ТЕРМОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИНКУБАТОРА СВОИМИ РУКАМИ

ВАРИАНТ 1. ТЕРМОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИНКУБАТОРА ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ

    Разумеется, что терморегуляторов для инкубаторов на сегодня уже привеликое множество, начиная от механических с использованием биметаллической скобы, размыкающей при нагреве контакты, до современных цифровых. Ценовая категория тоже отличается очень сильно и зависит от мощности нагрузки, т.е нагревательного элмента и дополнитеьными сервисами - индикация температуры, кнопочное управление. С наиболее яркими представителями терморегуляторов можно ознакомится ЗДЕСЬ.
    Да, безусловно машинки хороши и по внешнему виду и сревисам, однако...
    Перебирая свои старые заметки и статьи мне на глаза попались мои записи по поводу инкубации, поскольку в середине девяностых я не только занимался инкубацией сам, но и изготавливал терморегуляторы на продажу.
    Перед тем как заняться изготовлением инкубатора я записался в местную техническую библиотеку и буквально сгреб все, что касалось инкубации и ухода за молодняком. Довольно моногое повторялось из книги в книгу и практически все книжки упоминали о том, что для успешной инкубации необходимо как можно точнее держать температуру.
    В создании точного терморегулятора я проблем не видел - на тот момент уже были наработки, да и проблем с элементной базой не было. Проблема возникла совсем в другом месте - для точного подеражния темературы внутри инкубатора ее нужно чем то измерить. Спиртовые термометры сразу были отброшены - даже лежа на прилавке магазина разница впоказаниях была больше одного градуса, а для успешной инкубации нужно десятые доли градуса отслеживать.
    Предвижу некоторое количество саркастических улыбок, мол это не нужно - держишь 40 градусов для курей и все нормально. Если 3-4 цыпленка из одного десятка яиц это нормально, то тогда я откланиваюсь, поскольку дальнеший текст для Вас будет просто пустой тратой времени.
    Тем же, кто хотет довести результаты действительно до НОРМАЛЬНЫХ, а это 6-7 цыплят из десятка яиц придется читать дальше и довольно много.
    Яйца мы тогда покупали у проверенных людей и на протяжении трех сезонов стабильно получали до 80-90% выводка. Инкубатор был не большой, всего на 30 куриных яиц, но 3-4 закладки за сезон позволяло обеспечить себя птицей. Закладки делали тоже не просто так, а по графику - первая и последняя закладки были курами мясных пород, для того чтобы раньше начать и позже закончить их кушать, а две закладки в середине производилось яйцами несушек. Между закладками делали паузы по 10-15 дней.
    Но это я хвастался, а возвращаясь у делу возвращаюсь к проблеме измерения температуры - для инкубатора нужен точный термометр. Использовать ртутный для человека нельзя - он контактного типа. По началу правда я пользовался ртутным термометром для людей, опуская его в рюмку с водой, которая стояла в инкубаторе с момента включения и время от времени вода подливалась. Измерения производились в течении пяти минут, а затем термометр вытаскивался. Согласно показаниям термометра на шкале вокруг ручки переменного резистора, который и регулировал температуру в инкубаторе делались надписи и после окончания градуировки была произведена дополнительна проверка на предмет совпадения показаний термометра и надписей на шкале регулятора температуры.
    Немного позже мне удалось раздобыть ртутный терморегулятор с промышленного инкубатора, правда только одну секцию. В те времена промышленные инкубаторы оснащались довольно простыми терморегуляторами, но точность подержания температуры была ОЧЕНЬ высокой. Терморегулятор состоял из нескольких секций в которых были установлены ртутные термометры, причем шкалы не было, а вместо нее на том месте, где должно производится включение нагревательного элемента находились два контакта. Когда термометр нагревался ртуть поднималась и замыкала контакты, реле с нормально замкнутыми контактами включалось и выключало контакторы, подающие питание на нагревательные элементы инкубатора. При необходимости изменить температуру галлетным переключателем другая секция с другим термометром на другую температуру. Согласно градуировки выполненной на термометре точность составляла 0,5 градуса, поскольку на моем термометре было написано 38,5°С.
    Несколько котнрольных замеров с новым термометром позволило выяснить, что измерение температуры воды термометром для человека имеет погрешность ±0,3°С, что было приемлемо, поскольку погрешность спиртовых термометров составляла ±1,5°С.
    Желаемая точность измерения температуры была достигнута, теперь оставалось определится со схемой самого терморегулятора. В интернете подобных схем на тот момент было не мало, однако каждая имела свои достоинства и не достатки. В общем пришлось очень много читать, собрать несколько прототипов и наконец собрать собственную схему терморегулятора, которая была прежде всего не убиваемой и имела ОГРОМНЫЙ диапазон питающих напряжений.
    Точнойть поддержания температуры по началу выяснить было затруднительно - терморегулятор можно было загнать в такой режим, в котором можно было наблюдать дребез контакта моего ртутного прицизионного термометра, следовательно точность подержания температуры была гораздо выше ±0,5°С.
    Спустя еще год мне дали попользоваться на время воздушный термометр с нанесенными на шкалу десятыми долями градуса, а между этими рисками были нанесены еще и дополнительные точки. Именно благодаря этому термометру я смог подобрать номиналы обратной связи операционного усилителя для получения точности подержания температуры в ±0,1°С, что было боле чем достаточно. Хотя терморегулятор может подерживать температуру и с большей точностью.
    Данная схема терморегулятора может работать не только в инкубаторах, поскольку изменяя номиналы резисторов диапазон контролируемых температур можно сдвигать в любую сторону, т.е. данный терморегулятор может использоваться и для электрообогревателей, а при замене симистора на более мощный и увеличив площадь теплоотвода может регулировать температуру теплых полов.
    Всего терморегуляторов по этой схеме было собрано и продано больше ста пятидесяти штук, было это в конце девяностых. Пришлось даже печатать паспорт и делать картонные коробки, мол типа заводские. Пару штук была собрана моему знакомому, у которого они трудятся и по сей день без единого ремонта.
   
    Описываемый ниже терморегулятор имеет параметры зависимые только от желания изготовителя, что в свою очередь позволяет использовать его не только для вывода птицы, а так же управлять ЛЮБЫМ нагревательным прибором - водогрейкой (бойлером), электрическим отоплением "теплый пол" и т.д.
    Хорошо подогнанный терморегулятор показал следующие характеристики:
    напряжение питания   минимум 130 В
                                             максимум 290 В
    точность - более 0,1 °С (более точного воздушного ртутного термометра не было).
    мощность нагрузки не более 2 кВт, при замене силового симистора может быть значительно увеличена
    при подаче напряжения питания 380V продолжал работать - 3.5мин
    при проведении сварочных работ сварочным аппаратом мощностью 4кВт и при питании от одной розетки в течении 2-х часов показания термометра не изменились.
    При использовании номиналов указанных на схеме были получены следующие характеристики:
    напряжение питания 160-270 В
    точность 0.1 °С
    Условно терморегулятор состоит из пяти узлов: стабилизированный блок питания; формирователь импульсов разрешения работы; мультивибратор; компаратор на ОУ; силовой ключ (принципиальная схема изображена на рис. 3, чертеж печатной платы - рис. 4, расположение деталей - рис. 5).

Рисунок 3 Принципиальная схема терморегулятора для инкубатора


Рисунок 4 Чертеж печатной платы терморегулятора (масштаб 4 пкс = 1 мм, вид со стороны деталей)


Рисунок 5 Расположение деталей на печатной плате терморегулятора.

