Для вывода птицы с использованием универсального терморегулятора следует воспользоваться схемой, приведенной на рисунке 6. К тому же в этом варианте предусмотрена регулировка влажности, установлен таймер управления приводом переворотного механизма, звуковой сигнализатор нехватки уровня воды, устройство управления внешним зарядным устройством. Как видно из всего выше сказанного данный терморегулятор целесообразно использовать для одновременного вывода более 100 яиц. На рисунке 7 - расположение печатных проводников, на рисунке 8 - расположение деталей.

Рисунок 6 Принципиальная схема терморегулятора для инкубатора с безперебойным питанием


Рисунок 7 Чертеж печатной платы терморегулятора (мастшаб 1 мм=4пкс, вид со стороны деталей)


Рисунок 8 Расположение деталей на печатной плате терморегулятора для инкубатора.

    Прибор включается выключателем SA1, вместо которого лучше использовать автоматические выключатели типа ДЭК или аналогичный ему, внешний вид выключателя показан на рис. 18 главы "Системы безопасности".
    Напряжение питания 220 В проходя понижающий трансформатор выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и стабилизируется интегральным стабилизатором DA1(КР142ЕН8В - 15 В). Стабилизированное напряжение 15V служит для питания реле К1(нагрев от сети), К2(управление приводом переворотного механизма), К3(управление зарядным устройством).
    На диодах VD5, VD6 собран логический элемент "ИЛИ". При наличии напряжения питания сети 15 В беспрепятственно проходит через диод VD5 и попадает на DA2(КР142ЕН8А - 9 В). Диод VD6 будет заперт, поскольку напряжение на его катоде больше, чем на аноде. Как только напряжение сети пропадет и на катодах VD5, VD6 уменьшится до 12 В, VD6 откроется и напряжение 12 В с АКБ попадет на DA2. Напряжением 9 В питаются компараторы DA3-DA5 и микросхемы DD1-DD3.
    При подаче напряжения питания через конденсатор С5 происходит принудительный сброс в ноль счетчиков DD1 и DD2. После зарядки этого конденсатора на дальнейшую работу устройства он никак не влияет.
    На ОУ DA3 и DA4 собраны аналоги компараторов отвечающих за температуру и влажность соответственно. От предыдущего они отличаются тем, что изменена полярность измерительного моста. Теперь до повышения температуры на установленную величину на выходе ОУ будет напряжение близкое к напряжению питания, что в свою очередь откроет, через токоограничивающие резисторы, транзисторы VT1 и VT3.
    С выхода DA3 сигнал через резисторы подается на базы транзисторов VT1, VT3 и резистор R10. При наличии на выходе ОУ напряжения близкого к напряжению питания (далее - лог.1), оба транзистора будут открыты. Если устройство в данный момент питается от сети, то на верхнем выводе катушки К1 будет напряжение 15 В, и реле замкнет свои контакты, тем самым будет подано напряжение 220 В на нагревательный элемент Rнагр. Эти же 15 В попадают через резисторы R11 и R12 на базу VT2, в коллекторную цепь которого включена катушка реле К2. Поскольку эмиттер этого транзистора подключен к напряжению АКБ 12 В, то на базе образуется потенциал больший, чем на эмиттере (чтобы не прожечь переход база-эмиттер обратной полярностью установлен диод VD9) и транзистор остается полностью закрытым. Поэтому, несмотря на то, что транзистор VT3 находится в режиме насыщения, ток через обмотку реле K2 не потечет, и оно не включится. Как только пропадет напряжение питания 220 В, на базе VT2 исчезнет запрещающее работу напряжение 15 В и он через резистор R13 идущий на массу войдет в режим насыщения, ток через обмотку К2 потечет, контакты реле замкнутся и подадут напряжение 12 В с АКБ на низковольтные нагреватели HL1-HL4. Реле К1 естественно не включится, поскольку пропадет необходимое для его работы напряжение 15 В.
    Нагрев воздух в инкубаторе до установленной величины DA3 изменит состояние на своем выходе на напряжение близкое к нулю. Ток через R 10 и VD15 перестанет течь и на входе "С" DD1 через резистор R15 образуется лог.0. Температура в инкубаторе постепенно будет понижаться и в определенный момент DA3 изменит состояние на своем выходе на лог.1, ток через VD10 создаст на входе С DD1 фронт импульса, который счетчик и посчитает , изменив на выводе 9 лог.0 на лог.1. После нагрева DA3 снова подаст лог.0, а после остывания - лог.1 на вход счетчика. Так будет продолжаться пока счетчик не досчитает до 6 разряда (64 раза).
