1 和 R2 来设置温度控制限制。对于图中所示的值，这些限制非常宽，因此建议使用精密多匝调谐电阻（例如 SP1-3a）作为 R37，或者将限制缩小到调节器的特定应用所必需的。因此，如果要求将酒窖内的温度维持在2.4℃的范围内，则电阻器R1可以具有220kOhm的阻值，并且R2可以具有240kOhm的阻值。

在使用热敏电阻 RK1 作为远程温度传感器的情况下，应考虑到它与电源电气连接。

必须将其放置在绝缘材料制成的外壳中，以防止意外接触。远程热敏电阻通过双绞线与设备板连接，双绞线的长度不应超过一两米。请勿将热敏电阻浸入液体中。只有热敏电阻本身和适用的电线具有可靠的防水性能，才能打破这一规则。

两个微电路上的恒温器
图。 3

所考虑的温控器可以用来控制冰箱的压缩机，如果改变其电路，如图所示。 3. 由于压缩机与加热器不同，必须在冷藏室温度高于设定温度时开启，低于设定温度时关闭，因此运放 DA1 的反相和同相输入为颠倒了。通过电阻器 R12 引入正反馈，从而产生防止压缩机频繁打开和关闭所需的迟滞。如果需要，可以通过选择电阻器 R12 来改变滞后区的宽度。

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图。 4

由于冰箱压缩机属于感性负载，建议提高其控制的可靠性，如图4所示。 1、并联可控硅VSXNUMX RC电路。

作者：K.加夫里洛夫

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