Загрузка...Операционные усилители
Lm324 схема включения как работает
Операционные усилители в источниках питания – типы и математика работы
Операционные усилители являются важным элементом схемотехники источников питания, прежде всего – в части построения систем обратной связи и регулировки выходного напряжения, тока, мощности, схемы обратной связи по току. Из большого числа типов операционных усилителей в силовой электронике применяются следующие классы ОУ:
— ОУ общего применения (индустриальные LM324, LM358);
— ОУ с однополярным питанием;
— ОУ с широким диапазоном выходного напряжения – усилители так называемого класса rail-to-rail (R2R).
Другие классы ОУ при построении источников питания используются существенно реже. Условное обозначение операционного усилителя представлено на рисунке OPAMP.1.
Рисунок OPAMP.1 — Условное обозначение операционного усилителя
Операционный усилитель – это математический прибор, обеспечивающий выполнение математических операций с аналоговыми сигналами. Отдельный операционный усилитель содержит:
При отсутствии обратной связи напряжение на выходе Vout в математически идеальном ОУ связано с напряжением на входе следующим образом:
Vout – напряжение на выходе ОУ;
V+ – напряжение на неинвертирующем (+) входе;
V− – напряжение на инвертирующем (-) входе;
Gopenloop — коэффициент усиления с разомкнутой петлёй обратной связи.
В реальном ОУ максимальное выходное напряжение ограничивается величиной напряжения питания. Режим без обратной связи практически не используется (т.к. он в принципе не нужен), а используются схемы с обратной связью, основными из которых являются:
— схема неинвертирующего усилителя;
— схема инвертирующего усилителя;
— схема дифференциального усилителя.
Основные параметры операционного усилителя
1. Напряжение питания (Supply Voltage) V – напряжение питания операционного усилителя. Обычно указывают минимальный уровень напряжения, при котором еще возможна работа ОУ и максимальное значение между «+» и «-» входами питания выше которого усилитель выходит из строя.
2. Максимальное дифференциальное входное напряжение (Differential Input Voltage) – максимальное напряжение между инвертирующим и неинвертирующим входами ОУ.
3. Максимальное входное напряжение (Input Voltage) – максимальное напряжение на любом из входов ОУ.
4. Максимальная рассеваемая мощность (Power Dissipation) – максимальная мощность рассеваемая корпусом ОУ.
5. Входной ток ОУ (Input Current) – величина тока входов операционного усилителя. В ОУ с входными каскадами на биполярных транзисторах выходной ток может зависеть от полярности напряжения: при положительных входных напряжениях он будет незначительным (единицы-десятки мкА), а при отрицательных напряжениях относительно «–» напряжения питания – составлять десятки мА.
6. Напряжение смещения (Input Offset Voltage) – максимальная разность напряжений между «+» и «-» входами ОУ в линейном режиме работы в составе одной из схем с положительной обратной связью. Этот параметр характеризует точность (прецезионность) ОУ.
7. Входной ток смещения, эквивалентный входной ток (Input Bias Current) – входной ток в линейном режиме работы.
8. Разность входных токов (Input Offset Current) – разность между входными токами ОУ.
9. Диапазон входных напряжений (Input Common-Mode Voltage Range) – показывает минимальное и максимальное напряжения на входах ОУ при условии работы в линейном режиме.
10. Потребляемый ток (Supply Current) – ток питания ОУ. Как правило, указывается ток собственного потребления ОУ без нагрузки.
11. Статический коэффициент усиления при большом сигнале (Large Signal Voltage Gain) – показывает отношение изменения выходного напряжения к вызвавшему это изменение изменению разности потенциалов между входами ОУ.
12. Коэффициент ослабления синфазного сигнала (common-mode rejection ratio).
13. Коэффициент подавления пульсаций напряжения питания (power supply rejection ratio).
14. Коэффициент связи между ОУ – для нескольких ОУ и одном корпусе (Amplifier-to-Amplifier Coupling).
