用于电视摄像机盒的加热器。方案、说明

电视摄像机盒的加热器。无线电电子电气工程百科全书

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专用电视系统的摄像机通常在室外运行，因此需要保护其免受气候影响。因此，大多数情况下它们被放置在密封的盒子内。大多数电视摄像机 (TK) 的工作温度范围为 -20...+55°C，因此盒子必须配备加热器，当环境温度低于 0°C 时，加热器就会打开。不幸的是，具有相当可靠的加热和控制装置的经过认证的盒子价格昂贵。便宜的东西非常不靠谱。因此，制造廉价且可靠的加热器的任务仍然非常重要。下面给出了这些设备之一的描述。

该设备设计用于在俄罗斯中纬度气候条件下在体积为 2...10 dm3 的密封箱内运行，该密封箱没有特殊的隔热层。它是一种加热器，当箱内温度降低时打开，并确保其保持在一定水平，误差（考虑到其在受控体积内的不均匀分布）不超过 1...3 °C。

加热器的工作原理是阈值温度控制。其电路如图所示。 1. 电压为 Upit = 20 V 的主不稳定源仅用于为 DA1 芯片上的加热器和稳定器供电。 TC 控制装置由输出 DA12 处产生的稳定电压 Upit.stab = 1 V 供电。

电视盒取暖器

需要注意的是，三端集成稳压器输出电压的温度不稳定性大于其他类型的稳压器。这种不稳定性也会在 KR142EN8D 微电路因流经其的电流而自加热时表现出来。

不同类型的TC消耗0,1...0,2 A的电流，因此DA1稳定器必须配备面积约为30 cm2的安装散热器。在选择加热器控制装置的阈值电路时，必须考虑电压Upit.stab的温度不稳定性的存在。

温度电压转换器以电阻器 R1、R2 和热敏电阻器 R4 上的分压器的形式构成。分压器负载在逻辑元件DD1.1的输入电阻上，约为1012欧姆，因此热敏电阻R4的工作电流约为0,5mA，不依赖于分压器的负载。

阈值器件的功能由 DD1.1 微电路的元件 DD1 执行，该元件将热敏电阻 R4 两端的电压降与输入电压电平 Upor2 进行比较，此时 DD1.1 本身被触发。对于两种类型的逻辑元件，Uth值可以根据图2所示的静态传输特性来确定。 1a. 电压Uor位于逻辑单元U0min的最小电压的电平和逻辑零U0,5max的最大电压的电平之间的特性部分中。这些部分对应的逻辑元件的输入阈值电压的区间较小，因此可以近似地假设Uthr对应于该区间的中间，即Uthr＝XNUMXUpit.stab。这种近似使得可以以数十毫伏量级的误差来确定 Uthr。

电视盒取暖器

由于电压Upit.stab的温度不稳定。在 TC 的工作温度范围内，重要的是阈值元件 Uthr 与 R4 上的电压降之比（等于 R4Up.stable/(R1+R2+R4)）保持不变。 CMOS系列的逻辑元件很好地满足了这一要求，如图2所示。 0,5b. 其显示的相关性表明，在 K176 系列微电路逻辑元件允许的整个电源电压范围内，比率 Upor / Upit.stab. = XNUMX 保持不变。

由于 DD1.1 输入会受到温度变化后热敏电阻 R4 上缓慢变化的压降的影响，因此 DD1.1 元件会长时间保持活动模式，从而放大有用信号和噪声。为了抑制 DD1.1 输入和输出处的干扰，包含一个低通滤波器 - 分别为 R1R2R4C1 和 R3C2。元件DD1.2、DD1.3和DD1.4另外放大并形成从滤波器R3C2的输出到达它们的有用信号。

