Класичні схеми терморегуляторів для домашнього інкубатора

Класичні схеми терморегуляторів для домашнього інкубатора

Ниже подана добірка схем терморегуляторів для невеликого домашнього інкубатора, котрі були опубліковані у 2000 - 2003 роках в українських журналах «Радiоаматор-Електрик» і «Радiоаматор-Конструктор». Такі схеми можна назвати класичними для всіх, хто працює з електронікою на пострадянському просторі, оскільки використовуються знайомі схемотехнічні рішення і звична елементна база.

Ці розробки ще досі потрібні, оскільки часто експлуатуються промислово виготовлені домашні інкубатори з механічними терморегуляторами, яким необхідна заміна; в таких випадках допоможуть схеми електронних терморегуляторів.

Схема з журналу «Радiоаматор-Електрик» №7 / 2001

Терморегулятор_1

Точність підтримки температури даним терморегулятором (повнорозмірна схема тут) всередині міні-інкубатора складає 0,2 ° С, і її можна регулювати в межах 37 ... 39 ° С. Працездатність приладу зберігається при коливаннях напруги мережі в межах ± 20% від номінального значення.

Робота запропонованої схеми терморегулятора для домашнього міні-інкубатора

Цей терморегулятор складається з терморезистивного моста R1 ... R6; двох компараторів на операційних підсилювачах DA1, DA2; вузла індикації "нагрів" на світлодіоді HL3, індикації "норма" на світлодіоді HL2, індикації "перегрів" на світлодіоді HL1, контролю протікання струму через нагрівальний елемент на світлодіоді HL4, звукової індикації перевищення граничної температури на транзисторах VT6-VT9, VT11, п'єзоелементі ( дзвінку) BQ1 і ключа, що забезпечує протікання струму через нагрівальний елемент, на транзисторі VT10. Живлення схеми виконано за безтрансформаторною схемою з гасячими конденсаторами С8, С9. Випрямляється напруга діодним мостом VD2, фільтрується конденсаторами С6, С7, стабілізується стабілітроном VD1. Діодний міст VD3-VD6 служить для подачі напруги необхідної полярності на транзистор VT10. На компараторе DA2 зібраний пороговий елемент, що включає нагрів елемента ЕК1. Коли температура повітря всередині інкубатора нижча встановленої резистором R2, на виводі 6 DA2 встановлюється напруга, близька до напруги живлення схеми.

Підсилений по струму сигнал через R11, HL3 надходить до бази транзистора VT10, транзистор відкривається, і струм протікає через нагрівальний елемент ЕК1. Падіння напруги на резисторі R17 достатньо, щоб засвітився світлодіод HL4, контролюючий протікання струму через нагрівальний елемент, а світлодіод HL3 индикує включення режиму "нагрів". При досягненні заданої температури напруга на виводі 6 DA2 знижується настільки, що закривається транзистор VT10, гаснуть світлодіоди HL3, HL4, нагрівальний елемент ЕК1 знеструмлюється, і починає світитися світлодіод HL2. При зниженні температури всередині інкубатора включається режим "нагрів".

Для більш чіткого перемикання між режимами в компараторі введений позитивний зворотний зв'язок за допомогою резистора R8. Режими "нагрів" і "норма" змінюють один одного. В результаті короткого замикання транзистора VT10 або з яких-небудь інших причин температура всередині інкубатора може перевищити 39,4 ° С. Перегрів вище цієї температури небезпечний для розвитку ембріонів (особливо в останні дні інкубації) і викликає їх масову загибель. Для запобігання цьому в схему введено ще один компаратор на операційному підсилювачі DA1. Він перемикається при досягненні температури 39 ° С. При цьому починає світитися світлодіод HL1, і відкривається ключ на транзисторі VT5. На транзисторах VT6-VT9 зібраний модифікований мультивибратор з високою навантажувальною здатністю. Цей низькочастотний релаксаційний генератор служить модулирующим для автогенератора високого тону, виконаного на транзисторі VT11 і пьезозвонке BQ1. У цьому режимі випромінювач видає переривчастий сигнал тривоги.

Для кращого візуального контролю за режимами роботи терморегулятора, струм через світлодіоди HL1-HL3 обраний відносно великим. Так як вихідний струм ОУ DA1, DA2 недостатній для забезпечення яскравого світіння HL1-HL3, в схему введені підсилювачі на транзисторах VT1-VT4.