15. Выходной ток цепи источника питания/цепь стока (Output Current Source/Sink).
Основные схемы включения операционных усилителей
Схема неинвертирующего усилителя
На рисунке OPAMP.2 изображена электрическая схема неинвертирующего усилителя на ОУ и её частный случай — повторитель напряжения. Резисторы R1 и R2 образуют резисторный делитель, обеспечивающий отрицательную обратную связь – часть напряжения с выхода ОУ поступает на инвертирующий вход усилителя. Коэффициент усиления регулируется глубиной обратной связи – коэффициентом деления резисторного делителя. Если же напряжение с выход ОУ напрямую подается на инвертирующий вход, то получается схема повторителя напряжения. Преимуществом схемы неинвертирующего усилителя является высокое входное сопротивление, отсутствие инверсии сигнала.
Рисунок OPAMP.2 — Схема неинвертирующего усилителя (a) и повторителя напряжения (b)
Схема инвертирующего усилителя
На рисунке OPAMP.3 изображена электрическая схема инвертирующего усилителя на ОУ. Здесь отрицательная обратная связь обеспечивается за счет резистора R2 соединенного с выходом микросхемы ОУ.
Недостатками схемы является низкое входное сопротивление, полностью определяемое сопротивлением R1 и инверсия входного сигнала.
Рисунок OPAMP.3 — Схема инвертирующего усилителя
Схема дифференциального усилителя
Схема дифференциального усилителя на ОУ (рисунок OPAMP.4) усиливает разность между входными напряжениями. Входное сопротивление схем определяется резистором R1 для входа 1 и суммой сопротивлений R1’ и R2’ для входа 2. Видно, что в общем случае в данной схеме перестановка входных сигналов местами изменяет результат – выходное напряжение. И лишь при равенстве сопротивлений резисторов:
Выходное напряжение равно:
Рисунок OPAMP.4 — Схема дифференциального усилителя
Схема прецизионного двухполупериодного выпрямителя
Схема прецизионного двухполупериодного выпрямителя представлена на рисунке OPAMP.5. Величина RL – внутреннего нагрузочного сопротивления, выбирается в разумных пределах исходя из требования, что рабочий ток через него не будет превышать максимальный выходной ток ОУ (как правило, 10-50% от максимального выходного тока). Диоды VD1 и VD2 выбираются одного типа и с максимально близкими вольт-амперными характеристиками.
Рисунок OPAMP.5 — Схема прецизионного двухполупериодного выпрямителя усилителя (единичный коэффициент усиления, RL – внутренне нагрузочное сопротивление, выбирается в соответствии с параметрами ОУ)
Виртуальный ноль для питания операционных усилителей
В ряде случаев, когда необходимо обеспечить биполярное питание операционного усилителя при наличии только одного источника питания (с двумя выводами – положительным и отрицательным). Наиболее простым решением по созданию виртуального нуля (искусственной средней точки) является использование резисторного делителя (рисунок OPAMP.6) с буферными конденсаторами для сглаживания импульсных нагрузок. Схемы с операционным усилителем обеспечивают четкую фиксацию напряжения средней точки даже при значительном «перекосе фаз» т.е. большой разности токов потребляемых от «плюсового» и от «минусового» выводов. При значительных потребляемых токах можно использовать схему с дополнительным токовым буфером, выполненным на двух комплементарных транзисторах. В схеме можно использовать недорогие и доступные ОУ общего применения, такие как LM324, LM358. Другим преимуществом схемы является меньшее потребление энергии, что важно при питании от гальванических батарей.
Рисунок OPAMP.6. Схемы формирования виртуального нуля (искусственная средняя точка) для питания операционных усилителей
Lm324n схема включения в блоке питания
Микросхема LM324 – операционный усилитель общего применения. LM324 выпускается в двух типах корпусов: DIP и SOIC. В состав LM324 входят четыре независимых операционных усилителя. Диапазон напряжений от 3в до 30в (+15, -15). Микросхема LM324 может работать как при однополярном, так и при двухполярном питании. Диапазон рабочих температур от 0 до +70 градусов по Цельсию.
