Как собрать терморегулятор в домашних условиях

Содержание статьи:

Обогреватель для аквариума

Реже, такой терморегулятор применялся для поддержания заданной температуры в аквариумах с тропическими рыбками. Такая необходимость возникала из-за того, что большинство, выпускаемых для этих целей термообогревателей, имеет механический терморегулятор объединенный с тэном в одном корпусе. А следовательно, они поддерживают в заданных пределах свою, а не окружающую температуру. Это хорошо работает только в помещениях со стабильной, в пределах одного-двух градусов, своей температурой воздуха.

Особенности монтажа

  • из-за инертности воды, датчик и обогреватель должны быть разнесены, но в пределах прямой видимости (без перекрытия растениями и элементами декора) друг от друга;
  • из-за электропроводимости воды, датчик должен быть изолирован, либо средствами с хорошей теплопроводностью, либо тонким слоем обычного герметика;
  • допускается использование как обычных аквариумных обогревателей, так и регулируемых, с выставленной на максимум температурой.

Можно найти и другие сферы применения данному, несложному в изготовлении устройству. К примеру для рассадных парничков, сушильных шкафов, различных термованночек. На что вашей фантазии хватит. Только, если нагрузка допускает возможность короткого замыкания, необходимо добавить плавкий предохранитель на 1 А.

P.S.
Как говорилось выше данный простой терморегулятор применялся в инкубаторах раньше, сейчас на его смену пришли терморегуляторы с микроконтроллерным управлением, способные в автоматическом режиме понижать температуру в течении цикла инкубации. Да и сами инкубаторы обзавелись функцией регулирования влажности и переворачивания яиц.

Основные требования при выборе устройства


Терморегулятор Terneo eg, обладающий звуковым сигналом критического отклонения температуры от заданных параметров

Выбирая устройство терморегуляции для инкубатора, нужно руководствоваться следующими критериями.

  • Надежностью. Она характеризуется стабильной работой устройства при резких перепадах напряжения или температуры.
  • Автономностью. То есть устройство должно работать без вмешательства человека. Само повышать и понижать температуру, сигнализировать о ее критическом состоянии. Хорошо если в нем будет предусмотрен и датчик влажности.
  • Визуальностью. Имеется в виду возможность в любое время наглядно увидеть состояние климата внутри инкубатора.

В случае приобретения прибора, отвечающего этим требованиям, намного упростится инкубация яиц. Вам не придется постоянно лично следить за ходом процесса. Ваш надежный помощник сделает это за вас. Но чтобы он вас не подвел нужно выбрать правильный экземпляр.

Подключение терморегулятора к инкубатору

Во время подключения терморегулятора к инкубатору нужно в точности знать расположение и функции прибора:

  • терморегулятор обязательно должен быть снаружи инкубатора;
  • температурный датчик опускается внутрь через отверстие и должен находиться на уровне верхней части яйца, при этом не касаясь их. В этой же области размещается термометр. Если есть необходимость, удлиняются провода, а сам регулятор остается снаружи;
  • греющие элементы должны располагаться выше датчика приблизительно на 5 сантиметров;
  • поток воздуха начинается от нагревателя, дальше проходит в области расположения яиц, затем попадает на температурный датчик. Вентилятор, в свою очередь, располагается перед нагревателем или после него;
  • датчик нужно оберегать от прямого излучения нагревателя, вентилятора или освещения лампы. Такие инфракрасные волны передают энергию через воздух, стекло, другие прозрачные предметы, однако не проникают через толстый бумажный лист.

1 Устройство прибора и функции

Это прибор для автоматического поддержания и контроля степени нагрева емкости, помещения, газа, жидкости и т. д. Самое простое устройство для инкубатора регулирует температуру и отключает/включает нагреватель при достижении заданного значения.

Все терморегуляторы состоят из трех основных частей:

  • термодатчик (диод, транзистор, термистор, термостат и прочее) – элемент, изменяющий свои параметры под воздействием температуры. Очень часто датчик встраивают в главный блок;
  • основной модуль – может быть выполнен на обычных элементах, микросхемах, микроконтроллерах или процессоре;
  • исполнительное устройство – аппарат, работающий на электричестве и выполняющий ту или иную функцию, например, нагрев, включение освещения, переворот яиц.

В качестве исполнительных элементов обогрева и проветривания обычно выступают лампы накаливания или ТЭН и вентиляторы (кулеры) соответственно. Эти приборы долговечны, и их работу можно точно откорректировать обычным изменением напряжения.

Принцип работы терморегулятора как работает схема

Рассмотрим, как же функционирует терморегулятор, созданный своими руками.

Основа устройства — операционный усилитель «DA1», который работает в режиме компаратора напряжения. К одному входу идет подача напряжения «R2», ко второму — заданный переменный резистор «R5» и подстроечный «R4». Однако в зависимости от применения можно исключить «R4».

В процессе изменения температуры меняется и сопротивление «R2», а на разницу напряжения компаратор реагирует подачей сигнала на «VT1». При этом на «R8» напряжение открывает тиристор, пуская ток, а после выравнивания напряжения «R8» отключает ту самую нагрузку.

Управляющее питание выполняется через диод «VD2» и сопротивление «R10». При малом потреблении тока это допустимо, как и применение стабилизатора «VD1».

Знаете ли вы? Бюджетного терморегулятора достаточно для . Контроль температуры от 16 до 42 градусов и внешние розетки позволяют применить устройство в межсезонье, например, для управления температуры в помещении.

2 Популярные модели терморегуляторов

2.1 Мечта-1

2.2 TCN4S-24R

Прибор от южнокорейского производителя, который имеет ПИД регулятор. На корпусе размещены два дисплея отображающие заданные параметры и реальное состояние. Показатели снимаются каждые 100 миллисекунд, что гарантирует их абсолютную точность.

