30.03.21

[Домашняя]

Содержание в домашних условиях экзотических рептилий требует точного поддержания необходимой температуры в террариуме.  В зоомагазинах для этих целей продаются электрогрелки и термостаты, но такое устройство рассчитано на поддержание одной заданной температуры. Если вы содержите несколько видов рептилий, с сильно различающимися условиями обитания необходимая температура окружающей среды для каждого вида может различаться в пределах от 25...45°С, и в зоне обитания каждого вида температуру нужно поддерживать с высокой точностью. Для таких целей будет наиболее оптимальным использование многоканального термостата с одной общей контрольной панелью и источником питания. Так как число видов, требующих разных температурных режимов может различаться, желательно, чтобы схема многоканального термостата была такой, чтобы можно было относительно простым способом добавлять новые каналы. Принципиальная схема трехканального варианта термостата показана на рисунке.

Схема построена так, что каждый канал термостата выполнен по законченной схеме и собран на отдельной печатной плате. Затем эти модули соединяются с общим источником питания и стабилизатором  напряжения   установочных цепей. Практически, таких модулей может быть любое количество. Все каналы одинаковы, поэтому достаточно рассмотреть работу одного из них, например, первого. Датчиком температуры является термистор R1.1, это полупроводниковый терморезистор с номинальным сопротивлением 10 кОм при температуре 25°С, С повышением температуры его сопротивление уменьшается. R1.1 вместе с R2.1 создает термозависимый делитель напряжения, поступающего от стабильного источника напряжением 5V (интегральный стабилизатор А1). Конденсатор С 1.1 необходим для подавления фоновых наводок на термистор и провода, идущие от него к блоку. Кстати, желательно чтобы провода соединяющие термистор с блоком были экранированы. Это может быть одножильный низкочастотный экранированный провод, оплетку которого можно соединить с источником +5V, а жилу с R2.1. Напряжение с термозависимого делителя поступает через резистор R6.1 на положительный вход компаратора, собранного на операционном усилителе А1.1. Резистор R7.1 и конденсатор С4.1 снижают вероятность самовозбуждения компаратора, а резистор R7.1 совместно с R61 создает минимально необходимый гистерезис. На отрицательный вход операционного усилителя поступает образцовое напряжение от делителя, состоящего из резисторов R3.1, R6.1 и переменного резистора R4.1, с помощью которого устанавливают необходимую температуру (вокруг ручки надетой на вал R4.1 обозначена шкала а значениях температуры). Пока температура достаточна напряжение на отрицательном входе А 1.1 будет меньше напряжения на его положительном входе, и на его выходе будет повышенное напряжение. Это напряжение поступает через делитель R8.1-R9.1 на базу транзистора VT1.1, который находится в закрытом состоянии. Ток на светодиод оптопары U1.1 не поступает и её симистор закрыт, поэтому нагреватель H1 выключен. Индикаторный светодиод HL1 так же не светится. Место, где нужно поддерживать температуру остывает и сопротивление термистора постепенно увеличивается. В какой-то момент напряжение на положительном входе А1.1 становится меньше напряжения, установленного резистором R4.1 на отрицательном входе операционного усилителя. Состояние компаратора меняется на проти­воположное, - напряжение на его выходе падает. Это ведет к увеличению напряжения между эмиттером и коллектором VT1.1, и его открыванию. Через транзистор ток проходит на светодиод оптопары U1.1 и ее симистор открывается, включая нагреватель Н1. Одновременно загорается индикаторный светодиод HL1, показывающий что нагреватель включен. Температуру нужно поддерживать с высокой точностью, для этого в схеме компаратора  гистерезис сделан  очень  малым (большое соотношение R6.1 и R7.1). Нагреватель будет очень часто включаться и выключаться, и, соответственно, часто мигает светодиод HL1 (это нормально). Общая часть состоит из источника питания и соединительных цепей. Источник питания компараторов сделан на силовом трансформаторе Т1 типа ALG 110-220V/12V-600mA. Трансформатор китайского производства (Made in China). Для крепления в корпуса стягивающий хомут трансформатора имеет две проушины. Отвод его первичной (сетевой) обмотки не используется. Данные трансформаторы могут быть как с одной вторичной обмоткой, так и с двумя (две обмотки с одним общим выводом). Если у трансформатора две вторичные обмотки на 12V каждая, используйте только одну из них, а в случае двух обмоток по 6V, необходимо использовать их обе (они включены последовательно), оставив их общий вывод не подключенным. Для включения нагревателей можно использовать любые оптосимисторные оптопары, допускающие необходимую мощность и могущие работать на напряжении электросети (допустимое напряжение на закрытом симисторе должно быть не менее 300V). Перед подключением оптопары нужно знать есть ли в её цепи светодиода ограничитель тока. В MP24-003 ограничитель тока имеется и на светодиод можно подавать любое напряжение от 3 до 30V без каких-либо токоограничительных резисторов. В других оптопарах ограничителя тока может не быть, в таком случае нужно последовательно светодиоду оптопары включить резистор такого сопротивления, чтобы при напряжении 15-17V через светодиод протекал номинальный, для данной оптопары, ток. Если в вашем распоряжении нет данных о наличии ограничителя тока 8 саетодиоде оптопары, и величине номинального тока через этот светодиод, это можно проверить экспериментально. Подключите оптопару согласно схеме, и нагрузите ее лампочкой соответствующей мощности (или включите лампу малой мощности параллельно нагревателю). Анод светодиода оптопары не подключайте к коллектору VT1, а подключите его к +17V через переменный резистор сопротивлением 2-5 Ом, выведенный на максимальное сопротивление. Затем, медленно уменьшая сопротивление данного резистора добейтесь зажигания лампы на полную яркость. После этого выпаяйте из схемы этот переменный резистор и измерьте его сопротивление. Установите между коллектором VT1.1 и светодиодом оптопары постоянный резистор, сопротивление которого на 20-30% меньше полученного результата. Вместо олтопары можно выход сделать и по другой схеме, но только не с использованием электромагнитных реле. Дело в том, что гистерезис компараторов здесь сделан небольшим (чтобы получить достаточную точность), и нагрузка включается и выключается часто. А этого могут не выдержать контакты реле, либо им не хватит быстродействия и реле будут постоянно находится в замкнутом или разомкнутом состоянии, пока температура не станет значительно отличаться от необходимой. Термистор подойдет почти любой с отрицательной зависимостью (чем выше температура, тем ниже сопротивление), важно чтобы его конструкция соответствовала применению и чтобы его номинальное сопротивление (при +25°С) было не менее 3 кОм и не более 100 кОм (пропорционально нужно будет изменить и R2.1). При малом номинальном сопротивлении термистора (ниже 3 кОм), во-первых, увеличивается нагрузка на источник +5V (особенно если много каналов), а во-вторых, возрастает подогрев термистора за счет протекающего через него тока. При слишком большом номинальном сопротивлении (более 100 кОм) могут возрасти наводки на сам термистор и его соединительные провода, а так же, возрастает влияние влажности на сопротивление если конструкция окажется не достаточно герметичной). Операционный усилитель подойдет любой общего применения. То же самое можно сказать и других деталях. Допустимое напряжение С5.1 не ниже 25V. В корпусе каждая плата устанавливается на двух металлических уголках, перпендикулярно основанию. Прибор нужно собрат» в металлическом корпусе, размеры которого позволят устанавливать дополнительные платы термостатов и разъемы, если это потребуется. Налаживание сводится к установке необходимых диапазонов регулировки температуры путем подбора сопротивлений резисторов R3.1 R5.1. Если транзистор VT1.1 не полностью закрывается нужно уменьшить сопротивление R8.1 (или увеличить R9.1) ток, чтобы он закрывался полностью. Все сказанное выше в отношении первой платы термостата в равной степени относится и ко всем остальным платам, сколько бы их не было.

Радиоконструктор №7 2007г стр. 28