Пасечный электронож. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Дом, приусадебное хозяйство, хобби

 Комментарии к статье

В статье описан пасечный электронож, свободный от недостатков подобных изделий, выпускаемых промышленностью. Простота конструкции, применение доступной элементной и материальной базы делают его повторение возможным в домашних условиях.

Наиболее популярный способ вскрытия сот при откачке меда - срезание запечатывающих ячейки восковых крышечек специальным пасечным ножом. Традиционная технология выглядит следующим образом: в емкость с кипящей водой погружен набор пасечных ножей - обычно не менее четырех-пяти штук. Достают нож, стряхивают с него воду (попадание ее в мед приводит к его прокисанию) и быстрыми, пока не остыл нож, пилящими движениями вскрывают соты. Вскрытие осуществляется за счет плавления воска. Механические усилия при этом должны быть минимальными во избежание сминания ячеек. Через несколько секунд нож остывает (его температура становится ниже температуры плавления воска), поэтому его вновь погружают в емкость с кипящей водой, достают следующий нож и далее процесс повторяется. Во избежание налета пчел вскрытие сот и откачку меда производят в закрытом помещении: в полевых условиях это - палатка, в стационарных - любое приспособленное помещение. Условия труда довольно тяжелые: высокая температура из-за непрерывно работающей плиты, высокая влажность из-за наличия емкости с кипящей водой. Присутствие воды на ноже и высокая влажность воздуха вследствие высокой гигроскопичности меда ухудшают его качество.

Тем не менее, несмотря на недостатки, связанные с применением пасечных ножей, нагреваемых в кипящей воде, большинство пчеловодов отдают предпочтение традиционному способу вскрытия сот, отказываясь от использования, казалось бы, более удобных в работе пасечных электроножей, выпускаемых промышленностью. К сожалению, промышленные электроножи действительно не лишены "врожденных" недостатков. Так, нагрев лезвия ножа во время неизбежных перерывов в работе превышает температуру кипения воды, из-за чего с возобновлением работы происходит карамелизация сахаров меда и его обгорание. Недостаточная мощность нагревателя и относительно низкая теплопроводность материала лезвия ножа приводят к тому, что во время работы температура режущей кромки опускается ниже температуры плавления воска. Да и нагреватель из нихромовой проволоки не самая надежная деталь электроножа.

В результате многолетних экспериментов я разработал конструкцию пасечного электроножа, которым пользуюсь уже свыше 10 лет. При его разработке я исходил из следующих соображений.

1. Вскрытие сотов осуществляется термическим воздействием на печатку сотов. Механические усилия должны быть минимальными во избежание сминания ячеек. Температура режущей кромки лезвия ножа должна быть выше температуры плавления воска (64 ^оС) с учетом интенсивности теплоотвода минимум на 10 °C, т. е. примерно 75 °C. Максимальная температура лезвия ножа в любом режиме должна быть ниже температуры кипения воды, т. е. не должна превышать 95 °C. Опасаться перегрева меда не следует - из-за низкой теплопроводности меда и воска до температуры свыше 45 °C, при которой разрушаются ферменты меда, нагревается только тонкий слой меда, непосредственно соприкасающийся с лезвием ножа, а это сотые и тысячные доли процента от общего объема меда, что практически не скажется на его качестве.

2. Для повышения производительности мощность нагревателя должна быть достаточно большой, а тепловое сопротивление цепи нагреватель-режущая кромка ножа - минимальным. Нож должен быть способен питаться как от сети переменного тока, так и от источников постоянного тока (аккумуляторной батареи, бортсети автомобиля и т. п.). Наибольшую мощность он должен потреблять от сети, от автономных источников потребляемая мощность должна быть снижена. Нож работает в широком интервале температуры нагрева, поэтому его мощность допустимо регулировать дискретно.

Требование минимального теплового сопротивления можно выполнить, изготовив клинок ножа из материала с высокой теплопроводностью. Наибольший коэффициент теплопроводности - 418,7 Вт/м-K - у серебра, но нож из этого металла будет слишком дорогим. Немного хуже названный параметр у меди - 389,6 Вт/м-K. Совершенно непригодна для электроножа сталь, у которой коэффициент теплопроводности в 8,5 раз меньше, чем у меди. Изготовив нож из листовой меди толщиной 3 мм, получим тепловое сопротивление, соизмеримое с таковым серебряного ножа с клинком толщиной 2 мм.

Опасаться химических реакций меди с органическими кислотами меда не стоит - еще наши прабабушки считали медные тазы наилучшей посудой для варки варенья.

3. Температура нагревателя не должна превышать 100 ^оС, а для улучшения передачи тепла от нагревателя к лезвию ножа должна быть обеспечена максимальная площадь соприкасания нагревателя и клинка ножа.

Исходя из сказанного, был разработан пасечный электронож, описание которого и предлагается вниманию читателей. Схема электронной части ножа представлена на рис. 1, а конструкция - на рис. 2. Устройство содержит нагреватель из работающих в активном режиме мощных транзисторов VT1-VT5, герметичное термореле KK1, отключающее нагреватель при достижении температуры 95 °C, и сборку диодов Шоттки VD1, служащую для выпрямления переменного тока при работе в стационарных условиях.

Рис. 1

Рис. 2

Основа конструкции электроножа - клинок 6, изготовленный из листовой меди толщиной 3 мм. К нему твердым припоем припаяна изогнутая в виде латинской буквы Z медная трубка 3 диаметром 8...10 мм. На трубке закреплена рукоятка 2, изготовленная из изоляционного материала. В ее торце закреплена вилка разъема 1 (XP1). Она и соответствующая ее розетка XS1 (на соединительном кабеле) изготовлены из разъемного соединителя ШР со штырями диаметром 0,8...1 мм, для чего от штыревой и гнездовой частей разъема ножовкой по металлу отрезаны необходимые фрагменты.

Транзисторы 7 (VT1-VT5) закреплены на клинке 6 винтами М3 с потайной головкой, ввинченными в резьбовые отверстия в клинке. Такой же винт использован и для крепления (через слюдяную прокладку) диодной сборки 9 (VD1). Термореле 8 (KK1) прижато к клинку скобой и винтами М2 (на рис. 2 не показаны). Для улучшения теплопередачи соприкасающиеся поверхности клинка и названных деталей смазаны теплопроводящей пастой КПТ-8.

Поскольку статический коэффициент передачи тока базы составных транзисторов серии КТ829 имеет значительный разброс (нормируется только его минимальное значение, равное 750), резисторы R1-R5 до установки на место подобраны для каждого транзистора в отдельности до получения коллекторного тока, равного 1,5 А (рис. 3,а). Отвод тепла от этих резисторов затруднен, поэтому желательно, чтобы на них рассеивалась возможно меньшая мощность. Очевидно, что это возможно при большом сопротивлении резисторов, т. е. при использовании транзисторов с максимально возможным статическим коэффициентом передачи тока.

Рис. 3

Все электрические соединения выполнены посредством пайки оловянносвинцовым припоем. Для соединения с вилкой 1 применен провод сечением 1 мм² в теплостойкой изоляции.

По завершении монтажа детали и провода с избытком покрыты автогерметиком 10 и закрыты крышкой 4. Она изготовлена из листовой меди толщиной 0,6...0,8 мм путем выколотки по технологии, применяемой при художественной чеканке с двумя промежуточными отжигами. В месте сопряжения с крышкой 4 трубка 3 расплющена, а крышка опилена для обеспечения плавных сопряжений.

При повторении конструкции крышку рекомендуется временно прикрепить к клинку ножа винтами М2 с гайками. Через сутки, после отверждения герметика, винты можно заменить медными заклепками с потайной головкой (сразу их ставить нельзя - из-за создаваемых при расклепывании вибраций герметик вытечет). Излишки герметика удаляют, клинок затачивают, как показано на рис. 2, и шлифуют. Изготовленный таким образом нож обеспечивает рабочую температуру на режущей кромке независимо от интенсивности работы и исключает обгорание меда. Покрытие монтажа слоем герметика и использование плотно закрывающей его крышки устраняет контакт меда с припоем, содержащим тяжелые металлы.

Как отмечалось, ток коллектора транзисторов VT1-VT5 выбран равным 1,5 А. Таким образом, при напряжении питания 12В каждый транзистор потребляет (и рассеивает) мощность 121·5 = 18 Вт. В стационарных условиях нож питают от понижающего трансформатора T1 мощностью 150 Вт. Его вторичные обмотки II.1 и II.2 с напряжением 12 В каждая включены согласно-последовательно. Розетка XS1 соединена с вторичными обмотками трансформатора проводом ПВС 3x1,5. При стыковке розетки XS1 с вилкой XP1 образуется двухполупериодный выпрямитель на диодной сборке VD1. Перемычка между контактами 2 и 3 розетки обеспечивает одновременное включение всех транзисторов, потребляемая ножом мощность при этом составляет 5·18 = 90 Вт.

