Automatische Aufrechterhaltung der eingestellten Temperatur im Gewächshaus. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren

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Für ein angenehmes Pflanzenwachstum in einem Gewächshaus ist eine bestimmte Umgebungstemperatur erforderlich. Um es innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten, wurde die vorgeschlagene Maschine entwickelt.

Fig. 1

Fig. 2

Die Basis des Geräts ist ein spezieller integrierter Temperatursensor LM56 [1, 2], der für den Einsatz in Thermostaten vorgesehen ist. Ein Funktionsdiagramm und Diagramme, die die Funktionsmerkmale erläutern, sind in Abb. 1 dargestellt. 2 und 1. Die Mikroschaltung enthält zwei Komparatoren (A2, A1,25), eine Referenzspannungsquelle Uref = 3 V (A4), einen Temperatursensor A1 und zwei Ausgangsstufen an Transistoren VT2, VT1 mit offenem Kollektor. Über externe Widerstände R3-R3 und die eingebaute Referenzspannungsquelle A3 an Pin 2 und 1 werden Schwellenwerte der Schaltspannung der Komparatoren UT2 und UT1 eingestellt, die den vorgegebenen Temperaturwerten entsprechen. Dadurch entsteht am Ausgang OUT7 (Pin 1) eine Low-Pegel-Spannung, wenn die Temperatur den T1-Wert überschreitet, und dementsprechend eine High-Pegel-Spannung, wenn sie unter den T5-Tgist-Wert fällt (Temperaturhysterese etwa gleich). 2 °C). Ebenso wird bezogen auf die Temperatur T2 ein Signal am Ausgang OUT6 (Pin 5) erzeugt. Die Spannung UTEMP am Ausgang des Mikroschaltkreises (Pin 6,2) ist proportional zur Temperatur in Grad Celsius mit einem Koeffizienten k = 395 mV/oC und wird um +XNUMX mV versetzt.

Der Temperaturmessfehler im Bereich -40...+125 °C überschreitet nicht ±3 °C für die LM56BIM-Modifikation und ±4 °C für die LM56CIM.

Der vom Entwickler empfohlene Gesamtwiderstand R der Spannungsteilerwiderstände R1-R3 beträgt 27 kOhm. Der Widerstand jedes einzelnen von ihnen wird anhand der folgenden Verhältnisse berechnet:

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

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

Gleichzeitig ist UT1(T2) = kT + 395 mV, wobei k = 6,2 mV/°C und T der Temperaturwert ist, der der unteren (T1) oder oberen (T2) Grenze des angegebenen Intervalls entspricht. Wenn wir die rechten Seiten der Ausdrücke für UT1 und UT2 gleichsetzen, erhalten wir:

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

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

R1 \u2d R - (R3 + RXNUMX).

Reis. 3 (zum Vergrößern anklicken)

Ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur in einem Gewächshaus ist in Abb. dargestellt. 3. Zusätzlich zum integrierten Temperatursensor DA1 enthält es drei elektronische Schalter an Feldeffekttransistoren VT1 - VT3, beladen mit Optosimistoren U1, U2, zwei leistungsstarke Triacs (VS1, VS2), die die Heiz- und Lüftungssysteme des Gewächshauses steuern , und eine Stromversorgung auf dem DA2 PPM5-Chip A-05ELF [3], der ein Konverter von Netzwechselspannung in stabilisierte Gleichspannung von 5 V ist. Die Verwendung von Feldeffekttransistoren als Schalter ist auf die geringe Belastbarkeit des zurückzuführen Ausgänge der DA1-Mikroschaltung (der maximale Kollektorstrom ihrer Ausgangstransistoren beträgt nur 50 μA), was eine ziemlich hochohmige Last erfordert.

Die Werte der Spannungsteilerwiderstände R1-R3 legen die Betriebsschwellen der Komparatoren des DA1-Chips fest, entsprechend Temperaturwerten von etwa 18 (T1) und 26 °C (T2). Der Betriebsalgorithmus des Geräts ist wie folgt. Wenn die Temperatur im Gewächshaus unter 18 °C liegt, erscheint nach dem Einschalten der Stromversorgung an beiden Ausgängen des integrierten Sensors DA1 ein hoher Logikpegel. In diesem Fall öffnen die Transistoren VT1 und VT2. Der erste von ihnen umgeht den Gate-Source-Abschnitt des Transistors VT3 und schließt ihn, und der zweite verbindet über den Strombegrenzungswiderstand R7 die Emissionsdiode des Optokopplers U1 mit der Stromquelle. Dadurch öffnet sich der Optokoppler-Triac und am Widerstand R9 entsteht ein Spannungsabfall, der ausreicht, um den leistungsstarken Triac VS1 zu öffnen, dessen Last die Heizungen des Gewächshausheizsystems sind.

