Автомат поддержания заданной температуры в теплице. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы

 Комментарии к статье

Для комфортного роста растений в теплице требуется определенная температура окружающей среды. Для поддержания ее в заданных пределах и разработан предлагаемый автомат.

Рис. 1

Рис. 2

Основа устройства - специализированный интегральный датчик температуры LM56 [1, 2], предназначенный для использования в термостатах. Функциональная схема и графики, поясняющие особенности его работы, представлены соответственно на рис. 1 и 2. Микросхема содержит два компаратора (A1, A2), источник образцового напряжения Uref = 1,25 В (A3), датчик температуры A4 и две выходные ступени на транзисторах VT1, VT2 с открытым коллектором. С помощью внешних резисторов R1-R3 и встроенного источника образцового напряжения A3 на выводах 3 и 2 задают пороговые значения напряжения переключения компараторов UT1 и UT2, которые соответствуют заданным значениям температуры. В результате на выходе OUT1 (вывод 7) появляется напряжение низкого уровня, если температура превысит значение T1, и соответственно напряжение высокого уровня, если она упадет ниже значения T1 -Тгист (гистерезис температуры, равный примерно 5 °С). Аналогично по отношению к температуре Т2 формируется сигнал на выходе OUT2 (вывод 6). Напряжение UTEMP на выходе микросхемы (контакт 5) пропорционально температуре в градусах Цельсия с коэффициентом k = 6,2 мВ/оС и смещено на +395 мВ.

Погрешность измерения температуры в интервале -40...+125 °С не превышает ±3 °С для модификации LM56BIM и ±4 оС для LM56CIM.

Рекомендуемое разработчиком суммарное сопротивление R резисторов делителя напряжения R1-R3 - 27 кОм. Сопротивление каждого из них в отдельности рассчитывают исходя из следующих соотношений:

UT1 = Uref R3/(R1+R2+R3) = Uref R3/R;

UT2 = Uref (R3+R2)/(R1 +R2+R3) = = Uref (R3+R2)/R.

В то же время UT1(T2) = kT + 395 мВ, где k = 6,2 мВ/°С, а T - значение температуры, соответствующее нижнему (T1) или верхнему (T2) пределу заданного интервала. Приравняв правые части выражений для UT1 и UT2, получаем

R3 = RUT1 /Uref = R(kT1 + 395)/Uref;

R2 = RUT2/Uref - R3 = R(kT2 + 395)/Uref-- R3;

R1 = R - (R2+R3).

Рис. 3 (нажмите для увеличения)

Принципиальная схема устройства поддержания заданной температуры в теплице показана на рис. 3. Кроме интегрального датчика температуры DA1, оно содержит три электронных ключа на полевых транзисторах VT1 - VT3, нагруженных оптосимисторами U1, U2, два мощных симистора (VS1, VS2), управляющих системами обогрева и вентиляции теплицы, и источник питания на микросхеме DA2 PPM5-A-05ELF [3], представляющей собой преобразователь переменного сетевого напряжения в стабилизированное постоянное 5 В. Применение в качестве ключей полевых транзисторов обусловлено низкой нагрузочной способностью выходов микросхемы DA1 (максимальный ток коллектора ее выходных транзисторов - всего 50 мкА), что требует достаточно высокоомной нагрузки.

Номиналы резисторов делителя напряжения R1-R3 задают пороги срабатывания компараторов микросхемы DA1, соответствующие значениям температуры примерно 18 (T1) и 26 °C (T2). Алгоритм работы устройства следующий. Если температура в теплице ниже 18 °C, то после включения питания на обоих выходах интегрального датчика DA1 появляется высокий логический уровень. При этом открываются транзисторы VT1 и VT2. Первый из них шунтирует участок затвор-исток транзистора VT3 и он закрывается, а второй через токоограничивающий резистор R7 подключает к источнику питания излучающий диод оптрона U1. В результате открывается симистор оптрона и на резисторе R9 создается падение напряжения, достаточное для открывания мощного симистора VS1, нагрузкой которого являются нагреватели системы обогрева теплицы.

Когда температура в теплице поднимется выше 18 °C, высокий уровень на выходе OUT1 (вывод 7) сменится низким, транзистор VT2 закроется и система обогрева отключится. Однако, как правило, нагревательные элементы инерционны, т. е. после отключения от сети они еще некоторое время держат тепло. Поэтому воздух в теплице будет продолжать нагреваться, и если температура превысит 26 °C, на выходе OUT2 (вывод 6 DA1) появится низкий логический уровень, транзистор VT1 закроется, а VT3 откроется, включив оптосимистор DA4 и мощный симистор VS2, посредством которого включится система вентиляции теплицы.

Вентиляторы будут работать до тех пор, пока температура воздуха в теплице не понизится до 21 оС (с учетом гистерезиса, равного примерно 5°C). Когда это произойдет, на выходе OUT2 вновь установится высокий уровень и вентиляция выключится. При понижении температуры до 13 °C (с учетом гистерезиса) вновь включатся обогреватели. Интервал температуры может быть и иным, это зависит от вида растений, которые вы собираетесь выращивать в теплице. Можно также использовать несколько переключаемых делителей или использовать переменные резисторы для задания различных интервалов температуры в теплице.

При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже налаживания рассматриваемое устройство не требует. Достаточно использовать резисторы R1-R3 с допускаемым отклонением сопротивления от номинального значения ±1 %. Впрочем, соблюдение этого требования не обязательно, так как нормальный интервал температуры в теплице для большинства выращиваемых растений - от 15 до 30 °C, что позволяет не так точно устанавливать пороги срабатывания компараторов.

В устройстве можно применить любые маломощные полевые транзисторы с изолированным затвором и n-каналом, у которых максимальный ток стока больше 20 мА. Оптосимисторы MOC3063M (U1, U2) заменимы другими аналогичными с рабочим напряжением не менее 400 В. Замену мощным симисторам BTA12-600 (VS1, VS2) выбирают исходя из суммарной мощности включаемых ими исполнительных устройств - нагревателей, втяжных и вытяжных вентиляторов и фрамужных открывателей.

Рис. 4

При отсутствии микросхемы LM56 (DA1) можно собрать ее аналог на основе широко распространенных микросхем - аналогового датчика температуры LM35 и сдвоенного компаратора LM393 (рис. 4). Резисторы делителя R1-R3, определяющие пороги срабатывания компараторов, рассчитывают по приведенным выше формулам, но для LM35 коэффициент преобразования k = 10 мВ/°С, а смещение равно 0. В качестве образцового (Uref) можно использовать напряжение питания +5 В.

Преобразователь напряжения PPM5-A-05ELF заменим любым источником питания на дискретных элементах, обеспечивающим стабилизированное выходное напряжение +5 В при токе нагрузки 50...100 мА.

Литература

1. Иванов Е. Интегральные датчики температуры National Semiconductor. - Новости электроники, 2007, № 10, с. 13.
2. LM56 - Dual Output Low Power Thermostat - National Semiconductor. - alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/ 8981/NSC/LM56.html.
3. PPMxx-x-xxELF. 5-25 W AC/DC CONVERTER SINGLE OUTPUT. - peak-electronics.de/DATA/acdc/PPMxx-x-ELF-Sep09.pdf.

