Назначение выводов микросхемы К101КТ1А: 2 — база левого транзистора, 3 — эмиттер левого транзистора, 5 — коллекторы, 7 — эмиттер правого транзистора, 8 — база правого транзистора.
6.3. Электронный термометр
Пахомов Ю. [20]
Принципиальная схема электронного термометра приведена на рис. 28. Он рассчитан на измерения температуры в пределах от 0 до 100 °C, от 0 до 50 °C или от -50 до +50 °C — в зависимости от используемого в приборе стрелочного индикатора РА1. При этом независимо от диапазона остальные детали схемы термометра остаются неизменными.
Рис. 28.Принципиальная схема электронного термометра
В качестве термочувствительного датчика в схеме используется диод VD1, подключенный к клеммам ХТ1, ХТ2. Прямой ток диода задается резисторами R11 и R3. Падение напряжения на диоде подается на базу транзистора VT2.
Смещение на базе транзистораУТ 1 задается резисторами R1-R3. Транзисторы VT1 и VT2 образуют дифференциальный усилитель, который можно балансировать переменным резистором R2. При изменении температуры, окружающей диодный датчик, происходит разбаланс дифференциального каскада. Напряжение разбаланса измеряется стрелочным прибором РА1, который включен между коллекторными нагрузками транзисторов R4 и R10.
Стабильное напряжение питания дифференциального усилителя создается благодаря наличию в цепи батареи GB1 параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R12 и стабилитрона VD2. Из-за значительного потребляемого термометром тока питание включается кнопкой SB1 только на время измерения температуры.
В качестве РА1 используется стрелочный прибор типа М24, М52 или другой с током полного отклонения стрелки 100 мкА, 50 мкА или -50…0…+50 мкА. GB1 — батарея «Крона» или две последовательно соединенные 3336.
При налаживании сначала проверяют работу термометра, устанавливая при комнатной температуре резистором R2 стрелку индикатора на отметку 20 мкА. Затем, зажав в руке датчик, проверяют, увеличиваются ли показания прибора. Если они уменьшаются, изменяю! полярность микроамперметра.
Наконец, следует калибровка термометра. Диодный датчик опускают в сосуд с водой и льдом. Резистором R2 балансируют прибор, устанавливая стрелку на нуль шкалы. Вынув датчик из воды и дождавшись увеличения показаний, опускают датчик в кипящую воду. Резистором R9 устанавливают стрелку наделение 100. Эти операции повторяют несколько раз, пока не добьются точных показаний прибора.
6.4. Простой термометр
Нечаев И. [21]
Термометр предназначен для дистанционного измерения температуры воздуха.
Эксперименты показали, что в качестве термодатчиков наиболее подходящими являются однопереходные транзисторы КТ117, обеспечивающие получение практически линейной шкалы термометра.
Схема термометра (рис. 29) представляет собой мост, образованный резисторами R2-R5, и транзистором VT1. В диагональ моста включен микроамперметр РА1 с нулем посередине шкалы. Точность показаний термометра обеспечивается стабилизацией питающего напряжения с помощью параметрического стабилизатора на полевом транзисторе VT2 и стабилитроне VD1. Обычно термометр включают лишь на время контроля температуры, поэтому его допустимо питать от батареи «Корунд» или аккумулятора 7Д-0.1, используя кнопочный выключатель.
Рис. 29.Принципиальная схема простого термометра
Стрелочный индикатор прибора — микроамперметр на ток 50 мкА с нулем посередине шкалы. Датчик помещен в металлическую трубку, герметизированную с обоих концов. Провод, соединяющий датчик с измерительным мостом, должен быть экранированным. Остальные детали термометра смонтированы на печатной плате, чертеж которой приведен на рис. 30.
Рис. 30.Печатная плата простого термометра
При налаживании термометра помещают датчик в тающий лед и измеряют сопротивление датчика. Устанавливают в мост резистор R3 сопротивлением примерно на 1 кОм меньше сопротивления датчика. Затем подключают питание и резистором R2 устанавливают стрелку микроамперметра на нуль посредине шкалы. Затем помещают датчик в духовку плиты с температурой 45–50 °C и резистором R3 устанавливают стрелку прибора на соответствующее деление шкалы.
Глава 7ТЕРМОРЕГУЛЯТОРЫ И ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРЫ
7.1. Простой терморегулятор
Беляков А. [22]
Терморегулятор (см. рис. 31) предназначен для поддержания температуры в помещении в пределах 2–4 °C при отрицательной температуре наружного воздуха.
Измерительный мост образован источником образцового напряжения (R3, VD1, VD2, С1) и делителем напряжения (R1, R2, RK1). В диагональ моста включен транзистор VT1, который при низком сопротивлении терморезистора RK1 заперт. При увеличении этого сопротивления транзистор VT1 сначала начинает открываться лишь около максимума напряжения сети, а затем все раньше, ближе к началу полупериода.