Терморегулятор Мечта-1

2.3 Овен

2.4 Термостаты

При детальном рассмотрении устройств, при помощи которых контролируется температура в инкубаторе, однозначно придется познакомиться с термостатом для инкубатора. Термостат для инкубатора представляет собой устройство, в котором совмещен нагревательный прибор и терморегулятор.

Часто они используются умельцами при переоборудовании старого холодильника в домашний инкубатор.То есть довольно объемные устройства, так как для небольших «наседок» они не подходят из-за высокого энергопотребления.

Главная » Птицеводство » Как происходит поддержка температуры в инкубаторе с помощью автоматического термостата?

Основные блоки системы терморегуляции

Любая система терморегуляции вне зависимости от конструктивного исполнения должна содержать следующие блоки.

рекомендуемые статьи:

  • Какая сетка нужна для клеток кроликов?
  • Блок сбора и передачи данных. То есть приспособление для измерения температуры и канал передачи полученной информации на основной блок. Это может быть отдельно расположенный термометр или встроенное в основной блок устройство.
  • Основной блок. Здесь происходит сравнение принятых показаний с эталонными значениями и передача управляющих сигналов на нагревательные элементы. Выработка команд происходит в соответствии с результатами анализа данных полученных из предыдущего блока.
  • Исполнительный блок. В данном случае — нагревательные элементы. Это могут быть различного вида лампы либо тэны.

Разновидности терморегуляторов

Существует много разновидностей терморегуляторов. Одни подходят для подключения к инкубатору, другие нет, третьи, вообще, могут только использоваться для снятия показаний, а управлять работой исполнительного механизма не способны. Давайте разберемся, какие терморегуляторы встречаются на прилавках магазинов:

  • Электронные модели обладают высокой чувствительностью и малой погрешностью, что очень важно при инкубации яиц. Состоит прибор из двух элементов: температурного датчика и блока управления. В качестве датчика используется терморезистор. Контроль над температурой осуществляется за счет изменения сопротивления. Датчиком может служить и термотранзистор. В таком варианте осуществление контроля происходит за счет изменения проходящего тока. Датчик устанавливают внутри инкубатора вблизи яиц. Блок управления представляет собой электронный ключ, управляющий работой нагревательных элементов, установленных внутри инкубатора. Сигнал на электронное устройство поступает от датчика температуры, а устанавливают блок снаружи инкубатора.
    Максимальная погрешность электронного терморегулятора для инкубатора составляет 0,1оС, что не может повредить инкубируемым яйцам.
  • Механический контроллер – это простейший механизм, оснащенный термочувствительной пластиной. Он не работает от напряжения электросети. Механический контроллер применяют для регулировки температуры в газовых духовых шкафах и другой подобной бытовой технике.
  • Электромеханическое термореле работает по принципу механического аналога, но с подключением к сети. В качестве датчика температуры используется термопластина или герметичная капсула с контактами, заполненная газом. Нагревание или остывание чувствительных элементов датчика приводит в действие контакты. Они и размыкают или смыкают цепь, по которой идет напряжение на нагревательный элемент. Раньше энтузиасты изготавливали такой терморегулятор для инкубатора своими руками из старых деталей, оставшихся от сломанной бытовой техники. Его недостатком является большая погрешность регулировки температуры.
  • Еще одним электронным устройством являются PID-регуляторы. Их отличие заключается в плавном способе регулировки температуры. Электронный ключ не разрывает цепь, подающую ток на нагреватель, а уменьшает или увеличивает напряжение. От этого нагревательный элемент работает в полную силу или наполовину, за счет чего получается плавная регулировка температуры.
  • Цифровые устройства с двухпозиционным контролем позволяют автоматически выполнять регулировку температуры и влажности воздуха. Такой терморегулятор применяют в автоматическом инкубаторе с дополнительными функциями. Человек только следит за происходящими действиями. Механизм автоматического инкубатора сам переворачивает яйца, электронное устройство следит за температурой и уровнем влажности, включает вентилятор и т. д.
  • Цифровой терморегулятор на 12 вольт предназначен для усовершенствования простых инкубаторов. Электронное устройство следит за температурой, а его механизмом управления служит реле. Вот к его контактам и подключается нагреватель или вентилятор. То есть, человек получает возможность подключения исполнительного механизма, работающего от 12В постоянного и 220В переменного тока. Инкубатор, имеющий терморегулятор 220В и 12В в одном устройстве, можно запитать даже от автомобильного аккумулятора в случае аварийного отключения электроэнергии.
  • Автоматикой для инкубации яиц может служить термостат. Прибор состоит из исполнительного механизма – нагревателя и контроллера – терморегулятора. Нагревателем может выступать даже тепловентилятор. Термостатом обычно оборудуют самодельные инкубаторы, например, из корпуса старого холодильника.

Совет! Большие самодельные инкубаторы с термостатом хорошо подходят для инкубации большого количества яиц, например, 500 штук.

Из всего перечня терморегуляторов для обычного бытового инкубатора лучше выбрать электронную модель с датчиком температуры. Прибор с малой погрешностью подойдет для инкубации даже тех яиц, что чувствительны к малейшему перепаду температуры.

Использование оперативных триодов

Оперативные триоды в устройствах устанавливаются довольно редко. Схема инкубатора включает в себя У многих моделей используются подстроечные транзисторы. Непосредственно триоды устанавливаются за выпрямителями. С целью самостоятельной сборки модели не обойтись без качественного модулятора.

В данном случае потребуется три транзистора полевого типа. Емкость их не должна превышать 2.2 пФ. Непосредственно трансивер устанавливается за регулятором. Стабилизатор применяется только линейного типа. Устанавливается он на микросхеме. Выходное напряжение устройств данного типа равняется около 12 В. В свою очередь, чувствительность терморегуляторов составляет не более 6 мк.