    Блок питания выполнен по бестрансформаторной схеме и стабилизирован аналогом стабилитрона на транзисторе VT1(КТ815 с любой буквой или КТ817 с любой буквой). Из импортных можно использовать любой транзистор в корпусе TO-126 с мощностью коллектора не менее 10 Вт и напряжением коллектор-эмиттер не менее 30 В. Гасящий конденсатор С3 шунтирован резистором R19 для его разряда в выключенном состоянии устройства и небольшой добавки тока в нагрузку. Индуктивность L1 и резистор R18 - токогасящие. Их введение в схему сильно увеличило "живучесть" прибора при плохом контакте вилки и розетки сети питания. При возникновении искры в момент включения и при плохом контакте рано или поздно возникнет ситуация когда напряжение заряженного конденсатора C3 (К73-17) будет противоположно напряжению самой сети питания. В результате на схему попадет импульс длительностью 1-5 миллисекунд напряжением как минимум 100-170 вольт. Естественно, что годных элементов останется не много. В качестве индуктивности L1 и L2 используются стирающие головки кассетных магнитофонов - просто было лень мотать самому, а заводские дроссели такой мощности и индуктивности весьма громоздки и имеют горизонтальный тип корпуса. Стирающая головка компактна и позволяет сильно сэкономить место на печатной плате. Если нет возможности такую найти, то можно использовать и заводские, а лучше намотать самому на колечке диаметром 6-8мм проводом 0,08-0,1 мм до заполнения. Индуктивность стирающей головки равна 0,2...0,22 мГн.
    Выпрямитель - однополупериодный, собран на диодах VD2-VD3. На транзисторе VT1 собран аналог стабилитрона. Данное решение очень сильно увеличило тепловую мощность получившегося стабилизатора (использование теплоотвода) и возможность использовать малогабаритные стабилитроны на 12-14 В. Повышенная тепловая мощность появилась из-за использования большего, чем необходимо гасящего конденсатора C3 (при питании от 210-230 В емкость конденсатора может быть 0.68мкФ х 400В). Увеличение емкости расширило диапазон питающих напряжений в нижнюю сторону. Теплоотводом служит аллюминивая полоска 20х72мм. На расстоянии 10мм выполнен продольный разрез на глубину 20мм. Верхний лепесток отгибается на угол 90° и обрезается на 15-17мм от линии сгиба. В транзисторе отверстие под винт зенкуется сверлом 8-10мм под винт "потай". Отогнутый лепесток теплоотвода прикладывается к металлической части корпуса транзистора и размечается отверстие под винт. Только после сверления отверстия и закрепления теплоотвода "потайным" винтом запаивают конденсатор С3. Для увеличения жесткости необходимо приклеить теплоотвод к стирающей головке и самой плате.
    Формирователь импульсов разрешения работы состоит из двух транзисторов - VT2-VT3 и делителя напряжения из резисторов R4 и R5. В момент перехода напряжения сети питания через ноль оба транзистора закрыты и на работу схемы не влияют, таким образом открытие силового симистора происходит только в момент перехода синусоиды через ноль, что полностью исключает появление по сети 220 В. Как только напряжение сети питания начинает увеличиваться, на резисторе R5 создается достаточное падение напряжения и один из транзисторов открывается, блокируя работу мультивибратора. При появлении достаточного "+" на верхней по схеме клемме питания ток течет по цепи: верхняя клемма - эмиттер/база VT3 - R4 - нижняя клемма питания. В результате на базе получается потенциал меньше чем на эмиттере и VT3 открывается до состояния насыщения и на его коллекторе появляется напряжение, запрещающее работу мультивибратора. Если же "+" начинает увеличиваться на нижней по схеме клемме питания в работу вступает транзистор VT2. Отношение сопротивлений R5/R4 определяет напряжение, при превышении которого следует запретить работу мультивибратора и определяет время его работы, тем самым существенно снижая общий ток потребления и расширяя диапазон питающих напряжений. R5 - МЛТ-0.125 - 1.8-2.2кОм.
    Мультивибратор собран на транзисторах VT4 и VT5 (оба с любой буквой). При снижении потенциала на базе VT4 он открывается и протекающий по цепочке R15 - VT4 - R16 ток открывает транзистор VT5. На коллекторе появляется напряжение близкое к напряжению на эмиттере. До сих пор заряженный конденсатор С4 начинает разряжаться через переход эмиттер-коллектор VT4 - R16 - переход база-эмиттер VT5 (что и удерживает его в открытом состоянии). Как только конденсатор C4 разрядится транзистор VT5 закроется и будет закрыт до тех пор, пока конденсатор не зарядится через резистор R15 до напряжения достаточного для открытия КТ 3107. Время протекания этих процессов определяется сопротивлением R15, R16 и емкостью С4, следовательно, частота работы мультивибратора зависит от номиналов этих элементов и коэффициента усиления транзисторов. R15, R16 -750ом-1ком, С4 - 0.015мкФ-0.047мкФ. Частота работы мультивибратора должна находится в пределах 5-15кГц. В качестве нагрузки для мультивибратора используются резистор R13 + L2 и С5 + R17 + управляющий электрод симистора. Индуктивность необходима для создания импульсов самоиндукции напряжением большим, чем на левом выводе резистора R13. В результате симистор открывается переменным напряжением и пропускает обе полуволны синусоиды питания.
    Компаратор DA1 выполнен на ОУ из-за большого количества замен, что в свою очередь облегчает повторяемость схемы. ОУ можно использовать практически любой, лишь бы напряжение питание ОУ было выше 10 В (К544УД2, К574УД1, К140УД6, К140УД7, К140УД8, КР140УД608, КР140УД708, КР140УД1208, КР140УД1408, К153УД2, TL071). В качестве датчика температуры в терморегуляторе используется терморезистор с номинальным сопротивлением 47ком. Подстроечным резистором R2 регулируется диапазон температур (34-42ОC), переменным R11 - температура. ОУ охвачен ПОС (R10) для более устойчивого включения-выключения нагрузки и определяет точность поддержания температуры. Номинал этого резистора может колебаться от 470ком до 750ком. В любом случае точности поддержания температуры достаточно даже для вывода перепелов. При использовании воздухомешалок не рекомендуется превышение номинала R10 более 510ком, в противном случае возможен быстрый выход из строя двигателя из-за перегрева от частых пусковых токов.
    Резисторы R8-R9 на 3-ем выводе ОУ создают опорное напряжение с которым сравнивается напряжение на выводе 2 ОУ, которое в свою очередь определяется делителем R2 + R3 + R11 / сопротивление терморезистора. Пока температура терморезистора ниже установленной, его сопротивление велико и на выводе 2 ОУ напряжение выше, чем на выводе 3, соответственно на выходе ОУ (вывод 6) будет напряжение близкое к нолю. Это напряжение через резистор R7 подается на базу транзистора VT4 и если формирователь дает разрешение мультивибратор запускается, и открывает силовой ключ VS1. Силовой ключ подает питание на нагревательный элемент и температура в инкубаторе начинает повышаться. Сопротивление терморезистора зависит от температуры окружающей среды и с ее увеличением уменьшается, тем самым уменьшая напряжение на выводе 2. Как только напряжение на выводе 2 станет меньше, чем на выводе 3 ОУ на своем выходе (вывод 6) изменит выходное напряжение на близкое к напряжению питания. Это напряжение через резистор R7 подается на базу VT4 и запретит работу мультивибратора.
    В качестве нагревательного элемента инкубатора лучше использовать нихромовую спираль мощностью 300-400Вт, если нет подходящей, можно последовательно соединить полторы-две спирали большей мощности. Отказ от традиционных ламп накаливания обоснован тем, что часто меняющаяся освещенность не благоприятно влияет на развивающийся имбрион.
    Если терморегулятор будет использоваться для водогрейки то терморезистор необходимо установить чуть выше половины высоты бака - вода вверху всегда горячее, если не предприняты меры для ее размешивания. Разумеется, что воду веслом в водогрейке мешать ни кто не будет, однако установив над теном металлический лист под углом 40-50° к горизонту. Нагреваясь вода будет подниматься вверх и упершись в этот лист начнет закручиваться внутри емкости, что и приведет к частичному перемешиванию. Мощность нагревателя не должна превышать 2 кВт, развинуть предел регулировки температуры можно заменив R11 на 20 кОм.
    При использовании данного терморегулятора в системах отопления "теплый пол" однозначно нужно увеличить площадь радиатора, на который установлен симистор, а если мощность нагревателя будет более 2 кВт, то необходимо так же заменить симистор на более мощный. Если он будет не устойчиво открываться следует проверить напряжение питания на ОУ и если оно "проваливается увеличить емкость конденсатора С3 до 1,5 мкФ.
    В качестве силового ключа VS1 можно использовать любой симистор серии ТС, необходимо только учесть, что номинальный ток симистора должен быть в 1.5-2 раза выше тока потребляемого нагревателем (у холодной спирали активное сопротивление меньше, чем у уже нагретой, а мощность спирали считается по разогретому сопротивлению, особенно это касается для нагревателей, которые используют лампы накаливания в качестве источника тепла).
    Регулировка терморегулятора может свестись к подбору конденсатора С4, при использовании слишком мощных симисторов с большим током открывания. При использовании ТС112-10-6, ТС112-16-6, подбора не требовалось ни с одним экземпляром (использовались конденсаторы на 0,015мкФ). При использовании ТС122-25-8 С4 с некоторыми экземплярами пришлось увеличить до 0,033мкФ.
    При использовании в качестве нагрузки только реактивных элементов (пускатели, трансформаторы, электроклапаны теплых полов и т.д.) тока удержания симистора в открытом состоянии в начале роста напряжения синусоиды может не хватить. Для решения этой проблемы можно воспользоваться установкой конденсатора С6 (4мкФ х 400В). Если подходящего не нашлось, то единственным выходом остается параллельное подключение к нагрузке лампы накаливания мощностью 25 Вт, а иногда и 40 Вт, если симистор слишком мощщный.
    Увеличивая сопротивление R5, и используя конкретную нагрузку, уменьшают время работы мультивибратора, тем самым, снижая потребление схемой ток и расширяя диапазон питающих напряжений в меньшую сторону. Увеличивая площадь теплоотвода на транзисторе стабилизатора, увеличивают диапазон питающих напряжений в большую сторону.
    Терморезистор соединен с платой экранированным, изолированным проводом, идеально подходит для этого одна жила низкочастотного видеошнура. На места пайки лучше надеть виниловую трубку (не рекомендуется прятать в трубку весь терморезистор, так как это увеличивает инерционность датчика и соответственно погрешность).
    Конструктивно терморегулятор можно выполнить в пластмассовом корпусе, ручка регулятора температуры должна быть пластмассовой, так как все детали регулятора имеют гальваническую связь с сетью! На корпусе имеется розетка для подключения нагрузки и светодиод АЛ307, индицирующий о подачи в нагрузку напряжения питания. При обрыве нагрузки светодиод будет еле видно светится (не хватит тока удержания симистора в открытом состоянии), что означает аварийную ситуацию.
    Разумеется, что данный вариант терморегулятора не содержит ни каких сервисных возможностей - нет таймеров, нет цифровой индикации температуры и т.д. Но не следует забывать, что данная схема обладает повышенной живучестью именно из за своей простоты. Терморегуляторов для инкубатора по этой схеме в конце девяностых было собрано более 200 штук и некоторые экземпяры до сих пор работоспособны даже при отвратительном сетевом напряжении. Единсвенное слабое место - выносной терморезстор слишком хрупкий и довольно часто потребителями просто переламывался, но дураку стеклянный писюн не на долго.

ВАРИАНТ 2. ТЕРМОРЕГУЛЯТОР ДЛЯ ИНКУБАТОРА С БЕСПЕРЕБОЙНЫМ ПИТАНИЕМ

    Как видно, из всего выше сказанного, терморегулятор предложенный выше имеет достаточно хорошие параметры, но только в том случае если отсутствуют веерные или аварийные отключения электроэнергии.
    Для вывода птицы с использованием универсального терморегулятора следует воспользоваться схемой, приведенной на рисунке 6. К тому же в этом варианте предусмотрена регулировка влажности, установлен таймер управления приводом переворотного механизма, звуковой сигнализатор нехватки уровня воды, устройство управления внешним зарядным устройством. Как видно из всего выше сказанного данный терморегулятор целесообразно использовать для одновременного вывода более 100 яиц. На рисунке 7 - расположение печатных проводников, на рисунке 8 - расположение деталей терморегулятора для инкубатора.

Рисунок 6 Принципиальная схема терморегулятора для инкубатора с безперебойным питанием УВЕЛИЧИТЬ


Рисунок 7 Чертеж печатной платы терморегулятора (мастшаб 1 мм=4пкс, вид со стороны деталей)


Рисунок 8 Расположение деталей на печатной плате терморегулятора для инкубатора. УВЕЛИЧИТЬ

    Терморегулятор включается выключателем SA1, вместо которого лучше использовать автоматические выключатели типа ДЭК или аналогичный ему, внешний вид выключателя показан ниже:

