Терморегулятор для инкубатора

30-11-2012, 14:37 От: admin Посмотрели: 2916

    Описываемый ниже терморегулятор имеет параметры зависимые только от желания изготовителя, что в свою очередь позволяет использовать его не только для вывода птицы. Хорошо подогнанный терморегулятор показал следующие характеристики:
    напряжение питания минимум 130 В
    максимум 290 В
    точность - более 0,1 °С (более точного воздушного ртутного термометра не было).
    мощность нагрузки не более 2 кВт
    при подаче напряжения питания 380V продолжал работать - 3.5мин
    при проведении сварочных работ сварочным аппаратом мощностью 4кВт и при питании от одной розетки в течении 2-х часов показания термометра не изменились.
    При использовании номиналов указанных на схеме были получены следующие характеристики:
    напряжение питания 160-270 В
    точность 0.1ОС
    Условно терморегулятор состоит из пяти узлов: стабилизированный блок питания; формирователь импульсов разрешения работы; мультивибратор; компаратор на ОУ; силовой ключ (принципиальная схема изображена на рис. 3, чертеж печатной платы - рис. 4, расположение деталей - рис. 5).

Принципиальная схема терморегулятора для инкубатора
Рисунок 3 Принципиальная схема терморегулятора для инкубатора

Чертеж печатной платы терморегулятора (масштаб 4 пкс = 1 мм)
Рисунок 4 Чертеж печатной платы терморегулятора (масштаб 4 пкс = 1 мм, вид со стороны деталей)

Расположение деталей на печатной плате терморегулятора.
Рисунок 5 Расположение деталей на печатной плате терморегулятора.