Разделы сайта
DirectAdvert NEWS
Друзья сайта
ActionTeaser NEWS
Статистика
Индикатор уровня сигнала на LM324N.
2 x 40 светодиодов.
Индикатор уровня сигнала 2 х 40 LED
В статье мы приводим вам схему индикатора уровня сигнала, стереофонический вариант которого содержит 80 светодиодов, то есть 40 светодиодов на канал. Данный проект повзаимствован на сайте 320volt, где есть видеоролик, демонстрирующий работу этого VU-метра.Один канал собран на 10-ти счетверенных операционных усилителях LM324N, включенных по схеме компараторов.
Питание схемы осуществляется от однополярного источника с напряжением 12 Вольт. Ток потребления одного канала индикатора порядка одного ампера, поэтому для стереофонического варианта автор советует использовать БП, способный выдерживать до 2,5 Ампера.
Печатная плата VU-метра в формате LAY6:
40 LED VU Meter KOMITART LAY6
40 LED VU Meter KOMITART LAY6 Foto
Список элементов для повторения схемы VU-метра (для одного канала):
• 47mF/16V – электролит – 1 шт.
• 470mF/16V – электролит – 1 шт.
• 0,1mF = 100n – 1 шт.
• 12R – 1 шт.
• 330R – 40 шт.
• 1M – 1 шт.
• 8k2 – 41 шт.
• Зеленые – 25 шт.
• Желтые – 9 шт.
• Красные – 6 шт.
Для стереофонического варианта количество элементов умножайте на 2.
Вид собранного VU-метра показан на рисунке ниже:
Чуть позже мы рассмотрим схему десяти-полосного спектрум-анализатора, в состав которого входят десять таких плат плюс плата фильтров, следите за выходом новостей.
Архив содержит исходники, схему, плату LAY6 формата, а так же ссылку на демонстрационное видео. Размер файла – 0,5 Mb.
Опции темы
Поиск по теме
Спасибо всем ответившим! Пока рассматриваю схему из журнала Радио 2008.07. стр.31 до 5А держит но буду еще смотреть и другие может чего попроще найду,насчет микросхемы-lt1083 думал-дороговато выходит.
ew8ck какого производителя ваши lt1083 ?
Последний раз редактировалось UR5ZQH; 10.10.2011 в 10:05 .
Чего только стоят слова: ". и даже может защитить элементы подключаемого к нему устройства." Это круто!
Опять Дима чудит под новым ником.
Последний раз редактировалось UY3IG; 10.10.2011 в 13:05 .
Не всегда так, если источник правильно спроектирован, тем более если после ключевого стабилизатора стоит "гладкий".
Юрий.
20 лет назат такой вопрос тоже решал. сжок около 10 кг транзов пока нашол схему каторая отвечала главным требованием .
. не боятса кз при мах нагруски
. регуляция 0- мах .. тока и напр.
. иметь стабильность
схема была публикована в радио 80-ых годах . найду напишу .
в етой схеме почти такая же самая .. есть некоторые добавки . схема лабораторных бп. Mastech
не надо боятса множество деталей .. они там делают свою работу .
Вот вам рабочая проверенная схема. Напряжение 0-30 Вольт.
Ток срабатывания защиты 0-10 А (больше не начем проверить)
Не боится КЗ в нагрузке. Воздействие ударной нагрузки в 10 А вызывает
провал напряжения аж на 20 мВ на 10 микросекунд.
Наладки не потребовалось. Микросхема LM324 (такая была).
Стабилизаторы +15V для LM324 и +8V для опорного напряжения -стандартные
7815 и 7808 соответственно соединены последовательно.
Минимальное напряжение на входе(с учетом пульсаций) больше выходного
на 1.8 Вольт при номинальном токе. Транзисторы – какие были, ну естественно
с 200% запасом. При соблюдении правил сонтажа повторяемость 100%.
Все!
