Автомат температуры и влажности для боксов и теплиц

Разработанная мною мини-система служит для автоматической поддержки заданных температуры и влажности воздуха в термошкафах, закрытых боксах, а также в теплицах или иных помещениях. Конструкция ее в основном блочно-агрегатная (рис. 1); монтаж вполне по силам всякому, кто хотя бы раз в жизни собирал пусть даже без пайки, а с помощью разъемов и скруток какую-нибудь незамысловатую электро- либо радиосхему.

Чувствительные датчики системы — это знакомые всем со школьных уроков физики два стеклянных ртутных электроконтактных термометра типа ТПК, установленные на пластмассовой подставке (рис. 2). На колбу со ртутью одного из термометров, именуемого в дальнейшем как ВЛАЖНЫЙ (сокращенно — ВТ) и используемого для визуального определения, установки и поддержания заданной влажности окружающего воздуха, натянут марлевый чулок, опущенный в небольшую емкость с водой. Другой термометр именуется СУХОЙ (для краткости — СТ) по состоянию ртутной колбы, на которую ничего не натягивают. Служит он для непосредственного определения, установки и поддержания требуемой температуры воздуха. Нижняя часть обоих термометров защищена сеткой.

Рис. 1. Блок-схема системы, предназначенной для автоматической поддержка заданной температуры и влажности в боксах, термошкафах, а также в теплицах и других помещениях

Никакого «техобслуживания» СУХОЙ термометр не требует. Желаемый уровень температуры устанавливают штатным магнитным устройством, а все остальное делает элементарная автоматика, в основе работы которой — расширение тел (в данном случае ртути) при нагревании и их сжатие при охлаждении. Являясь по природе своей электропроводным, ртутный столбик внутри стеклянной колбы замыкает или размыкает электрическую цепь, включая или отключая обогреватель и поддерживая тем самым температуру окружающего воздуха на заданном уровне.

**Рис. 2. Лабораторный психрометр в качестве датчиков системы-автомата:**
1 — пластмассовый корпус; 2 — ртутный электроконтактный термометр ТПК (2 шт.); 3 — пропитываемый водой марлевый чулок (имеется только на термометре ВЛАЖНЫЙ); 4 — небольшая емкость с водой; а — магнитное регулирующее устройство, б — подвижный электроконтакт; в — шкала, г — цилиндрическая часть стеклянного корпуса термометра, д — стеклянная колба с ртутью

ВЛАЖНЫЙ термометр чуть «капризнее»: для правильной работы необходимо, чтобы чулок на его колбе со ртутью никогда не просыхал. Приходится следить за этим и по мере необходимости подливать в небольшую емкость воду. Повинуясь непреложным законам физики, она испаряется с поверхности чулка в соответствии с относительной влажностью воздуха, охлаждая тем самым ртуть в колбе ВТ.

Значит, по разнице показаний СУХОГО и ВЛАЖНОГО термометров можно судить о влажности воздуха. Более того — контролировать состояние среды и в случае отклонения влажности от желаемой «нормы» включать или выключать электроувлажнитель. Автоматическое выполнение столь ответственной функции обеспечивает электрический контакт, устанавливаемый магнитным устройством ВЛАЖНОГО термометра в соответствии с данными психрометрической таблицы.