    Блок питания выполнен по бестрансформаторной схеме и стабилизирован аналогом стабилитрона на транзисторе VT1(КТ815 с любой буквой или КТ817 с любой буквой). Гасящий конденсатор С3 шунтирован резистором R19 для его разряда в выключенном состоянии устройства и небольшой добавки тока в нагрузку. Индуктивность L1 и резистор R18 - токогасящие. Их введение в схему сильно увеличило "живучесть" прибора при плохом контакте вилки и розетки сети питания. При возникновении искры в момент включения и при плохом контакте рано или поздно возникнет ситуация когда напряжение заряженного конденсатора C3 (К73-17) будет противоположно напряжению самой сети питания. В результате на схему попадет импульс длительностью 1-5 миллисекунд напряжением как минимум 100-170 вольт. Естественно, что годных элементов останется не много. В качестве индуктивности L1 и L2 используются стирающие головки аудиоаппаратуры. Выбор подобных элементов чисто технологический. Дросселя такой мощности и индуктивности весьма громоздки и имеют горизонтальный тип корпуса. Стирающая головка компактна и позволяет сильно сэкономить место на печатной плате.
    Выпрямитель - однополупериодный, собран на диодах VD2-VD3. На транзисторе VT1 собран аналог стабилитрона. Данное решение очень сильно увеличило тепловую мощность получившегося стабилизатора (использование теплоотвода) и возможность использовать малогабаритные стабилитроны на 12-14 В. Повышенная тепловая мощность появилась из-за использования большего, чем необходимо гасящего конденсатора C3 (при питании от 210-230 В емкость конденсатора может быть 0.68мкФ х 400В). Увеличение емкости расширило диапазон питающих напряжений в нижнюю сторону. Теплоотводом служит аллюминивая полоска 20х72мм. На расстоянии 10мм выполнен продольный разрез на глубину 20мм. Верхний лепесток отгибается на угол 90О и обрезается на 15-17мм от линии сгиба. В транзисторе отверстие под винт зенкуется сверлом 8-10мм под винт "потай". Отогнутый лепесток теплоотвода прикладывается к металлической части корпуса транзистора и размечается отверстие под винт. Только после сверления отверстия и закрепления теплоотвода "потайным" винтом запаивают конденсатор С3. Для увеличения жесткости необходимо приклеить теплоотвод к стирающей головке и самой плате.
    Формирователь импульсов разрешения работы состоит из двух транзисторов - VT2-VT3 и делителя напряжения из резисторов R4 и R5. В момент перехода напряжения сети питания через ноль оба транзистора закрыты и на работу схемы не влияют. Как только напряжение сети питания начинает увеличиваться, на резисторе R5 создается достаточное падение напряжения и один из транзисторов открывается, блокируя работу мультивибратора. При появлении достаточного "+" на верхней по схеме клемме питания ток течет по цепи: верхняя клемма - эмиттер/база VT3 - R4 - нижняя клемма питания. В результате на базе получается потенциал меньше чем на эмиттере и VT3 открывается до состояния насыщения и на его коллекторе появляется напряжение, запрещающее работу мультивибратора. Если же "+" начинает увеличиваться на нижней по схеме клемме питания в работу вступает транзистор VT2. Отношение сопротивлений R5/R4 определяет напряжение, при превышении которого следует запретить работу мультивибратора и определяет время его работы, тем самым существенно снижая общий ток потребления и расширяя диапазон питающих напряжений. R5 - МЛТ-0.125 - 1.8-2.2ком.
    Мультивибратор собран на транзисторах VT4 и VT5 (оба с любой буквой). При снижении потенциала на базе VT4 он открывается и протекающий по цепочке R15 - VT4 - R16 ток открывает транзистор VT5. На коллекторе появляется напряжение близкое к напряжению на эмиттере. До сих пор заряженный конденсатор С4 начинает разряжаться через переход эмиттер-коллектор VT4 - R16 - переход база-эмиттер VT5 (что и удерживает его в открытом состоянии). Как только конденсатор C4 разрядится транзистор VT5 закроется и будет закрыт до тех пор, пока конденсатор не зарядится через резистор R15 до напряжения достаточного для открытия КТ 3107. Время протекания этих процессов определяется сопротивлением R15, R16 и емкостью С4, следовательно, частота работы мультивибратора зависит от номиналов этих элементов и коэффициента усиления транзисторов. R15, R16 -750ом-1ком, С4 - 0.015мкФ-0.047мкФ. Частота работы мультивибратора должна находится в пределах 5-15кГц. В качестве нагрузки для мультивибратора используются резистор R13 + L2 и С5 + R17 + управляющий электрод симистора. Индуктивность необходима для создания импульсов самоиндукции напряжением большим, чем на левом выводе резистора R13. В результате симистор открывается переменным напряжением и пропускает обе полуволны синусоиды питания.
    Компаратор DA1 выполнен на ОУ из-за большого количества замен, что в свою очередь облегчает повторяемость схемы. ОУ можно использовать практически любой, лишь бы напряжение питание ОУ было выше 10 В (К544УД2, К574УД1, К140УД6, К140УД7, К140УД8, КР140УД608, КР140УД708, КР140УД1208, КР140УД1408, К153УД2). В качестве датчика температуры в терморегуляторе используется терморезистор с номинальным сопротивлением 47ком. Подстроечным резистором R2 регулируется диапазон температур (34-42ОC), переменным R11 - температура. ОУ охвачен ПОС (R10) для более устойчивого включения-выключения нагрузки и определяет точность поддержания температуры. Номинал этого резистора может колебаться от 470ком до 750ком. В любом случае точности поддержания температуры достаточно даже для вывода перепелов. При использовании воздухомешалок не рекомендуется превышение номинала R10 более 510ком, в противном случае возможен быстрый выход из строя двигателя из-за перегрева от частых пусковых токов.
    Резисторы R8-R9 на 3-ем выводе ОУ создают опорное напряжение с которым сравнивается напряжение на выводе 2 ОУ, которое в свою очередь определяется делителем R2 + R3 + R11 / сопротивление терморезистора. Пока температура терморезистора ниже установленной, его сопротивление велико и на выводе 2 ОУ напряжение выше, чем на выводе 3, соответственно на выходе ОУ (вывод 6) будет напряжение близкое к нолю. Это напряжение через резистор R7 подается на базу транзистора VT4 и если формирователь дает разрешение мультивибратор запускается, и открывает силовой ключ VS1. Силовой ключ подает питание на нагревательный элемент и температура в инкубаторе начинает повышаться. Сопротивление терморезистора зависит от температуры окружающей среды и с ее увеличением уменьшается, тем самым уменьшая напряжение на выводе 2. Как только напряжение на выводе 2 станет меньше, чем на выводе 3 ОУ на своем выходе (вывод 6) изменит выходное напряжение на близкое к напряжению питания. Это напряжение через резистор R7 подается на базу VT4 и запретит работу мультивибратора.
    В качестве нагревательного элемента инкубатора лучше использовать нихромовую спираль мощностью 300-400Вт, если нет подходящей, можно последовательно соединить полторы-две спирали большей мощности. Отказ от традиционных ламп накаливания обоснован тем, что часто меняющаяся освещенность не благоприятно влияет на развивающийся имбрион.
    В качестве силового ключа VS1 можно использовать любой симистор серии ТС, необходимо только учесть, что номинальный ток симистора должен быть в 1.5-2 раза выше тока потребляемого нагревателем (у холодной спирали активное сопротивление меньше, чем у уже нагретой, а мощность спирали считается по разогретому сопротивлению).
    Регулировка терморегулятора может свестись к подбору конденсатора С4, при использовании слишком мощных симисторов с большим током открывания. При использовании ТС112-10-6, ТС112-16-6, подбора не требовалось ни с одним экземпляром (использовались конденсаторы на 0,015мкФ). При использовании ТС122-25-8 С4 с некоторыми экземплярами пришлось увеличить до 0,033мкФ.
    При использовании в качестве нагрузки только реактивных элементов (пускатели, трансформаторы и т.д.) тока удержания симистора в открытом состоянии в начале роста напряжения синусоиды может не хватить. Для решения этой проблемы можно воспользоваться установкой конденсатора С6 (4мкФ х 400В). Если подходящего не нашлось, то единственным выходом остается параллельное подключение к нагрузке лампы накаливания мощностью 25 Вт, а иногда и 40 Вт.
    Увеличивая сопротивление R5, и используя конкретную нагрузку, уменьшают время работы мультивибратора, тем самым, снижая потребление схемой ток и расширяя диапазон питающих напряжений в меньшую сторону. Увеличивая площадь теплоотвода на транзисторе стабилизатора, увеличивают диапазон питающих напряжений в большую сторону.
    Терморезистор установлен в корпусе инкубатора и соединен с платой экранированным, изолированным проводом, идеально подходит для этого одна жила низкочастотного видеошнура. На места пайки лучше надеть виниловую трубку (не рекомендуется прятать в трубку весь терморезистор, так как это увеличивает инерционность датчика и соответственно погрешность).
    Конструктивно терморегулятор для инкубатора можно выполнить в пластмассовом корпусе, ручка регулятора температуры должна быть пластмассовой, так как все детали регулятора имеют гальваническую связь с сетью! На корпусе имеется розетка для подключения нагрузки и светодиод АЛ307, индицирующий о подачи в нагрузку напряжения питания. При обрыве нагрузки светодиод будет еле видно светится (не хватит тока удержания симистора в открытом состоянии), что означает аварийную ситуацию.