Автор: А. Корнев

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Самолет меняет вкус привычных продуктов 27.09.2026

Одна и та же еда может восприниматься совершенно по-разному на земле и на борту пассажирского самолета. На первый взгляд причина может показаться очевидной: качество продуктов или особенности приготовления. Однако специалисты утверждают, что значительную роль играют непосредственно условия полета. Шум двигателей, давление в герметичном салоне и даже звуковой фон способны изменять работу механизмов, отвечающих за восприятие вкуса и аромата пищи. Одним из наиболее интересных факторов оказался постоянный шум. Профессор Оксфордского университета Чарльз Спенс исследовал влияние громких звуков на вкусовые ощущения и обнаружил, что в шумной обстановке человек может слабее воспринимать сладость. Поэтому напиток или десерт, которые на земле кажутся достаточно насыщенными, во время полета способны восприниматься более пресными. При этом эффект не одинаков для всех вкусов. Особенно любопытно ведет себя умами - вкус, характерный, например, для помидоров, грибов и пармезана. В условиях полета ...>>

Новая нержавеющая сталь заменит титан в производстве водорода 27.09.2026

Производство водорода с помощью электролиза требует материалов, способных длительное время работать в агрессивной химической среде и при высоких электрических напряжениях. Даже нержавеющая сталь, которая обычно отличается высокой устойчивостью к коррозии, в таких условиях постепенно разрушается. Поэтому в наиболее ответственных элементах электролизеров приходится использовать гораздо более дорогие материалы, прежде всего титан. Исследователи из Университета Гонконга предложили новый сплав, который потенциально способен значительно сократить зависимость от титана. Материал получил название SS-H2, а его главное преимущество заключается в необычном механизме защиты поверхности. Обычная нержавеющая сталь сохраняет устойчивость благодаря тонкой пассивирующей пленке на основе оксида хрома. Этот слой изолирует металл от агрессивной среды и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Однако при достаточно высоком электрическом напряжении защитная пленка может разрушаться, после чего традици ...>>

Кораллы, устойчивые к потеплению, хуже справляются с болезнями 26.09.2026

Коралловые рифы существуют в условиях постоянного взаимодействия множества факторов окружающей среды, поэтому способность переживать один вид стресса еще не гарантирует общей устойчивости организма. Особенно важной эта проблема становится на фоне потепления океана, которое уже приводит к массовому обесцвечиванию кораллов. Исследователи Бостонского университета обнаружили, что симбиоз с теплостойкими водорослями рода Durusdinium действительно помогает кораллам переносить кратковременное повышение температуры, но одновременно может повышать их уязвимость к бактериальным инфекциям. Жизнь кораллов во многом зависит от микроскопических водорослей, которые обитают внутри их тканей. Благодаря фотосинтезу эти симбионты обеспечивают организм-хозяин значительной частью питательных веществ. Однако при чрезмерном нагревании воды нормальное взаимодействие нарушается: водоросли могут покидать ткани коралла, из-за чего он теряет окраску и белеет. Массовое обесцвечивание сегодня считается одной из ...>>

Случайная новость из Архива Наушник с автоподзаводом 06.12.2008 Всем известны миниатюрные беспроводные гарнитуры для мобильного телефона, позволяющие разговаривать, не держа телефон в руках. Удобное приспособление, но его аккумулятор довольно быстро садится. В США запатентован беспроводной наушник, не нуждающийся в подзарядке Он заряжается при любых движениях, поворотах и наклонах головы своего носителя или, если этот аппаратик лежит в кармане либо сумке, при любой тряске. Маленький, но мощный магнит при движениях качается внутри катушки, наводя в ее витках электродвижущую силу, отчего заряжается аккумулятор. Выпуск устройства пока не начат, хотя некоторые фирмы уже не первый десяток лет выпускают наручные электронные часы с таким же принципом подзарядки.

Другие интересные новости:

▪ Компактный кулер ID-COOLING IS-40v3

▪ Электростимуляция помогает услышать иностранный язык

▪ Раскрыто истинное происхождение Стоунхенджа

▪ Аксиальная мода Хиггса

▪ Мобильные устройства портят сон

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Мы живем, под собою не чуя страны... Крылатое выражение

▪ статья В каких странах некоторых девочек воспитывают как мальчиков? Подробный ответ

▪ статья Заправщик текстильного оборудования. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автомобильный усилитель мощности 4х30 ватт на микросхеме TDA7386. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Уменьшающиеся карты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026