    Напряжение питания 220 В проходя понижающий трансформатор выпрямляется диодным мостом VD1-VD4 и стабилизируется интегральным стабилизатором DA1(КР142ЕН8В - 15 В). Стабилизированное напряжение 15V служит для питания реле К1(нагрев от сети), К2(управление приводом переворотного механизма), К3(управление зарядным устройством).
    На диодах VD5, VD6 собран логический элемент "ИЛИ". При наличии напряжения питания сети 15 В беспрепятственно проходит через диод VD5 и попадает на DA2(КР142ЕН8А - 9 В). Диод VD6 будет заперт, поскольку напряжение на его катоде больше, чем на аноде. Как только напряжение сети пропадет и на катодах VD5, VD6 уменьшится до 12 В, VD6 откроется и напряжение 12 В с АКБ попадет на DA2. Напряжением 9 В питаются компараторы DA3-DA5 и микросхемы DD1-DD3.
    При подаче напряжения питания через конденсатор С5 происходит принудительный сброс в ноль счетчиков DD1 и DD2. После зарядки этого конденсатора на дальнейшую работу устройства он никак не влияет.
    На ОУ DA3 и DA4 собраны аналоги компараторов отвечающих за температуру и влажность соответственно. От предыдущего они отличаются тем, что изменена полярность измерительного моста. Теперь до повышения температуры на установленную величину на выходе ОУ будет напряжение близкое к напряжению питания, что в свою очередь откроет, через токоограничивающие резисторы, транзисторы VT1 и VT3.
    С выхода DA3 сигнал через резисторы подается на базы транзисторов VT1, VT3 и резистор R10. При наличии на выходе ОУ напряжения близкого к напряжению питания (далее - лог.1), оба транзистора будут открыты. Если устройство в данный момент питается от сети, то на верхнем выводе катушки К1 будет напряжение 15 В, и реле замкнет свои контакты, тем самым будет подано напряжение 220 В на нагревательный элемент Rнагр. Эти же 15 В попадают через резисторы R11 и R12 на базу VT2, в коллекторную цепь которого включена катушка реле К2. Поскольку эмиттер этого транзистора подключен к напряжению АКБ 12 В, то на базе образуется потенциал больший, чем на эмиттере (чтобы не прожечь переход база-эмиттер обратной полярностью установлен диод VD9) и транзистор остается полностью закрытым. Поэтому, несмотря на то, что транзистор VT3 находится в режиме насыщения, ток через обмотку реле K2 не потечет, и оно не включится. Как только пропадет напряжение питания 220 В, на базе VT2 исчезнет запрещающее работу напряжение 15 В и он через резистор R13 идущий на массу войдет в режим насыщения, ток через обмотку К2 потечет, контакты реле замкнутся и подадут напряжение 12 В с АКБ на низковольтные нагреватели HL1-HL4. Реле К1 естественно не включится, поскольку пропадет необходимое для его работы напряжение 15 В.
    Нагрев воздух в инкубаторе до установленной величины DA3 изменит состояние на своем выходе на напряжение близкое к нулю. Ток через R 10 и VD15 перестанет течь и на входе "С" DD1 через резистор R15 образуется лог.0. Температура в инкубаторе постепенно будет понижаться и в определенный момент DA3 изменит состояние на своем выходе на лог.1, ток через VD10 создаст на входе С DD1 фронт импульса, который счетчик и посчитает , изменив на выводе 9 лог.0 на лог.1. После нагрева DA3 снова подаст лог.0, а после остывания - лог.1 на вход счетчика. Так будет продолжаться пока счетчик не досчитает до 6 разряда (64 раза).
    Как только на выводе 6 DD1 появиться напряжение лог.1 разблокируется DA4 на его выходе сформируется лог.1, откроется транзистор VT5 и включится двигатель "М", увеличивающий влажность воздуха (описание увлажнителя будет приведено ниже). Такая задержка необходима для того, чтобы вода находящаяся в инкубаторе сама нагрелась до температуры позволяющей судить о влажности в инкубаторе. Необходимо отметить, что регулировка влажности в данной конструкции основана на принципе работы бытового психометра, т.е. влажность высчитывается по разности температур сухого и влажного термометров. Другими словами, увлажнитель работает до тех пор, пока температура воды не достигнет установленного значения.
    Продолжая считать импульсы с DA3, счетчик DD1 неизбежно достигнет состояния, когда на 8-м разряде (вывод 12) появится уровень лог.1. Лог.1 с вывода 12 через диод VD16 запретит дальнейшую работу счетчика, разрешит работу увлажнителя и зажжет индикатор "ГОТОВ", что в свою очередь означает, что микроклимат создан и можно закладывать в инкубатор яйца.
    На элементе DD3.1 выполнен формирователь состояния уровня воды. Как только уровень воды опустится ниже расположения концевого датчика на входе DD3.1 сформируется лог.1, на выходе появится лог.0, что в свою очередь разрешит работу мультивибратора на элементах DD3.2 и DD3.3. Подобная схема мультивибратора наиболее устойчиво работает на низких частотах, поскольку принцип работы как у обычного транзисторного мультивибратора. На выходе DD3.2 будет появляться лог.1 и на базу VT7 через резистор будет подаваться положительное напряжение смещения. Разность номиналов конденсаторов С9, С10 делает его не симметричным, что позволяет мультивибратору очень устойчиво запускаться.
    На транзисторах VT6 и VT7 собран мультивибратор (принцип работы мультивибратора подробно описан выше, только изменена полярность включения и структура транзисторов). Поскольку напряжение смещения (разрешения) будет подаваться периодически, то о недостаточности воды в инкубаторе будет свидетельствовать прерывистый звуковой сигнал. В качестве нагрузки мультивибратора использована динамическая головка и токоограничивающий резистор R39. Номинал частотозадающего конденсатора C12 подобран для зуммера используемого в китайских будильниках типа "Домик". Поиск таких, вышедших из строя, будильников труда не доставит, наверное, никому. Использование именно этого зуммера обосновано тем, что он развивает, при небольшой потребляемой мощности, очень высокое звуковое давление. При использовании пьезо-керамического излучателя или динамической головки потребуется подобрать конденсатор С12 (частота) и R39 (громкость).
