Печи в этой состоящей из двух частей статье не могут разогреть даже половину оставшегося ломтика пиццы, не говоря уже о приготовлении ужина, но они могут поддерживать постоянную температуру важнейших компонентов. В первой части мы рассмотрим чисто аналоговый подход, а что-то на основе ШИМ оставим для второй части.
Возможно, вы хотите создать действительно широкодиапазонный низкочастотный генератор с логарифмическим свипированием, не используя ничего, кроме резистора, операционного усилителя и диода в качестве логарифмического элемента. Тогда для точности и стабильности этот диод необходимо поддерживать при постоянной температуре; его нужно термостатировать.
Я сделал такое устройство несколько лет назад и вспомнил о нем, когда заметил, как удобно вставляется бусинковый термистор в монтажное отверстие основания корпуса TO-220. (Захламленные рабочие столы иногда могут стать источником интересного взаимообогащения идеями). Можем ли мы теперь превратить это основание в полезный термостабилизированный нагреватель, на который можно устанавливать термочувствительные компоненты? Основные правила: ориентируйтесь на температуру 50 °C, выбранную довольно произвольно, делайте схему максимально простой, используйте 5-вольтовое питание и поддерживайте низкое потребление.
Это практическое исследование того, как использовать транзистор, термистор и минимум других компонентов для решения поставленной задачи. Здесь не хватает элегантности и изысканности конструкций, в которых транзистор используется и в качестве датчика, и в качестве источника тепла, но это проще.
На Рисунке 1 показан простой вариант схемы, для которой требуется только двухпроводное подключение, а также две фотографии, иллюстрирующие ее конструкцию. Это упрощенная версия более сложной, но менее удачной первоначальной идеи, которую мы рассмотрим позже.
| |||
| Рисунок 1. | Простая схема «печи», нагреваемая резистором R2 и транзистором Q2. NTC термистор Th1 обеспечивает обратную связь, заданное значение температуры определяется резистором R1. Обратите внимание на то, как важные компоненты термически связаны друг с другом, поскольку все они установлены вокруг корпуса TO-220, как показано на фотографиях. Также обратите внимание на тонкие выводы, позволяющие снизить потери тепла после того, как узел будет теплоизолирован. | ||
Способствовать нагреву могут как резистор R2, так и транзистор Q2. При холодном (в буквальном смысле) пуске сопротивление термистора Th1 велико, поэтому напряжения на базе пары Дарлингтона Q1 и Q2 достаточно для ее насыщения; при этом бóльшая часть напряжения шины падает на резисторе R2. По мере нагревания сборки сопротивление Th1 уменьшается, и управляющее напряжение базы Q1/Q2 снижается. Теперь напряжение шины появляется как на R2, так и на Q2, причем последний становится основным, хотя и ослабленным, источником тепла. Это обеспечивает некоторую степень пропорционального регулирования, уменьшая управляющее воздействие по мере приближения к заданному значению. Это управляющее напряжение базы зависит не только от соотношения сопротивлений R2 и Th1, но и от эффективного напряжения база-эмиттер VBE транзистора Q1/Q2, которое должно быть стабилизировано по температуре – что, собственно, и происходит. Потребляемый ток изменяется примерно от 90 мА в холодном состоянии до примерно 30 мА в установившемся режиме.