Терморегулятор для инкубатора главный компонент автоматизированной системы

Регулирование температуры может осуществляться двумя принципиально разными по принципу действия устройствами. В термореле главный элемент биметаллическая пластина, которая при нагреве и охлаждении изменяет свою форму, переключая контакт питания ТЭНа или кулера. Такая схема является устаревшей, поскольку она громоздка и требует сложной подстройки.

На сегодняшний день все современные инкубаторы оснащаются цифровыми устройствами контроля температуры, состоящими из датчика и программируемого блока. Электронный термодатчик представляет собой прибор, внутри находится вещество, изменяющее свое сопротивление при колебаниях температуры. Как правило такой термопреобразователь располагают в герметичной металлической капсуле (защищающей его от повреждения и воздействия влаги) в которую заделан соединительный кабель с двумя или тремя соединительными проводами. Наличие дополнительной жилы позволяет отдельно считывать сопротивление проводников и вносить соответствующую корректировку.

Больше функций для оптимального результата

Цифровой терморегулятор для инкубатора оснащается программируемым блоком с дисплеем и кнопками управления. Даже самая простая его модификация выполняет несколько функций:

  • преобразует сигналы с датчика в цифровой код;
  • отображает текущее показания термометра;
  • позволяет запрограммировать режим и установить верхнее и нижнее значение;
  • при достижении определенной температуры включает и отключает подсоединенное к нему устройство;
  • позволяет выполнить калибровку датчика.

Но поскольку в инкубаторах имеется множество электронных компонентов, то терморегуляторы оснащают дополнительными функциями, существенно расширяющими их возможность:

  • считывание данных с цифрового влагомера;
  • управление устройствами нагрева и вентиляции;
  • включение с заданной периодичностью электропривода системы поворота яиц;
  • контроль за параметрами электропитания и автоматический переход на резервный источник (АКБ).

Использование чувствительных датчиков и процессорной обработки поступающих с них сигналов позволяет с высокой точностью контролировать температуру и влажность. Вариативность управления различным оборудованием дает возможность запрограммировать несколько режимов работы для конкретных условий (разные стации инкубации или породы птиц). Благодаря многофункциональности терморегуляторов обеспечивается максимальный уровень автоматизации, что в итоге обеспечивает высокую вылупляемость птенцов.

Наш специализированный сайт оборудования для птицеводства предлагает купить регуляторы температуры для инкубаторов, представленные в широком ассортименте разнообразных моделей. Мы поможем выбрать прибор, оптимально подходящий вашим запросом и доставим его по указанному адресу в любой город России.

Возможно ли сделать терморегулятор своими руками

Большинство инкубаторов, представленных на рынке, имеют в комплектации этот элемент. Восполнить недостаток такого контроллера можно самостоятельно. Сделать прибор нелегко, потребуются определенные навыки. Известны 2 варианта, как можно создать цифровой регулятор температуры:

  • Электротехнический – сложный способ, который предусматривает использование электросхемы и других устройств. Сконструировать регулятор в этом варианте сможет только человек со знаниями в области электромеханики.
  • Термостатный способ потребует использование детали, находившейся ранее в бытовой электротехнике. Найти запчасти можно в приборах китайского, российского и европейского производства, работа которых основана на контроле температуры (утюге, чайнике, плойке).

Детали устройства

Выше было предложено использовать в качестве температурного сенсора термистор, но это не единственный вариант.

В принципе, в этом качестве может быть задействован любой полупроводниковый элемент, так как характеристики этих деталей всегда зависят от температуры.

Так, например, ток коллектора обычного биполярного транзистора при нагреве возрастает, что неминуемо отражается на работе усилительного каскада (транзистор перестает реагировать на входной сигнал из-за смещения рабочей точки).

Похожим образом реагируют на изменение температуры и кремниевые диоды. При температуре +25 градусов напряжение на контактах свободного диода составит около 700 мВ, а замеры на перманентном диоде покажут примерно 300 мВ. Если же температура будет повышаться, напряжение с каждым градусом будет падать примерно на 2 мВ.

Однако, у всех этих элементов есть существенный недостаток: собранные на их базе терморегуляторы с большим трудом приходится настраивать, иначе говоря, калибровать. Ведь нам только приблизительно известно, какую элемент демонстрирует характеристику при той или иной температуре и как именно он реагирует на ее колебания. Гораздо проще работать с выпускаемыми современной промышленностью термодатчиками, проходящими калибровку еще на стадии производственного процесса.

Сильного удорожания проекта покупка такой детали не вызовет. Так, например, аналоговый термодатчик марки LM-335 компании National Semiconductor стоит всего 1 доллар.

Можно использовать и его модификации – датчики LM-135 и LM-235, хотя они предназначены для применения, соответственно, в военной электронике и промышленности.

Датчик LM-335 содержит 16 транзисторов и работает подобно стабилитрону, у которого напряжение стабилизации находится в зависимости от температуры.

Только в данном случае все параметры досконально известны: на каждый градус по шкале абсолютных температур (Кельвина) приходится напряжение в 10 мВ или 0,01 В.

Таким образом, если мы хотим знать, каким будет напряжение стабилизации LM-335 при температуре 20 градусов Цельсия, нужно прибавить к этому значению 273 (перевод в градусы Кельвина), а затем результат умножить на 0,01 В. В данном случае получим 2,93 В. На производстве датчик калибруется по температуре 25 градусов Цельсия. Рабочий диапазон температур, в пределах которого напряжение меняется линейно и по указанному закону (10 мВ/градус) лежит в пределах от -40 до +100 градусов Цельсия.

Итак, зная точное напряжение стабилизации LM-335 при той или иной температуре, нам остается выставить соответствующее напряжение на втором входе компаратора – и настройка терморегулятора будет завершена.

  1. Схему на базе термодатчика LM-335 следует компоновать таким образом, чтобы через него протекал ток величиной от 0,45 до 5 мА. Отметим, что напряжение питания терморегулятора не обязательно должно составлять 12 В. Это значение было предложено только потому, что оно позволяет применить вместо самодельного блока питания (понижающий трансформатор + выпрямитель + стабилизатор) обычный адаптер, который можно недорого купить в магазине. Если же все делать самостоятельно, то понижающий трансформатор можно собрать в расчете на выходное напряжение в пределах 3 – 15 В. Главное, чтобы на такое же напряжение было рассчитано используемое в схеме реле.
  2. Далее подбирают сопротивление резисторов делителя напряжения и переменного резистора таким образом, чтобы при имеющемся напряжении сила протекающего через термодатчик тока находилась в указанных пределах. В принципе, датчик останется работоспособным и при силе тока свыше 5 мА, но тогда он будет сильно греться, из-за чего терморегулятор будет работать некорректно.
  3. В качестве компаратора можно применить микросхему того же производителя, выпускаемую под маркой LM-311 (модификации для «военки» и промышленности — соответственно, LM-111 и LM-211).

Используемое в схеме реле является многоконтактным (типа МКУ). В упрощенном исполнении (без аккумулятора) можно воспользоваться автомобильным реле

Важно удостовериться, что допустимая для данного реле величина силы тока соответствует мощности нагревателя.

Области применения терморегулятора

В основном, данное устройство применялось для термостабилизации птичьих инкубаторов. Где в роли тэнов выступали маломощные электрические лампочки по 60 Вт, соединенные параллельно по 4, 6 и 8 штук, в зависимости от размеров инкубатора и количества инкубируемых яиц.

Как монтировать обогреватель для инкубатора

  • лампы должны быть равномерно расположены над поверхностью яиц, на расстоянии 25-30 см от их поверхности;
  • терморезистор должен находиться как можно ближе к поверхности яиц, но не касаться их;
  • использовать вместо лампочек можно и другие нагреватели, но с малой теплоемкостью, к примеру, вольфрамовую проволоку, натянутую на керамическую рамку в форме тетраэдра.

Функции и принцип работы


В продаже можно найти следующие типы регуляторов температуры воздуха:

  • Электронные. Обладают высокими показателями чувствительности. Погрешность таких устройств даже в бытовом применении может доходить до 0,1°C. Как правило, электронные термостаты состоят из двух частей: датчика температуры и непосредственно управляющей электронной схемы. Сложность конструкции связана с типом измерения температуры. Данные схемой управления получаются от термочувствительного элемента (датчика, в качестве которого может выступать терморезистор или термотранзистор) на основе изменения его показателей (сопротивления или тока).

  • Механические термостаты. Не используются для работы в электрических цепях. С их помощью регулируется автономная техника, например, духовка в газовой плите, температура газового конвектора и т.п. Принцип работы основан на изменении линейных размеров термочувствительного элемента.
  • Электромеханические. Включение или отключение цепи электрического тока основывается, так же, как и в механических регуляторах, на свойствах отдельных материалов. Например, камера (капсула) с газом будет расширяться или сужаться при изменении температуры, размыкая или смыкая при этом контакты цепи механическим способом. В качестве термочувствительно элемента могут выступать особые сплавы или соединения из двух металлов с разным коэффициентом расширения и т.п.
  • PID-регуляторы. Основное отличие от всех предыдущих типов устройств заключается в плавности управления током. То есть происходит не простой разрыв цепи питания нагревателем, а плавное уменьшение силы тока, соответственно температура в прямом смысле поддерживается на заданном уровне без постоянного включения и выключения.

Терморегуляторы с датчиком температуры воздуха для инкубатора (электронные термостаты) наиболее точные и потому подходят для всех типов яиц, даже тех, которые очень чувствительны к незначительному изменению температуры.

Работа регулятора в составе инкубатора будет выглядеть следующим образом:

  1. Нагревательный элемент (тэн или лампа накаливания) передает тепло воздуху внутри инкубатора (возможно применение системы принудительного нагнетания для равномерного прогрева всего объема воздуха).
  2. Если температура превысит установленное пороговое значение термостата, цепь включения нагревателя разомкнется и тепло перестанет поступать.
  3. Если температура упадет ниже заданного порога (не обязательно совпадает с порогом выключения), то цепь включения нагревателя снова включится и тепло начнет поступать в инкубатор.

Отдельно следует оговорить использование инфракрасных нагревателей в инкубаторах. Их работа наиболее эффективна, так как тепло передается непосредственно предметам, а не воздуху как посреднику в термобалансе.

Однако, это же свойство и накладывает определенные сложности. Измерение температуры воздуха в этом случае будет неверным, при работе ИК-обогревателей необходимо измерять непосредственно температуру яиц.

Сборка и налаживание

При использовании термодатчика LM-335 или аналогичного ему (калиброванного) в настройке прибора, как уже отмечалось, нет необходимости.

Если же в качестве температурного сенсора применен термистор или какой-либо полупроводниковый элемент, то без наладки не обойтись. Удобнее всего осуществлять ее при помощи цифрового термометра, например, марки ТМ-902С.

Сенсоры термометра и терморегулятора нужно соединить при помощи скотча или изоленты и помещать в среды с различной температурой. При этом каждый раз нужно постепенно менять сопротивление переменного резистора, пока устройство не сработает. В этот миг нужно зафиксировать показания цифрового термометра и сделать напротив текущего положения ручки переменного резистора соответствующую пометку.

Нужен ли самодельный терморегулятор

На рубеже восьмидесятых годов, когда готовые изделия были в дефиците, пользовались популярностью самоделки, особенно радиолюбительские. Вот одна из простейших схем терморегулятора того времени.


Схема

Более надежная, обладающая большей помехоустойчивостью схема на операционном усилителе ОУ КР140УД6. Цена, используемых полупроводниковых приборов невысокая, что делает эти схемы привлекательными для радиолюбителей.


Еще одна схема

Сейчас в интернете рекламируют и предлагают конструкторы с готовыми комплектами запчастей для сбора терморегулятора, как пишут, простого и надежного. Многие в надежде сэкономить приобретают их. Но если вы далеки от радиотехники, то это вряд ли стоит делать. Получится намного дороже, так как потратите невосполнимые нервные клетки и не менее ценное время. Говорят же, “время — деньги”.

Так как просто умения паять для работы с печатными платами и полупроводниковыми приборами недостаточно. Последние очень чувствительны к высоким температурам. Перегреете и можно выбрасывать. Но даже если сделаете все правильно, схему нужно настроить. А это редко удается с первого раза (даже из-за банального разброса параметров элементов). Конечно, если вы по жизни счастливчик и часто выигрываете в лотерею, то попытаться можно.

Современные схемы терморегуляторов составляются уже на программируемых микросхемах. Их функции можно изменить путем прошивки. Но для этого надо иметь программатор и код прошивки. Пример схемы терморегулятора с использование PIC-контроллера приведен ниже.


Эта схема не годится для практического исполнения. Для этого нужна соответствующая прошивка

В итоге можно сказать, что терморегулятор в инкубаторе — вещь незаменимая. Об этом, конечно, знает каждый птицевод. Но какой из них лучше выбрать? Частично получить ответ на поставленный вопрос поможет эта статья. Но главный подсказчик — это задачи, которые вам надо решить и ваши финансовые возможности.

Первые электронные

Несколько сложнее устроен аналоговый регулятор температуры для инкубатора. Обычно под этим термином подразумевают тип управления, при котором уровень снимаемого с датчика напряжения непосредственно сравнивается с опорным уровнем. Нагрузка включается-выключается в импульсном режиме в зависимости от разницы в уровнях напряжений. Точность регулировки даже простых схем находится в пределах 0,3-0,5 ˚С, а при использовании операционных усилителей точность возрастает до 0,1-0,05˚С.

Для грубой установки требуемого режима на корпусе прибора имеется шакала. Стабильность показаний мало зависит от температуры в помещении и перепадов сетевого напряжения. Для исключения влияния помех подключение датчика выполняется экранированным проводом минимальной требуемой длины. К данной категории можно отнести и редко встречающиеся модели с аналоговым управлением нагрузкой. Нагревательный элемент в них включен постоянно, а температура регулируется плавным изменением мощности.

Хорошим примером может послужить модель ТРи-02 – аналоговый терморегулятор для инкубатора, цена которого не превышает 1500 руб. С 90-х годов прошлого века им оснащали серийные . Прибор прост в управлении и комплектуется выносным датчиком с кабелем 1 м, сетевым шнуром и метровым проводом нагрузки. Технические параметры:

  1. Мощность нагрузки при стандартном сетевом напряжении от 5 до 500 Вт.
  2. Регулировочный диапазон – 36-41˚С при точности не хуже ±0,1˚С.
  3. Температура окружающей среды от 15 до 35˚С, допустимая влажность до 80%.
  4. Бесконтактное симисторное включение нагрузки.
  5. Габаритные размеры корпуса 120х80х50 мм.

Как сделать терморегулятор самостоятельно

Hand-made устройство, сделанное своими руками, может ни в чем не уступать промышленному по своей точности и стабильности, ну, разве что эргономика у него будет чуть хуже. Но тех, кто разводит птицу, это заботит не в первую очередь.

Терморегуляторы, изготовленные самостоятельно, не уступают тем, которые представлены в продаже.

Самодельное устройство делается из тех же промышленных деталей, и непонятно, почему оно должно быть хуже? К сожалению, в России такое мнение не редкость: если самодельное – значит плохо, а вот если заводское, то ради него можно даже в кредит залезть «по уши». Вы увидите, что это совсем не так.

3 Самодельные терморегуляторы

Несмотря на то, что промышленные модели не очень дороги, многие птицеводы предпочитают делать свою схему, так как при неисправностях ее можно легко наладить. А покупной прибор не всегда имеет схему. Если изделие выполнено на микроконтроллере или процессоре, может понадобиться специальный программатор или компьютерное обеспечение для настройки.

Птицеводы, разбирающиеся в радиоэлектронике и умеющие пользоваться паяльником, разрабатывают схемы и печатные платы подобных устройств. Датчиками в них служат терморезисторы или полупроводниковые элементы (диоды, транзисторы). Редко применяются трубки от промышленных термостатов, заполненные эфиром.

Эти схемы рассчитаны на подключение только одного устройства, например, нагревателя. Если температура возрастет, что часто бывает летом – яйца окажутся в опасности. Поэтому есть смысл сделать сразу две таких схемы и подключить ко второй, в качестве нагрузки, вентиляторы для проветривания или другое охлаждающее устройство.

Немного теории

Простейшие измерительные датчики, в том числе и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча из двух сопротивлений, опорного и элемента, меняющего свое сопротивление в зависимости от прилаживаемой к нему температуры. Более наглядно это представлено на картинке ниже.

Как видно из схемы, R1 и R2 являются измерительным элементом самодельного терморегулятора, а R3 и R4 опорным плечом устройства.

Элементом терморегулятора, реагирующим на изменение состояния измерительного плеча, является интегральный усилитель в режиме компаратора. Данный режим переключает скачком выход микросхемы из состояния выключено в рабочее положение. Нагрузкой данной микросхемы является вентилятор ПК. При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит смещение напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на контакте 2 и 3 и происходит переключение компаратора. Таким образом поддерживается температура на заданном уровне и производится управление работой вентилятора.

2 Принцип действия

При подключении терморегулятора к сети выбирается необходимый диапазон. Если устройство многофункциональное – на нем можно установить еще несколько других параметров. Датчик реагирует на перепад температуры и посылает соответствующий сигнал, например, меняет сопротивление или емкость.

Данные, полученные с него, передаются по проводам на основной блок, который принимает новые параметры термодатчика. В этом модуле происходит распознавание сигнала и расчет времени работы прибора. В зависимости от принятых данных основной блок подключает/отключает исполнительное устройство.

ТЭН, лампы или другой элемент, используемый в качестве нагревателя, работают до тех пор, пока температура воздуха или яйца (зависит от местоположения датчика) не сравнится с параметрами, установленными при настройке прибора. После этого система отключает электрообогреватель.

На многих промышленных и самодельных разработках можно выставить диапазон поддерживаемых температур (верхнюю и нижнюю границу). Это удобно, так как отпадает процесс визуального контроля и корректировка происходит автоматически.

Терморегулятор для инкубатора своими руками схема

Термостат можно собрать, так сказать, с нуля, используя для этого различные радиотехнические детали.

Наибольшее признание у радиолюбителей получила схема на основе специального элемента, именуемого компаратором.

Компаратор имеет две пары входных контактов и одну выходную. Одна из входных пар называется прямой (помечается знаком «+»), вторая – инверсной (знак «-»).

Функция компаратора заключается в сравнении уровня напряжения на входных контактах. Если напряжение на инверсном входе больше, чем на прямом, — на выходной паре микросхемы устанавливается высокий уровень.

При этом включается подключенное к ней реле, замыкая цепь нагревателя. Если для включения реле требуется больший ток, чем имеется в цепи терморегулятора, компаратор включает его через транзистор.

Как же формируются напряжения на входных контактах компаратора? Одно из них определяется пользователем, для чего в цепь терморегулятора включается переменный резистор. Меняя сопротивление резистора, пользователь фактически задает желаемую температуру.

Напряжение на втором входе зависит от состояния температурного сенсора. В этом качестве применяются различные элементы, характеристики которых меняются с изменением температуры. Например, термистор – резистор, сопротивление которого увеличивается при нагреве и падает при охлаждении (может быть и наоборот – зависит от типа элемента).

Силовая часть терморегулятора, то есть нагреватель, запитана от обычной электросети с напряжением в 220 В. На цепь управления следует подать постоянное напряжение в пределах 12 В, для чего применяется понижающий трансформатор с диодным мостом (выпрямитель) и стабилизатором.

Схема терморегулятора

Данную схему мы, как уже говорилось, дополним аккумулятором. В его цепь включим реле, контакты которого при наличии напряжения в централизованной электросети будут разомкнуты. При этом обогрев инкубатора будет осуществляться лампами на 220 В или таким же инфракрасным обогревателем.

При отключении основного электричества контакты реле в цепи аккумулятора замкнутся и электропитание будет поступать от него. При этом в качестве обогревателей будут использоваться автомобильные лампы.

Как только в основной электросети снова появится напряжение, реле разомкнет цепь аккумулятора, но второй парой контактов подключит зарядное устройство, которое восстановит заряд батареи до первоначального уровня.

Обзор терморегуляторов заводского изготовления

В магазине потребителю предлагается большой выбор контроллеров с различными техническими характеристиками. Прежде чем сделать выбор, нужно узнать, с обогревателем какой мощности прибор способен работать. Ведь от этого зависит, сколько яиц за один раз можно отправить на инкубацию.

Мечта-1

Многофункциональный терморегулятор предназначен для контроля влажности и температуры в инкубаторе. Прибор не боится перепадов напряжения в сети, плюс дополнительно контролирует автоматическое переворачивание яиц. Вся информация с датчиков высвечивается на цифровом дисплее.

Цифровой гигрометр

Очень практичный прибор с датчиками позволяет контролировать температуру и уровень влажности внутри инкубатора. Информация выводится на цифровой дисплей. Однако гигрометр является только контроллером. Работой нагревателя, вентилятора или другого исполнительного механизма прибор не управляет.

TCN4S-24R

Корейский термостат оснащен PID-регулятором. На корпусе прибора имеется два электронных дисплея, где выводится вся информация. Измерение происходит периодичностью 100 миллисекунд, что является гарантом точных показаний.

Овен

Серия этих приборов с PID-регулятором изначально не предназначалась для инкубаторов. Их применяли в промышленной отрасли. Находчивые птицеводы приспособили прибор для инкубации яиц, и он с успехом справляется с поставленной задачей.

На видео представлен обзор китайского контроллера:

5 Замена деталей устройства

Резистор R10 должен быть мощностью не менее 2 Вт. Если не удается отыскать деталь с таким сопротивлением, его рассчитывают по закону Ома и используют несколько параллельно включенных резисторов малой мощности, но большего номинала.

Замена других деталей:

  • вместо VD1 ставят стабилитрон на 12В;
  • VD2 можно заменить на диод с током 0,3 А и более и напряжением 400-600 В, например, 1N4004-1N4007;
  • вместо DA1 используют любой ОУ с напряжением питания 10-15 В;
  • симистор можно заменить на более мощный;
  • вместо транзистора (VT1) КТ117 устанавливают сборку из биполярных транзисторов КТ315 и КТ361 (или любых подобных разной структуры) и сопротивления 47 кОм, как изображено на схеме.

Терморегулятор рассчитан на нагрузку 2 кВт, но этот параметр можно увеличить, применив симистор большей мощности.