Током открытого транзистора VT1 отпирается транзистор VT2, и в течение каждого полупериода конденсатор С2 разряжается через резистор R6 на управляющий электрод тринистора VS1. Мощность, выделяемая в нагрузке — электронагревателе, — при этом соответственно увеличивается от 50 до 95 % от номинальной (равной 1,5 кВт).
С помощью подстроечного резистора R2 стабилизируемую температуру можно изменять от 0 до 25 °C. Индикатором включения нагревателя служит неоновая лампа HL1.
Рис. 31.Принципиальная схема простого терморегулятора
7.2. Простой термостабилизатор
Маяцкий Ю. [23]
Предлагаемый термостабилизатор предназначен для поддержания температуры в пределах от 10 до 50 °C с точностью ±0,5 °C. Мощность нагревательного устройства, управляемого терморегулятором, не должна превышать 2 кВт.
Принципиальная схема термостабилизатора показана на рис. 32.
Рис. 32.Принципиальная схема простого термостабилизатора
Устройство состоит из четырех функциональных узлов: триггера Шмитта, мультивибратора, трансформатора и тринисторного ключа. Состояние триггера Шмитта, собранного на транзисторах VT1, VT2, соответствует сопротивлению терморезистора RK1, который служит датчиком температуры. Когда, уменьшаясь, сопротивление терморезистора переходит нижний порог, триггер Шмитта переключается и своим выходным напряжением затормаживает мультивибратор, собранный на транзисторах VT3, VT4. В результате тринисторный ключ (VS1, VS2) не пропускает ток в цепь обогревателя. Увеличение сопротивления терморезистора выше верхнего порога приводит к переключению триггера Шмитта в первоначальное положение, чем разрешается работа мультивибратора, импульсами которого открываются ключевые тринисторы. Поэтому через нагревательный элемент начинает протекать электрический ток. Процесс повторяется с частотой, которая определяется мощностью обогревателя, разностью температур объекта и окружающей среды, тепловой инерцией объекта и шириной петли гистерезиса триггера Шмитта.
Для сужения петли гистерезиса в эмиттерную цепь транзисторов включены диоды VD4, VD5. Пределы регулирования температуры устанавливают резистором R2, а значение температуры — резистором R1. При мощности нагревателя более 200 Вт тринисторы нужно снабдить радиаторами.
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце марки 2000НМ размерами 18x12x4 мм. Его одинаковые обмотки содержат по 50 витков провода ПЭЛШО 0,17. Печатная плата с расположением деталей показана на рис. 33.
Рис. 33.Печатная плата и расположение деталей
7.3. Автоматический терморегулятор
Бартенев В. [24]
Назначение терморегулятора — в автоматическом поддержании заданной температуры в помещениях. При указанных на схеме (рис. 34) параметрах резисторов R1-R4 он поддерживает температуру, заданную потенциометром R2, в пределах от +30 до +40 °C с точностью до ±0,1 °C. Подбирая сопротивления указанных резисторов, можно изменять диапазон температур и сдвигать его в сторону более высоких и низких температур.
Датчиком температуры VD1 служит германиевый диод Д2Д, который в обратном включении обладает более высоким температурным коэффициентом: при изменении температуры на 10 °C обратное сопротивление изменяется примерно вдвое.
Пока потенциал входа 3 операционного усилителя DA1, который включен компаратором, ниже, чем входа 2, на выходе 6 — логический 0. Транзистор VT1 заперт, реле К1 отпущено, контакты К1.1 замкнуты, тринистор VS1 открыт, диодный мост VD4 проводит ток и нагреватель ЕК включен. При повышении температуры обратное сопротивление диода VD1 уменьшается и потенциал входа 2 компаратора понижается. Когда он станет ниже, чем входа 3, на выходе 6 появится уровень логической 1. Транзистор VT1 откроется, сработает реле К1 и разомкнет контакты К1.1. Тринистор запрется, и нагреватель выключится. Температура в помещении начнет падать, потенциал входа 2 компаратора возрастать и превысит потенциал входа 3, нагреватель вновь включится.
Силовым трансформатором выбран выходной трансформатор кадров ТВК телевизора «Рубин». Реле К1 — РЭС9, паспорт РС4.524.200.
Терморегулятор может коммутировать токи до 10 А и управлять нагревателем мощностью до 2 кВт.
Рис. 34.Принципиальная схема автоматического терморегулятора
7.4. Экономичный термостабилизатор
Якушев В. [25]
Схема термостабилизатора (рис. 35) содержит измерительный мост на резисторах R1-R4 и терморезисторе Rt и компаратор напряжения на операционном усилителе DA1. Установка температуры производится переменным резистором R3. При изменениях температуры на выходе компаратора образуются уровни «0» или «1».
Экономичность достигнута следующим способом. Если компаратор выдает сигнал на включение нагрузки, то при положительной полуволне напряжения сети транзистор VT1 открывается и в цепь управления тиристора VS1 посылает отпирающий ток. Открывающийся тиристор замыкает цепь питания транзистора VT1, и управляющий ток тиристора прекращается. Таким образом, отпирание тиристора проис