Успехов.
Леонид, можно схему БП в бОльшем разрешении? Откуда взято? Источник? Описание?
За основу была взята статья отсюда http://radiokot.ru/circuit/power/supply/24/.
Схему стабилизатора переделал для получения заданных параметров.
Сделано 3 блока все запустились сразу правда по переделанной схеме.
Никаких возбудов, испытания по полной нагрузке в течение 1 часа.
Теплые но работают. Транзисторы ставил и КТ819 работают. Но был
один дефектный "плыл" , после прогрева напряжение не устанавливалось регулятором в ноль.
НА все вопросы отвечу. В приложении схема .
Успехов
Последний раз редактировалось UR5VFT; 18.10.2011 в 18:02 .
Забыл описание работы.
При включении питания происходит заряд емкости мягкого пуска. При этом трнзистор
VT3 открыт и насыщен. Напряжение на выходе стабилизатора равно нулю. Через опре
деленное время конденсатор зарядится и напряжение на выходе начнет расти до той
поры пока не сработает компаратор DA4. Как только напряжение на его 10 ноге превы-
сит напряжение на 9 ножке компаратор переключится и своим током через светодиод
начнет открывать транзистор VT3. Напряжение на выходе блока начнет снижаться,
компаратор DA4 переключится – напряжение начнет расти и т.д. Порог срабатывания
DA4 однозначно определяется пороговым напряжением на 9 ножке а оно выставляется
(т.о. выставляется требуемое напряжение).
Аналогично работает канал токового регулирования – только работает DA3.
Остальная часть особенностей не имеет.
У меня еще стоит канал термозащиты включен аналогично каналам U и I и плюс
вентилятор с темодатчиком но єто уже на любителей. Главное без фанатизма.
Если у Вас после выпрямителя и фильтра допустим 30 Вольт а вы гоните 12 Вольт и 10 Ампер
то 180 Ватт никакие транзисторы не выдержат.
Аналоговые компараторы
Название компараторы произошло от латинского compare – сравнивать. На этом принципе работают приборы, в которых измерение производится методом сравнения с эталоном. Например, равноплечие весы или потенциометры электроизмерительные.
По принципу действия различают электрические, пневматические, оптические и даже механические компараторы. Последние применяются для поверки концевых мер длины. Впервые компаратор для проверки концевых мер был применен в Париже Ленуаром в 1792 году, о чем есть статья в энциклопедии Брокгауза и Эфрона.
Этот механический компаратор использовался для проверки эталона в 1м при образовании французской метрической системы. Точность измерения таким компаратором при помощи системы подвижных рычагов достигала 0,0005мм. Для того времени это было очень точно. Но в этой статье мы не будем подробно рассматривать механические и иные компараторы, поскольку наша задача, — компараторы напряжения.
Интегральные компараторы. Принцип действия и разновидности
В настоящее время компараторы используются в основном в интегральном исполнении. Мало кому придет в голову собирать компаратор из дискретных транзисторов. Более того, компараторы используются как составная часть некоторых микросхем.
Например, интегральный таймер NE555 содержит целых два компаратора на входах, чем, собственно, и достигается вся прелесть его работы. Кроме того, многие современные микроконтроллеры также имеют встроенные компараторы. Но, независимо от исполнения, принципы работы компараторов совершенно одинаковы.
Современные компараторы по схеме очень напоминают ОУ. По сути, это тот же операционный усилитель, только без обратной связи и с очень высоким коэффициентом усиления. Компаратор также имеет два входа, — прямой и инверсный (отмечается кружочком или знаком «минус»).
Основная функция компаратора это сравнение двух напряжений, одно из которых образцовое или опорное, а другое собственно измеряемое. Выходной сигнал компаратора может принимать лишь два значения: логический ноль, и логическая же единица, но не может изменяться линейно, как у операционного усилителя.
На выходе компараторов, как правило, имеется выходной транзистор с открытым коллектором и эмиттером. Поэтому его можно подключить либо по схеме с ОЭ, либо эмиттерным повторителем, в зависимости от требований конкретной схемы, что и показано на рисунке 1.
