31.03.21

[Домашняя]

Автомат представляет собой терморегулятор для прогрева семян и поддержания необходимой ночной и дневной температуры при выращи­вании рассады овощных культур в тепличных условиях. Многие болезни овощных культур передаются посредством семян, поэтому перед посадкой в грунт их необходимо обеззаразить путем прогревания. А само выращивание рассады в условиях пониженной освещенности требует соблюдения определенного режима. Для повышения температуры можно использовать электронагреватель, например, инфракрасный или конвективный, а для понижения может быть достаточно вентилятора, обдувающего объем небольшой теплицы. Эти два устройства получают питание через описываемый здесь прибор, который позволяет поддерживать температуру ночного и дневного значения, заданную в пределах от 0 до +62°С. Схема показана ниже.

Работает прибор следующим образом. Ночью, при низкой естественной освещенности сопротивление фотодиода VD1, включенного как фоторезистор, высоко. Поэтому на соединенных вместе входах элемента D1.1 микросхемы D1 имеется напряжение, соответствующее логическому нулю. Триггер Шмитта D1.1-D1.2, поэтому находится в нулевом положении, и на выходе элемента D1.3 логическая единица, а на выходе D1.4 - ноль. Диод VD2 открыт, a VD3 закрыт. Поэтому питание поступает на цепь R3-R5-R10, которая служит для установки температуры, поддерживаемой терморегулятором ночью (резистором R3 устанавливают температуру ночью). Днем освещенность выше, поэтому сопротивление фотодиода VD1 низко. На соединенные вместе входы элемента D1.1 поступает напряжение, соответствующее логической единице. На выходе элемента D1.3 будет ноль, а на выходе D1.4 - единица. Теперь будет закрыт диод VD2, а диод VD3 будет открыт. Питание поступает на цепь R4-R6-R10, которая служит для установки температуры, поддерживаемой терморегулятором в дневное время (дневная температура регулируется переменным резистором R4). Как уже сказано, температура здесь поддерживается не только управлением обогревателя, как это обычно происходит в термостатах, но и управлением охладителя, в качестве которого используется вентилятор. Поэтому в схеме есть два компаратора А1 и А2. Компаратор А1 управляет нагревателем, а компаратор А2 - вентилятором. Напряжение от терморезистора R10 поступает на один вход компаратора, а напряжение опорное, - на другие входы. При этом опорное напряжение формируется делителем на резисторах R7, R8, R11 таким образом, что напряжение на прямом входе А1 немного больше напряжения на инверсном входе А2. Разница этих напряжений небольшая, и зависит от сопротивления R8. Когда температура нормальная, то есть, соответствует установленной регулировкой R3 (или R4) величине, напряжение на терморезисторе R10 оказывается выше напря­жения на инверсном входе А2, но ниже напряжения на прямом входе А1. При этом выходы обоих компараторов оказываются под высокими логическими уровнями, и ток через светодиоды оптопар U1 и U2 не проходит. Симисторы закрыты и как нагреватель, так и вентилятор выключены. Когда температура меньше заданной, сопротивление терморезистора R10 больше, напряжение на нем так же больше. Поэтому напряжение на инверсном входе А1 больше напряжения на его прямом входе. Значит, на выходе А1 устанавливается низкий логический уровень. Появляется ток через светодиод оптопары U1. Симистор VS1 открывается и подает питание на нагреватель. Если температура выше, заданной сопротивление терморезистора R10 ниже, напряжение на нем так же ниже. Поэтому на прямом входе А2 напряжение меньше напряжения на его инверсном входе. Значит, на выходе А2 устанавливается низкий логический уровень. Появляется ток через светодиод оптопары U2. Симистор VS2 открывается и подает питание на вентилятор. Вот таким образом работает система поддержания температуры. А температуру можно установить разной для дневного и ночного времени регулировкой переменных резисторов R3 и R4. Резисторами R5 и R6 устанавливают пределы регулировки. Световой порог «дня / ночи» тоже регулируется, - переменным резистором R1. А от сопротивления R2 зависит гистерезис этого порога. Гальванически низковольтная схема полностью развязана с электросетью. Управле­ние симисторами осуществляется посредством оптической связи (через оптопары), а питание поступает через трансформатор Т1. Поэтому в случае попадания на органы управления воды или прикосновения к ним поражение током исключается, так как они не находятся под потенциалом электросети. Источник питания выполнен на трансформаторе Т1 типа ТВК100Л. Это выходной трансформатор кадровой развертки от старого лампового черно-белого телевизора. Вместо него можно использовать любой маломощный силовой трансформатор, на вторичной обмотке которого есть переменное напряжение 7-10V при максимальном токе не ниже 100mA. Например, использовать трансформатор от какого-то миниатюрного сетевого источника питания, или намотать самостоятельно. Выпрямительный мост КЦ402 можно заменить любым маломощным выпрямительным мостом или собрать мост на четырех диодах, типа КД209, КД105,1N4004 или других. В схеме датчика света используется ИК- фотодиод ФД263. Такие фотодиоды широко использовались в системах дистанционного управления старых отечественных телевизоров. Несмотря на то, что они предназначены для ИК, они очень хорошо реагируют и на видимый свет. Вместо ФД263 можно попробовать и другие фотодиоды. Либо поставить фоторезистор. При этом возможно, номинальное сопротивление переменного резистора R1 придется изменить. Микросхему К561ЛЕ5 можно заменить любой КМОП микросхемой, в которой есть не меньше четырех инверторов, например, К561ЛА7, К561ЛН2 или зарубежные аналоги. Симисторы ВТ139-800 можно заменить симисторами КУ208Г. Симисторы должны быть на радиаторах, обеспечивающих отвод тепла. Терморезистор ММТ номинальным сопротивлением 10 Ком при температуре +20 С. Можно использовать терморезистор и другого номинального сопротивления, но при этом нужно учесть то, что номинальные сопротивления переменных резисторов R3 и R4 должны быть такого, же сопротивления, а стартовые сопротивления R5 и R6 выбрать в два раза ниже. То есть, если R10 - 20 кОм при температуре +20°С, то R4 и R3 - по 20 кОм, a R5 и R6 - по 10 кОм. Затем, величины R5 и R6 уточняются при налаживании (при установке пределов регулировки температуры). При налаживании можно пользоваться емкостью с водой, нагреваемой на электроплите, и каким-то достаточно точным образцовым термометром. В процессе налаживания нужно будет принудительно схему ставить в положение «ночь» и «день». Делать это можно не только прикрывая фотодиод от света, но и регулировкой переменного резистора R1 изменять порог переключения таким, чтобы на одну и ту, же освещенность схема реагировала как на ночь или на день.

Радиоконструктор №12 2010г стр. 22