Контроль температуры аквариума

January 26, 2011 by admin Комментировать »

Применение предлагаемой схемы автоматического терморегулятора актуально в осенне-зимний период времени в жилых помещениях и круглый год в нежилых, промышленных помещениях (холл, вестибюль, кафе, зоомагазин и др.), когда колебание температуры окружающего воздуха очевидно. Тем, кто занимается разведением декоративных рыб или просто держит дома аквариум с рыбами и земноводными для удовольствия, несомненно, известно, что большинство видов декоративных рыбок не переносят сильных колебаний температуры водной среды относительно комнатной. Большая часть рыб и земноводных хорошо себя чувствуют в диапазоне температур от +18 до +24°С. Причем кратковременное повышение температуры воды (до +26°С, что бывает жарким летом) для большинства экземпляров еще терпимо и не приводит к их гибели. Некоторые знающие специалисты даже специально искусственно повышают температуру среды обитания своих питомцев, максимально приближая ее к естественной для того или иного вида рыб, чтобы вызвать быстрое созревание икринок или роды живородящих экземпляров, т.к. при повышении окружающей температуры процессы созревания всегда ускоряются. Понижение температуры ниже предела +18°С (а для отдельных видов рыб — таких как лещи и карпы — предел составляет +19°С) губительно для большинства декоративных плавающих и земноводных. Простое устройство, варианты которого представлены на рис. 3.22 и 3.23, обеспечит автоматический контроль нижнего предела температуры воды в аквариуме до 100 литров (объем контролируемой территории зависит от мощности специального нагревательного элемента) и включит нагрев при понижении температуры воды ниже установленного предела. По сути, схема является параметрическим стабилизатором, однако схемное решение выполнено просто и эффективно, что позволяет повторить схему даже радиолюбителю с небольшим опытом.

Отличительная особенность устройства — его простота и надежность. Устройство собрано всего на одной логической КМОП микросхеме К561ЛЕ5 и состоит из двух основных узлов — преобразователя температуры в напряжение (собран на элементах DD1.1 и DD1.2) и выходного управляющего каскада, варианты которого представлены на двух разных рисунках.

На рис. 3.22 представлен вариант температурного стабилизатора, который рекомендуется применять для контроля воды в аквариуме и автоматического подогрева. Использовать в аквариуме (или другой водной среде) первый вариант схемы эффективнее потому, что он должен питаться от трансформаторного стабилизированного блока питания, например, со стабилизатором КР142ЕН8Б (на схеме не показан). Схема источника питания не приводится намеренно, т.к. эти источники питания достаточно популярны, многократно описаны в литературе по радиоэлектронике. Это необходимо потому, что опускать в водную среду с живыми организмами (в аквариум) нужно электробезопасный датчик (терморезистор), а использовать в аквариуме схему с бестрансформаторным источником питания просто опасно! Второй вариант схемы (при подключении в качестве нагревательного элемента соответствующих промышленных устройств — тепло- вентилятора, конвертора, электрорадиатора) наиболее подходит для контроля и обеспечения температуры воздуха в замкнутом помещении площадью до 30 м.

Рис. 3.22. Температурный стабилизатор

Рис. 3.23. Второй вариант термостабилизатора

Как видно из рисунков, они отличаются выходным каскадом управления нагрузкой и питанием. Во втором варианте показан наиболее простой способ регулировки нагревательного элемента через тиристорный каскад. Здесь достаточно бестрансформаторного узла, состоящего из нескольких элементов (VD4, R10, СЗ, С5, VD2). При этом схема температурного стабилизатора (показанная на рис. 3.22) соединяется со схемой на рис. 3.23 соответственно точкам А, Б и В. При использовании данного устройства с бестрансформаторным питанием от сети 220 В необходимо соблюдать меры безопасности и не прикасаться к элементам устройства до отключения его от сети.

Мощность нагрузки — до 100 Вт, а, если установить тиристор на охлаждающий радиатор, можно управлять нагрузкой до 600 Вт. Ограничивающий резистор R10 в бестрансформаторном узле питания должен быть типа МЛТ-2 (ОМЛТ-2) сопротивлением 22…68 кОм. Диод КД209 можно заменить на КД105Б. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации 9…14 В (при применении микросхемы К561ЛЕ5) и 11…12 В при применении микросхемы К176 серии. Конденсаторы СЗ, С5 сглаживают пульсации переменного тока. Поскольку действие автоматических узлов параметрического стабилизатора аналогично, рассмотрим подробно принцип действия аквариумного термостабилизатора, показанного на рис. 3.22.

