Автомат управления инкубатором

С. САМОЙЛОВ, г. Харьков, Украина

Автомат собран на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 137x65 мм, чертёж которой приведён на рис. 3. Она рассчитана на установку резисторов В4—В8, П10, П16, П22 типоразмера 0805, а ВЗ — типоразмера 1206 для поверхностного монтажа. Резисторы В1, В2, Р9, Р11, Р14, Р15, В17—Р21 — МЛТ-0,125; Р23, Р24— МЛТ-0,25; П13 — МЛТ-1. Все резисторы МЛТ могут быть заменены другими соответствующей мощности с проволочными выводами.

Диоды 1И4001 можно заменить любыми аналогичными, например, серий 1И400х, КД208, КД243, КД247. Конденсаторы С5, С8 — оксидные импортные, остальные — малогабаритные плёночные или керамические с номинальным напряжением не ниже указанного. Самовосстанавливающийся предохранитель Р1Л — любого типа с рабочим напряжением 30...60 В и током срабатывания 0,15...0,2 А. Резистор В1 желательно установить невозгораемый Р1-7 или импортный разрывной. Варистор 07К275Ри (В1Л) заменим любым из ряда Е1ЧП-14К431, РГМП-20К431, РМР-07К471. Кнопочный переключатель ЗВ1 — любого типа с контактами, рассчитанными на коммутацию переменного напряжения не ниже 250 В.

Изменив число витков вторичной обмотки электродвигателя, можно изготовить источник питания с другим выходным напряжением, однако мощность, потребляемая нагрузкой, в любом случае не должна превышать 3 Вт. В отсутствие нагрузки вторичной обмотки вентилятор в обычном режиме потребляет от сети ток 90 мА, в форсированном — 110 мА. При комнатной температуре нагрев обмотки и статора электродвигателя не превышает 45 °С. Увеличение тока подключённой к вентилятору нагрузки приводит к снижению частоты вращения. Уменьшение её увеличением нагрузки на вал двигателя, например, торможением крыльчатки рукой, не приводит к изменению напряжения на выводах вторичной обмотки.



Аналогичным образом можно доработать и другие подобные электродвигатели. Кстати, так называемые электродвигатели-трансформаторы применялись в 70—80-х годах прошлого века в некоторых отечественных магнитофонах, где электродвигатель с дополнительной обмоткой, питаемый от сети 220 В, одновременно выполнял функцию понижающего трансформатора блока питания электронных узлов.

Подстроенный резистор Р12 — СПЗ- 19а или импортный 3329Н.

Конденсаторы С1, С2, С5, С6, С9— С11, С13, С14, С19 — типоразмера 0805, а СЗ, 04 — типоразмера 1206 для поверхностного монтажа. Конденсаторы С7, С8, С15, С16 — К10-176 или аналогичные импортные. Оксидные конденсаторы С12, С17 — любого типа с радиальными выводами.

Для микроконтроллера ББ1 на плате должна быть установлена панель, в которую его вставляют уже запрограммированным. Кроме микроконтроллера указанного на схеме типа, можно применить любую его модификацию в корпусе Б1Р28, а также микроконтроллеры серии АТтеда88 или АТтеда168 в таких же корпусах.

Микросхему 1_78Ц)5 в корпусе ТО-92 можно заменить на 7805 в корпусе ТО-220 с учётом различия в назначении выводов или на другой трехвыводной интегральный стабилизатор напряжения 5 В.

Датчик влажности Н1Н-4010-004 заменяется любым из серий Н1Н-4010, Н1Н-4020, Н1Н-4021, Н1Н-3610. Пред¬почтительно использовать варианты с индексами 003 или 004, к которым прилагаются калибровочные вкладыши.

В качестве излучателя звука кроме МЕВ-12С-5 подойдёт и другой диаметром 12 мм с встроенным генератором и напряжением питания 5 В.

Замена полевого транзистора ВЗН201 — 1В1_М1_6401, 1В1-М1_6402, В3384 и другие с каналом р-типа в корпусе 50Т-23. Полевые транзисторы В3170 можно заменить биполярными структуры п-р-п из серий ВС546—ВС550.

На замену диодного моста ОВЮ1 пригоден любой подобный в корпусе 01Р с максимальным выпрямленным током не менее 300 мА. Оптосимисторы МОС3043М можно заменить на МОС3063М, а симисторы ВТ131-600 — на ВТ131 -800 или ВТ131-500.

Вместо 1602В-У6Н-СТК можно применить аналогичный с двумя строками по 16 символов и встроенным контроллером, совместимым с К50066, имеющий символы кириллицы в знакогенераторе. В случае использования ЖКИ с белой светодиодной подсветкой необходимо увеличить сопротивление резистора РИЗ до получения её комфортной яркости. На плате для установки индикатора в соответствующие отверстия монтируют 16-гнёздную колодку серии В3, а ответную 16-контактную штыревую колодку серии Р5 распаивают в отверстия на плате модуля индикатора, который крепят к плате на четырёх стойках высотой 16 мм.

Трансформатор Т1 —30АУ-10А2Р7. Его можно заменить другим подходящих размеров с напряжением на вторичной обмотке 9 В при токе нагрузки 160 мА. Самовосстанавливающийся предохранитель РБ2 — МР-В010.

Вместо светодиодов ВЫ2506Р6С (зелёный), В1_-1_250биПС (красный), В1_-1_25061МС (белый) можно применить и другие подходящего цвета свечения, желательно в прямоугольном корпусе и с номинальной яркостью не менее 250 мк. Подборкой резисторов В2, В6, В7 добиваются желательной яркости из свечения.

Дроссели И, 1_2 — 1_(ЗА0305. Вилка ХР1 — угловая Р-6В. Её ответная часть Х51— НБ-6. Кнопки ЗВ1 — 5ВЗ размерами 6x6x26 мм с цветными пластмассовыми колпачками.

В собранном автором устройстве в качестве резервного источника питания применён ионизатор ёмкостью на 5,5 В. Можно использовать и другие с номинальным напряжением не менее 5 В. В случае замены ионизатора литиевым элементом СВ2032 на плату монтируют его держатель, а резистор Р18 не устанавливают.

Печатная плата помещена в стандартный пластмассовый корпус 7-52 и укреплена в нём на четырёх стойках высотой 9 мм. Под индикатор в корпусе вырезано прямоугольное окно. Сделаны отверстия под светодиоды, кнопки, выключатели и кабели, идущие к инкубатору.

Датчики температуры (ВК1) и влажности (В1) для обеспечения теплового контакта прижимают один к другому с помощью термоусаживаемой трубки. При этом окно чувствительного элемента датчика влажности должно быть направлено наружу и к нему обеспечен свободный доступ воздуха. Длина соединительного кабеля между датчика¬ми и платой автомата может достигать 400 мм.

Для программирования микроконтроллера был использован программатор. К статье прилагаются три варианта файлов, содержащих коды для загрузки во Р1_ микроконтроллеров разных типов: 8.Тех для Аттида 8, 1пкиЬа1:_88.Тех для АТтеда88 и 1пкиЬа1_168. для АТтеда168.

Первое включение автомата желательно производить, не вставляя микроконтроллер в предназначенную для него панель. Следует убедиться, что на входе интегрального стабилизатора БА1 имеется напряжение +9... 16 В, а на выходе — +5 В. После этого, выключив питание, можно установить микроконтроллер. Снова включив питание, необходимо отрегулировать контрастность с помощью подстроечного резистора В13.

На индикатор должна быть выведена информация.

В верхней строке (слева направо):

— знак термометра;

— измеренное значение температуры в формате ХХ.ХХ °С;

— знак включения нагревателей "Т";

— анимационный символ вращающегося яйца, свидетельствующий о поданном на устройство поворота яиц напряжении;

— буква Н перед значением влажности (или чередующиеся буквы Н и V при недостаточной влажности);

— измеренное значение влажности в формате ХХ.Х %.

В нижней строке (слева—направо):

— знак заданной температуры;

— заданное значение температуры в формате ХХ.Х °С;

— счётчик времени инкубации в формате ЧЧ:ММ/Дни.

При нажатии на кнопку 5В1 на индикатор выводится подсказка о выбранном режиме: вид птицы, продолжительность инкубации, необходимые температура и влажность. Во время двух последних суток инкубации влажность необходимо повышать до значения, которое выводится на индикатор при нажатии на кнопку 5В1 в этот период. Если нажать на ЗВ2, на индикатор будет выведена информация о состоянии резервного источника питания.

Для установки требуемой температуры инкубации необходимо нажать и удерживать кнопку 5ВЗ не менее 1 с. Когда цифры установленной температуры начнут мигать, кнопку можно отпустить. Изменяют температуру в пределах 0,1...39,9°С нажатиями на кнопки ЗВ1 и 5В2. Одновременным нажатием на ЗВ1 и 5В2 можно установить температуру, которая задана в строке 111 исходного текста программы:



Значение константы Т— целое число, в 100 раз большее задаваемой температуры в градусах Цельсия.

Для быстрого изменения температуры кнопки 5В1 или ЗВ2 нужно удерживать нажатыми. Это касается и установки других параметров. Спустя 0,9 с начнётся автоматическое увеличение или уменьшение изменяемого значения. Если после 255 шагов изменения кнопка остаётся нажатой, а параметр ещё не достиг предельного значения, для ускорения изменения шаг автоматически увеличивается.

После установки требуемой температуры можно последовательными нажатиями на кнопку 5ВЗ перейти к установке счётчика времени (если в этом есть необходимость) и вида птицы (цыплята, утята, гусята, индюшата, перепелята). Следующим нажатием на 5ВЗ автомат переводят в обычный рабочий режим.

Для корректировки показаний датчиков температуры и влажности необходимо нажать и удерживать кнопку ЗВЗ, после чего на 1 с дополнительно нажать на кнопку 5В1. На индикаторе появится информация, показанная на рис. 9, причём выведенное в начале нижней строки значение поправки к показаниям датчика температуры мигает. После этого обе кнопки можно отпустить. Изменяют поправку кнопками ЗВ1 и ЗВ2 в пределах от -0,99 до +0,99 °С. Одновременным нажатием на кнопки 5В1 и ЗВ2 можно установить нулевую поправку. Установленное значение сохраняется в энергонезависимой памяти датчика 0318В20.

В результате следующего нажатия на кнопку устройство перейдёт в режим установки периода повторения измерений температуры. При этом на индикатор будет выведена информация. Кнопками ЗВ1 и ЗВ2 можно выбрать значения периода 1, 2 или 3 с. Чем период больше, тем выше точность измерения за счёт уменьшения дополнительного нагревания датчика температуры потребляемым им током.

Следующим нажатием на кнопку автомат будет переведён в режим установки нулевой точки 7его датчика влажности. Значение его берут из прилагаемого к датчику вкладыша и устанавливают в пределах 500... 1400 мВ нажатиями на кнопки ЗВ1 и 5В2. Одновременным нажатием на эти кнопки можно загрузить заранее заданное значение 2его — константу 7х из строки 112 исходного текста программы (867 мВ в авторском варианте).

Ещё одно нажатие на кнопку переведёт автомат в режим установки крутизны преобразования 51оре датчика влажности. Изменяют значение кнопками ЗВ1 и ЗВ2 в пределах 27500...34500 мкВ/%. Одновременным нажатием на них можно загрузить значение, заранее заданное константой 51 в строке 113 исходного текста программы (29520 мкВ/% в авторском варианте).

После следующего нажатия на кнопку устройство переходит в обычный рабочий режим.

Если нажать и удерживать кнопку , а после этого на 1 с дополнительно нажать на ЗВ2, автомат перейдёт в режим корректировки точности хода счётчика времени. На индикаторе появится информация после чего обе кнопки можно отпустить. Далее кнопками 5В1 и 8В2 изменяют значение поправки в пределах от -9,99 до +9,99 с. Одновременным нажатием на обе кнопки можно установить нулевую поправку.

Следующее нажатие на кнопку приведёт индикатор в вид. Нажатиями на ЗВ1 и 5В2 включают и выключают звуковую сигнализацию.

Ещё одно нажатие на кнопку выведет на индикатор информацию о напряжении внутреннего резервного источника питания микроконтроллера (ионизатора или литиевого элемента). Нажатиями на ЗВ1 и 5В2 можно добиться равенства значения на индикаторе автомата и показаний образцового вольтметра, подключённого к резервному источнику. Этим устраняется погрешность измерения напряжения, связанная с разбросом сопротивления резисторов В19 и В22 и отклонением от номинала образцового напряжения АЦП в микроконтроллере. Одновременным нажатием на кнопки ЗВ1 и 5В2 можно загрузить в соответствующую ячейку памяти номинальное, согласно справочным данным микроконтроллера, напряжение его источника образцового напряжения. Но следует помнить, что на индикатор выводится не оно, а напряжение источника резервного питания.

Ещё одним нажатием на кнопку автомат возвращают в обычный рабочий режим. Все введённые значения сохраняются в микроконтроллера.

После любых изменений в исходном тексте программы его следует скомпилировать заново, указав нужный тип микроконтроллера в строках 43—45 файла. Пользоваться следует компилятором Л1пАР версий 2006 г. Более поздние версии игнорируют собственные функции выдержки времени. Коды из полученного НЕТ-файла прошивки следует загрузить в память микроконтроллера.

Собранный автомат управления устанавливают вместо штатного аналогового терморегулятора на верхней крышке инкубатора. Вентилятор крепят к этой крышке на двух уголках с помощью саморезов. Направление движения воздуха — по диагонали от одного угла к другому. Автор использовал вентилятор НА501514 размерами 50x50x15 мм. Его можно заменить другим на напряжение 12 В и ток до 50 мА. Особое внимание следует обратить на габариты вентилятора. Он должен свободно размещаться в инкубационной камере.

Все соединения выполняют кабелями с разъёмами, аналогичными применённым в штатном аналоговом регуляторе. Кабель с датчиками пропускают через отверстие в верхней крышке корпуса инкубатора и укладывают датчики сверху на заложенные яйца.



После сборки инкубатора первым делом следует проверить работу устройства поворота яиц. Для удобства выключателем ЗА2 необходимо отключить резервный источник питания. После этого при включении питания сетевым выключателем отсчёт времени начнётся с нуля и запустится устройство поворота яиц. За 9 с решётка с ними должна переместиться из одного крайнего положения в другое. Если начало движения и остановка происходят не в крайних положениях, следует выключить и снова включить питание автомата для повторного запуска устройства поворота яиц. По достижении решёткой одного из своих крайних положений питание следует выключить, чтобы в дальнейшем движение начиналось с этой точки.

Если используется инкубатор другого типа и продолжительность движения решётки из одного крайнего положения в другое значительно меньше или больше 9 с, то можно изменить длительность подачи на её привод сетевого напряжения, отредактировав строку 116 исходного текста программы.

Наладив устройство поворота яиц, включите резервный источник питания выключателем 5А2, проверьте работу вентилятора, который должен включиться в 00:01 мин, а по росту температуры в инкубационной камере — работу нагревателей.

Тёплую кипячёную воду в поддоны на нижней крышке корпуса инкубатора заливают в соответствии с прилагаемой к инкубатору инструкцией. Начинать следует с небольшого количества воды в одном из четырёх поддонов. Когда температура в инкубационной камере сравняется с заданной, можно при необходимости постепенно доливать воду, контролируя влажность по индикатору. Время выхода инкубатора в установившийся температурный режим — несколько часов и зависит от температуры окружающей среды.

В случае пропадания сетевого напряжения следует укрыть инкубатор тёплым одеялом или другими вещами для сохранения тепла и позаботиться о скорейшем возобновлении сетевого питания.

За два дня до окончания срока инкубации рекомендуется убрать ограничительную решётку, чтобы предотвратить травмирование молодняка при выводе.