DD1.2元件的输出信号控制参考电压源，该参考电压源是由VD1齐纳二极管和HL1 LED制成的参数稳定器，这种源的显着特点是没有镇流电阻，直接供电来自 DD1.2 元件的输出。这是可能的，因为 K176 系列微电路元件中 CMOS 晶体管的输出电阻相对较大。参数稳定器通过具有 p 型沟道的晶体管供电。由K176LA7微电路构成的逻辑元件的该晶体管的输出电流-电压特性如图3所示。 176.这些特性的工作区域受到K7LA1微电路允许功耗（Pmax）双曲线的限制。关于特征：|U| 是 p 沟道晶体管两端的电压降，In 是流过它的电流。由于齐纳二极管 VD1 和 HL7 LED 两端的压降约为 12 V，因此当 Upit.stab=5 V 时，晶体管的工作点位置对应于 |U|= 10 V 和 In=1 mA。在这种情况下，逻辑元件的输出电阻约为1 kOhm，p沟道晶体管将成为VD1和HL5二极管的限流器。参考电压本身是在可变电阻RXNUMX的引擎上形成的。

电视盒取暖器

加热器是由按Shiklai方案连接的晶体管VT1、VT2、电阻器R7和镇流电阻器R8、R9组装而成的电流源。当调整参考电压时，晶体管VT2的集电极电流可以从1到18A变化，其消耗的功率可以达到2瓦。为了确保加热器在这种条件下可靠运行，将晶体管VT80的集电极电流稳定在+XNUMX℃左右的温度非常重要。这是借助以下电路和设计解决方案来实现的。

为了减少晶体管受热时由于基极-发射极结处的压降变化而导致的集电极电流的不稳定性，它配备了散热器，其表面积的选择使得当在此箱中，集电极电流为 1 A 时，晶体管 VT2 不会过热至 + 80 °С 以上。

下面我们就来说一下取暖器的操作。初始状态下，箱内温度高于环境空气温度和调节电阻R2指定的阈值温度。在这种情况下，热敏电阻R4的阻值较小，其两端的电压降小于Uthrust。在这种情况下，元件 DD1.2 的输出端为低逻辑电平，并且没有电流流过加热器。随着时间的推移，箱内的温度会因冷却而开始降低。热敏电阻 R4 的电阻及其两端的电压降将开始增加，当电压达到 Uthr 电平时，DD1.1 的输出端将形成平坦的低电平电压前沿。在该前沿形成期间，逻辑元件DD1.2、DD1.3、DD1.4的输出状态将改变，其结果是加热器控制装置将切换。在元件DD1.2的输出端，将设置与稳定电压VD1和LED HL1两端的压降相对应的电压，并且指定的电流将流过晶体管VT2。

VT2散热器将加热箱内的空气。热敏电阻R4的温度将开始上升，其两端的电压将下降。当热敏电阻R4两端的压降再次与电压Upor大致相等时，控制器件将切换到原来的状态，流过晶体管VT2的电流将再次停止。这些切换每隔一定时间重复进行，其持续时间由箱体的热交换特性决定。在这种情况下，箱内的空气温度将在电阻器R2滑块的位置所设定的值附近变化。

所述装置的主要功能单元位于印刷电路板上（图4）。板外有一个晶体管VT2。为保证箱体整个容积的加热，三极管VT2和热敏电阻R4的间距应尽可能远。加热器涉及以下元件的使用：塑料外壳中的晶体管 VT1、VT2，塑料外壳中的微电路 K176LE5 或 K176LA7 (DD1) 和 KR142EN8D (DA1)，电阻器 R1、R3、R6 - R9 - MLT、S2-33， MT 或其类似物，R2、R5 - SP5-2、R4 - 标称值为 8 ... 12 kOhm 的 MMT，电容器 C1-C3 - 任意组的 KM。

电视盒取暖器

TC 箱内加热器的位置如图 5 所示。 2、晶体管VT120安装在尺寸为70x3x1mm的铝合金散热片上。它通过氟塑料套管固定到云母垫片上，氟塑料套管对安装螺钉进行绝缘，因此与散热器没有电接触。反过来，散热器没有直接将其连接到箱体的金属紧固件。散热片面向箱窗的边缘有两排孔，可以改善空气流通。为了使发热元件 DA8、R9、R4 对热敏电阻 R10 的影响尽可能小，将其升高至电路板上方 15...XNUMX mm 的高度。

电视盒取暖器

调整操作模式包括在加热器没有电流的情况下将打开的盒子保持在等于所需切换阈值的温度 20...30 分钟。避免盒子内受潮。设置好所需的温度后，需要使用调节电阻R2使HL1 LED发光，当热敏电阻R4上的电压等于电压Upor时停止调节。

作者：G.Pilko，基辅，乌克兰

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