Психрометрическая таблица

Показания сухого термометра, °C	Показания влажного термометра, °C
Показания сухого термометра, °C	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29
10	100
11	88	100
12	78	89	100
13	69	79	89	100
14	60	70	79	90	100
15	52	61	71	80	90	100
16	46	54	63	71	81	90	100
17	39	47	55	64	72	81	90	100
18	34	41	49	56	65	73	82	91	100
19	29	36	43	50	58	66	74	82	91	100
20	24	30	37	44	51	59	66	74	83	91	100
21	20	26	32	39	46	53	60	67	75	83	91	100
22	16	22	28	34	40	47	54	61	68	76	84	92	100
23	13	18	24	30	36	42	48	55	62	69	76	84	92	100
24	10	15	20	26	31	37	43	49	56	63	70	77	84	92	100
25	7	12	17	22	27	33	38	44	50	57	63	70	77	84	92	100
26	5	9	14	19	24	29	34	40	46	52	58	64	71	78	85	92	100
27	3	7	11	16	21	25	30	36	41	47	52	58	65	71	78	85	92	100
28	1	5	9	13	18	22	27	32	37	42	48	53	59	65	72	78	85	93	100
29		3	7	11	15	19	24	28	33	38	43	49	54	60	66	72	79	86	93	100
30		1	5	9	13	17	21	25	30	34	39	44	50	55	61	67	73	79	86
31			3	7	10	14	18	22	27	31	36	40	45	50	56	62	67	73	80
32				5	8	12	16	20	24	28	32	37	41	46	51	57	62	68	74
33					7	10	14	17	21	25	30	33	38	42	47	52	58	63	69
34					5	8	12	15	19	22	26	30	34	39	43	48	53	58	64
35						7
36						5
37						4

Субблок управления для каждого термометра свой. Однако собраны они по одной и той же принципиальной электрической схеме на четырех вентилях Д247, диоде Д226, тиристоре КУ202, стабилитроне Д814Д, двух транзисторах: МП41 и КТ117Б. Встраиваемые в современную бытовую технику, такие устройства надежно работают с разными датчиками и уже хорошо знакомы широкой читательской аудитории, так что отвлекать сейчас внимание на рассмотрение особенностей их функционирования вряд ли целесообразно.

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема субблоков включения современной бытовой техники, имеющей разнообразные датчики (одинаково хороша и для обогревателя, и для увлажнителя воздуха)

Иное дело — алгоритм работы с самой системой. Для автоматической поддержки необходимой влажности воздуха надо прежде всего обратить свой взор на… СУХОЙ термометр и, определив по шкале установившуюся температуру (tст), запомнить ее значение. Затем надлежит проделать то же самое, но на ВТ.

Заполучив исходные данные, можно перейти к психрометрической таблице. Отыскав на ней значение tст, а потом — tвт, следует на пересечении горизонтальной и вертикальной линий определить устоявшееся значение влажности воздуха ψ.

В частности, когда tст = 20 °С и tвт = 15 °С, тогда ψ = 59%. Ну а если tст = 25 °С и tвт = 21 °С, то ψ = 70%.

Если полученное значение влажности меньше, чем это необходимо по техническим условиям, то, ориентируясь на действительную температуру tст, которую показывает СУХОЙ термометр, находим по горизонтали таблицы нужную нам влажность воздуха и определяем (по вертикали!), какие значения должны этому соответствовать на шкале ВТ. Устанавливая магнитным устройством передвижной контакт термометра ВЛАЖНЫЙ на деление шкалы, равное требуемому значению tвт, задаем тем самым необходимую влажность воздуха, которую наша послушная система и будет отрабатывать, подключая (отключая) к (от) бытовой сети переменного тока увлажнитель, а в случае необходимости — обогреватель.

**Рис. 4. Датчики, подсоединенные к входному кабелю системы-автомата**

Например, если tст = 25 °С и нужно получить ψ = 50%, то tвт = 18 °С. Ну а коль tст = 29 °С и требуется достичь, скажем, 66-процентную влажность воздуха, тогда (в соответствии с психрометрической таблицей) надо выставлять передвижной контакт термометра ВЛАЖНЫЙ на деление шкалы, соответствующее температуре tвт = 24 °С.

Кстати, таблица дана в несколько сокращенном виде. По ней можно определить влажность воздуха лишь с 10-процентной поправкой, в расчете на использование самых распространенных термометров, шаг делений шкалы у которых равен 1 °С. Для более точной установки температуры и влажности воздуха нужны ВТ и СТ, обладающие меньшей погрешностью, тогда и использование расширенной психрометрической таблицы будет оправданным. Например, при шкале температур с шагом делений 0,1 °С можно довести точность установки влажности до 1 %!

«Моделист-конструктор» № 8’2003, А. НАРВАТОВ, инженер, г. Вольск, Саратовская обл.

НЕ ХУЖЕ КОНДИЦИОНЕРА

Рекомендуем почитать