Михаил Адаменко - В помощь радиолюбителю. Выпуск 11

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.

Симметричные тиристоры (симисторы) могут включаться при подаче управляющего импульса не только при прямом, но и при обратном напряжении на аноде, поэтому такие тиристоры могут работать в цепях управления переменным током. Через симистор, находящийся в выключенном состоянии, проходит незначительный ток утечки. Если же симистор включен и находится в проводящем состоянии, то при протекании значительного тока остаточное напряжение на нем не превышает величин от десятых долей до единиц вольт.

Одной из особенностей симистора является то, что если его открыть импульсом, подаваемым на управляющий электрод, то симметричный тиристор останется открытым до тех пор, пока протекающий через него ток не станет нулевым. В предлагаемой конструкции именно в этот момент на управляющий электрод симистора подается следующий импульс. Таким образом обеспечивается практически непрерывное нахождение симистора в открытом состоянии.

Для питания схемы используется напряжение величиной примерно 15 В, которое формируется из сетевого напряжения диодом D2 и стабилитроном D1. Снижение величины сетевого напряжения до необходимого уровня обеспечивается конденсатором С1. Сопротивление R2 ограничивает скачки тока, протекающего через конденсатор С1.

Все детали терморегулятора размещены на печатной плате размером 77x77 мм. Печатная плата приведена на рис. 10.

Рис. 10. Печатная плата терморегулятора

Расположение элементов на печатной плате прибора приведено на рис. 11.

Рис. 11. Расположение элементов на печатной плате терморегулятора

При изготовлении терморегулятора можно использовать резисторы типа МЛТ-0,125. Вполне подойдут и другие малогабаритные резисторы. Конденсаторы С4 и С5 — типа К50-12 или любые другие на номинальное напряжение не менее 16 В. Конденсаторы С2 и С3 могут быть металлокерамическими или керамическими, к примеру, типа КМ-6. Исключение составляет лишь конденсатор С1, реактивное сопротивление которого обеспечивает снижение величины сетевого напряжения до уровня, необходимого для формирования напряжения питания каскадов регулятора. Величину этого сопротивления можно рассчитать по формуле: