по этому сообщению узнать больше гороскоп водолей на сегодня любовный женщина гороскоп посмотреть еще
Мини-инкубатор - 2 (А56Б)
12.09.2013

Недавно в журнале "Электрик" (если быть поточнее, то это 2013год, №5) вышла официальная публикация на терморегулятор с довольно оригинальным алгоритмом управления нагревателем, где при испытаниях на инкубаторе вместимостью 56 яиц точность поддержки температуры составила около +/- 0,01 C (т.е. всего перепад температуры составил 0,02 градуса), при подручных средствах измерения было крайне тяжело зафиксировать изменение менее половины деления (в качестве контрольного термометра был применен ТЛ-4 с разрешением 0,1 C), поэтому в характеристиках точности поддержки указано значение 0,05 C, да и примененные детали общего назначения подпортили этот параметр, в основном это зависит от источника опорного напряжения, именно он и определяет точность поддержки, если применить приемы по термостабилизации как в А50Б или А120Б, то эту точность можно увеличить как минимум вдвое. Учитывая тот факт что журнальный вариант вышел довольно урезанным и ощутимо подправленный под манер редактора, здесь приводится изначальный вариант этой публикации без урезаний и стилистических правок. После выхода основной статьи был проработан вариант схемы в котором уже не содержится источник напряжения, про него в скором времени выйдет отдельная публикация. Сама конструкция не столь сложна, но она довольно хлопотна в настройке и для ее настройки придется иметь в распоряжении не только высокоточный вольтметр, но и осциллограф, плюс некоторые особые навыки работы с осциллографом. Несмотря на сложность настройки схема оправдывает затраты и порадует хорошими результатами инкубации большинства видов птицы.

Мини-инкубатор - 2 (А56Б)

С. Тинкован, г. Кишинев

Типичный недостаток практически всех простых терморегуляторов является перерегулировка температуры в начале работы и далее удержание температуры носит колебательный характер вблизи выставленного значения регулировки. В итоге довольно сложно поддержать температуру в камере инкубатора с точностью лучше, чем 0,3-0,4 C. В предлагаемой статье рассматривается блок управления, поддерживающий минимальный набор контролируемых параметров для бытовых инкубаторов, где выше упомянутый недостаток сведен к минимуму за счет изменения алгоритма управления нагревателем.

Введение

Блок управления инкубатором предназначен для измерения, индикации и регулировки температуры в камере мини-инкубатора, отработки времени для механизма поворота яиц.

Данная версия блока управления является дальнейшим усовершенствованием мини-инкубатора А50Б [1], предусмотрена для сетевого питания 220В и в основном рассчитана для оснащения самодельных инкубаторов с вместимостью до 200-300 яиц или замены устаревшей электроники в бытовых инкубаторах.

От своего предшественника блок управления сохранил все функции и большинство технических характеристик, за исключением точности поддержки температуры и динамики поддержки температуры в камере, они заметно лучше и составляет около 0,05 C. В конструкцию внесены изменения, число печатных плат сокращено до двух, где на одной размещено большинство функциональных узлов, а на второй размещены все элементы отвечающие за индикацию.

Блок управления имеет следующие основные технические характеристики:

  • Интервал регулируемой температуры    36 C…40 C
  • Интервал индицируемой температуры    37,2 C…38,1 C
  • Установка поддерживаемой температуры    36 C…40 C
  • Точность измерения температуры    0,1 C
  • Точность поддержки температуры    0,05 C
  • Ширина гистерезиса регулировки     0,1 C…0,15 C
  • Поворот яиц     Автоматический
  • Интервал поворота яиц     1 час 2 мин

1. Описание схемы блока управления

Вся схема блока управления состоит из 3-х частей, состав и соединения приведены на рис. 1.

Рис. 1. Полная электрическая схема блока управления

Согласно результатам эксплуатации А50Б выяснилось, что намного удобней большинство узлов выполнить на одной плате. В итоге блок А1 (в дальнейшем блок TRM) выполнен на одной плате и в его состав были включены источник питания, измеритель температуры, узел регулировки мощности, узел сравнения и силовой ключ управления нагревателем. Блок поворота A2 заимствован из [1] с некоторыми изменениями, отличие состоит в подключении двигателя на 127В в сеть 220В и выполнен объемным монтажом на корпусе инкубатора. Блок индикации А3 тоже взят из [1], где в его схему была добавлена цепь для формирования напряжения смещения для микросхемы LM3914 и индикаторы "Нагрев", "Сеть".

2. Описание составных частей электрической схемы

Схема блока TRM приведена на рис. 2 и является основной частью всего блока управления.

Рис. 2. Схема электрическая блока TRM.

Источник питания выполнен по классической схеме, это трансформатор, выпрямитель, фильтр и стабилизатор напряжения на КР142ЕН8Б (DA4) и особенностей не имеет, дополнен еще одним стабилизатором напряжения на LM7805L (DA7), который выполняет роль источника образцового напряжения и дополнительно содержит разъем питания для блока индикации. Упрощение источника образцового напряжения с точки зрения термостабильности допустимо, экспериментальная эксплуатация показала, что погрешность удержания температуры в камере инкубатора не превышает 0,1 С при перепаде температуры в помещении с 15 до 30 С, при этом были учтены замечания в [4].

Сигнал сравнения для компаратора DA8.1 формируется специальным образом, из образцового напряжения вычитается пилообразное напряжение. При одновременной подаче усиленного сигнала на инвертирующий вход DA8.1 с выхода DA6.2 и специального сигнала на неинвертирующий вход компаратор формирует необходимый сигнал вкл/выкл для нагревателя. Сама идея подобного регулирования давно применяется в светорегуляторах для ламп накаливания, но в нашем случае регулировка мощности происходит начиная с комнатной температуры, в результате чего достижение поддерживаемой температуры происходит за довольно большой промежуток времени. Аналогичное решение можно встретить и в [2], там порог захвата всего лишь за 0,5 С до образцовой температуры, но величина мощности нагревателя составляет только 50% от номинальной и не регулируется. В предлагаемом блоке управления имеется возможность обойти упомянутые недостатки и более того, есть возможность регулировки величины зоны захвата и смещения по отношению к образцовой температуре. Само напряжение для сравнения формирует разностный усилитель DA6.1. При сравнении напряжения текущей и образцовой температуры компаратор DA8.1 будет вырабатывать сигнал управления высокого уровня для TxT0. Генератор пилообразного напряжения выполнен на DA3 и цепи сдвига уровня для него R4, R5 и DA1.1. Для обеспечения нормального режима работы по постоянному напряжению и настройки питание DA3 двухполярное, источник отрицательного напряжения выполнен на микросхеме DA2. Для возможности регулировки величины dT выход генератора пилообразного напряжения подключен к инвертирующему входу разностного усилителя DA6.1 через делитель R11, R12. Диаграммы показывающие работу этого алгоритма работы с учетом инверсии на выходе DA8.2 приведены на рис. 3.

Рис. 3. Временные диаграммы работы.

Блок индикации с необходимыми дополнениями (рис. 4) выполнен на основе специализированной микросхемы LM3914, где в [1] более подробно описывается ее работа и настройка в составе блока управления.

Рис. 4. Схема электрическая узла AFS.

Блок поворота аналогичен схеме из [1, 5], где у него вместо задающего генератора на КР1006ВИ1 использован выход прямоугольных импульсов DA3.1 (см. рис. 2) и через защитную цепочку R7VD2 подаются на счетный вход DD1, далее поделенная частота снимается с вывода 3 DD1 и подается на базу VT1 через R15, при этом контакты реле K1 управляют направлением поворота (рис. 5). Конструкция и подключение к исполнительной части системы поворота описано в [1,5], а также можно ознакомиться и в [3]

Рис. 5. Схема электрическая блока А3.

3. Монтаж и настройка электронной части

Монтаж в блоке управления выполняется на двух односторонних печатных платах, соединенные между ними сделано отдельными кабелями. В качестве корпуса можно выбрать любой пластмассовый корпус заводского изготовления с подходящими размерами, где можно расположить всю электронную часть. Трассировка печатных плат сделана с учетом "лазерно-утюжной" технологии, где в плате TRM (рис. 6) предусмотрены два варианта применения понижающего трансформатора. В авторском варианте применен вариант трансформатора для непосредственного монтажа и пайки на плату, но если применяется другой тип трансформатора, например располагаемый за пределами платы, то можно отрезать часть платы отведенной под трансформатор и запаять разъем в предусмотренные отверстия (на рис. 6 этот разъем не пронумерован). При монтаже учесть необходимую формовку выводов R7 и VD2 для монтажа в вертикальном положении.

Рис. 6. Монтаж платы TRM.

При монтаже платы индикации (рис. 7) также следует учесть формовку выводов R2, R3 для горизонтального расположения, выводы светодиодов HL1…HL12 также формировать на одинаковую высоту (от платы до нижней плоскости излучателя расстояние составляет 6…8 мм). В процессе монтажа предпочтительно сначала запаять перемычки, резисторы, керамические конденсаторы, микросхемы, электролитические конденсаторы и только после этого остальные крупногабаритные детали (реле, разъемы и т. д.). Монтаж симистора и стабилизатора напряжения +12В имеет свою особенность, сначала крепят радиаторы, далее микросхемы прикрепляют к радиаторам и потом запаивают их выводы. Трансформатор запаивается на плату в последнюю очередь.

Рис. 7. Монтаж платы индикации.

После сборки и проверки плат блока управления на блок TRM подают сетевое напряжение и на выходе стабилизаторов напряжения DA4, DA7 и преобразователя напряжения DA4 проверяют наличие напряжения +12В, +5В и -5В соответственно. Далее подключают блок индикации, переменный резистор R2 и эквивалент термодатчика взамен DA5, предварительно собрав его согласно схеме (рис. 8). Переключатель SA1 (см. рис. 1) переводят в нижнее положение.

Процедура проверки усилителя термодатчика DA6.2 и настройки платы индикации проводят по аналогичному алгоритму в [1], где R2 (см. рис. 4) отвечает за свечение HL1 при напряжении 3,72В на входе платы индикации и R3 за свечение светодиода HL9 при напряжении 3,8В. Если коэффициент усиления DA6.2 (см. рис. 2) отличается от 10, то уточняют номинал R18.

Рис. 8. Схема замещения термодатчика.

Для настройки генератора пилообразного напряжения, узла формирования напряжения сравнения и узла поворота дополнительно понадобится осциллограф, его применение позволит значительно сократить время настройки. На время настройки к R9 (см. рис. 2) параллельно подпаивают резистор величиной 22…39 кОм и на выходе DA3.2 наблюдают осциллографом симметричный треугольный сигнал. Для проверки узла поворота осциллографом проверяют наличие импульсов на выходе DA3.1 (двухполярный сигнал), на выводе 10 DD1 (однополярный) и выводе 9 (однополярный, меандр). После этого щуп осциллографа возвращают на выход DA3.2 и регулировкой подстроечного резистора R5 добиваются совмещения отрицательного пика "пилы" с потенциалом 0В. Далее подключают осциллограф к левому выводу R10 и с помощью R11 выставляют двойную амплитуду сигнала на уровне 0,1В. После предварительной калибровки вход осциллографа подключают на выход DA6.1 и при вращении ползунка R2 на экране осциллографа наблюдают вертикальное смещение "пилы". Далее вход осциллографа подключают на выход компаратора DA8.2, с помощью эквивалента термодатчика на выходе DA6.1 выставляют 3,7В, резистором R2 на выходе DA1.2 устанавливают значение 3,75В. Вращением оси подстроечного резистора R11 добиваются на экране осциллографа пропадания коротких положительных импульсов на фоне низкого, нулевого уровня, светодиод HL12 на плате индикатора горит ровно, без мерцаний. После этого на выходе DA6.1 устанавливают напряжение 3,75В и вращением подстроечного резистора R5 добиваются пропадания отрицательных импульсов на фоне высокого уровня, светодиод HL12 гаснет (пропадают редкие вспышки). Данную операцию повторяют несколько раз, пока не будет получен отчетливый низкий уровень сигнала на экране осциллографа при 3,7В на выходе DA6.1 и высокий уровень при 3,75В на выходе DA6.1. При плавном изменении напряжения на выходе DA6.1 с 3,65В до 3,8В сигнал на выходе DA8.2 должен плавно переходить с низкого уровня в короткие положительные импульсы, далее скважность уменьшается (ширина импульса растет), переходит в короткие отрицательные импульсы и наконец в высокий уровень. При этом свечение HL12 сначала ровное, далее он начинает мигать в сторону уменьшения длительности свечения до полного погашения, а также наблюдают поочередное зажигание светодиодов HL1…HL10 в виде точки или столбика, в зависимости от наличия перемычки на плате индикации. Если при прогоне поддерживаема температура будет ниже чем выставленная, то необходимо увеличить dT на 0,1…0,3В, при этом значение нижнего порога захвата остается неизменным (т.е. полное отключение нагревателя будет происходить на 0,1…0,3 градуса выше образцового значения). После выполнения этой процедуры отпаивают добавочный резистор от R9. Для предварительной проверки узла поворота к выводу 7 DD1 подключают вольтметр или вход осциллографа и наблюдают смену уровня с низкого к высокому и наоборот примерно через каждые 14 секунд (более точное значение 14,0625 сек.). Если замечено отклонение от указанной величины, то уточняют номиналы R9 и C7, причем на печатной плате предусмотрено составление C7 из двух параллельно соединенных конденсаторов C7.1 и C7.2, в авторском варианте при R9=390кОм, C7.1=10мкФ и C7.2=0,22 мкФ время поворота составило 60 2мин. После этого настройка считается законченной и окончательная проверка выполняется при прогоне инкубатора на холостом ходу в течении 1-2 суток.

