Controllo automatico della temperatura in serra. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore

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Per una crescita confortevole delle piante in serra, è necessaria una certa temperatura ambiente. Per mantenerlo entro i limiti specificati, è stata sviluppata la macchina proposta.

Fig. 1

Fig. 2

La base del dispositivo è un sensore di temperatura integrato specializzato LM56 [1, 2], progettato per l'uso nei termostati. Il diagramma funzionale ei grafici che spiegano le caratteristiche del suo lavoro sono presentati rispettivamente in fig. 1 e 2. Il microcircuito contiene due comparatori (A1, A2), una sorgente di tensione di riferimento Uref = 1,25 V (A3), un sensore di temperatura A4 e due stadi di uscita sui transistor VT1, VT2 con un collettore aperto. Con l'aiuto dei resistori esterni R1-R3 e della sorgente di tensione di riferimento integrata A3 sui terminali 3 e 2, vengono impostati i valori di soglia della tensione di commutazione dei comparatori UT1 e UT2, che corrispondono ai valori di temperatura specificati. Di conseguenza, all'uscita OUT1 (pin 7) appare una tensione di basso livello se la temperatura supera il valore di T1 e, di conseguenza, appare una tensione di alto livello se scende al di sotto del valore di T1 -Thyst (isteresi di temperatura pari a circa 5 °C). Analogamente, in relazione alla temperatura T2, viene generato un segnale all'uscita OUT2 (pin 6). La tensione UTEMP all'uscita del microcircuito (pin 5) è proporzionale alla temperatura in gradi Celsius con il coefficiente k = 6,2 mV/оС ed è compensata di +395 mV.

L'errore di misurazione della temperatura nell'intervallo -40...+125 °С non supera ±3 °С per la modifica LM56BIM e ±4 °С per LM56CIM.

La resistenza totale R dei resistori del partitore di tensione R1-R3 raccomandati dallo sviluppatore è di 27 kOhm. La resistenza di ciascuno di essi singolarmente viene calcolata in base ai seguenti rapporti:

UT1 = Uref R3/(R1+R2+R3) = Uref R3/R;

UT2 = Uref (R3+R2)/(R1 +R2+R3) = = Uref (R3+R2)/R.

Allo stesso tempo, UT1(T2) = kT + 395 mV, dove k = 6,2 mV/°C, e T è il valore di temperatura corrispondente al limite inferiore (T1) o superiore (T2) dell'intervallo specificato. Uguagliando le parti giuste delle espressioni per UT1 e UT2, otteniamo

R3 = RUT1 /Uref = R(kT1 + 395)/Uref;

R2 = RUT2/Uref - R3 = R(kT2 + 395)/Uref-- R3;

R1 \u2d R - (R3 + RXNUMX).

Riso. 3 (clicca per ingrandire)

Un diagramma schematico di un dispositivo per mantenere una data temperatura in una serra è mostrato in fig. 3. Oltre al sensore di temperatura integrato DA1, contiene tre chiavi elettroniche su transistor ad effetto di campo VT1 - VT3 caricati con optotriac U1, U2, due potenti triac (VS1, VS2) che controllano i sistemi di riscaldamento e ventilazione della serra, e un alimentatore sul DA2 PPM5-A-05ELF [3], che è un convertitore di tensione di rete alternata a 5 V costanti stabilizzati. L'uso di transistor ad effetto di campo come chiavi è dovuto alla bassa capacità di carico delle uscite del microcircuito DA1 (la corrente massima del collettore dei suoi transistor di uscita è di soli 50 μA), che richiede un carico di resistenza sufficientemente elevato .

I valori del resistore del partitore di tensione R1-R3 impostano le soglie per il funzionamento dei comparatori del chip DA1, corrispondenti a temperature di circa 18 (T1) e 26 ° C (T2). L'algoritmo di funzionamento del dispositivo è il seguente. Se la temperatura nella serra è inferiore a 18 °C, dopo l'accensione, su entrambe le uscite del sensore integrato DA1 viene visualizzato un livello logico alto. Questo apre i transistor VT1 e VT2. Il primo devia la sezione gate-source del transistor VT3 e si chiude, e il secondo, attraverso il resistore limitatore di corrente R7, collega il diodo emettitore dell'accoppiatore ottico U1 alla sorgente di alimentazione. Di conseguenza, il triac dell'accoppiatore ottico si apre e si crea una caduta di tensione attraverso il resistore R9, sufficiente per aprire un potente triac VS1, il cui carico sono i riscaldatori del sistema di riscaldamento della serra.

