Нагревательные элементы в схемах на микроконтроллере

February 1, 2014 by admin Комментировать »

Нагревательными элементами могут служить не только традиционные спирали из нихромовой проволоки и лампы накаливания, но и транзисторы с радиаторами и даже обычные резисторы. При использовании последних надо учитывать, что «батарею» металлоплёночных резисторов желательно составлять из экземпляров с наименьшей мощностью. Например, 20 резисторов C2-33 мощностью 0.5 Вт быстрее нагреваются и остывают, чем 5 резисторов C2-33 мощностью 2.0 Вт.

Оригинальной разновидностью резисторных нагревателей являются «змейки» печатных проводников, вытравленных на плате. Они могут охватывать большие поверхности при очень малой собственной высоте. Каждая «змейка» эквивалентна низкоомному резистору, имеющему сопротивление в несколько десятков ом. При ширине дорожки 0.2 мм, толщине покрытия меди 18 МК м и пропускаемом токе 0.1…0.2 А получается весьма приличная плотность тока 27…55 А/мм2. Это приводит к выделению тепла и подогреву платы, что полезно, если в изделии применяются ЭРИ, не выдерживающие значительных отрицательных температур.

Согласно ГОСТ 23751-86 предельная плотность тока для наружных слоёв печатных плат регламентируется на уровне 250 А/мм2, но приближаться к этой цифре опасно из-за возможности возгорания.

Иногда необходимо обеспечить локальный точечный нагрев определённой области объекта. Такая задача, например, возникает при калибровке термодатчиков и с ней успешно справляются малогабаритные поверхностно-монтируемые SMD- резисторы (Табл. 2.16). Их в быту называют «чип-резисторами», учитывая, что в переводе с английского слово «chip» обозначает «щепка, стружка или часть чего либо», т.е. нечто малогабаритное. Сказать просто «чип» нельзя, поскольку бывают ещё и чип-конденсаторы, чип-дроссели и даже «Частички Индиевого Припоя», применяемые при регулировании СВЧ-устройств.

Таблица 2.16. Основные параметры чип-резисторов

Разработчику следует взять на заметку, что чип-резисторы более «нежные» к кратковременным перегрузкам по мощности, чем обычные резисторы OMJlT. В частности, «чипы» после перегрузки могут не только «сгореть», но и изменить своё сопротивление в несколько раз от номинала, причём бесповоротно. Вывод — в силовых и высоковольтных цепях надо очень хорошо взвешивать все «про» и «контра» (перевод с испан. «за» и «против»), прежде чем ставить SMD-резисторы.

На Рис. 2.101, а…ж приведены схемы подключения нагревательных элементов к MK. Поскольку нагревание и охлаждение — это близкие по физике процессы, то в подборку схем включён элемент Пельтье, который является обратимым прибором в зависимости от полярности поданного на него напряжения.

а) регулирование температуры промышленным электронагревателем EK1 (его можно заменить четырьмя последовательными 60-ваттными лампами). Светодиод HL1 индицирует моменты подачи напряжения в нагрузку, а светодиод Я12указывает на протекание тока через неё (т.е. отсутствие обрыва). Резисторами R1,7?2задаётся яркость свечения индикаторов HL1, HL2\

б) резисторы ТС обычные OMJlT, C2-33, причём для унификации они выбраны одинакового номинала. Температура их нагрева зависит от протекающего тока через открытый транзистор VT1. Суммарная мощность в нагрузке определяется по формуле Рн[Вт] = (25-я)/ЛА[Ом];

в) транзисторы VT1…VTn мощностью не менее 0.6 Вт служат нагревательными элементами. Ток через них определяется напряжением на выходе интегратора DA1 и сопротивлениями резисторов ЯА. Температура нагрева прямо пропорциональна скважности ШИМ-сигнала;

г) локальный нагрев некоторой области чип-резисторами типоразмера 0805. Температура регулируется изменением скважности импульсов, генерируемых на выходах MK;

д) EK1 — это «змейка» печатных проводников на плате произвольного размера. Температура нагрева зависит от плотности протекающего через транзистор VT1 среднего тока, который в свою очередь зависит от скважности импульсов в канале ШИМ MK;

 Рис. 2.101. Схемы подключения нагревательных элементов к MK (окончание):

е) охлаждение объектов модулем Пельтье EK1 фирмы «Криотерм» (размеры 40x40x3.4 мм). Светодиод HL1 индицирует состояние «Заморозить/Разморозить». Транзистор K77 подключается к MK напрямую, без резисторов, поскольку элемент EK1 весьма инерционный и помехи, которые теоретически могут открыть транзистор VT1 при рестарте MK, на него мало влияют;

ж) подключение к MK низковольтного элемента Пельтье фирмы Melcor. Параметры EK1: мощность 5.3 Вт, рабочий ток 2.5 А при напряжении 3.75 В, максимальная разность температур между «холодной» и «горячей» поверхностями 67°С, габаритные размеры 15x15x4 мм. В среднем считают, что КПД у элементов Пельтье составляет несколько десятков процентов. Для справки, первым, кто заметил в 1834 г. термоэлектрический эффект, был часовщик Жан Пельтье.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты