Не секрет, что причина значительной части неисправностей бытовой электронной аппаратуры - неоптимальный тепловой режим работы её компонентов, приводящий к их ускоренной деградации и последующему выходу из строя. Предлагаемый прибор позволяет контролировать температуру одновременно в трёх точках: в двух - по превышению установленных заранее фиксированных значений, а в третьей - по значению, установленному заранее или в процессе испытаний. Прибор может оказаться полезным при разработке или ремонте таких устройств, как импульсные источники питания, стабилизаторы напряжения, усилители мощности ЗЧ и т. п.
Устройство, о котором пойдёт речь, предназначено для контроля рабочей температуры компонентов налаживаемых или отремонтированных устройств в период их испытаний, но может быть и встроено в какой-либо аппарат на постоянной основе. От конструкции [1] отличается наличием трёх каналов контроля температуры вместо одного. Два из них включают сигнализацию при превышении температурой установленных заранее фиксированных значений, третий канал регулируемый, его можно оперативно настроить на любую температуру в интервале 5...100 оС.
Рис. 1
Схема предлагаемого вниманию читателей трёхканального светозвукового сигнализатора повышенной температуры представлена на рис. 1. Устройство выполнено на основе популярной микросхемы LM339N, представляющей собой четыре независимых компаратора с выходом открытый коллектор, способных работать при однополярном напряжении питания от 2 до 36 В. Как видно, на инвертирующие входы компараторов DA2.1-DA2.3 подано образцовое напряжение с делителя R5R2, а на неинвертирующие - напряжение с делителей, одно плечо которых образовано терморезистором (RK1-RK3), а другое - подстроечным (переменным) резистором (R4, R8, R11) и включённым последовательно с ним постоянным (R3, R7, R10). Пока температура терморезистора, например, RK1 меньше заданной максимальной, его сопротивление относительно велико, напряжение на неинвертирующем входе (вывод 7) компаратора DA2.1 больше, чем на инвертирующем (вывод 6), его выходной транзистор закрыт и напряжение на выходе (вывод 1) имеет высокий уровень, поэтому светодиод HL2 не светит. С повышением температуры сопротивление терморезистора уменьшается. В результате понижается напряжение на выводе 7 DA2.1, и как только оно становится меньше напряжения на выводе 6, компаратор переключается (высокий уровень напряжения на выводе 1 сменяется низким) и светодиод HL2 начинает светить. Аналогично работают каналы сигнализатора на компараторах DA2.2 и DA2.3. Конденсаторы С6-С9 уменьшают чувствительность устройства к наводкам и помехам.
На компараторе DA2.4 собран генератор сигнала звуковой частоты, который включается при срабатывании любого из компараторов DA2.1-DA2.3 (когда уровень напряжения на его выходе становится низким). Пока ни один из них не сработал, транзистор VT1 открыт и блокирует работу генератора, на его выходе в это время присутствует напряжение высокого уровня. При срабатывании любого из указанных компараторов транзистор VT1 закрывается и генератор на компараторе DA2.4 начинает работать. Частота его колебаний зависит главным образом от ёмкости конденсатора C11 и сопротивления резистора R19. Включённый последовательно со звукоизлучателем HA1 резистор R20 уменьшает громкость звучания. Резисторы R1, R6, R9, R12 ограничивают ток через светодиоды.
Микросхема DA2 питается стабилизированным напряжением 5 В от стабилизатора на микросхеме DA1. Диод Шотки VD1 защищает микросхему DA1 при ошибочной полярности напряжения питания, а также позволяет питать устройство от источника переменного напряжения 7...15 В. Светодиод HL1 светит при наличии напряжения на выходе стабилизатора. В ждущем режиме устройство потребляет от блока питания ток около 8 мА, при включении светозвуковой сигнализации - примерно 25 мА.
Рис. 2
Большинство деталей сигнализатора установлены на монтажной плате размерами 65x40 мм (рис. 2), монтаж навесной, соединения выполнены тонкими разноцветными проводами в ПВХ изоляции. Для предотвращения случайных замыканий и повышения механической прочности монтаж на стороне соединений покрыт цапонлаком.
Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-33, подстроечные R4, R8 и переменный R11 - импортные малогабаритные. Для облегчения точной установки порогов срабатывания сигнализатора можно применить так называемые многооборотные подстроечные резисторы, например, СП3-39, СП5-2, СП5-14.
