Как сделать терморегуляторы своими руками?

Терморегулятор – пожалуй, самая важная часть любого современного инкубатора. При этом устанавливают их как в промышленных устройствах, так и в самодельных. Какой выбрать терморегулятор для инкубатора и в чем заключается принцип его работы, давайте разберемся вместе.

Что такое инкубатор, и как его сделать

Начать нужно с подбора подходящей конструкции, которая сможет удерживать тепло, и при этом внутри должна быть хорошая вентиляция. Лучше всего для этих целей подходит простой холодильник. При должной сноровке в него можно поместить около ста яиц.

Очень важную роль в инкубаторе, со встроенным терморегулятором, который вы сделали своими руками, играет освещение. Чтобы обеспечить нужную температуру вам понадобится не менее четырёх основных ламп по сто ватт каждая и две дополнительных по 60.

При создании инкубатора с терморегулятором своими руками световые элементы нужно располагать по периметру. Это поможет добиться наиболее равномерного обогрева всей площади.

Вентиляции также нужно уделить дополнительное внимание. Внутри можно установить вентилятор или же обойтись вытяжкой. Чтобы понять, как лучше поступить именно в вашем инкубаторе с терморегулятором, сделанным своими руками, нужно измерить температуру на расстоянии одного сантиметра от каждой ячейки. Средний показатель должен находиться в диапазоне от 37,3 до 38,6.

В случае, когда температурные показатели не отвечают норме, нужно по-другому организовать внутреннее пространство. Переустановите ламы, закройте вытяжку, попробуйте прикрепить внутри вентилятор.

Ещё одним важным элементом инкубатора с терморегулятором, который вы сделали своими руками, является переворачивающий механизм. Это устройство каждый час будет переворачивать яйца на другую сторону, чтобы обеспечить равномерное развитие птенцов.

Многие разводчики домашней птицы отказываются от автоматического механизма в инкубаторе с терморегулятором, сделанным своими руками. Безусловно, такое решение позволяет немного сэкономить, но учтите, что вам не менее четырёх раз в день нужно будет переворачивать яйца. Но даже при этом того эффекта, которого позволяет добиться автоматическая система вам не достичь.

Важно! Когда вы делаете инкубатор, учитывайте возможность термической обработки яиц разных размеров.

Дело в том, что если вы хотите делать продукцию на продажу, то должны учитывать изменения потребительского спроса. У вас должна быть возможность использовать разные яйца, к примеру, перепелиные или гусиные.

Обычные лампы внутри инкубатора с термостатом лучше своими руками размещать на расстоянии не менее 25 сантиметров друг от друга. Если речь идёт о нихромовой проволоке в качестве нагревательного элемента, то хватит и 10.

Принцип работы

Датчик температуры подает электрические импульсы, величина тока которых зависит от уровня температуры. Заложенное соотношение этих величин позволяет устройству очень точно определить температурный порог и принять решение, например, на сколько градусов должна быть открыта заслонка подачи воздуха в твердотопливный котел, либо открыта задвижка подачи горячей воды. Суть работы терморегулятора заключается в преобразовании одной величины в другую и соотнесении результата с уровнем силы тока.

Простые самодельные регуляторы, как правило, имеют механическое управление в виде резистора, передвигая который, пользователь устанавливает необходимый температурный порог срабатывания, то есть, указывая, при какой наружной температуре необходимо будет увеличить подачу. Имеющие более расширенный функционал, промышленные приборы, могут программироваться на более широкие пределы, при помощи контроллера, в зависимости от различных диапазонов температуры. У них отсутствуют механические элементы управления, что способствует долгой работе.

Какие детали понадобятся: терморегулятор своими руками

Для датчика температуры чаще всего используют терморезистор, это элемент который регулирует электрическое сопротивление в зависимости от температурного показателя.

Так же часто применяют полупроводниковые детали:

  • Диоды;
  • Транзисторы.

На их характеристики температура должна оказывать такое же влияние. То есть при нагреве должен увеличиваться ток транзистора и при этом он должен престать работать, не смотря на входящий сигнал. Нужно учесть, что такие детали обладаю большим недостатком. Слишком сложно провести калибровку, говоря точнее, будет трудно привязать эти детали к некоторым датчикам температуры.

Однако на данный момент промышленность не стоит на месте, и вы можете увидеть приборы из серии 300, это LM335, которым все чаще рекомендуют воспользоваться специалисты и LM358n. Не смотря на очень низкую стоимость, данная деталь занимает первую позицию в маркировках и ориентируется на сочетание с бытовой техникой. Стоит упомянуть, что модификации этой детали LM 235и 135 успешно применяются в военных сферах и промышленности. Включая в свою конструкцию около 16 транзисторов, датчик способен работать в качестве стабилизатора, а его напряжение будет полностью зависеть от температурного показателя.

Зависимость заключается в следующем:

  1. На каждый градус будет приходиться около 0, 01 В, если ориентироваться на Цельсий, то на показатель 273 результат на выходе составит 2, 73В.
  2. Диапазон работы ограничивается в показателе от -40 до +100 градусов. Благодаря таким показателям, пользователь полностью избавляется от регулирований методом проб и ошибок, а требуемая температура будет в любом случае обеспечена.
Читайте также:  Заготовка припасов на зиму: как правильно солить грибы белянки?

Так же кроме датчика температур вам потребуется компаратор, лучше всего приобрести LM 311, который выпускает тот же производитель, потенциометр для того чтобы сформировать эталонное напряжение и выходную установку чтобы включать реле. Не забудьте приобрести блок питания и специальные индикаторы.

Принцип работы

Устройство поддерживает заданную температуру путем включения и выключения нагревателя. Его используют фермеры в инкубаторах для создания оптимальных условий созревания яиц.

Датчик может быть представлен:

  • биметаллическим термореле;
  • термопаром;
  • термометром сопротивления;
  • термистором;
  • полупроводниковым датчиком.

Работает аппарат таким образом, что когда температура воздуха превышает допустимый порог, цепь питания нагревателя отключается, и инкубатор немного остывает. Когда температура становится слишком низкой, лампочки включаются.

Терморегулятор — это автомат с обратной связью по температуре. Период между включением и выключением — это гистерезис. Если он равен нулю и имеет близкое к нему значение, то прибор будет слишком часто включаться и выключаться, из-за чего постепенно сломается.

Терморегуляторы существует разных видов:

  1. Цифровые. Они состоят из электронного градусника и датчика температуры, связанных преобразователем АЦП. Такие приборы обладают высокой точностью регулирования и поддержки уровня тепла.
  2. Механические. Для регулирования температуры используют физические свойства предметов. Но они могут одерживать только один температурный режим и для контроля нужно дополнительно разместить градусник.
  3. Электронные. Современные приборы, работа которых основана на разнице потенциалов уровней приемного и опорного датчиков. Реакция на разницу отображается на шкале.

Создавая прибор собственноручно, нужно учитывать, что он должен чутко реагировать на колебания температуры в инкубаторе. От этого зависит качество потомства.

Какие виды различают?

Главное требование ко всем терморегуляторам – это стабильная индикация температуры. Сегодня существует два основных вида приборов: простой и цифровой. Отличие последнего заключается в том, что он более надежный и всегда выводит нужные показатели на цифровое табло. Это позволяет дополнительно контролировать весь процесс без сбоев.

Сегодня большой популярностью пользуются двухпозиционные терморегуляторы, то есть, те, которые регулируют и температуру, и влажность воздуха. Большинство из них предназначены для автоматических инкубаторов, поэтому в программе также имеют функцию контроля за своевременным поворотом яиц.

Реле и ПИД-регуляторы

Если классификацию рассматривать более профессионально, то различают терморегуляторы на реле и ПИД-регуляторы. Обычные на реле просто включают и выключают нагреватели при необходимости. Например, достигла температура нужного показателя, с помощью реле регулятор выключил нагреватель. Это сегодня считается уже примитивным способом. Они достаточно дешевые и доступные любому желающему птицеводу.

ПИД-регулятор – это уже более сложный механизм, который обеспечивает точную и плавную регулировку мощности. У таких устройств более точное поддержание температуры и больший срок службы. Но зато и стоят они дороже и принцип работы их сложнее. Если рассматривать работу такого терморегулятора в простом самодельном инкубаторе, то в первом случае (работа реле) при необходимости лампочка будет то гаснуть, то опять светиться.

С ПИД-прибором все намного точнее – при достижении нужной температуры лампочка будет не полностью гаснуть, а лишь немного угасать. То есть вместо необходимого тока 60 Ватт регулятор подаст на нее лишь 10 Ватт. Это позволяет увеличить срок службы и самой лампы и минимизировать возможные скачки температурных показателей. Погрешность всего 0,1 градус.

Если будете искать отечественные терморегуляторы для инкубатора с ПИД регулированием, будьте готовы – их очень мало и очень дорогие (около 3000-5000 рублей). Сегодня более дешевый и ничем не худший вариант предлагает Китай. Как показала практика, они выпускают надежные и качественные приборы в ценовой категории района 1500 рублей. Обычный реле-регулятор еще дешевле – около 700 рублей. Такое устройство также можно применять в брудерах, в птичниках и в террариумах.

Термостат

При покупке и выборе терморегулятора вы также можете столкнуться с таким устройством, как термостат. Что это? Термостат представляет собой прибор, состоящий из терморегулятора и нагревателя (например, тепловентилятора). Его удобнее использовать, если вы будете делать самодельный инкубатор из холодильника. В этом случае достаточно купить лишь один термостат, чтобы обеспечить всю систему нагревания и контроля за температурой. Это удобно и к тому же экономично, если вы будете за один раз «высиживать» около 500-1000 яиц. Более подробно о терморегуляторах также смотрите на видео.

Схемы авторегуляторов

В настоящее время, у любителей самодельной электроники, популярностью пользуются две схемы автоматического управления:

  1. На основе регулируемого стабилитрона типа TL431 – принцип работы состоит в фиксации превышения порога напряжения в 2,5 вольт. Когда на управляющем электроде он будет пробит, стабилитрон приходит в открытое положение и через него проходит нагрузочный ток. В том случае, когда напряжение не пробивает порог в 2,5 вольт, схема приходит в закрытое положение и отключает нагрузку. Достоинство схемы в предельной простоте и высокой надежности, так как стабилитрон оснащается только одним входом, для подачи регулируемого напряжения.
  2. Тиристорная микросхема типа К561ЛА7, либо ее современный зарубежный аналог CD4011B – основным элементом является тиристор Т122 или КУ202, выполняющий роль мощного коммутирующего звена. Потребляемый схемой ток в нормальном режиме не превышает 5 мА, при температуре резистора от 60 до 70 градусов. Транзистор приходит в открытое положение при поступлении импульсов, что в свою очередь является сигналом для открытия тиристора. При отсутствии радиатора, последний приобретает пропускную способность до 200 Вт. Для увеличения этого порога, понадобится установка более мощного тиристора, либо оснащение уже имеющегося радиатором, что позволит довести коммутируемую способность до 1 кВт.
Читайте также:  Георгины посадка и уход в открытом грунте

Необходимые материалы и инструменты

Сборка самостоятельно не займет много времени, однако обязательно потребуются некоторые знания в области электроники и электротехники, а также опыт работы с паяльником. Для работы необходимо следующее:

  • Паяльник импульсный или обычный с тонким нагревательным элементом.
  • Печатная плата.
  • Припой и флюс.
  • Кислота для вытравливания дорожек.
  • Электронные детали согласно выбранной схемы.

Схема терморегулятора

Пошаговое руководство

  1. Электронные элементы необходимо разместить на плате с таким расчетом, чтобы их легко было монтировать, не задевая паяльником соседние, возле деталей активно выделяющих тепло, расстояние делают несколько большим.
  2. Дорожки между элементами протравливаются согласно рисунку, если такого нет, то предварительно выполняется эскиз на бумаге.
  3. Обязательно проверяется работоспособность каждого элемента при помощи мультиметра и только после этого выполняется посадка на плату с последующим припаиванием к дорожкам.
  4. Необходимо проверять полярность диодов, триодов и других деталей в соответствии со схемой.
  5. Для пайки радиодеталей не рекомендуется использовать кислоту, поскольку она может закоротить близкорасположенные соседние дорожки, для изоляции, в пространство между ними добавляется канифоль.
  6. После сборки, выполняется регулировка устройства, путем подбора оптимального резистора для максимально точного порога открывания и закрывания тиристора.

Общая характеристика инкубаторов

Корпус аппарата выполнен из толстого пенопласта, который хорошо удерживает тепло во внутренней камере. Но материал требует аккуратного обращения, он хрупкий и легко загрязняется. Внутренняя пористая поверхность инкубатора Несушка требует тщательной чистки и дезинфекции после каждого цикла работы.

Размеры и вес прибора зависят от размера инкубационной камеры. Есть модификации, вмещающие 36 – 104 куриных яиц. Аппарат имеет в комплекте только решетку для вывода цыплят.

Важной функцией в период вывода птенцов является периодический переворот эмбрионов. В простейших моделях он выполняется вручную, что очень хлопотно

Есть модели с автоматическим переворотом яиц, и полностью автоматические приборы, регулирующие температуру и влажность. Автоматический инкубатор Несушка работает по принципу – сделал закладку и забыл на неделю.

