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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Termostato em dois microcircuitos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Reguladores de potência, termômetros, estabilizadores de calor Uma característica importante do termostato proposto é que o aquecedor que ele controla sempre liga e desliga apenas por um número inteiro de períodos da tensão da rede elétrica. Ao mesmo tempo, não se forma um componente de corrente constante na rede, o que pode afetar negativamente o desempenho dos transformadores e outros dispositivos eletromagnéticos conectados à mesma rede. Este dispositivo difere de vários análogos pela ausência de histerese na característica de controle, devido à qual se consegue uma manutenção mais precisa da temperatura definida, e pelo nível reduzido de ruído de comutação por ele criado. Um regulador de temperatura que funciona de forma semelhante foi descrito no artigo de S. Biryukov “Triac Thermal Stabilizer” (Radio, 1998, No. 4, pp. 50, 51), mas possui uma unidade de sincronização mais complexa com a rede e cria mais interferência.
O circuito do termostato é mostrado na Fig. 1. Ao utilizar um triac VS1 do tipo nele indicado, ele pode controlar um aquecedor com potência de até 1 kW. O sensor de temperatura é o termistor RK1, que junto com os resistores R1-R4 forma uma ponte de medição. O resistor trimmer R1 equilibra a ponte na temperatura que precisa ser mantida. A tensão removida da diagonal da ponte é fornecida a um comparador montado no amplificador operacional DA1 sem feedback. O resistor R5 define o modo de operação do amplificador operacional (consumo de corrente, taxa máxima de aumento da tensão de saída). O nível lógico de tensão na saída do comparador torna-se baixo se a temperatura do ambiente em que o termistor está localizado exceder o valor definido, ou alto caso contrário. O sinal da saída do amplificador operacional é fornecido à entrada D do gatilho DD1.1. E para a entrada C do mesmo gatilho, através do diodo VD3 e do divisor de tensão R6R7, são recebidos pulsos que seguem a frequência da rede. A comutação do gatilho só é possível aumentando as quedas desses pulsos nos momentos em que o valor instantâneo da tensão no fio inferior da rede de alimentação em relação ao seu fio superior é de aproximadamente 6 V e está crescendo. Portanto, os intervalos de tempo entre as mudanças no estado de disparo são sempre múltiplos do período da tensão da rede, e as próprias mudanças ocorrem perto da transição da tensão da rede para zero. Um nível de tensão lógica alto na saída (pino 1) do gatilho DD1.1 significa que o funcionamento do aquecedor é permitido, e um nível baixo significa que é proibido. Os pulsos gerados pelo circuito VD3R6R7 não apenas sincronizam o gatilho, mas também carregam o capacitor C2 através do diodo VD1, cuja tensão, limitada pelo diodo zener VD1 a aproximadamente 9 V, é usada para alimentar os microcircuitos do dispositivo. No gatilho DD1.2, que é conectado de acordo com o circuito de um repetidor de sinal não inversor fornecido à entrada S, é feita uma unidade para geração de pulsos de controle para o triac VS1. Nesta entrada, o sinal que chega através do diodo VD4 da saída do gatilho DD1.1 e a tensão retificada pela ponte de diodos VD5 entre o eletrodo 2 e o eletrodo de controle do triac são somados em uma determinada proporção. Como resultado, na saída (pino 13) do gatilho DD1.2, um alto nível de tensão lógica está presente apenas se for o mesmo na saída do gatilho DD1.1, e o valor absoluto instantâneo da tensão aplicada ao triac VS1 excede aproximadamente 10 V. Mesmo que haja um sinal na saída do gatilho DD1.1 que permite o acendimento do aquecedor, o triac VS1 é fechado no início de cada meio ciclo. No momento em que o valor instantâneo da tensão de rede aplicada a ele através do aquecedor atingir 10 V, o nível na entrada S e na saída do gatilho DD1.2 ficará alto, o transistor VT1 abrirá e o circuito de controle de o triac será fechado. Após o período de tempo necessário para abrir o triac, a tensão entre seus eletrodos cairá para vários volts. Como resultado, o nível de tensão na entrada S do gatilho DD1.2 e sua saída ficará baixo. O pulso que abriu o triac e não é mais necessário terminará. Mas o triac permanecerá aberto até o final do meio ciclo, quando o valor da corrente que flui através dele se tornar menor que a corrente de retenção. Devido ao fato de a duração do pulso de controle ser mantida automaticamente no mínimo suficiente para abrir o triac, a eficiência do dispositivo aumenta. Nos próximos semiciclos, os processos descritos são repetidos até que, como resultado do aquecimento do termistor RK1, o nível na saída do gatilho DD1.1 fique baixo. Quando a tensão da rede elétrica é aplicada ao dispositivo, o