Клеммные колодки Keen Side

Импульсный термостат с медной проволокой в качестве датчика и нагревателя

STMicroelectronics TSB712

В недавних статьях в EDN мы видели конструкции термостатов, в которых функции датчика и нагревателя объединены в одном устройстве: полевом транзисторе, биполярном транзисторе, или даже в простом тонком медном проводе. Преимуществом термостатов, в которых в качестве комбинированного датчика и нагревателя используется транзистор, является то, что независимо от того, работает ли он в линейном или импульсном режиме, высокий КПД практически гарантирован.

LED-драйверы MOSO – надежные и качественные ИП в линейке поставок КОМПЭЛ

Это происходит просто потому, что при объединении устройства пропускания мощности и нагревателя рассеиваемая мощность не тратится впустую. Просто, по определению, мы получаем больше тепла. Результат: КПД, близкий к 100%, неизбежен! К сожалению, жизнь термостата с горячей проволокой не так проста. Хотя в нем также объединены датчик и нагреватель, они остаются отделенными от устройства пропускания мощности. Поэтому мощность, которую он рассеивает, работая в линейном режиме, не вносит никакого вклада в нагрев. Она полностью расходуется впустую, что снижает КПД. Возможность избежать такой неэффективности делает импульсный режим интересной возможностью.

На Рисунке 1 показана схема, позволяющая достичь этой цели.

Импульсный термостат эффективно нагревает медный провод объединенного датчика/нагревателя.
Рисунок 1. Импульсный термостат эффективно нагревает медный провод объединенного
датчика/нагревателя.

Схема на Рисунке 1 имеет много общего с линейным аналогом [1], схема которого приведена на Рисунке 2.

Термостат, работающий в линейном режиме, в котором используются температурный коэффициент и I2R нагрев медного провода диаметром 0.08 мм в качестве объединенного датчика/нагревателя.
Рисунок 2. Термостат, работающий в линейном режиме, в котором используются температурный коэффициент
и I2R нагрев медного провода диаметром 0.08 мм в качестве объединенного датчика/нагревателя.

Их интерфейсы с объединенным нагревателем/датчиком на основе медной проволоки, по сути, идентичны. Разница между ними заключается в том, как операционный усилитель A1a управляет транзистором Q1.

На Рисунке 2 зависящая от температуры разность напряжений, падающих на R1 и R5+R6, линейно усиливается усилителем A1a и подается на затвор транзистора Q1. чтобы линейно нагревать провод в соответствии с заданным значением, установленным подстроечным резистором R5. Результатом является хороший контроль температуры, но при этом на Q1 рассеивается мощность до 10 Вт.

На Рисунке 1, напротив, положительная обратная связь усилителя A1a, создаваемая резистором R7, заставляет усилитель полностью включать или выключать транзистор Q1 в ответ на те же сигналы ошибки. Это простое отличие настолько повышает КПД нагрева, что, в отличие от схемы на Рисунке 2, Q1 на Рисунке 1 не нуждается в радиаторе, а вся схема работает только от половины напряжения питания.

КПД нагрева зависит от длины нагреваемого провода и составляет от 83% для 1.5 метров до 94% для 4.5. Эти показатели выгодно отличаются от линейной версии, максимальный КПД которой достигает лишь примерно 50%.

При этом последовательность калибровки остается одинаковой как для импульсного, так и для линейного термостата:

  1. Перед первым включением питания дайте температуре датчика/нагревателя полностью уравновеситься до комнатного значения.
  2. Полностью выверните R4 и R5 против часовой стрелки.
  3. Нажмите и удерживайте кнопку калибровки.
  4. Включите питание.
  5. Медленно вращайте R4 до первой вспышки светодиода.
  6. Отпустите кнопку калибровки.

Ссылка

  1. Stephen Woodward. Использование тонкой медной проволоки в качестве датчика и нагревателя для контроля температуры

Материалы по теме

  1. Datasheet STMicroelectronics TSB712
  2. Datasheet ON Semiconductor 2N4401
  3. Datasheet Central Semiconductor 2N5087
  4. Datasheet Vishay IRF510
  5. Datasheet ON Semiconductor 1N5401

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Switch mode hotwire thermostat

33 предложений от 13 поставщиков
Операционный усилитель, RRIO, 2 Усилителя, 6 МГц, 3 В/мкс, 2.7В до 36В, ± 1.35В до ± 18В, SOIC
AllElco Electronics
Весь мир
TSB712IST
STMicroelectronics
от 34 ₽
ChipWorker
Весь мир
TSB712IYST
STMicroelectronics
55 ₽
Элитан
Россия
TSB712IST
STMicroelectronics
146 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
TSB712IST
7 495 ₽
ТМ Электроникс. Электронные компоненты и приборы. Скидки, кэшбэк и бесплатная доставка
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя