Схема инкубатора на микроконтроллере

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Бытовая техника >

Теги статьи:

Добавить тег

Блок автоматического управления инкубатором

Филипович Алексей, servissistemy@narod.ru
Опубликовано 16.08.2012
Создано при помощи КотоРед.

Ну вот и настал долгожданный юбилей у всеми любимого К@та… За сим пишу Котику своё поздравление в виде этой человеческой статьи.

Что больше всего любит Радиокот? Конечно радиодетали и всякие схемки! Ну а как насчёт полакомится свежим, только что вылупившимся из яйца цыплёнком? Фу! Какая гадость скажете Вы и будете конечно правы наш Кот не ест цыплят, но он их разводит… Да-да! Что бы потом, когда они вырастут в больших куриц полакомиться яйцепродуктами и свежеприготовленным куриным рулетиком…м…м… Именно по этому данная статья посвящена… выводу цыплят, а точнее блоку автоматического управления процессом инкубации.

Разработанный блок управления инкубацией (цифровой инкубатор) представляет собой небольшую платку, которая будучи установлена внутри заводского инкубатора или инкубатора выполненного гражданами-самоделкиными по мотивам форума https://www.fermer.ru/forum/samodelnye-inkubatory/115760?page=0 позволяет полностью автоматизировать процесс инкубации. При наличии такого прибора достаточно заложить в инкубатор отборное яйцо и один раз в неделю подливать воду в испаритель. Обо всём остальном разработанный прибор позаботиться самостоятельно! Подходит устройство к инкубаторам самых различных размеров: от бытовых на два десятка яиц, до промышленных на несколько тысяч куриных яиц. Возможность настройки параметров инкубации в широких пределах позволяет выводить даже страусят! И это не шутка!

Вкратце основные технические характеристики предлагаемого читателям устройства автоматического управления инкубатором:

— точное поддержание заданной температуры (выбирается в диапазоне значений 4…99,9°С);

— точное поддержание заданной влажности (выбирается в диапазоне значений 5…99,9%);

— настраиваемый гистерезис поддержания температуры в диапазоне от 0,1 до 9,99°С с шагом 0,01°С;

— настраиваемый гистерезис поддержания влажности в диапазоне от 1 до 9,9% с шагом 0,1%;

— снижение мощности обогревателя и увлажнителя при достижении установленного значения температуры и влажности;

— пять шагов регулировки мощности обогревателя и увлажнителя (0%, 25%, 50%, 75%, 100%);

— тревожная светозвуковая сигнализация отклонения параметров микроклимата за пределы номинальных значений;

— раздельная установка порогов контроля аварийных значений для тревожной сигнализации;

— автоматический поворот лотков с яйцами по истечении заданного промежутка времени (устанавливается в диапазоне 1 минута – 6 часов);

— буквенно-символьный ЖКИ дисплей;

— электронная регулировка яркости подсветки и контрастности дисплея;

— световая (светодиодная) и символьная (на дисплее) индикация текущих значений мощности обогревателя и увлажнителя;

— индикация на дисплее оставшегося до поворота лотков времени;

— подстройка показаний температуры и влажности для компенсации ошибки датчика;

— поворот лотков в противоположное состояние (реверс лотков) при нажатии на кнопку «+»;

— отключение тревожного сигнала при нажатии на кнопку «-«;

— звуковая сигнализация подтверждения нажатий на кнопки управления;

— напряжение питания устройства 9 – 15 В. постоянного тока.

Конструктивно устройство выполнено на базе наиболее дешёвого микроконтроллера семейства AVR Mega ATmega8A. В качестве датчика температуры и влажности может использоваться как высокоточный SHT-21D, так и менее точные SHT10 – SHT15. В качестве ЖКИ-дисплея выбран недорогой ЖК-индикатор со встроенным контроллером SC1602AULT-XH-HS-G, который может быть с лёгкостью заменён на аналогичный.

Принципиальная схема устройства приведена на рисунке ниже, а чертёжи печатных плат устройства и датчиков, а так же прошивки микроконтроллера для различных типов датчиков SHT можно скачать по ссылкам внизу статьи.

Обведённые в прямоугольники части схемы конструктивно размещены на печатных платах. Для соединения датчика температуры и влажности рекомендую использовать экранированный провод или, лучше всего, плоский шлейф из 6-ти проводников с чередованием проводника, соединённого с общим проводом через один (см. чертёж ниже). И не забудьте подключить параллельно выводам питания датчика керамический SMD-конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ. Как показывает опыт, несоблюдение этого требования, а так же соединение неиспользованных контактов датчика между собой и с общим проводом схемы приводит к серьёзным глюкам показаний. Так же производитель датчика не рекомендует использовать для отмывки платы с припаянным датчиком что-либо кроме дистиллированной воды!

При использовании датчика температуры SHT-21 необходимо помнить, что его напряжение питания не должно превышать 3,6 В., поэтому необходимо заменить указанный на схеме интегральный стабилизатор напряжения 78L05 на аналогичный с выходным напряжением 3,3 В., например LM1117-3.3.

Выбор интегральных датчиков SHT фирмы Sensirion обоусловлен их высокой точностью и наличием цифрового интерфейса. Как показала практика традиционный способ расчёта влажности на основе показаний сухого и влажного термометров не даёт приемлемого результата из-за малой скорости аспирации в инкубационной камере, а так же влиянии на показания психрометра давления воздуха, которое будет выше атмосферного при работе вентилятора системы воздухообмена в промышленных инкубаторах. На практике разница в показаниях гигрометра на основе психрометрического метода, цифрового датчика влажности SHT-21 и механического гигрометра на основе конского волоса достигала 25% (15% влажность в камере, рассчитанная по показаниям психрометра, 43,4% показания датчика SHT-21 и около 40% показания волосного гигрометра).

Как видно из схемы устройства для поворота лотков используется механизм, который управляется электромагнитным реле, содержащим две группы переключающих контактов. Управление мощностью обогревателя и увлажнителя осуществляется путём пропуска полупериодов сетевого напряжения. Для этого на плате блока управления установлены оптопары типа MOC3062 со встроенной схемой контроля перехода сетевым напряжением через ноль. Подключённые к оптопарам симисторы осуществляют коммутацию нагревательных элементов, а светодиоды HL1 и HL2 служат для световой индикации состояния нагревательных элементов. Реле К1 используется для включения вентилятора аварийного проветривания инкубационной камеры при переувлажнении или перегреве. Контакты К1.2 этого реле могут так же использоваться для аварийного отключения нагревательных элементов при пробое симисторов. Обведённые красной линией элементы принципиальной схемы устанавливаются на отдельных платах. Элементы обведённые синим цветом, в том числе и источник питания с выходным напряжением 12 В., присутствуют в любом стандартном инкубаторе. Бипер BF1 со встроенным генератором и светодиод HL3 служат для светозвуковой индикации аварийного состояния инкубатора. Бипер будет прерывисто пищать, а светодиод мигать до тех пор, пока не будет устранена аварийная ситуация или не нажата кнопка «-» на клавиатуре управления. Для усиления громкости звука возможно подключение нескольких 12-вольтовых биперов в параллель или применение иного звукового сигнализатора, управляемого от 12 В.

При снижении температуры или влажности ниже нижнего аварийного порога автоматически включается увлажнитель или обогреватель на полную мощность (100% мощности), не зависимо от установок параметров температуры и влажности в меню «Параметры инкубации» устройства.

При повышении влажности до верхнего аварийного порога независимо от установленных в меню «Параметры инкубации» значения влажности и гистерезиса регулирования влажности увлажнитель полностью отключается и включается вентилятор проветривания инкубационной камеры, а в случае перегрева из-за пробоя симистора и подключении контактов К2.2 реле произойдёт полное отключение нагревательного элемента увлажнителя. При повышении температуры до верхнего аварийного порога кроме полного отключения обогревателя и подачи светозвукового сигнала тревоги, произойдёт так же включение вентилятора аварийного проветривания, отключение цепи обогрева, а так же увлажнителя (вдруг перегрев вызван отсутствием воды в испарителе?). Таким образом, в алгоритме работы блока контроля инкубации реализовано двойное резервирование работы в аварийных ситуациях, что позволяет уберечь зародышей цыплят от гибели практически в любых ситуациях.

Теперь несколько фотографий, описание меню и настроек устройства:

При первом включении устройства для сброса параметров по умолчанию необходимо удерживать в нажатом состоянии кнопку «ОК». При этом в энергонезависимую память микроконтроллера будут записаны необходимые для нормальной работы устройства параметры. Без выполнения сброса настроек дисплей устройства, ввиду наличия электронной регулировки контрастности не будет отображать символы.

При включении устройства в сеть отобразится приветственная надпись и трижды плавно мигнёт подсветка.

В рабочем режиме в верхней строке экрана отображаются текущие значение температуры и влажности, а в нижней строке поочерёдно оставшееся время до поворота лотков и текущие значения мощностей обогревателя и увлажнителя.

При удержании кнопок «+» и «-» в течение трёх секунд устройство переходит в режим подстройки показаний термометра и гигрометра. В этом режиме рекомендуется (но не обязательно) подстроить показания температуры влажности по образцовым приборам при температуре близкой к температуре инкубации, так как любые датчики имеют некоторую фиксированную погрешность измерения. В верхней строке дисплея отображаются измеренные прибором датчиком значения, а в нижней строке мигает выбранный для изменения параметр. Нажатием кнопок «+» или «-» можно установить показания температуры и влажности по образцовым приборам. Разность показаний между истинными и измеренными параметрами микроклимата запоминается микроконтроллером и в дальнейшем корректируется с учётом внесённой поправки. Для выхода из меню калибровки датчика необходимо нажать кнопку «ОК», при этом разность значений будет сохранена в энергонезависимой памяти микроконтроллера.

Для входа в меню основных настроек необходимо нажать и удерживать около 3-х секунд кнопку «ОК». В этом случае экран устройства примет вид указанный на фото ниже. Кнопками «+» и «-» осуществляется выбор пункта меню, а кратковременное нажатие кнопки «ОК» приводит ко входу в подменю настройки соответствующих параметров. Для выхода из меню необходимо так же удерживать кнопку «ОК» в течение примерно 3-х секунд. При отсутствии нажатий на кнопки управления выход из меню произойдёт автоматически по прошествии 30-ти секунд.

В подменю переход к настройке следующего параметра и запоминание текущего производится нажатием кнопки «ОК». Увеличение и уменьшение величины мигающего параметра осуществляется нажатием кнопок «+» и «-«, соответственно. При удержании кнопок «+» и «-» в нажатом состоянии включается режим автоинкремента, при котором изменение регулируемого параметра будет происходить с гораздо большей скоростью…

Время до поворота лотков задаётся в диапазоне от 1 минуты до 6 часов с шагом 1 секунда (смотрите рисунок ниже). На фото плохо видна нижняя строка. Это из-за того что уловить мигающий параметр фотоаппаратом довольно проблематично.

В подменю «Параметры инкубации» можно задать оптимальные для каждого вида яйца параметры микроклимата: температуру, влажность, гистерезис:

При достижении температурой и влажностью установленного значения + порог гистерезиса происходит полное отключение нагревателей. При достижении установленного значения мощность начинает снижаться ступенчато. Логика работы показана на графике ниже.

В общем случае устройство пытается так отрегулировать мощность нагревателей, что бы они всегда были включены на небольшую мощность, что способствует плавному регулированию температуры и её выравниванию в различных точках инкубационной камеры. Некоторый рост температуры после полного отключения нагревателя (виден на графике) объясняется тепловой инерционностью нагревательного элемента и, как видно учтён программно. Та же ситуация и с влажностью… (Мигающий параметр хоть убей плохо выходит на фото…)

В меню «Пороги аварийных режимов работы» задаются пороги при которых будет срабатывать светозвуковая сигнализация и контролироваться аварийные режимы. Аварийные пороги параметров задаются относительно установленных значений температуры и влажности в пределах ±9,9°С для температуры и ±25% для влажности

В верхней строке дисплея отображаются заданные максимально допустимые значения превышения температуры и влажности над установленными, по достижении которых отключаются нагревательные элементы и включается вентилятор аварийного охлаждения. В нижней строке – минимально допустимые значения параметров микроклимата, относительно установленного значения, при которых соответствующий нагревательный элемент включается на полную мощность. Во избежание чрезмерного роста температуры внутри инкубационной камеры при полном испарении воды из увлажнителя обработка аварийной ситуации по температуре имеет некоторое преимущество перед влажностью. В описанной ситуации, когда «голый» нагревательный элемент в увлажнителе будет греть и осушать воздух в инкубационной камере при отсутствии воды в ёмкости, приведёт к включению вентилятора аварийного охлаждения и полному отключению как нагревательного элемента увлажнителя, так и нагревателя термостата. В этом случае произойдёт некоторое остужение «внутренностей» инкубатора, а за счёт «подсосанного» из вне вентилятором воздуха хоть малое, но всё же увлажнение. Включившейся прерывистый светозвуковой сигнал тревоги оповестит об аварийной ситуации и необходимости подлива воды в увлажнитель. Для отключения звукового сигнала необходимо нажать кнопку «-«. При нормализации параметров и возникновении последующей аварийной ситуации звуковой сигнал будет включён заново, не смотря на его отключение в предыдущий раз.

Подпункты меню «Яркость подсветки дисплея» и «Контрастность дисплея» именно эти параметры и позволяют отрегулировать…

При установке датчика температуры и влажности в инкубаторе рекомендую использовать следующую конструкцию:

Датчик температуры размещается на плате (см. фото) и помещается в трубку диаметром 12-16 мм., которая опускается с верху до центра (или практически центра) инкубационной камеры вблизи передней стенки. Нижний конец трубки закрывается металлической или капроновой сеточкой с ячейкой размерами около 1 мм., во избежание попадания пуха и иных посторонних предметов. Верхний конец трубки так же закрывается сеточкой и выводится за пределы инкубационной камеры для обеспечения постоянной циркуляции нагретого воздуха из камеры через трубку с датчиком за пределы инкубатора. Провод, соединяющий датчик температуры и влажности с платой устройства управления выводится в верхней части трубки через просверленное боковое отверстие. При подобной конструкции датчика (см. чертёж выше) и его размещении будет обеспечена наивысшая точность измерений параметров микроклимата внутри инкубационной камеры, надёжность и слаженность работы всей системы в целом.

Плата устройства разработана таким образом, что бы её сборка не вызвала особых проблем даже у начинающего радиолюбителя и при этом обладала бы минимальными габаритными размерами. Фотографии готового устройства приведены ниже.

Скачать чертежи печатной платы устройства управления инкубатором, платы для монтажа датчиков температуры можно по ссылкам ниже. Там же архив с различными версиями прошивок: как для разных датчиков, так и для разных дисплеев и даже на разных языках.
В конце хотелось бы упомянуть о задействованном сторожевом таймере микроконтроллера, что гарантирует перезагрузку микроконтроллера если вдруг… тьфу… тьфу… тьфу… что-нибудь пойдёт не так. Обсуждение как всегда на форуме… Последние версии прошивок у меня на сайте: www.servissistemy.narod.ru

Как должны быть установлены фузее-биты микроконтроллера изображено на рисунке ниже.

Файлы:
01.lay — Печатная плата устройства в формате SL5
02.lay — Плата для установки датчика SHT-21 в формате SL5
03.lay — Плата для установки датчика SHT-10 в формате SL5
inkubaror.rar — Все версии прошивок одним архивом

Файлы:
Файл принципиальной схемы
Файл принципиальной схемы
Файл принципиальной схемы
Архив RAR
Все версии прошивок одним архивом
Архив ZIP
Анимация
Анимация

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?
37 0 0	14 1 1

Многие фермеры для разных нужд разводят домашних птиц. Если это делается с коммерческой целью, то в большинстве случаев не обойтись без инкубатора, где при определенной температуре можно производить потомство в промышленных масштабах. Его можно купить как в готовом виде, так и смастерить своими руками. Причем самостоятельно можно сделать не только сам инкубатор, но и всевозможные приспособления для его работы.

Оглавление:

• Зачем нужен терморегулятор для инкубатора?
• Терморегулятор: заводской или своими руками?
• Как работает цифровой терморегулятор?
• Обзор моделей терморегуляторов цифрового типа
• Терморегуляторы для инкубатора своими руками: схемы и особенности
• Схемы терморегуляторов для разных моделей инкубаторов

Сегодня вы узнаете, как по определенным схемам можно сделать простой самодельный терморегулятор для инкубатора.

Зачем нужен терморегулятор для инкубатора?

Чтобы в инкубаторе можно было качественно выводить молодняк птиц, требуется регулярно поддерживать на оптимальном уровне влажность и температуру. Показатели температуры отличаются в зависимости от породы пернатых и этапа их инкубации, соответственно, их надо регулировать. Они варьируются в пределах от 35 до 39 градусов. А чтобы можно было осуществлять температурный контроль, требуется микроконтроллер (терморегулятор).

Немало современных заводских инкубаторов оснащены аналоговыми терморегуляторами, которые нужно часто подстраивать в зависимости от показаний температуры. Чаще всего для поддержания температуры применяют термометры на спирте или ртути.

Однако цифровые микроконтроллеры температуры имеют больше преимуществ по сравнению с аналоговыми аппаратами:

• внутри прибора обеспечивается требуемая температура;
• появляется возможность управлять работой нагревательных элементов;
• на основании текущих показателей можно контролировать температуру;
• процесс автоматизирован и не нуждается в регулярной подстройке;
• экономится электроэнергия, поскольку при получении требуемой температуры нагревательные элементы отключаются.

Редакторы сайта советуют ознакомиться с маркировкой импортных и советских керамических конденсаторов.

Терморегулятор: заводской или своими руками?

Многие задаются вопросом: какой терморегулятор для инкубатора лучше – самодельный или заводской?

Почти все заводские инкубаторы уже оснащены данным прибором, поэтому приобретать его дополнительно или делать своими руками нужно не всегда.

Готовые приборы предназначены для контроля режима и при сбое системы подают сигнал. А самодельный простой термостат не сможет наверняка гарантировать, что показатели влажности или температуры будут верными. Многие специалисты рекомендуют покупать заводской терморегулятор даже к самодельному инкубатору.

Иногда в роли термостата выступает обычный градусник. Однако его недостаток – это невозможность далеко и надолго уйти от инкубатора. А вот сложный цифровой терморегулятор контролирует всю работу нагревательных элементов и при необходимости сам отключается. Автономность его работы обеспечивается предварительной настройкой нужных параметров. Ниже мы рассмотрим особенности работы цифровых измерительных приборов.

Как работает цифровой терморегулятор?

Точность регулирования температуры лучше всего обеспечивается благодаря применению цифровых терморегуляторов. От простых конструкций они отличаются методом обработки сигнала. Напряжение снимается с датчика, проходит аналогово-цифровой преобразователь и попадает в сравнительный бок. Полученное в цифровом виде первоначальное значение температуры далее сравнивается с полученным из датчика, после чего управляющий прибор получает соответствующую команду.

Благодаря такому методу точность измерения повышается и почти не зависит от температуры окружающей среды или помех. Чувствительность и стабильность чаще всего ограничиваются разрядностью системы и возможностями датчика. Цифровой сигнал без труда позволяет выводить температуру на специальное табло.

Обзор моделей терморегуляторов цифрового типа

Терморегулятор Ringder THC-220 – недорогая модель, которая отлично подойдет для небольшого домашнего инкубатора, собранного своими руками. Благодаря внешнему блоку розеток и регулировке температуры от 16 до 42 градусов его можно применять и в межсезонье, а не только летом.

Технические характеристики прибора:

• влажность и температура в области датчика высвечиваются на специальном дисплее;
• индицируемая температура варьируется от -40 и до 100 градусов, а влажность – до 99 процентов;
• тот или иной режим отображается в виде определенного символа;
• шаг температурной установки составляет 0,7 градуса;
• таймер имеет формат на 24 часа и делится на ночной и дневной;
• один канал имеет нагрузочную способность 1200 Вт;
• температура в большом помещении может отклоняться в пределах одного градуса.

Другая заводская модель цифрового контроллера – ХМ–18. В России его можно купить с английским или китайским интерфейсом. Он более сложный и стоит дороже предыдущего прибора.

Разобраться с ним несложно. В зависимости от требуемой температуры внутри инкубатора, специальными клавишами можно контролировать заводскую программу. На лицевой панели есть экраны, где отображается температура, влажность и дополнительные параметры. Активные режимы индицируются посредством светодиодов, при опасных отклонениях срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Характеристики ХМ–18:

• температурный рабочий диапазон – от 0 до 40,5 градусов, вероятность отклонения – 0,1 градуса;
• допустимая нагрузка по каналу нагревателя составляет 1760 Вт;
• допустимая нагрузка по каналам влажности, сигнализации и моторов – 220 Вт;
• между переворачиваем яиц предусмотрен интервал до 999 минут;
• вентилятор охлаждения работает 999 секунд между допустимыми периодами между переворачиваниями;
• в помещении допускается температура от -10 до 60 градусов, а относительная влажность – до 85 процентов.

При выборе заводского терморегулятора с температурным датчиком для инкубатора очень важно учитывать его возможности. Если он небольшой и сделан своими руками, то вам хватит прибора, контролирующего лишь влажность и температуру, а дополнительные возможности нужны для более сложных моделей для промышленных нужд.

Терморегуляторы для инкубатора своими руками: схемы и особенности

Сделать регулятор температур своими руками непросто. Такой прибор будет менее совершенным, чем заводская модель.

Есть два варианта изготовления регулятора согласно схемам:

• электротехнический (используется электротехническая схема прибора) – такой регулятор более точный, но его сборка своими руками требует определенных знаний в электромеханической сфере;
• на основе б/у термостата – для этой сборки вам подойдет отработанный термостат от разных бытовых приборов, вариант простой и подойдет даже для новичков.

Рассмотрим схему сборки электротехнического регулятора температуры для инкубатора. Для работы вам будут нужны радиодетали:

• стабилитроны любого типа для поддержания постоянного напряжения от 7 до 9 вольт;
• два специальных транзистора;
• тиристор серии КУ-201, КУ-202;
• диоды КД-202 – 4 штуки, отмеченные буквами НС или Н, мощность – от 600 Вт и выше;
• переменный резистор с сопротивлением от 30 до 50 кОм для регулировки режимов;
• реле МКУ;
• транзистор в качестве датчика температуры, установленный в стеклянной трубке, который укладывают на яичный лоток.

Когда регулятор включается в сеть, размыкаются контакты реле, вследствие чего инкубатор обогревается лампочками, подключенными к сети на 220 вольт. Когда он отключается от сети, контакты реле замыкаются, в работу включается аккумулятор и лампы обогрева.

С применением термостата прибор сделать гораздо проще. Берем использованный термостат, заполняем его корпус эфиром и хорошо запаиваем. Будьте внимательными при работе, поскольку эфир хорошо и оперативно испаряется и резко реагирует на смену наружной температуры, вследствие чего меняется состояние корпуса.

Винт, припаянный к корпусу, связывается прочно с контактами, вследствие чего в нужное время включается или отключается нагревательный элемент. Температура регулируется с помощью вращений винта.

При таком способе сборки своими руками не нужны сложные радиодетали, части конструкции устанавливаются навесным методом или на печатную плату.

Перед закладкой яиц в инкубатор, который оснащен таким самодельным терморегулятором, нужно прибор прогреть и настроить показатели.

Схемы терморегуляторов для разных моделей инкубаторов

Схемы конструкций отличаются друг от друга и в зависимости от модели инкубатора.

Схема терморегулятора для прибора «Квочка» включает полевые транзисторы и выпрямитель. Сам регулятор соединен с динистором. Конденсаторы нужны открытого типа. Для регулятора сборки своими руками по этой схеме нужен простой изолятор. В инкубаторе используется микросхема серии РР20.

Схема устройства для модели марки «Золушка» основана на поворотном регуляторе. Выпрямитель применяют с двумя контактами. Для сборки терморегулятора нужен один динистор, перегрузочный показатель прибора колеблется в пределах 2 А, входное напряжение цепи равно до 12 вольт. Допускается применение в системе резисторов подстроечного или полевого типа.

Схема прибора для инкубатора «Наседка» включает модульный выпрямитель, нужны трансиверы полевого типа. В цепи используется 3 конденсатора, емкость которых на входе равна 12 пФ. Чувствительность системы равна порядка 3 мк. Используется полупроводниковый расширитель, выходное напряжение составляет 10 вольт. Стабилизатор в этом случае не нужен.

Терморегулятор – неотъемлемая часть практически любого инкубатора, и его конструкция зависит от того, насколько он сложен и объемен. В зависимости от типа инкубатора такой прибор требуемой модификации можно приобрести в готовом виде или собрать своими руками.

Приведенная ниже схема является развитием темы симисторного регулятора мощности. В данном случае добавляются термочувствительный и нагревательный элементы благодаря которым и поддерживается требуемая температура. Включая-отключая нагрузку, которой служит электронагреватель, терморегулятор регулирует температуру микросреды инкубатора, аквариума или другого замкнутого пространства.

Схема терморегулятора

Принцип работы терморегулятора

Итак, рассмотрим как работает схема терморегулятора для инкубатора своими руками: основой данного устройства является операционный усилитель DA1, работающий в режиме компаратора напряжений. На один вход подается изменяющееся напряжение с терморезистора R2, а на второй, задаваемое переменным резистором R5 и подстроечным R4. Для точной и грубой регулировки. В зависимости от области применения, подстроечный резистор можно и исключить.
При равенстве входных напряжений транзистор VT1, управляемый выходом компаратор – закрыт, на управляющем электроде VS1 ноль, а значит закрыт и симистор. При изменении температуры меняется сопротивление R2, а на разницу напряжений на входах компаратор отреагирует подачей открывающего сигнала на VT1. Появившееся на R8 напряжение откроет тиристор, пустив через нагрузку ток. Когда напряжения на входах операционного усилителя выравняются, он отключит нагрузку.
Питание управляющего каскада осуществляется через выпрямительный диод VD2 и гасящее сопротивление R10. При его сверхмалом потреблении тока – это вполне допустимо, как и использование для стабилизации питающего напряжения всего одного стабилитрона VD1. К тому же, управляющие цепи запитываются через нагрузку, на которой тоже происходит падение напряжения, особенно в нагретом состоянии.

Замены деталей

Обратите внимание на мощность резистора R10 — 2Вт, так же этот резистор должен выдерживать мгновенное напряжение 400В, если такой резистор не удается найти, его можно заменить несколькими последовательно включенными резисторами на меньшую мощность и напряжение.
В качестве стабилитрона VD1 можно установить BZX30C12 или любой другой стабилитрон на 12В близкий по параметрам.
Вместо VD2 можно поставить диод с обратным напряжением не менее 400В и током не менее 0,3А: например из серии 1N4004 — 1N4007
На место DA1 можно установить практически любой операционный усилитель, главное чтобы он работал в диапазоне питающих напряжений 10..15В.

А вот однопереходный транзистор КТ117 (VT1) не такой общераспространенный компонент электронных схем (зарубежные однопереходные транзисторы: 2N6027, 2N6028), зато его можно заменить схемой из двух биполярных транзисторов разной структуры и одного резистора 47 кОм. В схеме используются распространенные КТ315 и КТ361, но вполне могут использоваться и другие маломощные комплиментарные биполярные транзисторы.

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.

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.