Wenn die Temperatur im Gewächshaus über 18 °C steigt, ändert sich der hohe Pegel am Ausgang OUT1 (Pin 7) auf niedrig, der Transistor VT2 schließt und das Heizsystem schaltet sich ab. Allerdings sind Heizelemente in der Regel träge, d. h. nach der Trennung vom Netz behalten sie die Wärme noch einige Zeit. Daher erwärmt sich die Luft im Gewächshaus weiter, und wenn die Temperatur 26 °C überschreitet, erscheint am Ausgang OUT2 (Pin 6 von DA1) ein niedriger Logikpegel, der Transistor VT1 schließt und VT3 öffnet sich und dreht sich auf dem Optosimitor DA4 und dem leistungsstarken Triac VS2, über den das Belüftungssystem Gewächshäuser einschaltet.

Die Ventilatoren laufen, bis die Lufttemperatur im Gewächshaus auf 21 °C sinkt (unter Berücksichtigung einer Hysterese von ca. 5 °C). Wenn dies geschieht, geht der OUT2-Ausgang wieder auf High und die Belüftung wird ausgeschaltet. Sinkt die Temperatur auf 13 °C (unter Berücksichtigung der Hysterese), schalten sich die Heizungen wieder ein. Der Temperaturbereich kann unterschiedlich sein, er hängt von der Art der Pflanzen ab, die Sie im Gewächshaus anbauen möchten. Sie können auch mehrere schaltbare Teiler verwenden oder variable Widerstände nutzen, um unterschiedliche Temperaturbereiche im Gewächshaus einzustellen.

Wenn die Teile in einwandfreiem Zustand sind und keine Installationsfehler vorliegen, muss das betreffende Gerät nicht angepasst werden. Es reicht aus, Widerstände R1-R3 mit einer zulässigen Widerstandsabweichung vom Nennwert von ±1 % zu verwenden. Die Einhaltung dieser Anforderung ist jedoch nicht erforderlich, da der normale Temperaturbereich im Gewächshaus für die meisten angebauten Pflanzen zwischen 15 und 30 °C liegt, wodurch die Ansprechschwellen der Komparatoren weniger genau eingestellt werden können.

Das Gerät kann alle stromsparenden Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate und n-Kanal verwenden, deren maximaler Drain-Strom mehr als 20 mA beträgt. Die Optosimistoren MOC3063M (U1, U2) sind durch andere ähnliche mit einer Betriebsspannung von mindestens 400 V austauschbar. Ein Ersatz für die leistungsstarken Triacs BTA12-600 (VS1, VS2) wird anhand der Gesamtleistung der Aktoren ausgewählt, die sie einschalten – Heizgeräte, Ansaug- und Abluftventilatoren sowie Oberlichtöffner.

Fig. 4

Wenn die Mikroschaltung LM56 (DA1) nicht vorhanden ist, können Sie ihr Analogon auf der Grundlage weit verbreiteter Mikroschaltungen zusammenbauen - dem analogen Temperatursensor LM35 und dem Doppelkomparator LM393 (Abb. 4). Die Teilerwiderstände R1-R3, die die Ansprechschwellen der Komparatoren bestimmen, werden mit den obigen Formeln berechnet, aber für LM35 ist der Umwandlungskoeffizient k = 10 mV/°C und der Offset ist 0. Die Versorgungsspannung kann +5 V betragen als Referenz verwendet (Uref).

Der Spannungswandler PPM5-A-05ELF kann durch jede Stromquelle auf Basis diskreter Elemente ersetzt werden, die eine stabilisierte Ausgangsspannung von +5 V bei einem Laststrom von 50...100 mA liefert.

Literatur

1. Ivanov E. Integrierte Temperatursensoren National Semiconductor. - Electronics News, 2007, Nr. 10, S. 13.
2. LM56 – Thermostat mit zwei Ausgängen und geringem Stromverbrauch – National Semiconductor. - alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/8981/NSC/LM56.html.
3. PPMxx-x-xxELF. 5–25 W AC/DC-Wandler mit Einzelausgang. -peak-electronics.de/DATA/acdc/PPMxx-x-ELF-Sep09.pdf.

Autor: A. Kornew

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