Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №3

Этот импульс через диод VD8 поступает на вход генератора пилообразного напряжения и запускает его. Генератор выполнен на элементе DD3.1 с открытым коллектором. Запускающий импульс заряжает конденсатор С3 до напряжения питания (5 В), а после окончания действия импульса он начинает медленно разряжаться. При этом на выходе генератора образуется линейно уменьшающееся напряжение, которое прикладывается к входу элемента сравнения.

Элемент сравнения выполнен на транзисторе VT2. На базу транзистора одновременно подано пилообразное напряжение и отрицательный перепад напряжения (установочного) с резистора R9. Коллектор транзистора VT2 соединен со входом элемента совпадения, выполненном на логическом элементе DD3.2. На второй вход элемента совпадения (выводы 9, 10) поступают импульсы с генератора импульсов ВЧ. Он выполнен на элементах DD1.1-DD1.4.

Пока транзистор VT2 открыт, импульсы с генератора не проходят через элемент совпадения. Как только транзистор закроется (это произойдет, когда амплитуда пилообразного напряжения сравняется с установочным, снимаемым с датчика температуры), импульсы высокой частоты поступят на первичную обмотку импульсного трансформатора Т2. Откроется тот тринистор, к аноду которого будет приложено положительное напряжение сети.

Сетевой трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Ш16х35. Первичная обмотка содержит 3000 витков провода ПЭВ-2 0,1, а вторичная — 120 витков провода ПЭВ-2 0,47. Трансформатор Т2 намотан на кольце типоразмера К10х6х5 из феррита 600НН. Все обмотки одинаковы — по 40 витков провода ПЭВ-2 0,17.

Более совершенную конструкцию регулятора мощности для электронагревательных установок разработали радиолюбители из г. Черкассы, В. Шамис и М. Каминский. Схема их прибора изображена на рис. 2.

Регулятор состоит из блока питания, формирователя импульсов запуска генератора линейно-изменяющегося напряжения, компаратора и узла включения тринистора.

Формирователь импульсов выполнен на диодах VD15, VD16 и транзисторе VT4. Выходные импульсы длительностью 1,5–2 мс с частотой следования 100 Гц поступают на вход двоичного счетчика на микросхемах DD1 — DD3, который управляет работой резистивной матрицы R9-R21. С ее выхода ступенчато возрастающее напряжение (64 ступени) поступает на один из входов компаратора. Компаратор выполнен на ОУ DA1. На другой его вход подано пороговое напряжение с резистора R24.

В тот момент, когда ступенчатое напряжение превысит пороговое, на выходе ОУ появится сигнал, который откроет транзистор VT3. Коллекторный ток этого транзистора включит светодиод оптрона U1. Вслед за этим откроется динистор оптрона и тринистор VS1. Время включения тринистора будет определяться длительностью цикла образования ступенчатого напряжения, что для шестиразрядного двоичного счетчика равно 0,64 с. Прибор выполнен на стандартных деталях и, как правило, не требует налаживания.

Мы рассмотрели однофазные регуляторы мощности, работающие с активной нагрузкой. В то же время на практике часто приходится сталкиваться с трехфазными регуляторами как с активной, так и реактивной нагрузками.

На рис. 3 изображена принципиальная схема трехфазного регулятора мощности постоянного тока для электромагнитов Y1 и Y2. Авторы конструкции харьковские радиолюбители А. Каплиенко и В. Еропкин. Прибор позволяет регулировать выходную мощность в пределах от 10 Вт до 6 кВт. Нагрузкой служат обмотки электромагнитов Y1 и Y2 сопротивлением 1 и 4 Ом соответственно.

Он состоит из блока фазировки, стабилизированного выпрямителя для питания цепей управления, усилителя, триггера Шмитта, формирователя, эмиттерного повторителя, регулятора усиления, стабилизированного источника образцового сигнала, ждущего блокинг-генератора и блока тринисторов.