Терморезисторы RK1-RK3 - малогабаритные с отрицательным ТКС и сопротивлением при комнатной температуре 10.100 кОм. Подходящие по параметрам и размерам терморезисторы часто встречаются в печатающих головках матричных принтеров и в малогабаритных шаговых электродвигателях. Для подключения терморезисторов к плате сигнализатора использованы тонкие экранированные провода длиной около 1000 мм, экранирующие оплётки соединены с общим проводом. Последние 50 мм со стороны терморезисторов выполнены тонким проводом МГТФ.
При использовании терморезисторов значительно большего, чем указано на схеме, сопротивления следует применить подстроечные и переменный резисторы пропорционально большего сопротивления. При отсутствии терморезисторов в качестве датчиков температуры можно применить маломощные малогабаритные германиевые диоды или германиевые транзисторы [2].
Конденсаторы C1, C3, C4, C7-C11 - керамические малогабаритные, например, К10-17, К10-50, остальные - оксидные К50-68, К53-19, К53-30 или аналоги. Диод Шотки MBR0540T1 заменим любым из 1N5819, SB140, SB150, MBRS140T3, а диоды 1N4148 - любыми из КД510А, КД521А-КД521Д, КД522А, КД522Б, 1N914, 1SS244.
Вместо транзистора 2SC3199 можно применить любой из 2SC815, 2SC1815, 2SC1845, SS9014, а также серий КТ645, КТ3102. Возможная замена микросхемы LM339N - LM139, LM239, LM339, LM2901, MC3302, KIA339, BA10339 (для удобства монтажа предпочтительно использовать микросхему в корпусе DIP14). Интегральный стабилизатор напряжения KA78L05AZ можно заменить любым из серий 78L05 в корпусе TO-92. При напряжении питания более 15 В последовательно с диодом VD1 желательно включить добавочный резистор с рассеиваемой мощностью 0,5 Вт, сопротивление которого следует подобрать так, чтобы при работающей сигнализации напряжение на входе DA1 не выходило за пределы 10.13 В.
Светодиоды RL30N-YG414S (зелёного цвета свечения), RL30N-HY214S (жёлтого) и RL30N-DR314S (красного) можно заменить любыми аналогичными без встроенных резисторов. Возможно применение в качестве HL2-HL4 мигающих светодиодов, например, DFB3b-145, L-36BSRD/B, L-36BYD. Возможная замена электромагнитного звукоизлучателя DBX-12PN (сопротивление обмотки - около 133 Ом) - динамический SD-150 (120 Ом). Чтобы не перегрузить выходную ступень компаратора, суммарное сопротивление звукоизлучателя и резистора R20 должно быть не менее 150 Ом. Звукоизлучатель с обмоткой значительно меньшего сопротивления или малогабаритную динамическую головку подключают либо через выходной трансформатор от карманного радиоприёмника, либо изменив схему устройства, как показано на рис. 3.
Рис. 3
Все детали сигнализатора размещены в пластмассовом корпусе размерами 92x48x17 мм от точилки карандашей (рис. 4). Для удобства пользования регулируемым каналом на валике переменного резистора R11 закреплена ручка управления с лимбом, на который нанесена шкала с отметками от 0 до 100 оС. Для настройки порогов срабатывания устройства удобно использовать цифровой мультиметр с выносной термопарой. Её и термодатчики прибора связывают вместе тонкой медной проволокой, помещают в водонепроницаемый пластиковый пакет и опускают в какую-либо компактную закрытую ёмкость, наполненную водой. Нагрев её до нужной (по показаниям мультиметра) температуры, с помощью подстроечных резисторов R4, R8 или переменного R11 (в зависимости от калибруемого канала) добиваются того, чтобы при этой температуре включался звуковой сигнал и начинал светить соответствующий светодиод.
Рис. 4
В авторском варианте устройства нерегулируемые каналы с помощью подстроечных резисторов настроены на порог включения 65 оС. Это значение температуры обычно считается оптимальным при контроле за нагревом трансформаторов питания, мощных транзисторов и микросхем, установленных на теплоотводы. Регулируемый канал может быть применён, например, для контроля температуры в корпусе устройства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бутов А. Индикатор повышенной температуры на KIA6966S. - Радио, 2010, № 6, с. 27, 28.
2. Бутов А. Индикатор перегрева теплоотвода. - Радио, 2002, № 5, с. 53.
Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.