4. Детали и допустимая замена

Стабилизатор напряжения КР142ЕН8Б можно заменить на LM7812, выпрямительный мост DB108 можно заменить аналогичным по параметрам и корпусу. Подстроечные резисторы следует выбрать многооборотными типа СП5-2ВБ или его импортный аналог. Регулировочный резистор R2 (см. рис. 2) типа ППБ-1 или ППБ-2, с элементами крепления на лицевую панель. 5-мм светодиоды можно взять любого типа отечественного или зарубежного производства с рабочим прямым током 10-15 мА, где в качестве HL11 (индикатор "Сеть"), HL4… HL7 применить светодиоды зеленого цвета свечения, HL2 и HL8 - желтого. Остальные светодиоды выбраны с красным цветом свечения.

Микросхемы серии К561ИЕ16 можно заменить зарубежным аналогом CD4020B. Оптрон VU1 типа MOC3041 или MOC3061, с детектором перехода сети через ноль. Оптроны MOC3043 и MOC3063 менее предпочтительны из-за большей чувствительности к импульсным помехам. Симисторы для коммутации нагревателя типа BTA16-600 или аналогичные, с рабочим напряжением не ниже 600В и током нагрузки не ниже 16А. Реле К1 типа HJR-3FF-S-Z с рабочим напряжением обмотки 12В. В качестве переключателя S1 можно применить любой малогабаритный переключатель. При выборе деталей для силовой части нет особых ограничений, они должны обеспечить двукратный запас по току.

Силовой трансформатор можно выбрать любой, который обеспечивает на вторичной обмотке напряжение ~12В и ток не менее 0,2А, очень хорошей альтернативой могут быть трансформаторы серии ТПП и ТН, например ТПП247-220-50 и ТН32-220-50 соответственно. Постоянные резисторы типа ОМЛТ, С2-33 или аналогичные с мощностью рассеивания 0,125 или 0,25Вт, электролитические конденсаторы К50-35 или аналогичные импортного производства. Керамические конденсаторы малогабаритные любого типа отечественного или импортного производства. Конденсатор C7 (блок TRM) должен быть керамическим на 50В, если его заменить на электролитический, то ухудшится стабильность времени поворота под воздействием температуры в помещении.

Выключатели и держатели предохранителей можно применить подходящего типа отечественного или зарубежного производства.

Эксплуатация блока управления рассчитана для помещений с температурой +10…25 C и относительной влажности 40…60%, при более высокой температуре, например 30…35 C возникают проблемы с охлаждением, так как в инкубаторе не предусмотрено автоматическое принудительное охлаждение.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Тинкован С. Мини-инкубатор А50Б, "Радiоаматор" 2010, №11, стр. 29-33.
  2. Инкубатор совмещенный универсальный ИСУ-12. Руководство по эксплуатации ИСУ-12-00.000 РЭ.
  3. Инкубатор ИЛБ-0,5. Руководство по эксплуатации.
  4. Тинкован С. Дребезг коммутации нагревателя в инкубаторе. http://incubator.amasoft.ru/content/view/396/512/
  5. Тинкован С. Инкубатор автомат А120Б, "Радiоаматор" 2008, №9, 10, 11, "Радiоаматор" 2009, №3/4.

Печатка платы AFS в формате .lay для последующей распечатки через Sprint Layout.

Печатка в формате lay для последующей распечатки через Sprint Layout

Печатка платы TRM в формате .lay для последующей распечатки через Sprint Layout.

Печатка в формате lay для последующей распечатки через Sprint Layout
Комментарии
Добавить новый Поиск
влад   |185.3.34.226.xxx |2016-07-31 16:47:19
какой кондесатор и на сколько
Оставить комментарий
Имя:
Email:
 
Тема:
 
:angry::0:confused::cheer:B):evil::silly::dry::lol::kiss::D:pinch:
:(:shock::X:side::):P:unsure::woohoo::huh::whistle:;):s
:!::?::idea::arrow: