Temporizador integrado no circuito de controle de temperatura. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Embora o temporizador integrado Tipo 555 seja destinado principalmente a circuitos de temporização, este IC também pode ser usado em combinação com um termistor com um FTC negativo para criar um circuito de termostato de estado sólido econômico e bastante versátil.

O divisor de resistor interno do temporizador fornece tensões de referência (1/3Vcc e 2/3Vcc) para ambos os comparadores incluídos no temporizador. Quando a tensão externa fornecida à entrada de limiar do temporizador (pino 6) excede 2/3Vcc, um pulso aparece na saída do comparador correspondente, invertendo o flip-flop. Nesse caso, o transistor de descarga é ligado, como resultado do qual um sinal de baixo nível aparece na saída do estágio de amplificação.

(clique para ampliar)

Na maioria dos casos (incluindo o circuito descrito), acionar o transistor de descarga do temporizador faz com que a tensão na entrada de limite se torne menor que 2/3Vcc. Se depois disso a tensão na entrada do pulso de disparo (pino 2) cair abaixo de 1/3Vcc, o segundo comparador gera um pulso que retorna o disparo ao seu estado original, o transistor de bits desliga e a tensão na saída do o estágio de amplificação torna-se o mesmo nível alto.

Esta operação do circuito temporizador torna-o adequado para fins de controle de temperatura, em particular em termostatos eletrônicos, nos quais a temperatura deve permanecer praticamente constante, independentemente da variação da temperatura externa dentro de certos limites. À medida que a temperatura aumenta, a tensão na entrada de limiar aumentará (em proporção direta a ela) até atingir 2/3 Vcc. Em seguida, o estado do estágio de saída do temporizador mudará e isso servirá como um sinal para ligar a unidade de resfriamento ou simplesmente desligar o aquecedor no termostato. Depois disso, a temperatura começará a cair, e quando a tensão na entrada do pulso de disparo atingir 1/3Vcc, o estágio de saída retornará ao seu estado original, que servirá como sinal para desligar a unidade de refrigeração ou ligar no aquecedor.

No circuito do termostato mostrado na figura, um divisor de tensão composto por um termistor e resistores produz uma tensão que é diretamente proporcional à temperatura. Quando a temperatura aumenta (nível de alta tensão na saída do temporizador, o transistor de descarga é desligado), a tensão na entrada do limite é determinada pelo fator de divisão R1 / (Rt + + R1 + R2) e aumenta com o valor decrescente da Rota.

Quando Rt é igual à resistência do termistor Rt no ponto alto da diferença de temperatura permitida, o fator de divisão que exige que a tensão de entrada do limite seja 2/3 Vcc deve ser

Depois que a tensão na entrada de limite (na entrada do primeiro comparador) atinge o nível especificado, o transistor de descarga é ligado, o que equivale a ligar R3 em paralelo com R1 + R2.

À medida que a temperatura cai, Rt aumenta e a tensão de alimentação é agora dividida entre Rt e [R3II(R1+R2)]. Quando Rt for igual à resistência do termistor Rtc no ponto mais baixo da diferença de temperatura permitida, o divisor deve fornecer 1/3 Vcc para a entrada de disparo. Neste caso, seu fator de divisão deve ser

Assim, os níveis de tensão nas saídas de um divisor termistor-resistor mudam de maneiras diferentes dependendo se o termostato está na parte de seu ciclo de trabalho quando a temperatura está aumentando ou na parte onde está diminuindo. Essa diferença deve ser introduzida porque a resistência do termistor varia com a temperatura de acordo com uma lei quase exponencial e, mesmo em uma faixa estreita de temperatura, pode mudar por um fator de dois ou três, ou seja, a resistência do termistor Rtc no menor ponto da faixa de temperatura pode ser várias vezes maior que sua resistência Rt no ponto superior da faixa de temperatura.

Se este circuito usa um termistor padrão, para o qual a dependência da temperatura da resistência é conhecida, o cálculo do circuito é bastante simples. Quando Rts é maior que Rts em duas ou mais vezes, você pode definir R2=Rts e K=Rts/Rts (fator K-constant). Para que o divisor mantenha a correta relação entre as resistências, é necessário

Mas se Rts/Rtn<2, então precisamos colocar R1=0 e R2=2RTn, de modo que

Todas essas fórmulas assumem que as entradas do comparador não carregam o divisor de tensão.

Para que os limites de temperatura para os quais o termostato está ajustado sejam observados com precisão suficiente, é necessário dissipar o mínimo possível de energia elétrica no termistor. O autoaquecimento do termistor pode ser minimizado fazendo com que o temporizador IC opere na tensão de alimentação mais baixa permitida de -5 V. No entanto, em altas temperaturas de controle superiores, quando a resistência do termistor pode ser bastante pequena (várias centenas de ohms), esse método pode não dar os resultados desejados. Por outro lado, em temperaturas de controle muito baixas, as resistências do divisor permitidas devem ser selecionadas com base nas resistências de entrada dos comparadores.

Para evitar falsos positivos de interferência e interferência, é necessário desviar as entradas do comparador com capacitâncias. Isso é especialmente importante quando as resistências do divisor são altas, há ruído significativo no sistema ou o termistor está conectado ao circuito usando condutores longos.

Autor: De Cold; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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