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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Релятивистское сжатие электрического поля 02.12.2022 Ученые из Института лазерной инженерии Университета Осаки впервые использовали сверхбыстрые электрооптические измерения, чтобы визуализировать сжатие электрического поля, окружающего электронный луч, движущийся со скоростью, близкой к скорости света, и продемонстрировали процесс генерации. Согласно теории относительности, для точного описания движения объектов, пролетающих мимо наблюдателя со скоростью, близкой к скорости света, необходимо использовать "преобразование Лоренца", которое объединяет пространственные и временные координаты. Голландский физик смог объяснить, как эти преобразования приводят к самосогласованным уравнениям для электрических и магнитных полей. Хотя различные эффекты относительности были многократно доказаны с очень высокой степенью экспериментальной точности, все еще существуют части общей теории относительно (и СТО в том числе), которые еще предстоит раскрыть в экспериментах. Как ни странно, сжатие электрического поля в ходит в их число: современное понимание электромагнетизма основано на принципах эйнштейновской физики. Теперь исследовательская группа из Университета Осаки впервые продемонстрировала этот эффект экспериментально. Они измерили профиль кулоновского поля в пространстве и времени вокруг высокоэнергетического электронного пучка, генерируемого линейным ускорителем частиц. Используя сверхбыструю электрооптическую выборку, они смогли зарегистрировать электрическое поле с чрезвычайно высоким временным разрешением. Ранее преобразования Лоренца времени и пространства, а также энергии и импульса были продемонстрированы в экспериментах по замедлению времени и энергии массы покоя, соответственно. Тогда физики рассмотрели аналогичный релятивистский эффект, который соответствует преобразованию Лоренца электромагнитных потенциалов. Кроме того, команда наблюдала процесс сжатия электрического поля сразу после прохождения электронного пучка через металлическую пластину.

Другие интересные новости:

▪ Симулятор для разработки автомобильных покрышек

▪ Анти-антибиотик

▪ В зеркале Луны

▪ Новые решения HP для ЦОДов

▪ Сенсоры помогут остановить машину

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Интересные факты. Подборка статей

▪ статья Ламарк Жан-Батист. Биография ученого

▪ статья Что такое Эль-Ниньо? Подробный ответ

▪ статья Правила поведения в гололед, при падении снега, сосулек и наледи с крыш домов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Основные законы электрического тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Новогодние часы. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026