Деталі й налагодження терморегулятора для міні-інкубатора

Деталі терморегулятора. Резистори R3-R6 стабільні типу С2-29, терморезистор R1 типу ММТ-1, підстроєчний резистор R2 типу СП5-16 0,25 Вт, решта - типів МЛТ, С2-23, С2-33. Конденсатори С1, С2, С7 малогабаритні багатошарові керамічні, фірми HITANO, конденсатори С8, С9 типу К73-17. Конденсатори С4-С6 фірми HITANO або типу К50-35. Операційні підсилювачі можна замінити на К140УД6 або КР140УД708, транзистори VT1-VT11 - на інші кремнієві малопотужні відповідної структури, транзистор VT10 - на потужний складовою високовольтний. Стабілітрон повинен бути розрахований на напругу 9 ... 10 В. Діодний міст VD2 можна замінити на міст з окремих діодів типу КД209А, цими ж діодами можна замінити міст VD3-VD6.

Налагодження терморегулятора. Попередньо збирають тональний генератор (VT11 і BQ1) на макетній платі і уточнюють опір резисторів R21, R22 для забезпечення надійної генерації, потім ці елементи встановлюють на друковану плату. Терморезистор монтують всередині інкубатора. Підключають нагрівач ЕК1 потужністю 30 ... 35 Вт до плати. В якості нагрівача можна використовувати 4 послідовно з'єднані 60-ватні лампи розжарювання або ТЕН.

Включають інкубатор в мережу. Контролюючи температуру повітря всередині інкубатора термометром, наприклад, ТЛ-4 (ГОСТ 215-73) з ціною поділки 0,1 ° С, встановлюють поріг включення нагрівального елементу резистором R2 при температурі 37,7 ... 38 ° C. Через півгодини роботи інкубатора уточнюють поріг включення. Потім замикають виводи колектор-емітер транзистора VT10. При температурі 39 ° С повинна включитися світлова та звукова сигналізації. Поріг включення встановлюють підбором резистора R5, а бажану яскравість світіння світлодіода HL4 - підбором резистора R17. На цьому налагодження терморегулятора можна вважати закінченим.

Схема терморегулятора з журналу «Радiоаматор-Електрик» №8 / 2001

Терморегулятор_2

Технічні дані:

  • напруга живлення 220 В, 50 Гц;
  • потужність комутації активного навантаження до 150 Вт;
  • точність підтримки температури ± 0,1 ° С;
  • діапазон регулювання температури від + 24 до 45 ° С.

Опис роботи схеми терморегулятора

Принципова схема пристрою показана на рис.1. На мікросхемі DA1 зібраний компаратор. Регулювання заданої температури проводиться змінним резистором R4. Термодатчик R5 підключений до схеми екранованим проводом в хлорвініловій ізоляції через фільтр C1R7 для зменшення наведень. Можна застосувати подвійний тонкий дріт, звитий в джгут. Терморезистор необхідно помістити в тонку поліхлорвінілову трубку.

Конденсатор С2 створює негативний зворотний зв'язок по змінному струму. Живлення схеми здійснюється через параметричний стабілізатор, виконаний на стабілітроні VD1 типу Д814А-Д. Конденсатор С3 - фільтр по живленню. Баластний резистор R9 для зменшення розсіювання потужності складений з двох послідовно з'єднаних резисторів 22 кОм 2 Вт. З цією ж метою транзисторний ключ на VT1 типу КТ605Б, КТ940А підключений не до стабілітрону, а до анода тиристора VS1.

Випрямний міст зібраний на діодах VD2-VD5 типу КД202К, М, Р, встановлених на невеликі П-подібні радіатори з алюмінію завтовшки 1-2 мм площею 2-2,5 см2 Тиристор VS1 також встановлений на аналогічний радіатор площею 10-12 см2.

В якості нагрівача використовуються освітлювальні лампи HL1 ... HL4, включені послідовно-паралельно для збільшення терміну служби і виключення аварійних ситуацій в разі перегоряння нитки розжарення однієї з ламп.

Робота схеми. Коли температура термодатчика менша заданого рівня, виставленого потенціометром R4, напруга на виводі 6 мікросхеми DA1 близька до напруги живлення. Ключ на транзисторі VT1 і тиристорі VS1 відкритий, обігрівач на HL1 ... HL4 підключений до мережі. Як тільки температура сягне заданого рівня, мікросхема DA1 переключиться, напруга на її виході стане близьким до нуля, тиристорний ключ закриється, і обігрівач відключиться від мережі. При відключенні обігрівача температура почне знижуватися, і, коли вона стане нижча заданого рівня, знову включаться ключ і обігрівач.

Деталі й їх заміна. У якості DA1 можна застосувати К140УД7, К140УД8, К153УД2 (підійде практично будь-який операційний підсилювач або компаратор). Конденсатори будь-якого типу на відповідну робочу напругу. Терморезистор R5 типу ММТ-4 (або інший з негативним ТКС). Його номінал може бути від 10 до 50 кОм. При цьому номінал R4 повинен бути таким же.

Пристрій, виконаний зі справних деталей, починає працювати відразу. При випробуванні та роботі слід дотримуватися правил техніки безпеки, так як пристрій має гальванічний зв'язок з мережею.

Друкована плата при використаній мікросхемі DA1 типу КР140УД6 показана на рис.2.

Терморегулятор_плата

Порада практика. КТ605Б для цієї системи не годяться! Ставте BU807!

Схема терморегулятора з журналу «Радiоаматор-Електрик» №8 / 2000

Терморегулятор_3

Даний термостабілізатор (повнорозмірна схема тут) пропонується для заміни в міні-інкубаторі «Квочка». Точність підтримки температури в інкубаторі "Квочка" 0,2 ° С. Температуру можна встановлювати в межах 37 ... 38,5 ° С. Термостабілізатор містить терморезисторний міст RK1, R1 ... R8, два компаратори на операційних підсилювачах DA1, DA2, вузол індикації температури "норма", "перегрів", вузол звукової індикації перевищення верхнього порогу температури на пьезодзвінку BQ1 і ланцюг управління симістором VS1.

У термостабілізаторі застосований блок живлення з гасячим конденсатором С7, однонапівперіодний випрямляч на діодах VD4, VD5. Напругу живлення схеми стабілізовано стабілітроном VD6, згладжено і відфільтровано конденсаторами С5 і С6. Так як симістор VS1 можна включити при будь-якій полярності між анодами А1 і А2 негативним імпульсом напруги на керуючим електроді по відношенню до аноду А1, то живлення схеми вибрано негативною напругою. На компараторе DA2 зібраний пороговий елемент, що включає нагрів інкубатора. Коли температура повітря всередині інкубатора нижча встановленої резистором R2, опір терморезистора RK1 великий, напруга на виводі 2 DA2 вища ніж на виводі 3 DA2, задана дільником R7R8, тоді на виводі 6 DA2 встановлюється низький потенціал, який дозволяє роботу генератора імпульсів на DD1.3, DD1 .4. Світлодіод HL3 індукує режим "нагрів". Так як нагрівальним елементом в інкубаторі "Квочка" служать чотири послідовно з'єднані 60-ватні лампи розжарювання, то в індикації протікання струму через навантаження немає необхідності.

Генератор на DD1.3, DD1.4 виробляє імпульси високої шпаруватості з періодом проходження 0,7 мс. Посилені по струму транзистором VT4 імпульси негативної полярності надходять через обмежувальний резистор R24 на керуючий електрод симістора VS1, і він включається. Як тільки температура в інкубаторі досягає заданої, опір терморезистора RK1 знижується настільки, що на виводі 2 DA2 напруга стає нижче, ніж на виводі 3 DA2. У цей час на виведення 6 DA2 напруга низького рівня змінюється на високе. Генератор імпульсів вимикається, отже, припиняється нагрів. Світлодіод HL3 гасне, а світлодіод HL2 "норма" запалюється. Гістерезис між режимами "нагрів" і "норма" становить 0,2 ° С.

Для яєць усіх видів сільськогосподарської птиці в усі періоди інкубації найбільш сприятлива температура повітря для яєць в діапазоні 37,7 ... 38,3 ° С. Перегрів вище 39,4 ° С небезпечний для розвитку ембріона. Перегрів в останні дні інкубації викликає масову загибель зародків. Для запобігання перегріву інкубаційного матеріалу призначений вузол на DA1. Коли температура повітря всередині інкубатора перевищить граничне значення, встановлене резистором R5, на виводі 6 DA1 з'явиться напруга високого рівня, засвітиться світлодіод HL1 "перегрів".

Проінвертована транзистором VT1 напруга дозволяє роботу низькочастотного генератора на DD1.1, DD1.2. Цей генератор модулює по амплітуді тональний генератор на VT2 і BQ1. Переривчастий акустичний сигнал оповіщає про те, що температура вийшла за верхню допустиму межу і необхідно додатково відкрити вентиляційні отвори або вимкнути інкубатор.

Схема терморегулятора розташована на друкованій платі розмірами 115 мм х 45 мм з одностороннього фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Розташування струмопровідних доріжок і радіоелементів показано на рис.2. Плата розрахована на встановлення постійних резисторів типу МЛТ. Резистори R1 ... R8 моста необхідно використовувати стабільні з малим ТКС типу С2-29 з допуском, не гіршим за 5%. Терморезистор RK1 типу ММТ-1. Підстроєчні резистори дротяні типу СП5-16, ВА-0,25Вт. Конденсатори С1-С4, С6 типу К10-17, конденсатори С7 типу К73-17, електролітичний типу К50-35.