Quando la temperatura nella serra supera i 18 ° C, il livello alto sull'uscita OUT1 (pin 7) diventerà basso, il transistor VT2 si chiuderà e il sistema di riscaldamento si spegnerà. Tuttavia, di norma, gli elementi riscaldanti sono inerziali, cioè dopo essere stati scollegati dalla rete mantengono il calore per un certo tempo. Pertanto, l'aria nella serra continuerà a riscaldarsi e, se la temperatura supera i 26 ° C, all'uscita OUT2 (pin 6 DA1) apparirà un livello logico basso, il transistor VT1 si chiuderà e VT3 si aprirà, accendendo l'optotriac DA4 e un potente triac VS2, attraverso il quale il sistema di ventilazione accenderà le serre.

I ventilatori funzioneranno finché la temperatura nella serra non scenderà a 21°C (tenendo conto di un'isteresi di circa 5°C). Quando ciò accade, OUT2 tornerà alto e la ventilazione si spegnerà. Quando la temperatura scende a 13 °C (tenendo conto dell'isteresi), i riscaldatori si riaccendono. L'intervallo di temperatura può essere diverso, dipende dal tipo di piante che coltiverai nella serra. Puoi anche utilizzare più divisori commutabili o utilizzare resistori variabili per impostare diversi intervalli di temperatura nella serra.

Con parti riparabili e senza errori nell'installazione, il dispositivo in questione non necessita di regolazione. È sufficiente utilizzare i resistori R1-R3 con una deviazione di resistenza ammissibile dal valore nominale di ±1%. Tuttavia, il rispetto di questo requisito non è necessario, poiché il normale intervallo di temperatura nella serra per la maggior parte delle piante coltivate va dai 15 ai 30 ° C, il che rende possibile non impostare le soglie del comparatore in modo così accurato.

Il dispositivo può utilizzare qualsiasi transistor ad effetto di campo a bassa potenza con un gate isolato e un canale n, in cui la corrente di drain massima è superiore a 20 mA. Gli optotriac MOC3063M (U1, U2) sono sostituibili con altri simili con una tensione operativa di almeno 400 V. I potenti triac BTA12-600 (VS1, VS2) vengono sostituiti in base alla potenza totale degli attuatori che accendono: riscaldatori, aspirazione e aspiratori e dispositivi di apertura sopraluce.

Fig. 4

In assenza del microcircuito LM56 (DA1), è possibile assemblare il suo analogo basato su microcircuiti ampiamente utilizzati: il sensore di temperatura analogico LM35 e il doppio comparatore LM393 (Fig. 4). I resistori divisori R1-R3, che determinano le soglie del comparatore, sono calcolati utilizzando le formule precedenti, ma per LM35 il fattore di conversione k = 10 mV / ° C e l'offset è 0. La tensione di alimentazione +5 V può essere utilizzata come riferimento (Uref).

Possiamo sostituire il convertitore di tensione PPM5-A-05ELF con qualsiasi fonte di alimentazione basata su elementi discreti che fornisce una tensione di uscita stabilizzata di +5 V a una corrente di carico di 50...100 mA.

Letteratura

1. Sensori di temperatura integrati Ivanov E. National Semiconductor. - Notizie di elettronica, 2007, n. 10, p. 13.
2. LM56 - Termostato a bassa potenza a doppia uscita - National Semiconductor. - alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8981/NSC/LM56.html.
3. PPMxx-x-xxELF. CONVERTITORE 5-25W AC/DC USCITA SINGOLA. - peak-electronics.de/DATA/acdc/PPMxx-x-ELF-Sep09.pdf.

Autore: A. Kornev

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