Хоча інтегральний таймер типу 555 в основному призначається для хронирующих схем, але цю ІС спільно з термистором, що володіє негативним т. к. с., можна використовувати також для створення економічної і досить універсальної схеми напівпровідникового термостата.
Внутрішній резистивний дільник таймера створює опорні напруги (1/3Vcc і 2/3Vcc) для обох компараторів, що входять до складу таймера. Коли зовнішнє напруга, що подається на пороговий вхід таймера (вивід 6), перевищує 2/3Vcc, на виході відповідного компаратора з'являється імпульс, перекидає тригер. При цьому включається розрядний транзистор, в результаті чого на виході підсилювального каскаду виникає сигнал низького рівня.
(натисніть для збільшення)
У більшості випадків (включаючи описувану схему) відмикання розрядного транзистора таймера призводить до того, що напруга на пороговому вході стає менше 2/3Vcc. Якщо після цього напруга на вході запускаючого імпульсу (висновок 2) падає нижче 1/3Vcc, то другий компаратор генерує імпульс, який повертає тригер в первісний стан, розрядний транзистор вимикається і напруга на виході підсилювального каскаду набуває колишній високий рівень.
Така дія схеми таймера робить її зручною для цілей регулювання температури, зокрема, в електронних термостатах, всередині яких температура повинна залишатися фактично постійною незалежно від зміни зовнішньої температури в деяких межах. З ростом температури буде збільшуватися (прямо пропорційно їй) напруга на пороговому вході, поки воно не досягне 2/3 Vcc. Тоді стан вихідного каскаду таймера зміниться, і це послужить сигналом для включення охолоджуючого блоку або ж просто для відключення наявного в термостаті підігрівача. Після цього температура почне падати, і коли напруга на вході запускаючого імпульсу досягне 1/3Vcc, вихідний каскад повернеться в первісний стан, що послужить сигналом для виключення охолоджується блоку або включення підігрівача.
У схемі термостата, показаної на малюнку, дільник напруги, що складається з термістора і резисторів, виробляє напругу, прямо пропорційне температурі. Коли температура зростає (високий рівень напруги на виході таймера, розрядний транзистор відключений), напруга на пороговому вході визначається коефіцієнтом ділення R1/(Rт+ +R1+R2) і зростає зі зменшенням величини Rт.
Коли Rт одно опору термістора Rтн у верхній точці допустимого перепаду температур, коефіцієнт ділення, вимагає, щоб напруга на пороговому вході було одно 2/3 Vcc, повинен бути дорівнює
Після того, як напруга на пороговому вході (на вході першого компаратора) досягає зазначеного рівня, розрядний транзистор включається, що еквівалентно включенню R3 паралельно з R1+R2.
Коли температура падає, величина Rт зростає, а напруга живлення тепер ділиться між Rт і [R3II(R1+R2)]. Коли Rт одно опору термістора Rтc в нижній точці допустимого перепаду температур, дільник повинен давати на вхід запускаючого імпульсу напруга 1/3 Vcc. При цьому його коефіцієнт ділення повинен бути
Таким чином, рівні напруг на виходах дільника, що складається з термістора і резисторів, змінюються різними способами залежно від того, чи знаходиться термостат в тій частині свого робочого циклу, коли температура збільшується, або в тій частині, коли вона зменшується. Це розходження необхідно ввести з тієї причини, що опір термістора змінюється в залежності від температури по квазиэкспоненциальному законом, і навіть у вузькому інтервалі температур воно може змінитися в два-три рази, тобто опір термістора Rтc в нижній точці інтервалу температур може бути в кілька разів більше його опору Rтн верхній точці інтервалу температур.
Якщо в цій схемі використовується стандартний термістор, для якого залежність опору від температури відома, розрахунок схеми досить простий. Коли Rтс більше Rтн у два чи більше разів, можна покласти R2=Rтс і До=Rтс/Rтн (К-постійний коефіцієнт). Щоб в дільнику дотримувалися правильні відносини між опорами, потрібно
Але якщо Rтс/Rтн<2, тоді треба покласти R1=0, R2=2RТн, так що
У всіх цих формулах передбачається, що входи компараторів не навантажують дільник напруги.
Щоб межі температури, на які встановлений термостат, дотримувалися досить точно, необхідно розсіювати в термисторе як можна меншу електричну потужність. Саморозігрів термістора можна звести до мінімуму, змусивши ІС таймера працювати при найнижчому допустимому напрузі живлення -5 Ст. Однак при високій верхній температурі регулювання, коли опір термістора може бути зовсім маленьким (кілька сотень Ом), цей спосіб може не дати бажаних результатів. З іншого боку, при дуже низьких температурах регулювання допустимі опори дільника треба вибирати виходячи з величин вхідних опорів компараторів.
Щоб запобігти помилкові спрацьовування від перешкод і наведень, необхідно зашунтувати входи компаратора ємностями. Це особливо важливо, коли великі опору дільника, в системі діють значні перешкоди або ж термістор підключається до схеми з допомогою провідників великої довжини.
Автор: Де Колд; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru