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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 텔레비전 카메라 박스용 히터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 전력 조절기, 온도계, 열 안정기 특수 텔레비전 시스템의 카메라는 일반적으로 실외에서 작동하므로 기후 영향으로부터 보호해야 합니다. 이런 이유로 밀봉된 상자 안에 넣는 경우가 가장 많습니다. 대부분의 텔레비전 카메라(TC)의 작동 온도 범위는 -20~+55°C이므로 박스에는 주변 온도가 0°C 아래로 떨어지면 켜지는 히터가 장착되어 있어야 합니다. 불행하게도 상당히 안정적인 가열 및 제어 장치를 갖춘 인증된 상자는 가격이 비쌉니다. 값싼 것은 매우 신뢰할 수 없습니다. 결과적으로 저렴하고 안정적인 히터를 만드는 작업은 여전히 매우 중요합니다. 이러한 장치 중 하나에 대한 설명이 아래에 제공됩니다. 이 장치는 러시아 중위도 기후에서 특수 단열재가 없는 2~10dm3 용량의 밀봉된 상자 내부에서 작동하도록 설계되었습니다. 상자 안의 온도가 감소할 때 켜지는 히터로, 1...3 이하의 오류(제어된 볼륨 내에서 불균일한 분포를 고려)로 특정 수준으로 유지되도록 보장합니다. °C. 히터는 임계 온도 제어 원리에 따라 작동합니다. 그 전기 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 20. 1차 불안정 전압 소스 Upit = 12V는 DA1 칩의 히터와 안정 장치에만 전력을 공급하는 역할을 합니다. TC 제어 장치는 출력 DAXNUMX에서 생성된 안정화된 전압 Upit.stabil = XNUMXV에 의해 전원이 공급됩니다.
142단자 통합 안정기의 출력 전압의 온도 불안정성은 다른 유형의 안정기보다 더 크다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 불안정성은 KR8ENXNUMXD 마이크로 회로를 통과하는 전류에 의해 자체 가열되는 동안에도 나타납니다. 다양한 유형의 TC는 0,1~0,2A의 전류를 소비하므로 DA1 안정 장치에는 약 30cm2 면적의 방열판을 장착해야 했습니다. 히터 제어 장치의 임계값 회로를 선택할 때 Upit.stab 전압의 온도 불안정성을 고려해야 합니다. 온도-전압 변환기는 저항 R1, R2 및 서미스터 R4를 사용하는 전압 분배기로 설계되었습니다. 분배기는 약 1.1Ω인 논리 요소 DD1012의 입력 저항에 로드되므로 약 4mA에 해당하는 서미스터 R0,5의 작동 전류는 분배기의 부하에 의존하지 않습니다. 임계값 장치의 기능은 서미스터 R1.1의 전압 강하를 DD1 자체가 트리거되는 입력 전압 레벨 Uthr4와 비교하는 DD2 마이크로 회로의 요소 DD1.1에 의해 수행됩니다. 두 가지 유형의 논리 요소에 대해 Uthr의 값은 그림 2에 제시된 정적 전달 특성으로부터 결정될 수 있습니다. 1, 에이. 전압 Uthr은 논리 유닛 U0min의 최소 전압 레벨과 논리 0,5 UXNUMXmax의 최대 전압 레벨 사이에 위치한 특성 영역에 위치합니다. 이들 구간에 해당하는 로직 소자의 입력 임계 전압 간격은 상대적으로 작으므로 Uthr이 이 간격의 중간에 해당한다고 대략적으로 가정할 수 있습니다(예: Uthr=XNUMXUsupply.stabil). 이 근사법을 사용하면 수십 밀리볼트 정도의 오류로 Uthr을 결정할 수 있습니다.