Описание конструкции

Модуль управления терморегулятора должен быть помещен в какой-нибудь корпус.

Наилучшим образом для этого подходит старый, отслуживший свое электросчетчик.

Здесь найдется и плата, на которой можно разместить радиодетали, и катушка для изготовления понижающего трансформатора.

Кроме того, в электросчетчике имеется клеммник с розеткой, в который очень удобно включать провод от нагревателя.

Термодатчик помещают в стеклянную или термоусадочную трубку (предотвращает механические повреждения) и кладут прямо на лотки с яйцами.

Если в качестве обогревателя предполагается использовать лампы накаливания, то патроны для них лучше закрепить на алюминиевой пластине. Предварительно в ней придется просверлить несколько отверстий соответствующего диаметра.

Обычно нагреватель устанавливается под лотком с яйцами, при этом автомобильные лампы и обычные 220-вольтовые располагают вперемешку.

Если навыков радиолюбителя у вас нет, можно собрать примитивный терморегулятор, используя термостат от какого-нибудь ненужного или поломанного электроприбора. Лучшим «донором» является старый утюг. Извлеченный из него термостат промывают, заполняют эфиром и герметично запаивают. Эфир активно испаряется, поэтому работу с ним затягивать не следует.

Это вещество выбрано потому, что оно хорошо реагирует на колебания температуры изменением объема. Остается припаять к термостату регулируемый винт или пластину, которые при определенной температуре будут замыкать контакты в цепи нагревателя.

Применение селективных конденсаторов

Терморегуляторы с селективными конденсаторами являются распространенными. Стандартная схема устройства состоит из модульного выпрямителя и двух диодов. Для передачи сигнала на микросхему применяется расширитель. Всего в цепи предусмотрено два резистора.

Трансивер используется только один. Показатель чувствительности в данном случае находится на уровне 4 мк. Регулятор стандартно используется поворотного типа

Также важно отметить, что есть модификации с микроконтроллерами. Входное напряжение устройств не превышает 13 В

В среднем параметр перегрузки равняется 3.6 А.

Конструкция терморегулятора

Здесь о том, как сделать прибор. Набрав подходящие детали нужно заранее подготовить и настроить те элементы, которые были рассчитаны (R3 и R5), так чтобы они были аккуратно спаяны и их можно было монтировать дальше.

Резистор R6 можно взять либо 1,6 Ом, но такие нечасто попадаются, либо составить из нескольких параллельных (из-за его маленького номинала), либо взять кусок нихромовой проволоки сопротивлением 16,3 Ом (измеряется мультиметром) и отрезать от нее ровно одну десятую часть. Затем она наматывается на резистор большого номинала, скажем, 10 или 100 кОм, чтобы не было его влияния на общее сопротивление и пропаивается на его выводах.

Детали монтируются, как обычно, на печатной плате подходящего размера. Схема несложная, нарисовать дорожки можно либо вручную, либо в подходящей программе для разработки печатных плат, например, Sprint Layout. Это простая бесплатная программа для радиолюбителей. К сожалению, размер статьи не позволяет описать подробностей изготовления печатных плат, но найти информацию в интернете нетрудно.

На фото представлен процесс изготовления терморегулятора.

Внимание. Полевой транзистор необходимо укрепить на теплоотводящем радиаторе из алюминия с площадью не менее 100 см2

Конденсатор C2 необходимо использовать только новый, лучше типа К50-17, перед использованием необходимо убедиться, что он не пробит и не дает утечки.

На ось потенциометра нужно надеть круглую шкалу с наклееной бумагой и жестко ее зафиксировать. На ней будет нанесена градуировка. Шкала может быть сделана подвижной или нет, главное – ее достаточный размер для будущей разметки и “несбиваемость”. Наконец, все собранное помещается в подходящий корпус. Здесь большой простор для домашней конструкторской мысли.

Теперь, как и обещалось, о лампах. Выбранный транзистор имеет максимальный ток 5,5 А, но лучше ограничиться током поменьше. Если взять лампы накаливания по 100 Вт, то при питании через диод их мощность снизится вдвое.

Возьмем ток, например, 4 А и определим число 100-ваттных ламп для этого. Средний ток через лампу составит около 0,23 А с учетом того, что лампа работает один полупериод. 4/0,23 = 17 ламп по 100 Вт. Практически ламп будет меньше, так как инкубаторы обычно теплоизолируют. К тому же слишком мощный нагрев будет приводить к выбросам повышенной температуры.

После сборки необходимо проверить, как работает самостоятельно собранный терморегулятор.

Наладка терморегулятора

Наладка состоит в проверке работоспособности после монтажа и нанесению делений на шкалу в следующем порядке:

  1. Градусных делений.
  2. Делений с шагом в полградуса.
  3. Делений с шагом в 0,1 градус.

В нагрузку включают одну лампочку, просто как индикатор работы. Датчик помещают в сухую песочную баню рядом с образцовым термометром

Баню осторожно и медленно, чтобы не перегреть, нагревают на электроплитке включенной через ЛАТР или другой подходящий регулятор мощности.

Рассмотрим калибровку в одной точке, например 35°C. Сначала необходимо уравновесить температуру датчика и образцового термометра в бане. Затем, вращая потенциометр, отмечают карандашом точки на окружности шкалы, где лампа загорается и где она гаснет. Середину можно отмечать делением 35 градусов.

Аналогично делаются деления и для остальных значений. Не помешает сделать градуировку и для десятых долей градуса, учитывая, что как-никак, шкала не будет линейной. После выполнения градуировки можно будет оценить гистерезис. Он должен быть в пределах 0,1…0,15 гр. Цельсия.

