30.03.21

[Домашняя]

Проживая в сельской местности, мне часто приходится иметь дело с различными инкубаторами. В большинстве из них в качестве нагревателя используются лампы накаливания, которые здесь еще можно купить, в отличие от всего прочего. К сожалению, некоторые лампы стараются перегореть так, чтобы «выскочили» предохранители, попутно повреждая элементы терморегулятора. Не всегда хороши (и даже совсем не хороши) терморегуляторы инкубаторов «заводского» изготовления, приобретаемые через Посылторг, или где попало. Абсолютное большинство устройств для управления электронагревательными приборами, построенных по различным схемам, работают в ключевом режиме. Если для ТЭНов или мощных резисторов мгновенная подача полного напряжения питания безобидна, то для ламп накаливания такой режим работы крайне неблагоприятен и может спровоцировать не только преждевременное сгорание, но и повреждение элементов регулятора. Предлагаемое устройство предназначено для автоматического поддержания заданной температуры с точностью не хуке 0,2…0,5^ס С в небольших домашних инкубаторах, аквариумах, погребах милых комнатах и т. д. Мощность подключаемых к нему нагревателей может достигать 1000 Вт, но с установкой более мощного симистора может быть увеличена. Как и другие аналогичные устройства, эта конструкция также работает в ключевом режиме. Отличие заключается в том, что в момент включения переменное напряжение на нагрузку подается с постепенным нарастанием. Также плавно оно убывает и при отключении питания нагрузки. Задержка полного включения/отключения составляет 0,2…0,5 с,  что вполне достаточно для за щиты обычных ламп. Попутно можно заметить, что использование ламп накаливания в качестве нагревателей имеет такие про имущества, как доступность, дешевизна пожаробезопасность.

«Сердце» устройства, принципиальная схема которого приведена на рисунке — микросхема КР1182ПМ1 представляющая собой фазовый регулятор мощности. Она предназначена для работы в цепи переменного тока напряжением 220 В и способна управлять нагрузкой мощностью до 150 Вт без установки внешнего симистора. В качестве выносного термодатчика использованы два точечных германиевых диода, включенных в обратном направлении. Такое решение позволяет обойтись без дефицитных высокоомных терморезисторов и несколько упрощает и без того довольно простую схему терморегулятора. После подачи напряжения питания зажигается индикатор включения на двуполярном светодиоде HL1. Так как конденсатор С3 разряжен, напряжение питания на нагрузку в этот момент не подается. Процесс зарядки конденсаторов фильтра до рабочего напряжения питания С2, С4 длится несколько секунд, после чего устройство входит в нормальный рабочий режим. Узел управления микросхемой DA1 выполнен на полевых транзисторах VT2, VT3. Он питается выпрямленным напряжением, стабилизированным двумя параметрическими стабилизаторами, которые построены на биполярных транзисторах VT1. VT4 и VT5, работающих в микротоковом режиме обратимого пробои эмиттерного перехода. Следует отметить, что замена этих транзисторов обычными стабилитронами резко ухудшает стабильность питающих напряжений. Термодатчик на диодах VD1. VD2 получает питание от параметрического стабилизатора, выполненного на элементах R3. С2. VT1. С увеличением температуры диодов VD1, VD2 напряжение затвор-исток транзистора VT2 падает. Когда оно становится ниже порогового напряжения VT2, этот транзистор закрывается, a VT3 открывается и шунтирует конденсатор СЗ, в результате питание нагрузки отключается. Когда датчик охлаждается, VT2 открывается, VT3 закрывается, конденсатор СЗ плавно заряжается от внутреннего источника стабильного тока DA1, питание нагрузки постепенно включается. Заданная температура устанавливается регулировкой резисторов R1, R2. Чем больше их общее сопротивление, тем при меньшей температуре датчика будет включаться питание нагревателей. Полевые транзисторы включены как триггер Шмитта с небольшой петлей гистерезиса (30…40 мВ). Благодаря высокой крутизне их характеристик можно вообще обойтись без резистора положительной обратной связи R5, но тогда переходный процесс при включении и выключении нагрузки будет растягиваться на более длительные промежутки времени (до единиц десятков секунд) в которые автомат может стать источником интенсивных помех, что может потребовать установки сетевого LC-фильтра. Постоянные резисторы можно взять С1-4, С2-23, МЛТ соответствующей мощности. Переменный резистор R1 подойдет СП4 2М, СПЗ-30а или другой с надежным контактом ползунка (без «шороха»). Подстроечный резистор R2 — СПЗ-29вМ: СПЗ-29а, СПЗ-19а. После окончательной настройки устройства его желательно заменить на постоянный, предварительно измерив, сопротивление. Оксидные конденсаторы — импортные аналоги К50-35, предпочти­тельнее известных фирм или отечественные танталовые или ниобиевые серий К52, К53. Конденсаторы С1, С7 — пленочные К73-17. К73-16, К73-24. Диоды термодатчика VD1, VD2 — любые германиевые серий Д2, Д9, Д18. предпочтительнее низковольтные. Высоковольтный выпрямительный диод VD3 можно заменив на КД209А—Г, КД221 В, Г, КД105Б—Г, 1N4004 1N4007. Светодиод HL1 можно взять любой двукристальный со встречно-параллельным включением светодиодов, например L-57hGW, L-117EGW. серий КИПД23. КИПД41. КИПД45 Биполярные транзисторы можно взять любые серий КТ315, КТ3102, SS9014, полевые - любые из серии КП501. При этом транзистор VT2 желательно подобран с пороговым напряжением 2...3 В (рис. 2).