    На транзисторе VT4 выполнен контроллер наличия АКБ. Принцип работы такой же, как у VT2, только напряжение с коллектора через диод VD19 и токоограничивающий резистор подается на базу VT7. Как только исчезнет напряжение 12 В с АКБ, транзистор VT4 откроется, запуститься мультивибратор на VT6, VT7, и устройство уведомит об этом непрерывным звуком звуковым сигналом.
    На элементах DD3.4 и DD3.5 выполнен такой же мультивибратор, как на DD3.2 и DD3.3. Этот мультивибратор определяет время включения переворотного механизма и выполнен отдельно для наиболее точной подгонки под любой переворотный механизм (в дальнейшем ПМ). На DD2 выполнен счетчик определяющий время интервалов между включением переворотного механизма. При частоте генерации мультивибратора 4Гц на 11 разряде (вывод 1) сигнал разрешения работы ПМ появится приблизительно через 16 минут, на 12 разряде (вывод 2) - через 32 минуты, на 13 разряде (вывод 3) - через 1 час. На плате предусмотрены отверстия для перемычки с соответствующего разряда , хотя можно поставить и галетный переключатель. Время работы ПМ определяется сопротивлением резисторов R40+R41 и емкостью конденсатора C16. Резистором R40 регулируют продолжительность работы ПМ. Как правило, время работы зависит от используемого типа ПМ, используемого типа двигателя, передаточного числа редуктора (в качестве редуктора можно использовать механизм от настенных часов Советской эпохи) и размера яиц. При необходимости можно увеличить емкость С16, тем самым, увеличивая время работы ПМ. Выключатель SA2 предназначен для блокировки ПМ на последних днях инкубации, во избежания травм молодняка.
    На ОУ DA5 выполнен компаратор, контролирующий состояние АКБ и управляющий зарядным устройством (далее - ЗУ). На 3-м выводе ОУ создано опорное напряжение (R45 и VD23), R44 и R46 образуют положительную обратную связь для формирования диапазона захвата рабочих напряжений АКБ. При зарядке АКБ его напряжение неизбежно увеличивается и достигнув напряжения заряженного АКБ (14.2-14.4V) напряжение на выводе 2 ОУ должно превысить напряжение на выводе 3 (устанавливается этот режим резистором R49). Как только это произойдет, на выходе ОУ напряжение изменится с лог.1 на лог.0. Ток через базовый переход VT9 перестанет течь и он закроется, реле К4 разомкнет контакты и снимет напряжения питания с ЗУ, зарядка АКБ прекратится.
    В момент появления напряжения питания 220 В, стабилизированное напряжение 15 В проходя, через заряжающийся конденсатор С18 кратковременно откроет транзистор VT8. На выводе 2 DA5 сформируется напряжение ниже установленного предела и на выходе DA5 появится лог.1, которая через транзистор VT9 и реле К4 включит ЗУ. Как только, израсходованная за время отсутствия сетевого напряжения, энергия АКБ будет восстановлена - ЗУ будет отключено. Кнопка SA1 предназначена для принудительного запуска ЗУ.
    При отсутствии АКБ DA5, в момент включения питания 220 В, включит ЗУ и напряжение на входе 2 через резисторы R43 и R49 очень быстро начнет подниматься (время зарядки С17). По достижению установленного R49 предела и DA5 выключит ЗУ. Напряжение 12 В быстро исчезнет, но DA5 не включит ЗУ до тех пор пока не разрядится, до определенного отношением резисторов R46-R44 предела, конденсатор С17. Конденсатор С17 должен быть на напряжение минимум 50 В, потому, что при отсутствии АКБ на клеммах разъема XS3 возможны броски до максимального выходного напряжения выдаваемое ЗУ, а оно, в зависимости от типа ЗУ может достигать 20-40 В. Однако при пропадании 12 В с АКБ откроется транзистор VT4. Открытый VT4 включит непрерывный звуковой сигнал через VD19 и через VD18 заблокирует DA5. C8 необходим для увеличения постоянной времени работы VT4 при восстановлении напряжения АКБ 12 В. Резистор R46 подбирается до захвата режима вкл-выкл, включение при напряжении менее 12 вольт, а выключение при 14,2 вольта.
    Конструкция и детали.
    Диоды VD1-VD7 - любые на ток 2-3 А и напряжение не менее 100 В (КД257, FR207 и т.д.); VD7,VD9, VD18, VD20 - любые на ток 0.5 А и тоже напряжение (КД209, IN4007 и т.д); остальные - любые из ряда КД521, КД522, КД103 и т.д.
    VT1, VT3, VT9, VT10 - КТ815 с любой буквой и без теплоотводов (большой запас по мощности позволяет использовать реле практически любого типа). VT2, VT6 - KT814 с любой буквой. VT7, VT8 - любые из серии КТ3102. VT4 - любой из серии КТ3107.
    DA3-DA5 - К544УД2А (использовались в оригинале поэтому выводы 1 и 8 замкнуты, в качестве замены можно использовать весь ряд замен предыдущего терморегулятора).
    DD1, DD2 - К561ИЕ16 (5-й вывод DD3 необходимо удалить - технологический ход), DD3 - К561ЛН2.
    SA1 - любая кнопка без фиксации, SA2 - любая кнопка с фиксацией.
    К1, К3, К4 - любые реле с обмоткой 15 В и контактами не менее 2 А. Все контактные группы необходимо соединить параллельно. К2 - автомобильное реле сигнала (напряжение обмотки - 12 В, ток через контакты - 30 А).
    HL1-HL4 - лучше использовать обычные лампы мотоциклетных фар (галогенные и криптоновые слишком мощные) мощностью на одну спираль 40-50 Вт. Обе спирали лучше соединить параллельно. Суммарная мощность не должна превысить 350 Вт (12 В x 30 А = 360 Вт).
    Rнагр - такой же как в на предыдущем терморегуляторе.
    Тип АКБ зависит от размеров инкубатора, его теплоизоляционных свойств и продолжительности отсутствия сетевого напряжения.
    Двигатель М - от импортной магнитолы с удаленным регулятором частоты вращения.