Преобразователь напряжение—температура выполнен как делитель напряжения, в который включен терморезистор R4. Пороговый выключатель реализован на элементах DD1.1, DD1.2 К561ЛЕ5. Терморезистор (термистор) применен типа ММТ-4 (или КМТ-4) с сопротивлением 10…47 кОм. При настройке схемы (установке порога срабатывания) необходимо скорректировать положение движка переменного резистора R2 — лучше использовать его с линейной характеристикой изменения сопротивления.

Допустим, что падение напряжения на резисторе R4 мало. Тогда на выходе элемента DD1.2 напряжение также мало, ключ на транзисторе VT1 закрыт, и ток в нагревателе отсутствует. Вследствие потерь тепла температура постепенно понижается и, достигнув порогового значения переключения элемента DD1.1, переключает его. Тогда на выходе элемента DD1.1 появляется логический «0», после инвертирования на выходе второго элемента микросхемы КМОП появляется высокий логический уровень — напряжение 8…10 В, которое отрывает транзистор, реле К1 включается и через нагревательный элемент начинает протекать ток.

Когда температура воды плавно (из-за большого объема воды и небольшой мощности нагревательного элемента) достигнет уровня +20°С — уровня, на который надо настроить схему, произойдет обратный процесс — пороговый элемент переключится, нагрузка обесточится. Как видно из схемы, параллельно реле К1 установлен сигнализатор на светодиоде для визуального контроля за работой автоматики. Кроме этой функции такое схемное решение препятствует кратковременным броскам напряжения в моменты включения — отключений реле, исключая «дребезг» контактов К1. Кроме указанного в схеме, в качестве исполнительного элемента — реле К1 — можно использовать маломощные реле РЭС15 (паспорт РС4.591.003), РЭС10 (РС4.524.302) или любое другое на напряжение включения, соответствующее напряжению питания схемы. В качестве нагревательного элемента используется отечественный или импортный стеклянный «нагреватель для аквариумов» на 220 В промышленного изготовления. Хорошие результаты были получены и при использовании в качестве К1 любого автомобильного реле на 12 В (позиция 90.3747 в каталоге автозапчастей семейства ВАЗ) с нормально разомкнутыми контактами. В последнем случае подключение (коммутирование) нагрузки мощностью до 1 кВт контактами реле осуществляется безопасно. Термистор соединяется с основной схемой через двухконтактный разъем экранированным проводом (длина которого должна стремиться к минимальной). Сам термистор и места пайки его выводов к соединительному проводу изолируются поливи- нилхлоридными трубками и запекаются в парафин.

Питание первого варианта необходимо осуществлять через понижающий трансформатор со стабилизатором напряжения. Микросхема К561ЛЕ5 работоспособна в диапазоне напряжений 5…15 В, микросхема К176 серии — 8,4…12,5 В.

Схема начинает работать сразу при использовании исправных элементов и отсутствии ошибок в монтаже. Из-за малого количества компонентов печатная плата не разрабатывалась, DD1 и элементы обвески можно монтировать на плату из фоль- гированного гетинакса (текстолита), выполненную методом про- резания в проводящем слое скальпелем (или другим острым предметом) изолирующих дорожек. Выводы элементов припаиваются к проводящим секторам платы, разделенным изолирующими дорожками.

Грубую настройку устройства (установку уровня срабатывания, соответствующего +20°С) осуществляют так: при первой подаче питания нагрузку не подключают, опускают датчик (тер- мистор) в аквариум (предварительно выдержанный при комнатной температуре +20°С — о чем должен свидетельствовать плавающий в аквариуме термометр). Плавным вращением регулятора R2 устанавливают критическое положение, при котором нагрузка еще не включается, но вот-вот включится. О состоянии питания нагрузки судят по свечению индикатора — светодиода HL1. Когда индикатор светится — потенциальная нагрузка включена. Продержав в воде с комнатной температурой датчик 10…15 минут, выньте его и, не обесточивая схему, поместите в любую емкость с холодной водопроводной водой (контролируемая термометром температура +19°С) — в течение нескольких минут датчик охладится и устройство включит нагрузку (светодиод). Если реле срабатывает нечетко (поет), уменьшите до 2…2,5 кОм сопротивление резистора R3. По завершении этого этапа настройку можно считать законченной. Подключите нагревательный элемент и будьте спокойны за своих декоративных рыб — им отныне может быть только жарко, но никак не холодно.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты