30.03.21

[Домашняя]

Предлагаемый терморегулятор используется для обогрева ульев слабых семей пчел. Его также можно применить в самодельных инкубаторах и в тех случаях, когда перегрев может иметь необратимые последствия. Даже самые надежные схемы терморегуляторов, работающие без поломок годами, могут выйти из строя из-за неисправности элементной базы или скачков сетевого напряжения. Хотя защита от перегрева и усложняет устройство, выигрыш от ее введения может во много раз превышать стоимость деталей и работы. Схема защиты от перегрева ис­пользует высокоточный (0,05 °С) терморегулятор. Собственно терморегулятор может быть любым, но он должен работать по принципу фазоимпульсного регулирования. Защита основана на свойстве фазоимпульсного регулятора, выдавать короткие импульсы управления нагревателем после выхода на рабочий режим. Обратная связь осуществляется при помощи самодельной оптопары, состоящей из лампы накаливания мощностью 15 Вт и фототранзистора ФТ-2К. Схема терморегулятора изображена на рис. 1

Стабилизированное стабилитроном VD1 переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 разнополярно выпрямляется диодами VD3, VD4 и попеременно поступает на конденсатор С4 через резисторы R6, R7. Положительной полуволной напряжения поступившей через диод VD3 и резистор R6, конденсатор С4 заряжается Отрицательной полуволной, поступившей через диод VD4 и терморезистор R7, конденсатор разряжается. Разряд конденсатора происходит не до нуля, а до какого-то уровня, например U0. Управление тири­стором VS1 осуществляется усилителем тока, выполненном на транзисторе VT1. Для привязки постоянного напряжения, поступающего с транзистора VT2, к фазе переменного существует фазовращающая цепь R3C1. Переменное напряжение с фазовращателя через конденсатор С2 суммируется с постоянным на базе транзистора VT1. Таким образом, тиристор VS2 открывается только в положительные полупериоды напряжения. При нагревании терморезистора R7 его сопротивление уменьшается, ток разряда конденсатора С4 увеличивается. Напряжение на конденсаторе уменьшается до уровня U1. При напряжении на конденсаторе С4. равном U0, на нагреватель подается напряжение в течение большего времени (t0), чем при напряжении U1, подаваемом при t1.  В установившемся режиме длительность включения тиристоров пропорциональна тепловым потерям и поэтому невелика Лампа накаливания EL1, включенная параллельно нагревателю, в установившемся режиме практически не будет светиться. Схема блока защиты от перегрева показана на рис. 2.

Сигнал с фототранзистора VT1 проходит через формирователь на элементе DD1.1, переключатель режима работы SA1, логический элемент DD1.2 и устанавливает в единичное состояние управляющий триггер DD2.1. Этот триггер включает мультивибратор звуковой сигнализации на элементах DD1.3, DD1.4, мультивибратор световой сигнализации на триггере DD2.2, ключевой транзистор VT2 и реле К1. Управление мультивибратором на DD2.2 осуществляется подачей положительного или отрицательного перепада на общую точку СЗ и С4 с инверсного выхода триггера DD2.1. Положительный перепад устанавливает на входах R и S триггера DD2.2 уровень лог. 1, такие же уровни появляются на выходах триггера, и это состояние устойчиво. При подаче отрицательного перепада на входах R и S появляется лог. О, и мультивибратор запускается. Перед началом работы переключа­тель режима работы SA1 устанавливают в положение «Пуск». При включении напряжения питания управляющий триггер DD2.1 обнуляется интегрирующей цепочкой C2R2. Реле К1 и мультивибраторы аварийной сигнализации выключены. Фототранзистор VT1 установлен рядом с лампой накаливания EL1. При включении питания нагреватель холодный, поэтому на него поступает максимальное напряжение, и лампа EL1 загорается. Фо­тотранзистор открывается, на выходе элемента DD1.1 появляется лог. 0, светодиод HL1 светится. На входах элемента DD1.2 появляется лог. 1, а на выходе — лог 0. Конденсатор С1 разряжен, и на входе S триггера DD2.1 установится уровень лог. 0. Если терморезистор R7 (рис. 1) установлен вблизи нагревателя или на самом нагревателе, происходит быстрый выход на режим стабилизации температуры, установленной резистором R6. Через 2...3 с светодиод погаснет, и можно будет установить переключатель рода работы SA1 в положение «Работа». Лампа не светится, фототранзистор закрыт, и на входе элемента DD1.1 установлен лог. 0. Регулирующие устройства на тиристорах чувствительны к импульсным помехам по сети. Во время импульса помехи тиристор открывается, а лампа кратковременно вспыхивает. На выходе элемента DD1.2 возникают корот­кие импульсы, которые будут заряжать конденсатор С1. Поскольку постоянная времени интегрирующей цепочки C1R3 большая, на входе S триггера DD2.1 появится лог. 1 только через одну секунду после включения лампы. Этим достигается большая помехозащищенность блока защиты. Если лампа горит более одной секунды, триггер DD2.1 установится в единичное состояние. На вход 13 элемента DD1.2 поступит лог. 0, запрещая прохождение сигналов, вызванных изменением состояния фототранзистора. Включается реле К1, и размыкаются контакты реле К1.1, ТЭН обесточивается Аварийная ситуация индицируется миганием светодиода HL1 с периодом 1 с и звуковым сигналом. Повторное включение после аварийной ситуации возможно только после выключения на­пряжения питания. Лампа накаливания EL1 с патроном «миньон» установлена вместе с фототранзистором VT1 в отдельной светонепроницаемой коробке. Устройство смонтировано на двух печатных платах из односторонне фольгированного стеклотекстолита, показанных на рис. 3 и 4.

