В недавних статьях в EDN мы видели конструкции термостатов, в которых функции датчика и нагревателя объединены в одном устройстве: полевом транзисторе, биполярном транзисторе, или даже в простом тонком медном проводе. Преимуществом термостатов, в которых в качестве комбинированного датчика и нагревателя используется транзистор, является то, что независимо от того, работает ли он в линейном или импульсном режиме, высокий КПД практически гарантирован.
Это происходит просто потому, что при объединении устройства пропускания мощности и нагревателя рассеиваемая мощность не тратится впустую. Просто, по определению, мы получаем больше тепла. Результат: КПД, близкий к 100%, неизбежен! К сожалению, жизнь термостата с горячей проволокой не так проста. Хотя в нем также объединены датчик и нагреватель, они остаются отделенными от устройства пропускания мощности. Поэтому мощность, которую он рассеивает, работая в линейном режиме, не вносит никакого вклада в нагрев. Она полностью расходуется впустую, что снижает КПД. Возможность избежать такой неэффективности делает импульсный режим интересной возможностью.
На Рисунке 1 показана схема, позволяющая достичь этой цели.
 | |
| Рисунок 1. | Импульсный термостат эффективно нагревает медный провод объединенного датчика/нагревателя. |
Схема на Рисунке 1 имеет много общего с линейным аналогом [1], схема которого приведена на Рисунке 2.
 | |
| Рисунок 2. | Термостат, работающий в линейном режиме, в котором используются температурный коэффициент и I2R нагрев медного провода диаметром 0.08 мм в качестве объединенного датчика/нагревателя. |
Их интерфейсы с объединенным нагревателем/датчиком на основе медной проволоки, по сути, идентичны. Разница между ними заключается в том, как операционный усилитель A1a управляет транзистором Q1.
На Рисунке 2 зависящая от температуры разность напряжений, падающих на R1 и R5+R6, линейно усиливается усилителем A1a и подается на затвор транзистора Q1. чтобы линейно нагревать провод в соответствии с заданным значением, установленным подстроечным резистором R5. Результатом является хороший контроль температуры, но при этом на Q1 рассеивается мощность до 10 Вт.
На Рисунке 1, напротив, положительная обратная связь усилителя A1a, создаваемая резистором R7, заставляет усилитель полностью включать или выключать транзистор Q1 в ответ на те же сигналы ошибки. Это простое отличие настолько повышает КПД нагрева, что, в отличие от схемы на Рисунке 2, Q1 на Рисунке 1 не нуждается в радиаторе, а вся схема работает только от половины напряжения питания.
КПД нагрева зависит от длины нагреваемого провода и составляет от 83% для 1.5 метров до 94% для 4.5. Эти показатели выгодно отличаются от линейной версии, максимальный КПД которой достигает лишь примерно 50%.
При этом последовательность калибровки остается одинаковой как для импульсного, так и для линейного термостата:
- Перед первым включением питания дайте температуре датчика/нагревателя полностью уравновеситься до комнатного значения.
- Полностью выверните R4 и R5 против часовой стрелки.
- Нажмите и удерживайте кнопку калибровки.
- Включите питание.
- Медленно вращайте R4 до первой вспышки светодиода.
- Отпустите кнопку калибровки.