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:

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

AirPods Pro с инфракрасными камерами 27.11.2025

Apple традиционно играет роль новатора, поэтому ожидания от следующего поколения AirPods Pro особенно высоки. Новая модель, над которой компания уже активно работает, должна не просто улучшить звук, но и расширить способы взаимодействия человека с цифровой средой. Одним из наиболее заметных нововведений станет появление чипа Apple H3. Сегодняшние AirPods Pro используют поколение H2, обеспечивающее высокую скорость обработки звука, однако переход к H3 обещает еще более точное шумоподавление и сокращение задержки при беспроводной передаче аудио. По данным источников, новая архитектура улучшит энергоэффективность, а также позволит чипу глубже интегрироваться с устройствами экосистемы Apple. Особенно это касается гарнитуры Vision Pro, которая получит более синхронную работу с будущими наушниками. Не менее интригующей выглядит вторая инновация - миниатюрные инфракрасные камеры, встроенные непосредственно в корпус AirPods. Специалисты предполагают, что эти сенсоры смогут фиксировать дв ...>>

ИИ нужно воспринимать как пользователя 26.11.2025

Искусственный интеллект постепенно перестает быть скрытым компонентом программных решений и выходит на передний план. Сегодня алгоритмы не просто помогают обрабатывать данные, но и активно участвуют в рабочих процессах, принимают решения, взаимодействуют с корпоративными сервисами и получают доступ к критически важной инфраструктуре. Такое расширение их возможностей заставляет специалистов по безопасности переосмыслить, что именно означает присутствие ИИ в цифровой среде. Президент по продуктам и технологиям Okta Рик Смит подчеркивает, что воспринимать ИИ исключительно как технологическую надстройку уже невозможно. По его словам, компании обязаны учитывать, что искусственные агенты становятся участниками процессов наравне с живыми сотрудниками, а значит, требуют аналогичных мер защиты. Он формулирует это предельно прямо: "Мы должны защищать клиентов не только от людей, но и от ИИ-агентов - относиться к ним как к пользователям". Однако многие организации продолжают рассматривать И ...>>

Случайная новость из Архива Новая серия ультраярких светодиодов белого свечения HLMP 16.04.2004 Компанией AGILENT TECHNOLOGIES объявлено о выпуске новых серий ультраярких светодиодов белого свечения HLMP-CWxx и HLMP-FWxx. Серия HLMP-CWxx имеет округлую излучающую часть, а HLMP-FWxx - плоскую. Светодиоды выпускаются с секторами излучения 15, 23, 30, 50, 70 и 85°. Рассчитаны на работу во внешних условиях в диапазоне температур от -40 до +85°С. Предназначены для оформления дорожных сигналов и знаков, табло для стадионов и пр.

Другие интересные новости:

▪ Роль причинно-следственной информации для выбора книги ребенком

▪ Сушилки для рук распространяют бактерии

▪ Автомойка с бактериями

▪ Внешняя клавиатура для мобильных устройств

▪ Небьющийся дисплей от Samsung

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Блок Александр Александрович. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое метафора? Подробный ответ

▪ статья Астра. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электронный термометр на микросхеме DS18B20. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Фокус с чернилами. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025