capacitor C2 descarregado desvia a junção do emissor do transistor VT1, o que evita sua quebra de curto prazo e elimina o surto de corrente do coletor associado. O resistor R11 equaliza os potenciais do eletrodo de controle e do eletrodo 1 do triac fechado, evitando sua abertura espontânea. O capacitor C3 suprime o ruído de impulso. Em vez do microcircuito K561TM2, o dispositivo pode usar um semelhante à série K176. Neste último caso, para aumentar a confiabilidade do dispositivo, é aconselhável utilizar um diodo de barreira Schottky, por exemplo, KD2A, como VD923. O amplificador operacional K140UD12 pode ser substituído por KR140UD1208, MC1776CP1, bem como KR140UD12, levando em consideração as diferenças no tipo de caixa e nas atribuições dos pinos. Em vez do triac KU208G, você pode instalar um dispositivo da mesma série com índices G1, D1 ou outro triac projetado para a corrente de comutação necessária e uma tensão no estado fechado de pelo menos 400 V. Por exemplo, usando um TS106-10 -4 triac aumentará a potência do aquecedor para 2 kW e triacs estrangeiros MAC16D, BTA216-500B - até 3 kW. Neste caso, o fusível FU1 e o dissipador de calor triac devem ser selecionados adequadamente. Com potência de aquecimento de até 1000 W, o triac precisa de um dissipador de calor com superfície de resfriamento de pelo menos 150 cm2. Em vez do transistor KT605A, você pode usar KT520A, KT969A, KT6135A, KT6105A, KT6107A, KT6139A, KT940A, KT9179A, 2N6517, MPSA44, MPSA45, KSP44, KSP45, BF844, ZTX458, bem como quaisquer transistores de série KT604, KT605. A substituição do diodo KD209A e da ponte de diodo KTs407A são dispositivos semelhantes projetados para uma tensão reversa de pelo menos 400 V. Você pode, por exemplo, usar os diodos KD109V, KD221V, KD221G, KD243G-KD243ZH, KD105B-KD105D, KD209 com quaisquer índices, 1N4004-1N4007 422. A ponte de diodos pode ser KTs104G ou DB107-DB521. Os diodos KD191A podem ser substituídos por quaisquer diodos de silício de baixa potência, e o diodo zener KS191C pode ser substituído por KS1Zh, 5529N1, 4103 N55, BZX9C1VXNUMX. Capacitor C3 - K73-17 ou outro com capacidade de 0,1 μF, adequado para operação em tensão alternada de 0,22 V, 220 Hz. O termistor RK50 pode ser qualquer um com TCS negativo, por exemplo, KMT-1, KMT-1, KMT-4, KMT-10, MMT-11, MMT-1.
A aparência do dispositivo montado é mostrada na Fig. 2. Como os elementos instalados em sua placa estão conectados a uma rede com tensão de 220 V com risco de vida, medidas de segurança elétrica devem ser observadas ao configurar e operar o termostato. A placa deve ser colocada em um invólucro de material dielétrico, o botão do resistor trimmer também deve ser isolado. Antes de ligar o dispositivo pela primeira vez, você deve verificar a exatidão e a qualidade da instalação. A configuração de um termostato se resume a definir os limites de controle de temperatura selecionando os resistores R1 e R2. Com os valores indicados no diagrama, esses limites são muito amplos, por isso é aconselhável usar um resistor trimmer multivoltas de precisão (por exemplo, SP1-3a) como R37, ou restringir os limites aos necessários para o aplicação específica do regulador. Assim, se for necessário manter a temperatura na adega na faixa de 2.4 °C, o resistor R1 pode ter resistência de 220 kOhm e R2 - 240 kOhm. Se o termistor RK1 for utilizado como sensor remoto de temperatura, deve-se levar em consideração que ele está conectado eletricamente à rede elétrica. Deve ser protegido de toques acidentais, colocando-o, por exemplo, em uma caixa de material isolante. O termistor remoto é conectado à placa do dispositivo por meio de um par trançado de fios, cujo comprimento não deve exceder um ou dois metros. É inaceitável mergulhar o termistor em líquido. Uma exceção a esta regra só pode ser feita se o próprio termistor e os fios adequados para ele forem impermeabilizados de forma confiável.
O termostato considerado pode ser usado para controlar o compressor do refrigerador se você fizer alterações em seu circuito mostrado na Fig. 3. Como o compressor, ao contrário do aquecedor, precisa ser ligado quando a temperatura no compartimento refrigerador for superior à definida e desligado quando for inferior, as entradas inversoras e não inversoras do amplificador operacional DA1 têm trocaram de lugar. O feedback positivo é introduzido através do resistor R12, que cria a histerese necessária para evitar que o compressor ligue e desligue com muita frequência. Se desejado, a largura da zona de histerese pode ser alterada selecionando o resistor R12.
Como o compressor do refrigerador é uma carga indutiva, recomenda-se melhorar a confiabilidade do controle conforme mostrado na Fig. 4, conecte um circuito RC em paralelo com o triac VS1. Autor: K. Gavrilov
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