На рисунке 1а показано включение выходного транзистора по схеме с общим эмиттером. В этом случае к выходу каскада возможно подключение ТТЛ и КМОП – логики с напряжением питания +5В. Если же КМОП – логика питается от напряжения 15В, то верхний по схеме вывод резистора 1КОм следует подключить к шине питания +15В.
Когда выходной транзистор подключен по схеме эмиттерного повторителя, как показано на рисунке 1б, напряжение на выходе компаратора будет меняться в пределах +15В…-15В. Однако при таком включении существенно падает быстродействие компаратора, а кроме того входы «меняются» местами, — происходит инверсия входов.
Как проверить компаратор, жив или не жив?
Если в схему показанную на рисунке 1а последовательно с резистором R запаять светодиод, подключив его анодом к источнику питания +5В, а на входы с помощью резисторов подать напряжения, то изменяя эти напряжения хотя бы с помощью переменных резисторов, можно заставить мигать светодиод. В какой последовательности подавать опорное и входное напряжения можно узнать дальше. Пусть такая схема для проверки будет маленьким практическим заданием.
Логика работы компаратора
Функциональная схема компаратора показана на рисунке 2.
Рисунок 2. Функциональная схема компаратора
При таком количестве входов и входных сигналов возможны два варианта. В первом случае, показанном в левой части рисунка, опорное напряжение подается на инвертирующий вход, а входное на неинвертирующий. Если при этом входное напряжение превысит опорное, то на выходе компаратора появится высокий уровень (лог. 1). В противном случае будем иметь логический ноль.
Во втором варианте, показанном в правой части рисунка, опорное напряжение подается на прямой вход, а входное на инвертирующий. В этом случае если входное напряжение больше, чем опорное на выходе компаратора логический ноль, в противном случае единица. На рисунке 2 все эти умозаключения показаны в виде математических формул.
Но тут у внимательного читателя может возникнуть справедливый вопрос: «Посмотрите на рисунок 1, сколько там выходов! Так о каком же из них идет речь, какой тут ноль и где здесь единица?» В этом случае речь идет о базе выходного транзистора, считается, что это выход операционного усилителя, на который подаются входные сигналы. А уж выходной транзистор, как было указано в комментарии к рисунку 1, можно включить любым способом.
Некоторые характеристики аналоговых компараторов
При использовании компараторов нужно учитывать их характеристики, которые можно разделить на статические и динамические. Статические параметры компаратора это те, которые определяются в установившемся режиме.
Прежде всего, это пороговая чувствительность компаратора. Она определяется как минимальная разность входных сигналов, при которой на выходе появляется логический сигнал.
Кроме входных и выходных многие компараторы имеют выводы для подачи напряжения смещения Uсм. С помощью этого напряжения осуществляется необходимое смещение передаточной характеристики относительно идеального положения.
Одним из основных параметров компаратора является гистерезис. Объяснить это явление проще всего, используя пример с обычным реле. Пусть рабочее напряжение катушки, например, 12В, тогда именно при нем произойдет срабатывание реле. Если после этого постепенно убавлять напряжение питания катушки, то отпускание реле произойдет, например, при напряжении 7В. Вот эта разница в целых 5В для данного реле и есть гистерезис. Но повторного включения реле, если напряжение так и останется на уровне 7В, не произойдет. Для этого надо напряжение поднять снова до 12В. И вот тогда…
То же самое наблюдается и у компараторов. Предположим, что входное напряжение плавно возрастает относительно опорного (сигналы поданы, как показано в левой части рисунка 2). Как только входное напряжение станет выше опорного (не менее, чем на величину пороговой чувствительности) на выходе компаратора появится логическая единица.
