журнал для самодельщиков. Чертежи, схемы, описания, разработки, ремонт, изготовление, фото





Электронное ТЕРМОРЕЛЕ на триггере Шмидта. Особенности работы термореле и его применения.

Раздел: Ремонт бытовой техники и электроника


Устройства на основе триггера Шмидта (другое написание – Шмитта, Шмита…) достаточно популярны у любителей самодельной электроники благодаря простоте и надежности. Триггер Шмидта работает как «триггер-защелка», имея всего один вход управления, на который подается управляющее напряжение. При его определенном уровне триггер переключается в противоположное состояние практически скачкообразно. Поэтому такой триггер удобно использовать для устранения дребезга контактов и в простейших устройствах автоматики.

Работа триггера Шмидта.

Если немного перерисовать схему и сделать резистор обратной связи в триггере «основной» фигурой, а также показать внутренний выходной каскад микросхемы, то становится очевидным и принцип работы триггера и способы его настройки.

Как видно, выходной каскад микросхемы представляет собой электронный ключ – транзистор, подтянутый на напряжение питания через резистор. Выход с коллектора транзистора через резистор обратной связи подключен ко входу триггера. Напряжение на входе задается как правило каким либо делителем напряжения (в нашем случае – парой резисторов, один из которых терморезистор).

Если транзистор открыт, и на выходе – логический «0», то его сопротивление составляет всего несколько десятков Ом, и получается, что резистор обратной связи R2 подключен параллельно резистору R3. А поскольку при параллельном подключении сопротивление уменьшается, то делитель еще больше снижает напряжение на входе схемы.

А если напряжение на делителе начнет повышаться (например при нагреве терморезистора), то в какой-то момент триггер переключится в состояние «1». При этом транзистор закроется, его сопротивление возрастет до нескольких мегОм, и резистор R2 вместе с резистором R1 окажется подключенным параллельно терморезистору. Что уменьшит сопротивление этого плеча делителя на входе.

Именно поэтому триггер Шмидта имеет значительный гистерезис, т.е. разницу напряжений, переключающих его из одного состояния в другое. Все это значительно осложняет применение этой схемы в качестве термореле, особенно при невысоких температурах, так как разница температур включения и выключения составляет несколько градусов как минимум. Следить с помощью такого реле за температурой в аквариуме довольно проблематично.

Однако существует масса вариантов применения такого «неточного» термореле. Например, следить за температурой в бойлере с горячей водой, радиатора охлаждения, и т.п. Т.е. там, где разница в 5 и даже 10 градусов не играет большой роли. Излишняя точность тоже иногда вредит, так как в случае очень «отзывчивого» исполнительного элемента (нагревателя или охладителя) все приходит в состояние автоколебания.

Схема термореле на микросхеме К561ЛА7 триггере Шмидта приведена на рисунке.

Первые два элемента «2И-НЕ» микросхемы представляют собой классический триггер. Резистор обратной связи R3 задает величину гистерезиса (при данном значении элементов она составляет около 5 градусов Цельсия). Если очень важно уменьшить или увеличить гистерезис, вместо него лучше включить цепочку из постоянного резистора на 100 кОм и подстроечного резистора 1-2 Мом. Резистор R1 - терморезистор (при нагреве уменьшает свое сопротивление). Резистор R2 переменный или подстроечный, устанавливает порог включения (или отключения). Схема работает как описано выше.

Как показывает практика, основная проблема в работе термореле - это помехи по питанию и наводки на кабель с термодатчиком. Именно они приводят к неустойчивому срабатыванию термореле и дребезгу в реле.

Поэтому для устранения этого явления в схему введен модуль задержки срабатывания и низкочастотный фильтр на конденсаторе С1. Задача модуля задержки – устроить запаздывание срабатывания реле на несколько секунд, когда закончатся все переходные процессы в триггере. Для пользователя эта задержка совершенно незаметна, но она значительно улучшает устойчивость схемы к помехам. Так же будет весьма полезно зашунтировать питание микросхемы конденсатором 0,01-0,1 мкФ, разместив его как можно ближе к ножкам питания (обычно его размещают непосредственно над микросхемой).

Особенно тщательно следует отнестись к источнику питания. Сейчас в основном все они импульсные и имеют много высокочастотных гармоник на выходе. Поэтому запитывать реле можно непосредственно от них, а вот саму схему и делитель напряжения с терморезистором - лучше через НЧ-фильтр (резистор 100-200 ом и конденсатор от 10 мкф), и стабилизированным напряжением.

Печатная плата термореле изображена на рисунке. Вид со стороны дорожек, элементы изображены зеркально. При изготовлении платы методом ЛУТ добейтесь масштабированием, что бы расстояние между ножками микросхемы составляло 2,54 мм. Место для терморезистора, резистора-регулятора, реле и стабилизатора на плате не предусмотрено, так как автор использовал готовые модули конвертера напряжения и блока реле.

Константин Тимошенко © 30.11.2013

Задать вопросы и обсудить другие варианты схемы термореле вы можете на форуме сайта – о Термореле






 

Разделы сайта:

  
  • САМ-издат.  
  • Авто - Мото - Вело  
  • Кулинарные рецепты  
  • Здоровье и медицина  
  • Дом и Квартира  
  • Дачное строительство  
  • Садово-дачная техника и инструмент  
  • Сад и огород  
  • САД и ОГОРОД (NEW!)  
  • Ремонт бытовой техники  
  • Интернет и Компьютеры  
  • Фото и Видео  
  • Разное  
  • Телевидение  
  • Рыбалка, Охота, Грибы  
  • Туризм и Отдых  
  • Полезные советы  
  • Плохие вещи  

  • БАРАХОЛКА (NEW!) товары для самодельщиков  

  • Все страны мира
        Отзывы туристов.