    Как только на выводе 6 DD1 появиться напряжение лог.1 разблокируется DA4 на его выходе сформируется лог.1, откроется транзистор VT5 и включится двигатель "М", увеличивающий влажность воздуха (описание увлажнителя будет приведено ниже). Такая задержка необходима для того, чтобы вода находящаяся в инкубаторе сама нагрелась до температуры позволяющей судить о влажности в инкубаторе. Необходимо отметить, что регулировка влажности в данной конструкции основана на принципе работы бытового психометра, т.е. влажность высчитывается по разности температур сухого и влажного термометров. Другими словами, увлажнитель работает до тех пор, пока температура воды не достигнет установленного значения.
    Продолжая считать импульсы с DA3, счетчик DD1 неизбежно достигнет состояния, когда на 8-м разряде (вывод 12) появится уровень лог.1. Лог.1 с вывода 12 через диод VD16 запретит дальнейшую работу счетчика, разрешит работу увлажнителя и зажжет индикатор "ГОТОВ", что в свою очередь означает, что микроклимат создан и можно закладывать в инкубатор яйца.
    На элементе DD3.1 выполнен формирователь состояния уровня воды. Как только уровень воды опустится ниже расположения концевого датчика на входе DD3.1 сформируется лог.1, на выходе появится лог.0, что в свою очередь разрешит работу мультивибратора на элементах DD3.2 и DD3.3. Подобная схема мультивибратора наиболее устойчиво работает на низких частотах, поскольку принцип работы как у обычного транзисторного мультивибратора. На выходе DD3.2 будет появляться лог.1 и на базу VT7 через резистор будет подаваться положительное напряжение смещения. Разность номиналов конденсаторов С9, С10 делает его не симметричным, что позволяет мультивибратору очень устойчиво запускаться.
    На транзисторах VT6 и VT7 собран мультивибратор (принцип работы мультивибратора подробно описан выше, только изменена полярность включения и структура транзисторов). Поскольку напряжение смещения (разрешения) будет подаваться периодически, то о недостаточности воды в инкубаторе будет свидетельствовать прерывистый звуковой сигнал. В качестве нагрузки мультивибратора использована динамическая головка и токоограничивающий резистор R39. Номинал частотозадающего конденсатора C12 подобран для зуммера используемого в китайских будильниках типа "Домик". Поиск таких, вышедших из строя, будильников труда не доставит, наверное, никому. Использование именно этого зуммера обосновано тем, что он развивает, при небольшой потребляемой мощности, очень высокое звуковое давление. При использовании пьезо-керамического излучателя или динамической головки потребуется подобрать конденсатор С12 (частота) и R39 (громкость).
    На транзисторе VT4 выполнен контроллер наличия АКБ. Принцип работы такой же, как у VT2, только напряжение с коллектора через диод VD19 и токоограничивающий резистор подается на базу VT7. Как только исчезнет напряжение 12 В с АКБ, транзистор VT4 откроется, запуститься мультивибратор на VT6, VT7, и устройство уведомит об этом непрерывным звуком звуковым сигналом.
    На элементах DD3.4 и DD3.5 выполнен такой же мультивибратор, как на DD3.2 и DD3.3. Этот мультивибратор определяет время включения переворотного механизма и выполнен отдельно для наиболее точной подгонки под любой переворотный механизм (в дальнейшем ПМ). На DD2 выполнен счетчик определяющий время интервалов между включением переворотного механизма. При частоте генерации мультивибратора 4Гц на 11 разряде (вывод 1) сигнал разрешения работы ПМ появится приблизительно через 16 минут, на 12 разряде (вывод 2) - через 32 минуты, на 13 разряде (вывод 3) - через 1 час. На плате предусмотрены отверстия для перемычки с соответствующего разряда , хотя можно поставить и галетный переключатель. Время работы ПМ определяется сопротивлением резисторов R40+R41 и емкостью конденсатора C16. Резистором R40 регулируют продолжительность работы ПМ. Как правило, время работы зависит от используемого типа ПМ, используемого типа двигателя, передаточного числа редуктора (в качестве редуктора можно использовать механизм от настенных часов Советской эпохи) и размера яиц. При необходимости можно увеличить емкость С16, тем самым, увеличивая время работы ПМ. Выключатель SA2 предназначен для блокировки ПМ на последних днях инкубации, во избежания травм молодняка.
    На ОУ DA5 выполнен компаратор, контролирующий состояние АКБ и управляющий зарядным устройством (далее - ЗУ). На 3-м выводе ОУ создано опорное напряжение (R45 и VD23), R44 и R46 образуют положительную обратную связь для формирования диапазона захвата рабочих напряжений АКБ. При зарядке АКБ его напряжение неизбежно увеличивается и достигнув напряжения заряженного АКБ (14.2-14.4V) напряжение на выводе 2 ОУ должно превысить напряжение на выводе 3 (устанавливается этот режим резистором R49). Как только это произойдет, на выходе ОУ напряжение изменится с лог.1 на лог.0. Ток через базовый переход VT9 перестанет течь и он закроется, реле К4 разомкнет контакты и снимет напряжения питания с ЗУ, зарядка АКБ прекратится.
    В момент появления напряжения питания 220 В, стабилизированное напряжение 15 В проходя, через заряжающийся конденсатор С18 кратковременно откроет транзистор VT8. На выводе 2 DA5 сформируется напряжение ниже установленного предела и на выходе DA5 появится лог.1, которая через транзистор VT9 и реле К4 включит ЗУ. Как только, израсходованная за время отсутствия сетевого напряжения, энергия АКБ будет восстановлена - ЗУ будет отключено. Кнопка SA1 предназначена для принудительного запуска ЗУ.
    При отсутствии АКБ DA5, в момент включения питания 220 В, включит ЗУ и напряжение на входе 2 через резисторы R43 и R49 очень быстро начнет подниматься (время зарядки С17). По достижению установленного R49 предела и DA5 выключит ЗУ. Напряжение 12 В быстро исчезнет, но DA5 не включит ЗУ до тех пор пока не разрядится, до определенного отношением резисторов R46-R44 предела, конденсатор С17. Конденсатор С17 должен быть на напряжение минимум 50 В, потому, что при отсутствии АКБ на клеммах разъема XS3 возможны броски до максимального выходного напряжения выдаваемое ЗУ, а оно, в зависимости от типа ЗУ может достигать 20-40 В. Однако при пропадании 12 В с АКБ откроется транзистор VT4. Открытый VT4 включит непрерывный звуковой сигнал через VD19 и через VD18 заблокирует DA5. C8 необходим для увеличения постоянной времени работы VT4 при восстановлении напряжения АКБ 12 В. Резистор R46 подбирается до захвата режима вкл-выкл, включение при напряжении менее 12 вольт, а выключение при 14,2 вольта.
    Конструкция и детали.
    Диоды VD1-VD7 - любые на ток 2-3 А и напряжение не менее 100 В (КД257, FR207 и т.д.); VD7,VD9, VD18, VD20 - любые на ток 0.5 А и тоже напряжение (КД209, IN4007 и т.д); остальные - любые из ряда КД521, КД522, КД103 и т.д.
    VT1, VT3, VT9, VT10 - КТ815 с любой буквой и без теплоотводов (большой запас по мощности позволяет использовать реле практически любого типа). VT2, VT6 - KT814 с любой буквой. VT7, VT8 - любые из серии КТ3102. VT4 - любой из серии КТ3107.
    DA3-DA5 - К544УД2А (использовались в оригинале поэтому выводы 1 и 8 замкнуты, в качестве замены можно использовать весь ряд замен предыдущего терморегулятора).
    DD1, DD2 - К561ИЕ16 (5-й вывод DD3 необходимо удалить - технологический ход), DD3 - К561ЛН2.
    SA1 - любая кнопка без фиксации, SA2 - любая кнопка с фиксацией.
    К1, К3, К4 - любые реле с обмоткой 15 В и контактами не менее 2 А. Все контактные группы необходимо соединить параллельно. К2 - автомобильное реле сигнала (напряжение обмотки - 12 В, ток через контакты - 30 А).
    HL1-HL4 - лучше использовать обычные лампы мотоциклетных фар (галогенные и криптоновые слишком мощные) мощностью на одну спираль 40-50 Вт. Обе спирали лучше соединить параллельно. Суммарная мощность не должна превысить 350 Вт (12 В x 30 А = 360 Вт).
    Rнагр - такой же как в на предыдущем терморегуляторе.
    Тип АКБ зависит от размеров инкубатора, его теплоизоляционных свойств и продолжительности отсутствия сетевого напряжения.
    Двигатель М - от импортной магнитолы с удаленным регулятором частоты вращения.

    Увлажнитель изготавливается полностью самостоятельно. Для изготовления потребуется небольшая лейка (воронка) для заполнения бутылок. Необходимо подобрать сверло, диаметр которого будет на 2-4мм меньше внутреннего диаметра носика лейки. Отступив от края хвоста сверла 15-20мм, на сверло плотно наматывается бумажная полоса шириной 5-7мм. Толщина намотки такова, что сверло очень туго входит в носик лейки. Затем необходимо заткнуть носик лейки получившейся пробкой (рабочая область сверла должна находится внутри лейки), установить лейку вертикально и заполнить растопленным парафином (бытовые свечи). Получившаяся конструкция (рис. 9а) выдерживается неподвижно до полного застывания парафина. После полного затвердения аккуратным постукиванием по хвосту сверла парафиновую заготовку выбивают из лейки.

Рисунок 9 Изготовление распылителя для увлажнителя воздуха

    Сверло зажимают в патрон электродрели (токарного станка) и резаком изготовленным из ножовочного полотна аккуратно, по 0.5-0.7мм срезают парафин с вращающейся заготовки до получения заготовки в форме "дудки" (рис. 9б). Высота "дудки" 45-50мм, диаметр - 55-60мм. Радиус закругления особой роли не играет, лишь бы не было резких переходов.
    После обточки парафиновой заготовки необходимо развести клей "ЭДП" (эпоксидный) и обмотать заготовку матерчатой полосой тщательно пропитанной клеем. Толщина намотки - 3-4мм, с торца заготовки необходимо сделать в центре цилиндрик из матерчатых кругов диаметром 10-12мм. Высота цилиндрика - 8-10мм. После полимеризации клея необходимо опять зажать хвост сверла в патрон дрели и напильником с крупным зубом придать заготовке гладкий вид. Затем с торца цилиндрика сверлится отверстие по диаметру вала двигателя и глубиной 6-7мм (заготовка вращается - сверло неподвижно). Отступив от края внешней стороны, широкой части заготовки 3-4мм в заготовке сверлится 4 отверстия диаметром 1-1.2мм. Отверстия сверлятся под прямым углом к плоской части заготовки (рис. 9в). Возле первого отверстия необходимо поставить метку с обоих строн. После сверления необходимо самую широкую часть срезать напильником (заготовка вращается) и разделить получившиеся части.
    ВНИМАНИЕ! На всех этапах обработки необходимо следить за температурой заготовки, она не должна превысить 25оС, так как парафин может размягчиться и заготовка потеряет ось вращения (начнет бить). Лучше всего перед механическими обработками выдержать заготовку в морозилке холодилька 20-30минут.
    Далее из заготовок выплавляют парафин и промывают заготовку бензином "Нефрас - калоша" (бензин хорошо растворяет парафин). В 4 отверстия вставляться медная или аллюминивая проволока подходящего диаметра и фиксируется клеем "ЭДП" (метки первого отверстия должны совпасть). Расстояние между заготовками 2-3 мм. После застывания клея торчащие концы проволоки обрезаются и зашкуриваются мелкой наждачкой.
    Далее необходимо изготовить крыльчатку из жести от консервных банок. Диаметр круга на 4-5мм больше, чем верхний диаметр конической заготовки. В центре круга сверлится отверстие диаметром 1мм, затем оно керном пробивается до диаметра вала двигателя. Круг размечается на 8 одинаковых секторов и ножницами по металлу по разметке надрезается на 2/3 радиуса. Затем каждый сектор загибается на 25-30о.
    Далее необходимо изготовить каркас, для этого идеально подойдет фольгированный стеклотекстолит. Вырезав круг на 30-35мм больше чем больший диаметр конической заготовки необходимо нарезать 8 полосок шириной 10-12мм и длиной на 5-7мм больше чем высота конической заготовки. В центре круга сверлится отверстие на 1-2мм больше диаметра вала и 2-4 отверстия под винты для закрепления двигателя. На стеклотекстолитовом круге наносится разметка 8-ми равных секторов и по краю круга, по разметке припаиваются торцом полосы. Двигатель закрепляется, на вал наносится эпоксидный клей, надевается крыльчатка и конус. Необходимо проделывать это аккуратно, чтобы клей не попал в подшипник скольжения двигателя.
    В качестве нижней крышки можно использовать банку для проявки фотопленки, в качестве верней крышки можно подобрать банку от маргарина или масла. Каркас из стеклотекстолита с закрепленным двигателем и приклеенным конусом фиксируется на дне нижней крышке эпоксидным клеем (перед нанесением клея поверхности необходимо тщательно зашкурить крупной наждачкой). В верхней крышке сверлится 8-14 отверстий диаметром 10-12мм. Необходимо учесть условие - нижний край верхней крышки должен быть ниже прорези в конусе на 5-7мм. В нижней части нижней крышки сверлится 2 отверстия, одно диаметром с шариковую ручку, втрое - стержень шариковой ручки. Шариковая ручка обрезается до длины 25-30мм, пустой стержень от ручки - 30-35мм. Затем получившиеся трубки вставляются в соответствующие отверстия и клеятся эпоксидным клеем с тканью. На отрезок ручки надевается виниловая трубка и соединяется с основной емкостью с водой. Отрезок стержня вклеивается в пластмассовый цилиндрик с запаенным или заклеенным дном. Диаметр - 8-10мм, длина - 35-40мм (можно использовать корпус от толстого фломастера или маркера). Из латунного отрезка трубки диаметром 5-6мм отрезается кусочек диной 37-45мм (идеально подойдет секция телескопической антенны) и одна сторона запаивается. Затем необходимо заполнить на ? длины теплоотводящей пастой и вставить, обмотанный тонкой фторопластовой лентой, R23 (рис. 10). Следует отметить, что от объема воды в емкости, где находится R23, зависит точность поддержания влажности - чем меньше объем, тем больше точность (при маленьком объеме - маленькая инерционность).