Если входное напряжение теперь станет плавно уменьшаться, то переход из логической единицы в логический ноль произойдет при напряжении на входе несколько ниже опорного. Разница входных напряжений при этих «выше опорного» и «ниже опорного» называется гистерезисом компаратора. Гистерезис компаратора обусловлен наличием в нем положительной обратной связи, которая призвана обеспечить подавление «дребезга» выходного сигнала при переключении компаратора.
Как устроен компаратор
Принципиальная схема на уровне транзисторов достаточно сложна, велика, не очень понятна, да практически и не нужна. Таковы особенности конструкции интегральной схемотехники, кажется, что транзисторы торчат везде, даже, где и не надо. Поэтому лучше рассмотреть упрощенную функциональную схему компаратора, которая показана на рисунке 3.
Рисунок 3. Упрощенная функциональная схема компаратора
На схеме показаны входной дифференциальный каскад (ДК), выходная логика и схема смещения уровней.
Входной ДК осуществляет основное усиление разностного сигнала, а также с помощью устройства смещения позволяет осуществить предпочтительное состояние на выходе, что позволяет выбрать тип логики (ТТЛ, ЭСЛ, КМОП), с которым предстоит работать. Данная настройка осуществляется при помощи подстроечного резистора, подключенного к выводам «балансировка».
Компараторы со стробированием и памятью
Некоторые современные компараторы имеют стробирующий вход: сравнение входных сигналов происходит только в момент подачи соответствующего импульса. Это позволяет сравнивать входные сигналы в тот момент времени, когда это потребуется. Ну, прямо, что душеньке угодно! Упрощенная структурная схема компаратора со стробированием показана на рисунке 4.
Рисунок 4. Упрощенная структурная схема компаратора
Компараторы, показанные на этом рисунке, имеют парафазный выход, как у триггера, — верхний выход прямой, а нижний, отмеченный кружком, естественно, инверсный. Кроме этого здесь также показан стробирующий вход C.
На рисунке 4а стробирование входных сигналов производится по высокому уровню на входе C. При стробировании по низкому уровню, на графическом обозначении у входа C должен быть маленький кружочек (знак инверсии).
На рисунке 4б стробирующий вход C имеет черточку /, что говорит о том, что стробирование происходит по восходящему фронту импульса. В случае стробирования по падающему фронту черточка имеет вот такое направление .
Таким образом, сигнал стробирования есть не что иное, как разрешение сравнения. Результат сравнения может появляться на выходе только во время действия стробирующего импульса. Но некоторые модели компараторов обладают памятью (для этого достаточно всего одного триггера) и запоминают результат сравнения до прихода следующего импульса стробирования.
Длительность импульса стробирования (его фронта) должна быть достаточной для того, чтобы входной сигнал успел пройти через ДК до того, как успеет сработать ячейка памяти. Применение стробирования увеличивает помехозащищенность компаратора, поскольку помеха может изменить состояние компаратора лишь в короткое время стробирующего импульса. Часто компаратор называют одноразрядным АЦП.
Классификация компараторов
По сочетанию параметров компараторы можно разделить на три большие группы. Это компараторы общего применения, быстродействующие и прецизионные. В любительской практике чаще всего используются первые.
Не обладая какими-то сверхъестественными параметрами по быстродействию и усилению, наличием стробирования и памятью, компараторы широкого применения имеют свои привлекательные свойства и особенности. У них низкая потребляемая мощность, способность работать при низком напряжении питания, а также то, что в одном корпусе можно расположить до четырех компараторов. Такая «семья» позволяет в ряде случаев создавать очень полезные устройства. Одно из таких устройств показано на рисунке 5.
Это простейший преобразователь аналогового сигнала в цифровой унитарный код. Такой код с помощью цифрового преобразования можно переделать в двоичный.
Рисунок 5. Схема преобразователя аналогового сигнала в цифровой унитарный код
Схема содержит четыре компаратора K1…K4. Опорное напряжение подано на инвертирующие входы через резистивный делитель. Если сопротивление резисторов одинаковое, то на инвертирующих входах компараторов напряжение составит n*Uоп/4, где n порядковый номер компаратора. Входное напряжение подано на соединенные вместе неинвертирующие входы. В результате сравнения входного напряжения с опорным на выходах компараторов получится унитарный цифровой код входного напряжения.