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА И ВОДЫ ВНУТРИ ИНКУБАТОРА
ДНИ ИНКУБАЦИИ

ЦЫПЛЯТА

ГУСИ-УТКИ
t ВОЗДУХА °С
t ВОДЫ °С
t ВОЗДУХА °С
t ВОДЫ °С
1
40
35
39,5
34
2-5
39,5
34
39
34
6-10
39
32
38
32
11-19
38
30,5
37,5
31
С 20-го ДО ВЫЛУПА
37,5
33
36
32
ВЫЛУП
36
33
36
33

    Как видно, из всего выше сказанного, терморегулятор имеет достаточно хорошие параметры, но только в том случае если отсутствуют веерные или аварийные отключения электроэнергии.
    От проблемы отключения сетевого напряжения свободен более "продвинутый" вариант терморегулятора.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться, либо войти на сайт под своим именем.

Обсудить на форуме


На момент добавления Терморегулятор для инкубатора все ссылки были рабочие.
Все публикации статей, книг и журналов, представлены на этом сайте, исключительно для ознакомления,
авторские права на эти публикации принадлежат авторам статей, книг и издательствам журналов!
Подробно тут | Жалоба

Добавление комментария

Ваше имя:*
E-Mail:*
Текст:
Вопрос:
Решите уравнения x+2x=789
Ответ:*
Введите два слова, показанных на изображении:



Опрос

Ваши предпочтения в TRX


Одинарное преобразование
Двойное преобразование
Прямое преобразование
SDR
Другое
Мне всё равно

Популярные новости
Календарь новостей
«    Сентябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930