Прибор только тогда будет надежным, если все соединения пропаяны тщательно, а клеммные зажимные соединения выполнены чисто и хорошо затянуты.

На видео специалист рассказывает о том, как изготовить терморегулятор своими руками.

Что лучше купить или сделать самому

Терморегуляторы, представленные в продаже, подходящие для работы в инкубаторах, на рынке есть, их цена колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч рублей. Если хорошо поискать, то можно найти весьма подходящий вариант. Насколько они хорошо работают, можно почитать на форумах птицеводов и фермеров.

Самостоятельное изготовление также вполне доступно, и это самый бюджетный вариант. Все необходимые детали можно приобрести в интернет-магазинах с почтовой доставкой. Для тех, кто любит все делать самостоятельно, а такие люди достойны всяческого уважения, если они серьезно относятся к делу, предназначена оставшаяся часть статьи.

В цифрах всегда точнее

Большую точность регулировки обеспечивают цифровые измерительные приборы. Классический цифровой терморегулятор для инкубатора отличается от аналогового способом обработки сигнала. Снимаемое с датчика напряжение проходит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и лишь затем попадает в блок сравнения. Изначально заданное в цифровом виде значение требуемой температуры сравнивается с полученным с датчика, и на управляющее устройство подается соответствующая команда.

Такая структура значительно повышает точность измерения, минимально завися от температуры окружающей среды и помех. Стабильность и чувствительность обычно ограничиваются возможностями самого датчика и разрядностью системы. Цифровой сигнал позволяет вывести значение текущей температуры на светодиодное или жидкокристаллическое табло без усложнения схемотехники. Значительная часть промышленных моделей имеет расширенный функционал, который мы рассмотрим на примере нескольких современных устройств.

Возможностей бюджетного цифрового терморегулятора Ringder THC-220 вполне достаточно для самодельного домашнего инкубатора. Регулировка температуры в пределах 16-42˚С и внешний блок розеток для подключения нагрузки позволяет использовать устройство и в межсезонье – к примеру, для управления климатом помещения.

Для ознакомления приводим краткие характеристики устройства:

  1. Текущая температура и влажность в районе датчика индицируются на ЖК-дисплее.
  2. Диапазон индицируемой температуры от -40˚С до 100˚С, влажности 0-99%.
  3. Выбранные режимы отображаются на экране в виде символов.
  4. Шаг установки температуры 0,1˚С.
  5. Возможность регулировки влажности до 99%.
  6. 24 часовой формат таймера с делением на день/ночь.
  7. Нагрузочная способность одного канала 1200 Вт.
  8. Точность поддержания температуры в больших помещениях ±1˚С.

Более сложную и дорогостоящую конструкцию представляет собой универсальный контроллер XM-18. Выпускается прибор на территории КНР, а на российский рынок поступает в двух версиях – с английским и китайским интерфейсом. Экспортный вариант для Западной Европы при выборе, естественно, предпочтительней.

Освоение прибора не займет много времени. В зависимости от того, какая температура должна быть в инкубаторе, вы можете корректировать заводскую программу при помощи 4-х клавиш. На 4-х экранах лицевой панели отображается текущие значения температуры, влажности и дополнительные рабочие параметры. Индикация активных режимов осуществляется 7-ю светодиодами. Звуковая и световая сигнализация при опасных отклонениях значительно облегчает контроль. Возможности прибора:

  1. Рабочий диапазон температур 0-40,5˚С при точности ±0,1˚С.
  2. Регулировка влажности 0-99% при точности ±5%.
  3. Максимальная нагрузка по каналу нагревателя 1760 Вт.
  4. Максимальная нагрузка по каналам влажности, моторов и сигнализации не более 220 Вт.
  5. Интервал между переворачиванием яиц 0-999 мин.
  6. Время работы вентилятора охлаждения 0-999 сек. с интервалом между периодами 0-999 мин.
  7. Допустимая температура помещения -10 до +60˚С, относительная влажность не более 85%.

Выбирая терморегуляторы с датчиком температуры воздуха для инкубатора, учитывайте возможности вашей конструкции. Небольшому инкубатору с головой хватит контроля температуры и влажности, а большая часть дополнительных опций дорогостоящей аппаратуры так и останется невостребованной.

Виды терморегуляторов

Конструктивно они бывают трех видов:

  • электромеханическими, основанными на физических свойствах материалов (наиболее дешевые модели),
  • электронными,
  • ПИД-регуляторами.

Электромеханические

Примером инкубатора с электромеханическим терморегулятором может служить “Квочка МИ-30”.


Квочка МИ-30

В таких регуляторах разрыв или включение электрической цепи происходит механическим способом, путем замыкания или размыкания контактов. Причем процесс управления переключением контактов основан на физических свойствах материалов. Например, газов. Они, помещенные в капсулу, под воздействием температуры расширяются или сужаются, переключая тем самым контакты. Вместо газов можно использовать биметаллы, спаи разнородных металлов.


Контакты
Пластина

Электронные

Пример такого устройства изображен на фото внизу.


Тиристорный терморегулятор ТМ ТРТ 1000

Электронные регуляторы обеспечивают высокую точность. Они могут улавливать изменение температуры на одну десятую градуса, что и требуется в инкубаторах. Конструктивно в них входит термодатчик и управляющая электронная схема. Колебания температуры фиксируются терморезистором или термотранзистором.

В температурных датчиках на терморезисторах значение температуры преобразуется в сопротивление.

PID-регуляторы

Они построены на более современной элементной базе, позволяющей обеспечить более точную и плавную корректировку требуемой температуры. Например, такой, как изображенный на фото внизу измеритель ТРМ201. Он способен точно поддерживать заданные технологические параметры. Это уже программируемые устройства.


ТРМ201

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Аватар
admin/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

восемь + семь =

Adblock
detector