Транзисторов серии КП501, удовлетворяющих этому требованию, с индексом А значительно больше. Симистор VS1 можно заменить на КУ208Д1, более мощные унифицированные ТС112-10-4, ТС112 16-4, ТС122-25 6 или аналогичные импортные на напряжение не менее 400 В и ток, соответствующий нагрузке. Желательно не экономии на площади теплоотвода (не менее 500 см2 г. при работе с нагрузкой 1000 Вт), так как с ростом температуры снижается надежность симистора. При настройке терморегупятора следует иметь в виду, что от номинала резисто­ра R1 зависит диапазон установки температуры. Если нужно его расширить, то R1 берется большего сопротивления. Термодатчик на германиевых диодах в этой конструкции хорошо работает при температурах 15…50 С. Для более низких температур число параллельно включенных диодов нужно увеличить до 4...6. Так как эти диоды, работай в микротоковом режиме, заметно реагируют на свет, их необходимо закрасить черной краской или обернуть одним-двумя слоями черной упаковочной фотобумаги. При варианте исполнения датчика, когда оба диода спаяны вплотную один к другому и завернуты в один слой светонепроницаемой бумаги, автомат реагирует на боковое приближение ладони к датчику на расстояние 10мм в течение 15....30 с (при комнатной температуре 25 С). Диоды датчика могут быть установлены внутри контролируемой среды как вместе, так и раздельно. При линии связи более 50 см желательно использовать экранированный провод. При установке датчика в аквариуме или в помещениях с повышенной влажностью диоды и часть соединительного шнура размещают в тонкой запаянной стеклянной трубке. Для аквариума можно также порекомендовать приклеить датчик к боковой стенке с внешней стороны аквариума, уменьшив влияние воздушной среды кусочком пенопласта или каплей монтажной пены. Также нужно предусмотреть защиту датчика от парового конденсата. Естественно, что при такой установке датчика точность поддержания температуры внутри аквариума немного снижается. В некоторых случаях, например для инкубации яиц, нужно иметь два температурных диапазона: 37,5...38,5^סС дли инкубации и 28 .30^סС для «закаливании» зародышей и молодняка. В таком варианте монтируют две цепочки резисторов R1, R2, которые при необходимости переключают. Если в качестве нагревателя будут использованы мощные галогенные лампы на 220 В 1000 Вт, емкость конденсатора СЗ нужно увеличить до 22.. 47 мкФ, так как спираль таких ламп обладает большой тепловой инерцией. При необходимости параллельно выводам разъема дли подключения нагрузки можно установить световой индикатор, аналогичный HL1, С7, R9, увеличив сопротивление токоограничительного резистора до 1 кОм. При настройке и эксплуатации этого устройства следует помнить, что все его элементы находятся под напряжением сети, и соблюдать необходимые меры осторожности. Переменный резистор недопустимо непосредственно закреплять на металлическом корпусе терморегулятора, а на его вал следует надеть ручку из изоляционного материала.

Схемотехника №10 2002г стр. 33