Рисунок 10 Увлажнитель воздуха для инкубатора

    При настройке инкубатора необходимо учитывать, что увлажнитель должен использоваться для поддержания необходимой влажности, а не для ее создания. Площадь испарения основных емкостей с водой подбирается таким образом, чтобы при отключенном увлажнителе влажности не хватало не более чем 15-20%.
    Принцип работы увлажнителя основан на центробежной силе. При подаче питания на двигатель конус начинает вращаться и вода, тонким слоем, по тонкой части конуса начинает подниматься вверх. Достигнув изгиба конуса, вода начинает получать большую угловую скорость и, продолжая подниматься, достигает прорези в верхней части конуса. Имея достаточно высокую угловую скорость, вода отрывается от края очень маленькими каплями и подхватывается воздушным потоком, создаваемым крыльчаткой в верхней части корпуса. Более крупные капли, ударяясь о верхнюю крышку, будут стекать назад в резервуар. Необходимо отметить, что полярность подключения двигателя такова, что воздушный поток от крыльчатки направлен вниз.
    В нижней крышке так же закреплен концевой датчик уровня воды. Нижний край контактных площадок должен быть выше на 4-5мм нижнего края конуса увлажнителя. Изготовить его можно из фольгированного текстолита. Примерный вид показан на рисунке 11. После травления фольга зачищается наждачной шкуркой, затем лудится припоем марки ПОС-90 (наименее критичен к коррозии), к одной площадке припаивается центральная жила, к другой - экран экранированного провода идущего на плату устройства. Места пайки тщательно обрабатываются эпоксидным клеем, который наносится 3-4 раза тонким слоем. После застывания каждого слоя его зачищают крупной наждачной бумагой.

