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.
Один из недостатков конструкции — контактный способ включения нагревателя. Но этот недостаток легко устранить, если вместо транзисторного усилителя тока с электромагнитным реле использовать ключевую ступень на тринисторе.
В регуляторе использовано реле РЭС22, паспорт РФ4.500.131. Трансформатор выполнен на магнитопроводе ШЛ20Х16. Первичная обмотка содержит 3300 витков провода ПЭВ-2 0,1; обмотка II — 350 витков провода ПЭВ-2 0,21; обмотка III — 100 витков провода ПЭВ-2 0,47.
На рис. 5 изображена принципиальная схема регулятора температуры воздуха для кондиционеров. Авторы конструкции В. Григорьев и В. Бубнов. Регулятор состоит из датчика температуры R2, включенного в измерительный мост, составленный из резисторов R1, R3 — R12, фазочувствительного усилителя постоянного тока на ОУ DA1, прерывателя (транзистор VT1, оптрон U1, ОУ DA2) и трехпозиционного блока управления (ОУ DA3, DA4, транзисторы VT2, VT3). Нагрузкой транзисторов блока управления служат командные реле К1 и К2.
Регулятор работает следующим образом. Измерительный мост устанавливают резисторами R4 и R7 на требуемые пределы регулирования (R4 — «Температура»; R7 — «Зона нечувствительности», т. е. зона, в пределах которой отклонения температуры считают нормой). В измерительную диагональ моста включен дифференциальный усилитель постоянного тока (ОУ DA1). Сигнал разбаланса моста, возникающий при изменении температуры контролируемого объекта, через усилитель постоянного тока поступает на импульсный прерыватель.
Импульсный прерыватель состоит из импульсного генератора (ОУ DA2), согласующего усилителя (VT1) и ключа на оптроне. Генератор вырабатывает прямоугольные импульсы, длительность и скважность которых регулируют изменением параметров времязадающей цепи R20 — R38C5. Диоды VD2 и VD3 служат для разделения цепей разрядки и зарядки конденсатора С5.
На выходе устройства сигналы управления, включающие командные реле К1 и К2, чередуются с паузами, позволяющими сделать процесс управления более плавным.
Регулятор поддерживает температуру в пределах от 0 до 40 °C с точностью, определяемой шириной зоны нечувствительности, регулируемой от 0,5 до 10 °C. При этом длительность импульсов управления можно регулировать в пределах от 0,5 до 10 с, а длительность паузы между импульсами (регулирование скважности) — от 1 до 30 с.
Измерители параметров технологических режимов
На рис. 6 изображена упрощенная схема устройства, применяемого для регулирования расхода газа в газовых магистралях на предприятиях, изготавливающих полупроводниковые приборы. Авторы конструкции А. Папанченко и С. Метелев.
Регулятор выполнен на базе показывающего поплавкового расходомера газа — ротаметра РС-3 с фотоэлектрическим устройством слежения за положением поплавка в измерительной трубке. Устройство слежения представляет собой три включенных параллельно фотореле ФР1-ФР3, которые укреплены на общей каретке с осветителем HL1 и могут перемещаться вдоль измерительной трубки 2 до совмещения с поплавком 1.
При возрастании расхода газа выше установленного предела поплавок начинает подниматься в трубке и перекрывает световой поток от осветителя HL1 на фотоприемники — фотодиоды (VD1 в ФР1). При этом реле К1 и К2 обесточены. Контакты К1.1 и К2.1 замкнуты. Срабатывает реле К5 и контактами К5.1 через контакты К3.2 самоблокируется. Контактами К5.2 и К5.3 включается цепь питания электродвигателя Ml привода вентиля газовой магистрали, при этом уменьшится подача газа, и поплавок ротаметра начнет опускаться. Когда расход газа дойдет до нормы, будет перекрыт световой поток, падающий на фотоприемники VD3 и VD5. Это приведет к тому, что обмотка реле К5 обесточится, контакты реле К5.2 и К. 5.3 разомкнутся и электродвигатель выключится. При снижении расхода ниже нормы поплавок опускается ниже нормального положения. Свет начинает поступать на фотоприемник VD3, но остается закрытым поплавком фотоприемник VD5. При этом срабатывает реле К4 и своими контактами включает и реверсирует электродвигатель, который открывает вентиль и увеличивает подачу газа.
На схеме не указаны номиналы деталей, так как прибор выполнен на базе готового фотореле промышленного изготовления, а тип электромагнитных реле К4, К5 и характеристики блока питания не имеют принципиального значения. Электродвигатель постоянного тока может быть любым, он должен быть снабжен редуктором, вращающий момент на валу которого достаточен для поворачивания крана вентиля.
Конструкция интересна тем, что возможности ее применения далеко выходят за рамки регулирования расхода газа. Она может быть применена для регулирования расхода жидкости, для устройств, которые должны срабатывать в зависимости от направления перекрытия светового потока. Там же, где для решения различных задач требуются устройства с поплавковыми механизмами, эта конструкция может быть использована без какой-либо доработки.