Более подробно параметры компараторов общего назначения рассмотрим на примере широко распространенного и достаточно доступного компаратора LM311.
Компараторы серии LM311
Напряжения питания и условия работы
Как написано в Data Sheet эти компараторы имеют входные токи, в тысячу раз меньше, чем компараторы серий LM106 или LM170. Кроме того компараторы серии LM311 имеют более широкий диапазон питающих напряжений: от двухполярного ±15В, как у операционных усилителей, до однополярного +5…15В. Такой широкий диапазон питания позволяет использовать компараторы серии LM311 совместно с операционными усилителями, а также с различными сериями логических микросхем: ТТЛ, КМОП, ДТЛ и другими.
Кроме этого компараторы LM311 могут управлять непосредственно лампами и обмотками реле с рабочими напряжениями до 50В и токами не более 50мА. Кроме LM311 есть еще компараторы LM111 и LM211. Различаются эти микросхемы условиями работы, в основном температурой. Диапазон работы LM311 составляет 0°C…+70°C (коммерческий диапазон) LM211 -25°C…+85°C (промышленный), LM311 -55°C…+125°C (военная приемка).
Полными отечественными аналогами компаратора LM311 являются 521СА3, 554СА3 и некоторые другие. При замене не требуется изменения схемы и даже не придется переделывать печатную плату. Следует лишь обратить внимание на то обстоятельство, что компараторы, как и остальные микросхемы, выпускаются в различных корпусах, поэтому при их покупке на это следует обратить максимум внимания, особенно, если эта покупка будет использоваться для ремонта готового аппарата.
На рисунке 7 показана цоколевка (распиновака) компаратора LM311, выполненного в различных корпусах.
Термостат для обогревателя
Таймеры, реле времени
Термостат предназначен для управления обогревателем или отопителем, поддерживающим в помещении температуру в некотором диапазоне. В отличие от типового термостата в нем есть два строго заданных порога порог включения обогревателя и порог выключения обогревателя, устанавливаемые независимо друг от друга таким образом, чтобы включение и выключение обогревателя происходило не слишком часто.
Схема терморегулятора
Например, термостат может следить за температурой воды в жидкостной системе отопления, включая нагрев при температуре ниже 60°С и выключая нагрев при температуре достигшей 80°С. На сайте radiochipi.ru представлена схема, которая состоит из двух компараторов на основе микросхемы LM324 и выходного каскада на реле с «защелкой». Напряжение питания составляет 13,5V (величина напряжения может быть и другой, зависит от номинального напряжения электромагнитного реле К1, но не может быть ниже 8V и выше 20V).
Датчиком температуры служит терморезистор R1. Он вместе с резистором R2 создает температурно-зависимый делитель напряжения. Конденсатор С1 устраняет влияние наводок на терморезистор через соединительные провода, которые могут возникнуть если терморезистор расположен на удалении от основной схемы. Напряжение с терморезистора поступает на соединенные вместе прямые входы компараторов А1.1 и А1.2.
Пороги срабатывания устанавливаются резисторами R11 и R12, которыми регулируется постоянное опорное напряжение на инверсных входах компараторов А1.1 и А1.2. Резисторы R5 и R6 служат для ограничения диапазона регулировки, их величины подбирают при налаживании схемы под конкретное назначение. Для стабилизации работы схемы служит параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1 и резисторе R4. От этого стабилизатора питается как терморезистор, так и установочные цепи компараторов.
Резистором R11 устанавливают температуру выключения нагревателя, а резисторов R12 температуру включения. Естественно, что температура выключения должна быть выше температуры включения. И так, пока в помещении тепло сопротивление терморезистора R1 низко, и напряжение на нем ниже напряжений, установленных резисторами R11 и R12 на инверсных входах компараторов А1.1 и А1.2. Ключи на транзисторах VT1 и VT2 закрыты, реле К1 выключает нагреватель. Температура в помещении постепенно снижается, а сопротивление R1 при этом повышается. Соответственно повышается и напряжение на прямых входах компараторов А1.1 и А1.2.
