07:25 Терморегулятор для инкубатора с печатной платой. | |
Схема принципиальная Терморегулятор для инкубатора с печатной платой.Основным узлом любого инкубатора, как известно, является терморегулятор. В популярной научно-технической литературе можно встретить большое количество схем, позволяющих изготовить такое устройство самостоятельно. Выбор здесь достаточно широк и по схемотехническим решениям, и по элементной базе.Не смотря на значительные различия, есть одно обстоятельство, которое их объединяет: все они работают в так называемом "дискретном" режиме (нагрев-пауза-нагрев). Такой режим нельзя признать оптимальным, т.к. он противоречит принципу "природосообразности". В самом деле, не вскакивает ведь наседка каждые 3–5 минут с гнезда. Обогрев яиц происходит непрерывно при строго определенной температуре. Поэтому при постройке собственного инкубатора ставилась задача реализовать именно такой режим в работе терморегулятора: непрерывный (или "аналоговый"). Точность поддержания температуры обогрева должна составлять ± 0,3 °C. Силовой элемент (тиристор) управляется фазоимпульсным методом. Принципиальная схема терморегулятора показана на рис 1.  Получилось простое и достаточно экономичное устройство. Функционирует оно так. В момент включения нагревательный элемент работает на полную мощность. По мере повышения температуры в инкубаторе, мощность нагревательного элемента плавно уменьшается. В рабочем режиме, при достижении температуры 38,2 °C, устанавливается термодинамическое равновесие, при котором количество тепла, получаемого от нагревателя, становится равным количеству тепла, рассеиваемому через щели и вентиляционные отверстия инкубационной камеры. Замеры показали, что в рабочем режиме инкубатор потребляет от сети примерно 10–12 Вт (количество обогреваемых яиц может достигать 300 штук). Учитывая, что инкубационный период длится 21–31 день (в зависимости от вида птицы), последнее обстоятельство является решающим при оценке себестоимости продукции. Назначение элементов схемы тиристорного регулятора. Транзисторы VT1, VT2 образуют аналог однопереходного транзистора. Диод VD9, включенный в обратном направлении, выполняет роль термодатчика, который установлен внутри инкубационной камеры. Когда температура меньше рабочей, сопротивление термодатчика велико, транзистор VT3 закрыт и не оказывает влияние на работу однопереходного транзистора, тиристор открывается в начале каждого полупериода напряжения сети, нагревательный элемент включен на полную мощность. При повышении температуры в инкубационной камере, сопротивление термодатчика VD9 уменьшается, транзистор VT3 переходит в проводящее состояние и начинает шунтировать интегрирующий конденсатор С1. Время его зарядки увеличивается, аналог однопереходного транзистора (VT1, VT2) станет включаться позже. Время включенного состояния тиристора VS1 станет меньше, мощность нагревательного элемента уменьшится. При достижении рабочей температуры в камере, транзистор VT3 будет почти полностью открыт, а время включенного состояния тиристора станет минимальным, мощность нагревательного элемента также станет минимальной. Он будет отдавать в камеру столько тепла, сколько она теряет через вентиляционные отверстия. Такое состояние теплового равновесия будет сохраняться сколь угодно долго. Если температура в камере начнет понижаться (например, приоткрыть дверь камеры), то сопротивление термодатчика VD9 увеличится, сопротивление коллектор-эмиттер транзистора VT3 станет больше, интегрирующий конденсатор станет заряжаться быстрее, аналог однопереходного транзистора, и тиристор будут открываться раньше, нагревательный элемент будет дольше подключен к сети, количество тепла станет больше. Так будет до тех пор, пока температура не повысится до рабочей. Если температура станет повышаться выше рабочей, сопротивление термодатчика станет еще меньше, транзистор VT3 откроется полностью и "закоротит" интегрирующий конденсатор С1, тиристор VS1 выключится, нагревательный элемент отключится от сети. При понижении температуры процесс пойдет в обратном направлении. Переменный резистор R6 задаёт значение рабочей температуры в инкубационной камере. Стабилитрон VD8 стабилизирует работу аналога однопереходного транзистора. Если его исключить, точность поддержания температуры в инкубаторе станет равной ±1,5°C, что, конечно, не допустимо. Диод VD5 защищает транзисторы VT1, VT2 от пробоя. Последовательно включенные стабилитроны VD6, VD7 можно заменить одним стабилитроном, у которого напряжение стабилизации равно сумме напряжений стабилизации VD6 и VD7. Резистор R3 определяет напряжение открывания аналога однопереходного транзистора. На начальном этапе настройки вместо него включают переменный резистор сопротивлением 20 кОм, стабилитрон VD8 также временно отключают. Добиваются устойчивой работы терморегулятора в рабочем режиме. Отключают терморегулятор, измеряют сопротивление переменного резистора, и вместо него подключают постоянный резистор такого значения. Эта операция наиболее ответственна, и её, возможно, придется повторить несколько раз, чтобы наиболее точно подобрать R3, может быть также понадобится уточнить значение резистора R2. Транзистор VT3 должен иметь коэффициент усиления по току β=60-100. Большие значения коэффициента усиления делают терморегулятор слишком чувствительным, и даже незначительные флуктуации теплового потока в инкубационной камере изменяют режим его работы: он становится "колебательным". Меньшие значения коэффициента снижают точность поддержания температуры. Элементная база. В терморегуляторе использованы постоянные резисторы R2, R3, R5 типа МЛТ, ВС-0,25, R1-МЛТ-2, R6-СП4-2М, СПО-1, конденсатор С1-МБМ, К71-5 на напряжение не менее 160 В, транзистор Т1 можно заменить на МП-39, МП-41, КТ-501, КТ-3107, транзистор Т2- на МП-36, МП-38, КТ-503, КТ-3102, Т3- на КТ-611, КТ-503, диоды VD1- VD4- на КД202К, КД202Л, КД202Н, КД202Р, КД202С, диод VD5- на Д226В. У транзисторов Т1 - Т3 могут быть любые буквенные индексы. В качестве термодатчика VD6 можно использовать р-n- переходы германиевых транзисторов МП-40, МП-41, МП-42, МП-26. Тиристор VS1 можно заменить на КУ201К. Стабилитроны VD6, VD7, VD8-на Д814А. Реле К1 - импортное TSG1, с одной парой замыкающих и одной парой размыкающих контактов. Катушка реле К1 рассчитана на напряжение 220 В. Нагревательный элемент–две параллельных цепи ламп (одна в верхней части камеры, другая – в нижней). В каждой цепи – две последовательно включенных лампочки по 100 Вт каждая. Общая максимальная мощность нагревательного элемента не должна превышать 100 Вт при использовании тиристоров серии КУ201. К корпусу тиристора прикручивают медную или алюминиевую пластину площадью не менее 9 см2, которая будет выполнять роль теплового радиатора. Если мощность нагревательного элемента будет превышать 100 Вт, то тиристор VS1 заменяют на КУ202Н или КУ202М, а резистор R1 должен иметь мощность теплового рассеяния ≥5 Вт, диоды VD1 – VD4 также должны выдерживать возросшую токовую нагрузку. В авторском варианте при сборке терморегулятора использовалась текстолитовая плата и применялся навесной монтаж. При наличии соответствующих навыков можно изготовить печатную плату, один из вариантов которой приведён на рис.2. 
Похожие материалы: | |
|
| |