Операційні підсилювачі DA1, DA2 рекомендується замінити на К140УД6, мікросхему DD1 - на К561ЛА7. Транзистори VT1-VT4 можливо замінити на інші відповідної структури. Симістор VS1 фірми "Філіпс" замінити відповідним не представляється можливим. Стабілітрон VD6 можна використовувати з напругою стабілізації 8 ... 10 В.

Терморегулятор_плата_3

Повнорозмірна друкована плата терморегулятора тут.

Налагодження термостабілізатора.

Попередньо збирають тональний генератор на VT2 і BQ1 на макетної платі і уточнюють опору резисторів R21, R23 по надійної генерації, потім ці елементи запаюють в плату. Терморезистор монтують в трубці з діелектрика на відстані 125 мм від верхнього краю кришки міні-інкубатора на місці механічного вузла терморегулювання. Трубка повинна мати можливість протоку повітря знизу вгору і до 8 отворів 0,2 мм на бічній поверхні в нижній частині, де розташований терморезистор. Приєднавши навантаження до плати терморегулятора, включають інкубатор в мережу. Контролюючи температуру повітря всередині інкубатора термометром, наприклад ТЛ-4 (ГОСТ 215-73) з ціною поділки 0,1 ° С, на відстані 125 мм від верхнього краю кришки встановлюють поріг включення нагрівача резистором R2 при температурі 37,7 ... 38 ° С. Через півгодини роботи інкубатора уточнюють поріг включення. Потім, замкнувши висновки симістора А1 і А2, спостерігають підвищення температури. При температурі 39 ° С регулюванням резистор R5 включають світлову і звукову індикацію "перегрів". На цьому налагодження термостабілізатора можна вважати закінченим.

Дослідна експлуатація розробленого терморегулятора при виведенні декількох закладок курячих, гусячих, качиних яєць показала повну перевагу над механічним терморегулятором. Даний терморегулятор можна використовувати в інших саморобних інкубаторах з потужністю нагрівача до 200 Вт.

Схема терморегулятора з журналу «Радiоаматор-Конструктор» №1 / 2003

Терморегулятор_схема_4

Тут наводиться схема (збільшена схема), яка дозволяє використовувати в якості термочутливого елемента кремнієві діоди, щоб зробити заміну механічного терморегулятора на електронний в міні-інкубаторі типу "Квочка". Терморегулятор складається з моста, утвореного резисторами R1-R5, і діодів VD1, VD2. Живлення моста стабілізовано за допомогою діода Зенера VD3. Як відомо, з підвищенням температури падіння напруги на діоді змінюється на 2 мВ / 1оС. При двох послідовно включених діодах падіння напруги подвоюється. Ця напруга подається на інвертуючий вхід операційного підсилювача, на неінвертуючий вхід подається напруга, відповідна встановленій температурі. При температурі всередині інкубатора нижчій встановленої на виході ОП з'являється напруга, близька до напруги живлення. Ця напруга інвертується елементом DD1.1 і дозволяє роботу схеми прив'язки включення тиристора до моменту переходу мережевої напруги через нуль. Зазначена вище схема виконана на резисторах R8-R11 і конденсаторі С3. Як тільки мережева напруга перевищить значення нуля менш, ніж на 10 В, на керуючий електрод ТРІАК подасться короткий імпульс струму, що відкриває прилад, і через нагрівач ЄК потече струм. Схема живиться випрямленою напругою за допомогою діодного моста VD6-VD9 і гасячих резисторів R3, R10. Для стабілізації напруги призначений стабілітрон VD4, для згладжування випрямленої напруги - конденсатор С2. Так як в якості термочутливих елементів застосовані діоди, а в якості компаратора - ОУ широкого застосування типу К140УД1208, то точність підтримки температури всередині інкубатора становить 0,5 С. ​​Якщо застосувати більш якісний ЗУ типу К140УД17А, то точність підтримки складе 0,2 С.

Деталі. У термочутливому мості застосовані резистори R2, R4, R5 типу С2-29. Резистори R1, R2 багатооборотні типу СП5-2, решта типів МЛТ, С2-33. Конденсатори С1, С3 керамічні, С2 електролітичний типу К50-35. Стабілітрони можна застосувати будь-якого типу на відповідну напругу стабілізації. Мікросхему можна застосувати типу К176ЛЕ5. В якості електронного ключа застосований тріак фірми "Philips" з міркування високих електричних характеристик і малих габаритів, його можна замінити на КУ201. Як діоди моста можна використовувати інші діоди, підходящі по струму і напрузі.

При налагодженні терморегулятора необхідно пам'ятати, що електронна схема гальванічно не розв'язана з мережею, тож потрібно бути обережним при її налагодженні, щоб не уразитись електричним струмом.

Українська
Користувацький пошук