Рисунок 11 Применый вид концевого датчика для определния уровня воды в системе инкубатроа

    Тип разъемов - любой, главное учесть, что бы не было возможности их перепутать и что бы контакты разъема выдерживали протекающий через них ток. XS1, XS2, XS4 - должны выдерживать 2-3 А, XS3, XS5 - 25-35 ампер, XS7-XS10 - 300 миллиампер.
    По поводу XS6 стоит отметить, что это разъем двойного назначения. Во-первых, с него запитан двигатель переворотного механизма, во-вторых, на нем устанавливается тип этого двигателя. Если двигатель на напряжение 220 В, то необходимо соединить перемычкой 3-й и 4-й контакты разъема, а питание на двигатель брать с 5-го и 6-го контактов. Если двигатель на 24-27 В, то перемычкой соединяют 2-й и 4-й контакты, а питание берут с 5-го и 7-го контактов. Если двигатель на 12 В, то питание берут с 5-го и 7-го контактов (такой двигатель потребляет большую мощность, поэтому чтобы не увеличивать габариты сетевого трансформатора он запитан с АКБ), а перемычкой замыкаются 1-й и 4-й контакты.
    Сетевой трансформатор TV должен иметь 18-20 В переменного напряжения на вторичной обмотке, мощность трансформатора зависит от использования его для питания двигателя ПМ, если двигатель ПМ будет на напряжение 220 В или 12 В, то вполне хватит мощности трансформатора на 25-30Вт, если же двигатель ПМ на 24-27 В, то мощность должна быть не менее 25 Вт + мощность двигателя. Если мощность 24-27-ми вольтового двигателя более 20Вт, то необходимо заменить диоды VD1-VD4 на более мощные.
    Микросхемы DA1 и DA2 закреплены на общий теплоотвод, аллюминивая пластина размерами 50х100мм и толщиной 2-3мм.
    Если выводом птицы Вы занимаетесь недавно, то можно воспользоваться температурными режимами из таблицы 1.
    Если нет психометра, то его можно изготовить самостоятельно, для этого потребуется приобрести 2 воздушных термометра, желательно ртутных. Если точных термометров нет возможности достать, то уже в самом крайнем случае, можно использовать термометры, предназначенные для улицы, только следует выбрать самые точные. Для этого можно попросить у продавца выложить все термометры, которые есть в наличии и выбрать 2 с одинаковыми показаниями, равными средней температуре, между максимальными показаниями и минимальными. Далее термометры закрепляются на каком либо основании (рис 12). Емкость для воды можно изготовить из баночки от детского питания, к крышке необходимо прикрепить виниловую трубку диаметром 8-10мм и вывернуть ее вниз. На основании делаются хомутики, в которые вкладывается баночка вверх дном. В трубку вкладывается марля, намотанная на кончик термометра и психометр готов. Для заполнения необходимо снять баночку, отвернув ее от крышки, заполнить водой, перевернуть психометр и завернуть баночку в крышку. Перевернув конструкцию обратно, вода заполнит трубку, но в связи с отсутствием доступа воздуха не потечет, по принципу поилки для цыплят. По мере испарения в баночку будет поступать воздух и уровень воды будет поддерживаться на одном уровне.

Рисунок 12 Конструкция психометра для определения уровня влажности внутри инкубатора.

    Переворотные механизмы могут иметь разнообразную конструкцию, самые популярные приведены на рисунке 13. Главное, что следует учесть, это первое передаточное звено редуктора - оно должно быть изготовлено на базе ременной передачи. В момент запуска двигателя ось двигателя будет иметь возможность немного провернуться не приводя в движение весь редуктор, что сильно уменьшит пусковой ток и увеличит ресурс самого двигателя. Остальные звенья редуктора могут быть как ременные, так и шестеренчатые. На рис. 13а приведена схема барабанного механизма, обеспечивает медленное вращение яиц на 3600. На рис. 13б - механизм качельного типа, при его использовании следует переворачивать яйца в ручную на 1800 один раз в 2-3 суток, поскольку полного переворота яиц не происходит. На рис. 13в - механизм ползункового типа, угол переворота зависит от размера яйца, для полного переворота необходимо, чтобы ход ползунка был на 5-10мм больше длины окружности меньшего диаметра яйца. Для расчета берутся яйца максимального размера, например гусиные.

Рисунок 13 Переворотные механизмы для инкубаторов.