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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Control automático de temperatura en el invernadero. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de potencia, termómetros, estabilizadores de calor Para un crecimiento cómodo de las plantas en un invernadero, se requiere una cierta temperatura ambiente. Para mantenerlo dentro de los límites especificados, se desarrolló la máquina propuesta.
La base del dispositivo es un sensor de temperatura integrado especializado LM56 [1, 2], diseñado para su uso en termostatos. El diagrama funcional y los gráficos que explican las características de su trabajo se presentan respectivamente en la fig. 1 y 2. El microcircuito contiene dos comparadores (A1, A2), una fuente de voltaje de referencia Uref = 1,25 V (A3), un sensor de temperatura A4 y dos etapas de salida en los transistores VT1, VT2 con colector abierto. Con la ayuda de las resistencias externas R1-R3 y la fuente de voltaje de referencia incorporada A3 en los terminales 3 y 2, se establecen los valores umbral del voltaje de conmutación de los comparadores UT1 y UT2, que corresponden a los valores de temperatura especificados. Como resultado, aparece un voltaje de nivel bajo en la salida OUT1 (pin 7) si la temperatura excede el valor T1 y, en consecuencia, aparece un voltaje de nivel alto si cae por debajo del valor T1 -Thyst (histéresis de temperatura igual a aproximadamente 5°C). De igual forma, en relación a la temperatura T2, se genera una señal en la salida OUT2 (pin 6). El voltaje UTEMP en la salida del microcircuito (pin 5) es proporcional a la temperatura en grados Celsius con el coeficiente k = 6,2 mV/оС y está compensado por +395 mV. El error de medición de temperatura en el rango de -40...+125 °С no supera ±3 °С para la modificación LM56BIM y ±4 °С para LM56CIM. La resistencia total R de las resistencias divisoras de voltaje R1-R3 recomendadas por el desarrollador es de 27 kOhm. La resistencia de cada uno de ellos individualmente se calcula en base a las siguientes proporciones: UT1 = Uref R3/(R1+R2+R3) = Uref R3/R; UT2 = Uref (R3+R2)/(R1 +R2+R3) = = Uref (R3+R2)/R. Al mismo tiempo, UT1(T2) = kT + 395 mV, donde k = 6,2 mV/°C, y T es el valor de temperatura correspondiente al límite inferior (T1) o superior (T2) del intervalo especificado. Igualando las partes derechas de las expresiones para UT1 y UT2, obtenemos R3 = RUT1 /Uref = R(kT1 + 395)/Uref; R2 = RUT2/Uref - R3 = R(kT2 + 395)/Uref-- R3; R1 \u2d R - (R3 + RXNUMX).
Un diagrama esquemático de un dispositivo para mantener una temperatura dada en un invernadero se muestra en la fig. 3. Además del sensor de temperatura integrado DA1, contiene tres llaves electrónicas en transistores de efecto de campo VT1 - VT3 cargadas con optotriacs U1, U2, dos potentes triacs (VS1, VS2) que controlan los sistemas de calefacción y ventilación del invernadero, y una fuente de alimentación en el DA2 PPM5-A-05ELF [3], que es un convertidor de tensión de red alterna a una constante estabilizada de 5 V. El uso de transistores de efecto de campo como teclas se debe a la baja capacidad de carga de las salidas. del microcircuito DA1 (la corriente máxima de colector de sus transistores de salida es de solo 50 μA), lo que requiere una carga de resistencia suficientemente alta. Los valores de resistencia del divisor de voltaje R1-R3 establecen los umbrales para el funcionamiento de los comparadores del chip DA1, correspondientes a temperaturas de aproximadamente 18 (T1) y 26 ° C (T2). El algoritmo de funcionamiento del dispositivo es el siguiente. Si la temperatura en el invernadero es inferior a 18 °C, luego de encender la alimentación, aparece un nivel lógico alto en ambas salidas del sensor integral DA1. Esto abre los transistores VT1 y VT2. El primero de ellos deriva la sección puerta-fuente del transistor VT3 y se cierra, y el segundo, a través de la resistencia limitadora de corriente R7, conecta el diodo emisor del optoacoplador U1 a la fuente de alimentación. Como resultado, el triac del optoacoplador se abre y se crea una caída de voltaje a través de la resistencia R9, suficiente para abrir un potente triac VS1, cuya carga son los calentadores del sistema de calefacción del invernadero. Cuando la temperatura en el invernadero supera los 18 ° C, el nivel alto en la salida OUT1 (pin 7) cambiará a bajo, el transistor VT2 se cerrará y el sistema de calefacción se apagará. Sin embargo, por regla general, los elementos calefactores son de inercia, es decir, después de desconectarse de la red, mantienen el calor durante un tiempo. Por lo tanto, el aire en el invernadero seguirá calentándose, y si la temperatura supera los 26 ° C, aparecerá un nivel lógico bajo en la salida OUT2 (pin 6 de DA1), el transistor VT1 se cerrará y VT3 se abrirá, encendiendo el optotriac DA4 y un potente triac VS2, a través del cual se encenderá el sistema de ventilación de los invernaderos. Los ventiladores funcionarán hasta que la temperatura en el invernadero descienda a 21°C (teniendo en cuenta una histéresis de aproximadamente 5°C). Cuando esto suceda, OUT2 volverá a subir y la ventilación se apagará. Cuando la temperatura baje a 13 °C (teniendo en cuenta la histéresis), los calentadores se encenderán nuevamente. El intervalo de temperatura puede ser diferente, depende del tipo de plantas que vayas a cultivar en el invernadero. También puede usar múltiples divisores conmutables o usar resistencias variables para establecer diferentes rangos de temperatura en el invernadero. Con piezas reparables y sin errores en la instalación, el dispositivo en cuestión no requiere ajuste. Es suficiente usar resistencias R1-R3 con una desviación de resistencia permisible del valor nominal de ± 1%. Sin embargo, el cumplimiento de este requisito no es necesario, ya que el rango de temperatura normal en el invernadero para la mayoría de las plantas cultivadas es de 15 a 30 ° C, lo que hace posible que los umbrales de comparación no se establezcan con tanta precisión. El dispositivo puede utilizar cualquier transistor de efecto de campo de baja potencia con una puerta aislada y un canal n, en el que la corriente de drenaje máxima sea superior a 20 mA. Los optotriacs MOC3063M (U1, U2) son reemplazables por otros similares con un voltaje de funcionamiento de al menos 400 V. Los potentes triacs BTA12-600 (VS1, VS2) se reemplazan en función de la potencia total de los actuadores que encienden - calentadores, admisión y extractores y abridores de tragaluces.
En ausencia del microcircuito LM56 (DA1), es posible ensamblar su análogo basado en microcircuitos ampliamente utilizados: el sensor de temperatura analógico LM35 y el comparador dual LM393 (Fig. 4). Las resistencias divisoras R1-R3, que determinan los umbrales del comparador, se calculan utilizando las fórmulas anteriores, pero para LM35 el factor de conversión k = 10 mV / ° C, y la compensación es 0. La tensión de alimentación +5 V se puede utilizar como referencia (Uref). Podemos sustituir el convertidor de tensión PPM5-A-05ELF por cualquier fuente de alimentación basada en elementos discretos que proporcione una tensión de salida estabilizada de +5 V a una corriente de carga de 50...100 mA. Literatura
Autor: A. Kornev
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