Блок фазировки состоит из однополупериодного выпрямителя на диодах VD4-VD6, ограничителя на стабилитронах VD7-VD9 и элемента ИЛИ на диодах VD10-VD12. Усилитель выполнен на транзисторе VT6, триггер Шмитта — на VT3-VT5, формирователь запускающих импульсов — на микросхеме DA2, эмиттерный повторитель и блокинг-генератор — на транзисторах VT2 и VT1 соответственно. Регулятор усиления собран по схеме дифференциального усилителя на ОУ DA3. Стабилизированный источник образцового сигнала выполнен на ОУ DA1. Резистором обратной связи R23 служит магазин резисторов Р33. Поэтому выходное напряжение источника образцового сигнала изменяется ступенями.

Регулятор работает следующим образом. Блок фазировки, на который поступает переменное напряжение, синфазное напряжению на блоке тринисторов, вырабатывает синхроимпульсы отрицательной полярности длительностью 50 мкс и амплитудой около 10 В. Эти импульсы через усилитель поступают на вход триггера Шмитта, который вырабатывает импульсы управления длительностью, регулируемой от 2 до 10 мс и амплитудой 4 В. Длительность импульсов регулируют изменяющимся напряжением, снимаемым с выхода регулятора усиления.

Импульсы с выхода триггера Шмитта дифференцирует цепь R20 C11. Положительные импульсы, образующиеся дифференцированием спадов выходных импульсов триггера Шмитта, поступают на вход формирователя. С выхода формирователя отрицательные импульсы через эмиттерный повторитель поступают на блокинг-генератор, а с него — на управляющие электроды тринисторов.

Рассмотренные регуляторы мощности различны по схемному решению, электрическим характеристикам и техническим возможностям, но имеют общую черту — фазовое регулирование. Регулирующий сигнал в них формирует устройство сравнения линейно-изменяющегося напряжения с регулируемым образцовым напряжением постоянного тока. Элементом регулируемого делителя напряжения может служить терморезистор, фоторезистор или тензорезистор, при этом регулятор мощности превращается в регулятор температуры, освещенности, нагрузки или перемещения.

На рис. 4 изображена принципиальная схема комбинированного регулятора температуры в парнике с учетом влияния освещенности объекта, разработанного радиолюбителем В. Сазыкиным.

Регулятор построен на несколько ином принципе, чем рассмотренные выше. В нем использованы пороговые устройства — триггеры Шмитта. Прибор состоит из регулятора температуры и блока коррекции температуры по освещенности объекта. Регулятор выполнен на транзисторах VT4 — VT6 и представляет собой пороговое устройство, собранное по схеме триггера Шмитта с усилителем мощности на выходе. Нагрузкой усилителя мощности служит реле К1, контакты К1.1 которого коммутируют питание электронагревателя. Порог срабатывания устройства регулируют переменным резистором R20. Датчик температуры — терморезистор R13 и резистор R20 образуют термоуправляемый делитель напряжения, приложенного к входу триггера Шмитта.

В исходном положении триггера транзистор VT6 закрыт и реле К1 обесточено. По мере нагревания объекта сопротивление терморезистора уменьшается и при достижении установленной температуры триггер переключается. Транзистор VT6 открывается, срабатывает реле К1 и контакты К1.1 реле обесточивают нагреватель. При охлаждении объекта триггер возвратится в исходное положение и снова включится электронагреватель. Диод VD3 включен для уменьшения «гистерезиса» триггера (выравнивания порогов срабатывания и возврата триггера) и повышения его быстродействия.

Блок коррекции выполнен по аналогичной схеме, только датчиком служит фоторезистор R1. Порог срабатывания блока коррекции устанавливают переменным резистором R5. Сигнал с выхода блока коррекции через согласующий усилитель на транзисторе VT3 поступает на вход терморегулятора, смещая порог срабатывания триггера терморегулятора. Степень влияния блока коррекции на терморегулятор определяется положением движка переменного резистора R18, а также положением переключателя SA1.

Регулятор прост в налаживании. Оно сводится к установке порогов срабатывания триггеров Шмитта. Регулятор обладает высокой чувствительностью и быстродействием и позволяет поддерживать постоянной температуру в парниках в пределах от 15 до 50 °C с точностью +0,4 °C при изменении освещенности от 500 до 25 000 лк.