전압 Upit.stabil의 온도 불안정성으로 인해. TC의 작동 온도 범위에서는 Uthreshold 요소 값 대 R4의 전압 강하 비율(R4Usupplyst./(R1+R2+R4))을 변경하지 않고 유지하는 것이 중요합니다. 그림 2에 표시된 것처럼 CMOS 시리즈의 논리 요소는 이러한 요구 사항을 잘 충족합니다. 0,5, ㄴ. 여기에 표시된 종속성은 Upor/Usupply.st.=176 비율이 KXNUMX 시리즈 마이크로 회로의 논리 요소에 허용되는 전체 공급 전압 범위에 걸쳐 유지된다는 것을 보여줍니다. DD1.1의 입력은 온도 변화에 따라 천천히 변하는 서미스터 R4의 전압 강하의 영향을 받기 때문에 요소 DD1.1은 오랫동안 활성 모드를 유지하여 유용한 신호와 잡음을 모두 증폭시킵니다. 간섭을 억제하기 위해 DD1.1 - R1R2R4C1 및 R3C2의 입력 및 출력에 각각 저역 통과 필터가 포함되어 있습니다. 요소 DD1.2, DD1.3 및 DD1.4는 필터 R3C2의 출력에서 나오는 유용한 신호를 추가로 증폭하고 형성합니다. 요소 DD1.2의 출력 신호는 제너 다이오드 VD1 및 LED HL1에 만들어진 파라메트릭 안정기인 기준 전압 소스를 제어합니다. 이러한 소스의 특징은 안정기 저항이 없고 직접 전원을 공급받는다는 것입니다. 요소 DD1.2의 출력. 이는 K176 시리즈 마이크로 회로 요소의 CMOS 트랜지스터의 출력 저항이 상대적으로 크기 때문에 가능합니다. 파라메트릭 안정기는 p형 채널이 있는 트랜지스터를 통해 전원을 공급받습니다. K176LA7 마이크로 회로의 논리 요소에 대한 이 트랜지스터의 출력 전류-전압 특성이 그림 3에 나와 있습니다. 176. 이러한 특성의 작업 영역은 K7LA1 마이크로 회로의 허용 전력 손실(Pmax)의 쌍곡선에 의해 제한됩니다. 특성: |U| 는 채널 트랜지스터 양단의 전압 강하이고 In은 이를 통해 흐르는 전류입니다. 제너 다이오드 VD1과 LED HL7의 전압 강하는 약 12V이므로 Upit.stab = 5V의 경우 트랜지스터 작동 지점의 위치는 |U| = 10V 및 In = 1mA에 해당합니다. 이 경우 논리 요소의 출력 저항은 약 1kOhm이 되고 p 채널 트랜지스터는 다이오드 VD1 및 HL5의 전류 제한기가 됩니다. 기준 전압 자체는 가변 저항 RXNUMX의 모터에 형성됩니다.
히터는 Sziklai 회로에 따라 연결된 트랜지스터 VT1, VT2, 저항 R7 및 안정기 저항 R8, R9에 조립된 전류원입니다. 기준 전압을 조정할 때 트랜지스터 VT2의 콜렉터 전류는 1에서 18A까지 다양하고 이에 의해 소비되는 전력은 2W에 도달할 수 있습니다. 이러한 조건에서 히터의 안정적인 작동을 보장하려면 트랜지스터 VT80의 콜렉터 전류를 약 +XNUMX°C의 온도로 안정화하는 것이 중요합니다. 이는 다음 회로 및 설계 솔루션을 사용하여 달성되었습니다. 트랜지스터가 가열될 때 베이스-이미터 접합에서의 전압 강하 변화로 인한 콜렉터 전류의 불안정성을 줄이기 위해 히트 싱크가 장착되어 있으며, 그 표면적은 이 방식으로 작동할 때 선택됩니다. 1A의 콜렉터 전류 상자에서 트랜지스터 VT2는 +80 ° C 이상으로 과열되지 않습니다. 이제 히터 작동에 대해 이야기하겠습니다. 