Отличие новосибирской модели в отсутствии контейнеров, заливаемых водой. Нижнее днище из пенопласта выполнено с углублениями, в которые подается вода. От сети подается питание 220 В на поворотное устройство и 12 В на терморегулятор через преобразователь. Поэтому использование аккумулятора не меняет настройку и обеспечит 20 часов работы.

Изначально инкубатор для бытовых нужд имел серию БИ 1 на 36 и 63 яйца. Позже появился аппарат БИ 2, который отличается большей производительностью, закладка составляет 77 и 104 штуки. Принципиально инкубаторы бытовые БИ 1 и БИ 2 ничем не отличаются. Дополнительными опциями комплектуются обе модели.

Температура устанавливается и контролируется по аналоговому или цифровому термометру. Проверить точность их значений можно медицинским градусником, положенным поверх яиц. При комплектации большое значение на стоимость оказывает использование разных типов терморегуляторов для инкубаторов Несушка.

На рисунке представлен простой терморегулятор 220 В, поддерживающий:

  • функцию автопереворота;
  • заданную температуру в камере;
  • переключение на резервный источник питания.

Стоит такой прибор недорого, он необходим, чтобы не работать наседкой в течение всего периода инкубации.

Для автоматического ведения процесса применяется цифровой терморегулятор. У него есть программа процесса, память, датчик измерения влажности, и дополнительные клеммы для подключения аккумулятора. При этом если отсутствует напряжение в сети, устройство переворота не работает.

Схема инкубатора БИ-1 и БИ-2 собрана на плате и имеет следующий вид:

Она регулирует режим работы аппарата:

  • температура в диапазоне 33-45;
  • температурная погрешность 0,5;
  • вывод на рабочий режим не более 90 минут;
  • частота переворота – 1-8 часов;
  • сетевое напряжение – 200-240 В.

Разновидности терморегуляторов

Существует много разновидностей терморегуляторов. Одни подходят для подключения к инкубатору, другие нет, третьи, вообще, могут только использоваться для снятия показаний, а управлять работой исполнительного механизма не способны. Давайте разберемся, какие терморегуляторы встречаются на прилавках магазинов:

  • Электронные модели обладают высокой чувствительностью и малой погрешностью, что очень важно при инкубации яиц. Состоит прибор из двух элементов: температурного датчика и блока управления. В качестве датчика используется терморезистор. Контроль над температурой осуществляется за счет изменения сопротивления. Датчиком может служить и термотранзистор. В таком варианте осуществление контроля происходит за счет изменения проходящего тока. Датчик устанавливают внутри инкубатора вблизи яиц. Блок управления представляет собой электронный ключ, управляющий работой нагревательных элементов, установленных внутри инкубатора. Сигнал на электронное устройство поступает от датчика температуры, а устанавливают блок снаружи инкубатора. Максимальная погрешность электронного терморегулятора для инкубатора составляет 0,1 о С, что не может повредить инкубируемым яйцам.
  • Механический контроллер – это простейший механизм, оснащенный термочувствительной пластиной. Он не работает от напряжения электросети. Механический контроллер применяют для регулировки температуры в газовых духовых шкафах и другой подобной бытовой технике.
  • Электромеханическое термореле работает по принципу механического аналога, но с подключением к сети. В качестве датчика температуры используется термопластина или герметичная капсула с контактами, заполненная газом. Нагревание или остывание чувствительных элементов датчика приводит в действие контакты. Они и размыкают или смыкают цепь, по которой идет напряжение на нагревательный элемент. Раньше энтузиасты изготавливали такой терморегулятор для инкубатора своими руками из старых деталей, оставшихся от сломанной бытовой техники. Его недостатком является большая погрешность регулировки температуры.
  • Еще одним электронным устройством являются PID-регуляторы. Их отличие заключается в плавном способе регулировки температуры. Электронный ключ не разрывает цепь, подающую ток на нагреватель, а уменьшает или увеличивает напряжение. От этого нагревательный элемент работает в полную силу или наполовину, за счет чего получается плавная регулировка температуры.
  • Цифровые устройства с двухпозиционным контролем позволяют автоматически выполнять регулировку температуры и влажности воздуха. Такой терморегулятор применяют в автоматическом инкубаторе с дополнительными функциями. Человек только следит за происходящими действиями. Механизм автоматического инкубатора сам переворачивает яйца, электронное устройство следит за температурой и уровнем влажности, включает вентилятор и т. д.
  • Цифровой терморегулятор на 12 вольт предназначен для усовершенствования простых инкубаторов. Электронное устройство следит за температурой, а его механизмом управления служит реле. Вот к его контактам и подключается нагреватель или вентилятор. То есть, человек получает возможность подключения исполнительного механизма, работающего от 12В постоянного и 220В переменного тока. Инкубатор, имеющий терморегулятор 220В и 12В в одном устройстве, можно запитать даже от автомобильного аккумулятора в случае аварийного отключения электроэнергии.
  • Автоматикой для инкубации яиц может служить термостат. Прибор состоит из исполнительного механизма – нагревателя и контроллера – терморегулятора. Нагревателем может выступать даже тепловентилятор. Термостатом обычно оборудуют самодельные инкубаторы, например, из корпуса старого холодильника.

Из всего перечня терморегуляторов для обычного бытового инкубатора лучше выбрать электронную модель с датчиком температуры. Прибор с малой погрешностью подойдет для инкубации даже тех яиц, что чувствительны к малейшему перепаду температуры.

Устройство с низкоемкостным конденсатором

Собрать цифровой терморегулятор для инкубатора с низкоемкостными конденсаторами довольно просто. С этой целью применяются только поворотные микроконтроллеры. Непосредственно конденсаторы устанавливаются на плате. Тетрод для сборки потребуется лучевого типа.

Для его установки придется воспользоваться паяльной лампой. Всего на схеме предусмотрено три транзистора. Емкость их не должна превышать 5.5 пФ. Таким образом, показатель отрицательного сопротивления будет равняться 30 Ом. В свою очередь, выходное напряжение обязано находиться на уровне 12 В.

Настраиваем цифровой терморегулятор Wпод Ваши потребности

После правильного подключения термостата W1209 (можно посмотреть в этой статье), мы переходим к установке температуры и прочих настроек.

В зависимости от того что нам нужно нагревать или охлаждать (при заданной температуре реле будет либо замыкать либо размыкать контакты), устанавливаем один из двух режимов: охлаждение или нагрев. Для этого нажимаем и удерживаем кнопку «SET» более двух секунд, на дисплее отобразится «Р0», это означает, что мы зашли в программное меню. Кнопками «+» и «-» осуществляется навигация по программному меню, но в нашем случае мы находимся на нужном значении «Р0», поэтому нажимаем еще раз кнопку «SET» и выбираем нужный режим: «С» это охлаждение, а «Н» нагрев.

Следующая настройка в меню «Р1» — гистерезис, это разница температур при которой включится или выключится термостат, (заводская настройка 2°C). Например, терморегулятор выставлен на отключение при +40°C, при достижении этой температуры реле разомкнется. А включится только тогда, когда температура опустится на выставленный гистерезис, то есть при +38°C.

Следующие два пункта меню:

  • «Р2» верхний предел установки поддерживаемой температуры (заводская установка +110°C).
  • «Р3» нижний предел установки поддерживаемой температуры (заводская установка -55°C). При достижении этих температур терморегулятор W1209 будет выключен.

Дальше в меню идет коррекция температуры «Р4», можно откалибровать показания температуры до одной десятой градуса (по умолчанию 0°C).

Пункт меню «Р5» отвечает за задержку времени включения реле, можно выставить до 10 мин. (установка по умолчанию 0 мин).

Последний пункт «Р6» позволяет управлять защитой от перегрева. OFF –защита выключена, ON – защита включена.

Установка температуры: нажимаем кнопку «SET», индикатор начнет моргать, кнопками «+» и «-» устанавливаем нужную температуру.

Для сброса на заводские настройки необходимо:

  • отключить питание
  • нажать и удерживать кнопки «+» и «-»
  • подать питание на терморегулятор

На LED дисплее появится надпись «888», после чего отобразится текущая температура.

Источник

Работа компаратора

Компаратор – это устройство, с помощью которого происходит сравнение температуры с заданным значением. Без знания основ того, как он работает, не получится изготовить терморегулятор для погреба на балконе. В основе схемы находится компаратор от LM311 – у него имеется два входа и столько же выходов. Входы:

Работа компаратора
  1. Прямой – обозначен значком «+».
  2. Инверсный – имеет обозначение «–».
Работа компаратора

Алгоритм работы очень простой:

Работа компаратора
  1. Если на прямой вход поступает напряжение больше, чем на инверсный, то на выходе происходит установка высокого уровня. Происходит открывание транзистора и включение обогрева.
  2. Если на инверсном входе напряжение выше, то устанавливается низкий уровень.
  3. При достижении температуры срабатывания (устанавливается она переменным резистором) происходит переход в низкий уровень – транзистор закрывается, и нагреватель обесточивается.
Работа компаратора