При работе от автономного источника питание подают на контакты 1 и 2 (потребляемая мощность равна 3·18 = 54 Вт) или 3 и 4 (потребляемая мощность равна 2·18 =36 Вт). Диодная сборка VD1 в этом случае служит для защиты от подачи питающего напряжения в неправильной полярности.

При отсутствии транзисторов серии КТ829 можно применить составные транзисторы из двух обычных (рис. 3,б). В качестве VT1 удобно использовать транзисторы серии КТ315, так как они имеют плоский корпус и наиболее удобны в монтаже, в качестве VT2 - низко- или среднечастотные n-p-n транзисторы в корпусе ТО-220 с максимальной рассеиваемой на коллекторе мощностью не менее 25 Вт, допустимым напряжением между коллектором и эмиттером не менее 25 В и максимальным коллекторным током не менее 3 А (КТ805АМ, КТ805БМ, КТ819 с любым буквенным индексом и т. п.). Сопротивление резистора в базовой цепи должно быть не менее 5 кОм, в противном случае следует заменить транзистор VT1 другим, с большим коэффициентом передачи тока.

Диоды сборки VD1 должны допускать прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение не менее 25 В. Это могут быть отечественные сборки КД271АС, КД271ВС, КД272АС, КД272ВС, КД273АС, КД273ВС или отдельные диоды с такими же параметрами в корпусе ТО-220. Герметичное термореле TLRS-9700 с температурой срабатывания +85...95 ^оС и коммутируемым током 10 А можно заменить двумя термореле YC9700 или KSD9700 с коммутируемым током 5 А, включив их в разрыв проводов, соединяющих эмиттеры групп транзисторов с контактами 2 и 3 вилки XP1.

Нож доступен для изготовления в домашних условиях. Затруднение может возникнуть с пайкой твердым припоем, но эту операцию можно выполнить в мастерской металлоремонта или "Рембыттехники", в крайнем случае трубку рукоятки можно прикрепить к клинку ножа заклепками.

Нож удобен в работе, надежен и долговечен.

Автор: К. Мороз

Смотрите другие статьи раздела Дом, приусадебное хозяйство, хобби.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Телефон многое расскажет о своем владельце 20.11.2016 Разумеется, ваш смартфон может выдать немало ваших тайн, но оказывается, он способен рассказать о вас очень многое, даже если вы не пользуетесь в нем интернетом и всегда стираете СМС вместе с историей звонков. Та пленка из потовых отделений и жира, которая покрывает экран любого активно используемого смартфона, - это в сущности ваше бактериальное селфи, и оно не собирается выставлять вас в лучшем свете. Оказывается, этот налет может рассказать немало о вашей жизни и повседневных привычках. В недавно проведенном исследовании ученые взяли мазки с рук и телефонов у 39 добровольцев. Просто проанализировав образцы в масс-спектрометре (машине, которая сортирует и идентифицирует химические вещества), исследователи смогли довольно точно рассказать об образе жизни всех, участвовавших в эксперименте. Например, ученые выяснили, что один из участников проводит много времени на улице, благодаря компонентам крема от загара и репеллентов в образцах. Они также быстро идентифицировали крема против старения, прием препаратов, вроде антидепрессантов, человека, который недавно лечился от облысения, и даже установили то, какую кухню предпочитают подопытные, по следовым количествам трав и специй в образцах. Если вам кажется, что все это походит на какой-то сериал про криминалистов, то вы недалеки от правды. Исследование было проведено при поддержке министерства юстиции США. Как пишут исследователи, криминалистов могут заинтересовать такие методы для установления местонахождения и образа жизни преступника. Но таким образом также можно выявлять то, подвергался ли человек воздействию вредных веществ, присутствовавших в воздухе в определенное время и в определенном месте. Чтобы быстро понять по налету с телефона, где вы были и что делали, надо составить базу данных, где были бы характеристики большинства лосьонов, еды и других химических веществ, с которыми мы входим в контакт постоянно. Сейчас такой базы не существует, и понадобятся довольно значительные усилия для ее создания.

Другие интересные новости:

▪ Игровая консоль Anbernic RG Cube

▪ Клетки увеличиваются в объеме при сгибании тканей

▪ Создан растительный мед

▪ Получение сверхчистого кремния

▪ Увеличение емкости суперконденсаторов вдвое

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Интересные факты. Подборка статей

▪ статья Самооборона женщины. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Какой играющий тренер умудрился продать сам себя в более известный клуб? Подробный ответ

▪ статья Наддув для Москвича. Личный транспорт

▪ статья Импульсный искатель места повреждения линии связи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Самодельный пластилин. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026