    Увлажнитель изготавливается полностью самостоятельно. Для изготовления потребуется небольшая лейка (воронка) для заполнения бутылок. Необходимо подобрать сверло, диаметр которого будет на 2-4мм меньше внутреннего диаметра носика лейки. Отступив от края хвоста сверла 15-20мм, на сверло плотно наматывается бумажная полоса шириной 5-7мм. Толщина намотки такова, что сверло очень туго входит в носик лейки. Затем необходимо заткнуть носик лейки получившейся пробкой (рабочая область сверла должна находится внутри лейки), установить лейку вертикально и заполнить растопленным парафином (бытовые свечи). Получившаяся конструкция (рис. 9а) выдерживается неподвижно до полного застывания парафина. После полного затвердения аккуратным постукиванием по хвосту сверла парафиновую заготовку выбивают из лейки.

Рисунок 9 Изготовление распылителя для увлажнителя воздуха

    Сверло зажимают в патрон электродрели (токарного станка) и резаком изготовленным из ножовочного полотна аккуратно, по 0.5-0.7мм срезают парафин с вращающейся заготовки до получения заготовки в форме "дудки" (рис. 9б). Высота "дудки" 45-50мм, диаметр - 55-60мм. Радиус закругления особой роли не играет, лишь бы не было резких переходов.
    После обточки парафиновой заготовки необходимо развести клей "ЭДП" (эпоксидный) и обмотать заготовку матерчатой полосой тщательно пропитанной клеем. Толщина намотки - 3-4мм, с торца заготовки необходимо сделать в центре цилиндрик из матерчатых кругов диаметром 10-12мм. Высота цилиндрика - 8-10мм. После полимеризации клея необходимо опять зажать хвост сверла в патрон дрели и напильником с крупным зубом придать заготовке гладкий вид. Затем с торца цилиндрика сверлится отверстие по диаметру вала двигателя и глубиной 6-7мм (заготовка вращается - сверло неподвижно). Отступив от края внешней стороны, широкой части заготовки 3-4мм в заготовке сверлится 4 отверстия диаметром 1-1.2мм. Отверстия сверлятся под прямым углом к плоской части заготовки (рис. 9в). Возле первого отверстия необходимо поставить метку с обоих строн. После сверления необходимо самую широкую часть срезать напильником (заготовка вращается) и разделить получившиеся части.
    ВНИМАНИЕ! На всех этапах обработки необходимо следить за температурой заготовки, она не должна превысить 25°С, так как парафин может размягчиться и заготовка потеряет ось вращения (начнет бить). Лучше всего перед механическими обработками выдержать заготовку в морозилке холодилька 40-50минут.
    Далее из заготовок выплавляют парафин и промывают заготовку бензином "Нефрас - калоша" (бензин хорошо растворяет парафин). В 4 отверстия вставляться медная или аллюминивая проволока подходящего диаметра и фиксируется клеем "ЭДП" (метки первого отверстия должны совпасть). Расстояние между заготовками 2-3 мм. После застывания клея торчащие концы проволоки обрезаются и зашкуриваются мелкой наждачкой.
    Далее необходимо изготовить крыльчатку из жести от консервных банок. Диаметр круга на 4-5мм больше, чем верхний диаметр конической заготовки. В центре круга сверлится отверстие диаметром 1мм, затем оно керном пробивается до диаметра вала двигателя. Круг размечается на 8 одинаковых секторов и ножницами по металлу по разметке надрезается на 2/3 радиуса. Затем каждый сектор загибается на 25-30°.
    Далее необходимо изготовить каркас, для этого идеально подойдет фольгированный стеклотекстолит. Вырезав круг на 30-35мм больше чем больший диаметр конической заготовки необходимо нарезать 8 полосок шириной 10-12мм и длиной на 5-7мм больше чем высота конической заготовки. В центре круга сверлится отверстие на 1-2мм больше диаметра вала и 2-4 отверстия под винты для закрепления двигателя. На стеклотекстолитовом круге наносится разметка 8-ми равных секторов и по краю круга, по разметке припаиваются торцом полосы. Двигатель закрепляется, на вал наносится эпоксидный клей, надевается крыльчатка и конус. Необходимо проделывать это аккуратно, чтобы клей не попал в подшипник скольжения двигателя.
    В качестве нижней крышки можно использовать банку для проявки фотопленки, в качестве верней крышки можно подобрать банку от маргарина или масла. Каркас из стеклотекстолита с закрепленным двигателем и приклеенным конусом фиксируется на дне нижней крышке эпоксидным клеем (перед нанесением клея поверхности необходимо тщательно зашкурить крупной наждачкой). В верхней крышке сверлится 8-14 отверстий диаметром 10-12мм. Необходимо учесть условие - нижний край верхней крышки должен быть ниже прорези в конусе на 5-7мм. В нижней части нижней крышки сверлится 2 отверстия, одно диаметром с шариковую ручку, втрое - стержень шариковой ручки. Шариковая ручка обрезается до длины 25-30мм, пустой стержень от ручки - 30-35мм. Затем получившиеся трубки вставляются в соответствующие отверстия и клеятся эпоксидным клеем с тканью. На отрезок ручки надевается виниловая трубка и соединяется с основной емкостью с водой. Отрезок стержня вклеивается в пластмассовый цилиндрик с запаенным или заклеенным дном. Диаметр - 8-10мм, длина - 35-40мм (можно использовать корпус от толстого фломастера или маркера). Из латунного отрезка трубки диаметром 5-6мм отрезается кусочек диной 37-45мм (идеально подойдет секция телескопической антенны) и одна сторона запаивается. Затем необходимо заполнить на четверть длины теплоотводящей пастой и вставить, обмотанный тонкой фторопластовой лентой, R23 (рис. 10). Следует отметить, что от объема воды в емкости, где находится R23, зависит точность поддержания влажности - чем меньше объем, тем больше точность (при маленьком объеме - маленькая инерционность).

Рисунок 10 Увлажнитель воздуха для инкубатора

    При настройке инкубатора необходимо учитывать, что увлажнитель должен использоваться для поддержания необходимой влажности, а не для ее создания. Площадь испарения основных емкостей с водой подбирается таким образом, чтобы при отключенном увлажнителе влажности не хватало не более чем 15-20%.
    Принцип работы увлажнителя основан на центробежной силе. При подаче питания на двигатель конус начинает вращаться и вода, тонким слоем, по тонкой части конуса начинает подниматься вверх. Достигнув изгиба конуса, вода начинает получать большую угловую скорость и, продолжая подниматься, достигает прорези в верхней части конуса. Имея достаточно высокую угловую скорость, вода отрывается от края очень маленькими каплями и подхватывается воздушным потоком, создаваемым крыльчаткой в верхней части корпуса. Более крупные капли, ударяясь о верхнюю крышку, будут стекать назад в резервуар. Необходимо отметить, что полярность подключения двигателя такова, что воздушный поток от крыльчатки направлен вниз.
    В нижней крышке так же закреплен концевой датчик уровня воды. Нижний край контактных площадок должен быть выше на 4-5мм нижнего края конуса увлажнителя. Изготовить его можно из фольгированного текстолита. Примерный вид показан на рисунке 11. После травления фольга зачищается наждачной шкуркой, затем лудится припоем марки ПОС-90 (наименее критичен к коррозии), к одной площадке припаивается центральная жила, к другой - экран экранированного провода идущего на плату устройства. Места пайки тщательно обрабатываются эпоксидным клеем, который наносится 3-4 раза тонким слоем. После застывания каждого слоя его зачищают крупной наждачной бумагой.

Рисунок 11 Применый вид концевого датчика для определния уровня воды в системе инкубатроа

    Тип разъемов - любой, главное учесть, что бы не было возможности их перепутать и что бы контакты разъема выдерживали протекающий через них ток. XS1, XS2, XS4 - должны выдерживать 2-3 А, XS3, XS5 - 25-35 ампер, XS7-XS10 - 300 миллиампер.
    По поводу XS6 стоит отметить, что это разъем двойного назначения. Во-первых, с него запитан двигатель переворотного механизма, во-вторых, на нем устанавливается тип этого двигателя. Если двигатель на напряжение 220 В, то необходимо соединить перемычкой 3-й и 4-й контакты разъема, а питание на двигатель брать с 5-го и 6-го контактов. Если двигатель на 24-27 В, то перемычкой соединяют 2-й и 4-й контакты, а питание берут с 5-го и 7-го контактов. Если двигатель на 12 В, то питание берут с 5-го и 7-го контактов (такой двигатель потребляет большую мощность, поэтому чтобы не увеличивать габариты сетевого трансформатора он запитан с АКБ), а перемычкой замыкаются 1-й и 4-й контакты.
    Сетевой трансформатор TV должен иметь 18-20 В переменного напряжения на вторичной обмотке, мощность трансформатора зависит от использования его для питания двигателя ПМ, если двигатель ПМ будет на напряжение 220 В или 12 В, то вполне хватит мощности трансформатора на 25-30Вт, если же двигатель ПМ на 24-27 В, то мощность должна быть не менее 25 Вт + мощность двигателя. Если мощность 24-27-ми вольтового двигателя более 20Вт, то необходимо заменить диоды VD1-VD4 на более мощные.
    Микросхемы DA1 и DA2 закреплены на общий теплоотвод, аллюминивая пластина размерами 50х100мм и толщиной 2-3мм.
    Если выводом птицы Вы занимаетесь недавно, то можно воспользоваться температурными режимами из таблицы 1.
    Если нет психометра, то его можно изготовить самостоятельно, для этого потребуется приобрести 2 воздушных термометра, желательно ртутных. Если точных термометров нет возможности достать, то уже в самом крайнем случае, можно использовать термометры, предназначенные для улицы, только следует выбрать самые точные. Для этого можно попросить у продавца выложить все термометры, которые есть в наличии и выбрать 2 с одинаковыми показаниями, равными средней температуре, между максимальными показаниями и минимальными. Далее термометры закрепляются на каком либо основании (рис 12). Емкость для воды можно изготовить из баночки от детского питания, к крышке необходимо прикрепить виниловую трубку диаметром 8-10мм и вывернуть ее вниз. На основании делаются хомутики, в которые вкладывается баночка вверх дном. В трубку вкладывается марля, намотанная на кончик термометра и психометр готов. Для заполнения необходимо снять баночку, отвернув ее от крышки, заполнить водой, перевернуть психометр и завернуть баночку в крышку. Перевернув конструкцию обратно, вода заполнит трубку, но в связи с отсутствием доступа воздуха не потечет, по принципу поилки для цыплят. По мере испарения в баночку будет поступать воздух и уровень воды будет поддерживаться на одном уровне.

Рисунок 12 Конструкция психометра для определения уровня влажности внутри инкубатора.

    Когда все это изготавливалось и делалось описание об ультразвуковых увлажнителях только - только писали в журналах, мол изготовили, мол хорошо работает. Разумеется, что с тех пор воды утекло не мало, однако вывод птицы в домашних условиях не изменился, а вот увлажнитель можно теперь использовать и ультразвуковой.
    При использовании подобных увлажнителей некоторая часть механики отпадает, некоторая добавляется. Прежде всего отпадает необходимость в механическом распылении воды, поскольку холодный пар получается механически, но при помощи ультразвука.

    Однако от распределения увлажненного воздуха ни кто не избавил, поэтому вентилятор придется ставить. Но теперь можно обойтись и компьютерным тихоходом с размером 120х120 мм или 140х140мм. Еще одной проблемой является то, что данный увлажнитель должен быть запитан от 24 В (подавляющее большинство подобных увлажнителеь питаются 24 В) Поэтому придется давать на это поправку при изготовлении сетевого трансформатора.

    Разумеется, что подобных устройств придется покупать два штуки - на подмену в случа выхода из строя первого. Ну и при запуске инкубатора в контейнер с водой лучше залить уже прогретую воду - в этом случае будет исключено запотевание яиц пока вода в контейнере не прогреется.

КУПИТЬ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УВЛАЖНИТЕЛЬ

ПЕРЕВОРОТНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ИНКУБАТОРОВ

    Переворотные механизмы могут иметь разнообразную конструкцию, самые популярные приведены на рисунке 13. Главное, что следует учесть, это первое передаточное звено редуктора - оно должно быть изготовлено на базе ременной передачи. В момент запуска двигателя ось двигателя будет иметь возможность немного провернуться не приводя в движение весь редуктор, что сильно уменьшит пусковой ток и увеличит ресурс самого двигателя. Остальные звенья редуктора могут быть как ременные, так и шестеренчатые. На рис. 13а приведена схема барабанного механизма, обеспечивает медленное вращение яиц на 3600. На рис. 13б - механизм качельного типа, при его использовании следует переворачивать яйца в ручную на 1800 один раз в 2-3 суток, поскольку полного переворота яиц не происходит. На рис. 13в - механизм ползункового типа, угол переворота зависит от размера яйца, для полного переворота необходимо, чтобы ход ползунка был на 5-10мм больше длины окружности меньшего диаметра яйца. Для расчета берутся яйца максимального размера, например гусиные.

Рисунок 13 Переворотные механизмы для инкубаторов.