초기 상태에서 상자의 온도가 주변 공기 온도 및 조정 저항 R2에 의해 지정된 임계 온도보다 높다고 가정합니다. 이 경우 서미스터 R4의 저항은 작고 전압 강하는 Uthrust보다 적습니다. 이 경우 요소 DD1.2의 출력에 낮은 논리 레벨이 있으며 히터를 통해 전류가 흐르지 않습니다. 시간이 지남에 따라 냉각으로 인해 상자 안의 온도가 감소하기 시작합니다. 서미스터 R4의 저항과 이에 따른 전압 강하가 증가하기 시작하고, 전압이 Uthr 레벨에 도달하면 DD1.1의 출력에 평평한 저레벨 전압 전면이 형성됩니다. 이 전면이 형성되는 동안 논리 요소 DD1.2, DD1.3, DD1.4의 출력 상태가 변경되고 그 결과 히터 제어 장치가 전환됩니다. 요소 DD1.2의 출력에서 안정화 전압 VD1 및 LED HL1의 전압 강하에 해당하는 전압이 설정되고 지정된 전류가 트랜지스터 VT2를 통해 흐릅니다. 방열판 VT2는 상자 안의 공기를 따뜻하게 해줍니다. 서미스터 R4의 온도가 상승하기 시작하고 R4의 전압이 감소하기 시작합니다. 서미스터 R2의 전압 강하와 전압 Uthr의 대략적인 동일성에 다시 도달하면 제어 장치는 원래 상태로 전환되고 트랜지스터 VT2를 통과하는 전류는 다시 중지됩니다. 이러한 전환은 간격을 두고 반복되며 지속 시간은 상자의 열 전달 특성에 따라 결정됩니다. 이 경우 상자 안의 공기 온도는 저항 RXNUMX 슬라이더의 위치에 지정된 값 근처에서 변경됩니다. 설명된 장치의 주요 기능 장치는 인쇄 회로 기판에 있습니다(그림 4). 트랜지스터 VT2는 보드 외부에 있습니다. 상자 전체를 가열하려면 트랜지스터 VT2와 서미스터 R4를 최대한 멀리 분리해야 합니다. 히터에는 플라스틱 케이스의 트랜지스터 VT1, VT2, 플라스틱 케이스 (DA176)의 미세 회로 K5LE176 또는 K7LA1 (DD142) 및 KR8EN1D, 저항기 R1, R3, R6-R9-MLT, S2-33, MT 또는 그 유사품, R2, R5 - SP5-2, R4 - 공칭 값이 8...12 kOhm인 MMT, 커패시터 C1-C3 - 모든 그룹의 KM.
TC 박스 내부의 히터 배치는 그림 5에 나와 있습니다. 2. 트랜지스터 VT120는 70x3x1mm 크기의 알루미늄 합금 방열판에 설치됩니다. 이는 장착 나사를 절연하는 불소수지 슬리브로 운모 스페이서에 고정되므로 방열판과 전기 접촉이 없습니다. 결과적으로 방열판에는 상자 본체에 직접 연결되는 금속 패스너가 없습니다. 박스 창을 향한 방열판 가장자리에는 공기 순환을 개선하는 구멍이 두 줄로 있습니다. 발열 요소 DA8, R9, R4가 서미스터 R10에 가능한 한 적은 영향을 미치도록 보드 위로 15...XNUMXmm 높이로 올려집니다.
작동 모드 조정은 히터에 20~30분 동안 전류가 흐르지 않는 상태에서 열린 상자를 원하는 전환 임계값과 동일한 온도로 유지하는 것으로 구성됩니다. 상자 내부에 습기가 들어가지 않도록 하세요. 원하는 온도를 설정한 후 조정 저항 R2를 사용하여 HL1 LED가 켜지도록 하고 서미스터 R4의 전압이 Upor 전압과 같을 때 조정을 중지해야 합니다. 저자: G.Pilko, 키예프, 우크라이나
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