На рис. 3 установочный резистор R6 разбит на три резистора для грубой и точной регулировки. Если тонкая регулировка не требуется, на места дополнительных резисторов устанавливают перемычки. Реле К1 крепится к плате через уголок. Все нормально замкнутые контакты реле соединены параллельно. Плата (рис. 4) разработана под оксидные конденсаторы К52-1, хотя можно применить любые, имеющиеся в наличии Трансформатор Т1 — унифицированный ТПП214-12 7/220-50. Для вторичной обмотки с напряжением 11 В соединены вместе выводы 7-3, 2-20, 22-19,11-13,12-14, 13-18,15-21-17,16-18 Напряжение сети подано на выводы 2 и 9. Вывод 14 подключен к R1, R2, вывод 2 — к катоду VS1. При таком соединении выводов трансформатора будет соблюдена его фазировка. При применении другого трансформатора терморегулятор может не заработать с первого включения. В этом случае необходимо поменять местами концы вторичной обмотки. Наладка терморегулятора состоит из установки необходимой температуры и проверки включения аварийной индикации. Сначала вместо нагревателя подключают настольную лампу и вращением оси резистора R6 добиваются изменения накала лампы. Далее параллельно лампе подключают кипятильник, установленный в банку с водой Терморезистор заворачивают в полиэтиленовую пленку и кладут вместе с контрольным термометром на кипятильник. Теперь настольная лампа необходима только для контроля работы терморегулятора. Резистором R6 устанавливают необходимую тем­пературу. Если ТЭН будет устанавливаться внутри улья, то температуру необходимо устанавливать не выше34...35°С. Если же ТЭН устанавливается на холстик или за вставной доской, то температуру можно поднять до 37...38 "С. В нуклеусах терморегулятор не выключается до глубокой осени. Если температура на улице высокая, напряжение на нагреватель не поступает. Проверка узла защиты производится с помощью штатной лампы EL1. кратковременно извлекаем терморезистор из воды, создаем аварийную ситуацию и наблюдаем срабатывание индикации. Немного о конструкции нагревателя. В принципе любой ТЭН можно установить в деревянную рамку и поставить, например, в улей. Терморезистор приклеивают эпоксидным клеем к середине ТЭНа. Однако такая конструкция будет переходить в аварийный режим после каждого выключения электроэнергии, что не редкость. Лучше ТЭН поместить в герметичную емкость любых размеров, спаянную из жести. Емкость надо наполнить парафином, воском или, в крайнем случае, водой. Сыпучие материалы не стоит использовать для наполнителя, так как плохо передают тепло. Размеры емкости будут определять защищенность системы от выключения энергии.

Схемотехника №7 2002г стр. 46