Как только температура в помещении снижаясь достигает температуры выключения нагревателя напряжение на прямом входе А1.2 становится равно и выше напряжения на его инверсном входе. На выходе А1.2 возникает напряжение, которое открывает транзисторный ключ VT2. Но транзисторный ключ VT1 пока еще закрыт, поэтому включения нагревателя не происходит.
С дальнейшим понижением температуры наступает момент, при котором должен быть включен нагреватель. В этот момент напряжение на прямом входе А1.1 будет равно и более напряжения на его инверсном входе. На выходе А1.1 возникает напряжение, которое открывает транзисторный ключ VT1. Теперь открыты оба ключа VT1 и VT2, и через них поступает ток на реле К1.
Его контакты К1.2 замыкаются и включают нагреватель, а контакты К1.1 замыкаются и блокируют реле во включенном состоянии. От работы нагревателя температура начинает повышаться, а напряжение на R1 снижаться, и оно становится ниже напряжения на инверсном входе А1.1. Напряжение на выходе А1.1 падает, транзистор VT1 закрывается, но реле К1 за счет контактов К1.1 остается включенным. Нагреватель продолжает работать, температура повышается, и в какой-то момент достигает величины выключения нагревателя. При этом напряжение на инверсном входе А1.2 будет больше напряжения на его прямом входе.
Напряжение на выходе А1.2 снижается и ключ на VT2 закрывается, выключая реле К1. Нагреватель выключается. Затем весь процесс повторяется. Терморезистор R1 импортный с обратной зависимостью сопротивления от температуры. При 0°С его сопротивление 530кОм. а при +25°С 150 кОм. Можно использовать и другие терморезисторы с обратной зависимостью, но это потребует подбора сопротивления R2 соответствующим образом. Реле К1 с обмоткой на напряжение 12V и двумя контактными замыкающими группами. Автор использовал реле от старого отечественного телевизора, но можно подобрать новое импортное. Важно чтобы допустимый ток контактов был больше тока потребления обогревателем (или его цепью включения).
Диоды VD4VD6 служат для улучшения закрывания транзистора VT2, так как минимальное напряжение на выходе А1.2 несколько выше нуля. Диод VD2 защищает схему от случайного неправильного подключения питания. Резисторы R11 и R12 многооборотные. Автор использовал переменные резисторы фиксированных настроек старого телевизора. Но можно (и желательно) их заменить настоящими точными подстроечными многооборотными резисторами. Для налаживания необходим точный термометр, холодильник и электрочайник.
Возьмите электрочайник и налейте в него водопроводную воду. Погрузите в воду образцовый термометр и терморезистор, расположив их как можно ближе друг к другу. Контакты терморезистора должны быть изолированы. Лучше всего терморезистор и образцовый термометр поместить в стеклянную пробирку с песком. И расположить пробирку так, чтобы она была в воде, но внутрь её вода не попадала.
Нагревая воду в чайнике добейтесь температуры выключения нагревателя. И резистором R11 настройте так, чтобы точно при этой температуре происходило открывание VT2. Затем, остужая воду в холодильнике добейтесь температуры включения нагревателя, и резистором R12 настройте так, чтобы точно при этой температуре происходило открывание VT1. Нагревая и охлаждая воду, наблюдая за показанием образцового термометра и состояниями транзисторов VT1 и VT2 несколько раз проверьте правильность работы схемы.
Подстройте R11 и R12 точнее, если это необходимо. Резисторы R5 и R6 можно вообще исключить из схемы, заменив их перемычками, если не планируется в дальнейшем оперативно изменять точки включения и выключения нагревателя. Если же предполагается оперативная регулировка, нужно величины R5 и R6 подобрать такими, чтобы ограничить пределы регулировки.
