АКВАРИУМНАЯ АВТОМАТИКА

Промышленность и кооперативы предлагают аквариумистам широкий ассортимент приспособлений, позволяющих оснастить аквариумное хозяйство на самом современном уровне. Их можно разделить на три основные группы — устройства электроподогрева и термостабилизации водной среды, механизмы подачи воздуха и воды (насосы) и осветительные приборы. Однако собрать в единый комплекс отдельные электрические системы жизнеобеспечения трудно порой не только начинающему, но и опытному аквариумисту.

Автоматику для аквариума проще всего собрать на электромагнитных реле. Структурно устройство управления (рис. 1) содержит источник питания (ИП), исполнительные реле (ИР), узел ручной коммутации (УРК). К блоку ИР подключают датчики температуры (ДТ) и времени (ДВ), к УРК — подогреватель (П), осветитель (О) и компрессор (К) или насос.

По сигналам от ДТ и ДВ блок ИР переключает соответствующие реле, управляющие подогревателем, осветителем и компрессором (в автоматическом режиме). При использовании подогревателя типа «Неон-2» вход «ДТ» может быть не задействован.

Блок ДВ построен на базе электромеханического будильника (без каких-либо переделок), дополненного счетчиком (триггером в счетном режиме) на поляризованном реле.

Блок УРК представляет собой набор тумблеров для ручной коммутации режимов работы осветителя и компрессора (номинальный режим — режим половинной мощности), а также позволяет выбрать способ управления — ручной или автоматический.

В режиме половинной мощности светильник на длительное время можно оставлять без надзора. При нагнетании воздуха в распылитель, находящийся на дне аквариума, компрессор включают на полную (номинальную) мощность, а для работы донного фильтра любой конструкции вполне достаточно половинной мощности.

Принципиальная схема устройства управления — на рисунке 2. Блок ИР выполнен на трех реле К1—К3. Первое отключает подогреватель, подсоединенный к розетке XS1. Срабатывает оно при замыкании контактов термоэлемента, подключенного к розетке XS4. Управление реле К2 и КЗ осуществляется от блока ДВ через разъем X1. Реле К2 своей контактной парой К2.1 включает осветитель, подсоединяемый к розетке XS2. Реле К3 включает компрессор или насос, подсоединяемый к розетке XS3, но оно действует только после срабатывания реле К2, и потому в «ночное» время компрессор автоматически не включается и не создает шума. Если же в этом режиме нет необходимости, вместо контактной группы К2.2 (или параллельно ей) установите перемычку.

Для подавления искры (создающей электрические помехи при работе термоэлемента, подогревателя, осветителя и компрессора) предназначены установленные в их цепях конденсаторы С1—С4.

Переключатели SA1 и SA2 с тремя фиксированными положениями позволяют вручную коммутировать режимы «номинальная — половинная мощность» осветителя и компрессора соответственно. Второй режим осуществляют включением в цепи их питания диодов VD1 и VD2 соответственно. В половину своей мощности можно использовать любой компрессор с вибратором на дросселе (например, марки МЛ, АЭН и т.п.).

В нейтральном положении SA1 осветитель будет автоматически включаться (выключаться) по командам, поступающим от часов (блок ДВ), только в режиме половинной мощности. В любое время осветитель можно перевести на номинальную мощность, установив SA1 в нижнее (по схеме) положение. В верхнем его положении осветитель будет включен постоянно на половинную мощность.

Тумблер SA3 при замыкании разрешает работу устройства в автоматическом режиме по командам от блока ДВ. При этом переключатели SA1 и SA2 надо установить в нейтральное (среднее) положение; тогда через каждые 12 часов осветитель будет последовательно загораться и гаснуть, а в «дневное» время несколько раз в час будет работать компрессор.

Индикатором включения устройства управления в сеть служит неоновая лампа НL1, последовательно к которой подсоединен балластный резистор R1 номиналом не менее 470 кОм.

Номинал (по току) плавких предохранителей FU1 и FU2 рассчитайте так: просуммируйте электрические номинальные мощности подогревателя, лампы накаливания и компрессора (насоса); результат умножьте на коэффициент 1,5, а затем по закону Ома определите максимальный ток, который будет протекать через предохранитель. Подберите номинал плавкой вставки, близкий по значению к расчетному значению тока (в сторону увеличения параметра). Коэффициент 1,-5 учитывает реактивный характер нагрузки, вызывающей при включении (отключении) большие броски тока потребления. Кроме того, через холодный подогреватель течет ток большей величины, чем через разогретый. Предохранитель FU3 служит для защиты трансформатора Т1 и выпрямителя при коротком замыкании в цепи «+27 В» или при пробое конденсатора С5.

Источник питания состоит из понижающего трансформатора Т1, выпрямителя на диодах VD3—VD6 и сглаживающего фильтра (конденсатор С5). Если реле срабатывает при напряжении 27 В, вторичная обмотка Т1 должна выдавать напряжение 25—33 В при токе в импульсе до 300 мА. Можно использовать и трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 45— 65 В, тогда двухполупериодный выпрямитель замените на однополупериодный (на одном диоде), а емкость и рабочее напряжение конденсатора С5 увеличьте в 2—3 раза.

Электромеханический будильник «Слава», на базе которого построен блок ДВ, имеет автономное питание от гальванического элемента. В таком будильнике электрозвонок действует при замыкании специального контакта Кзв (рис. 3), положение которого «во времени» устанавливают специальной ручкой, расположенной на задней панели. Этот контакт замыкается на 5—7 мин два раза в сутки, независимо от того, включен звонок или нет. При каждом замыкании Кзв контактная группа К5.2 перебрасывается в противоположное состояние, коммутируя тем самым осветитель через равные промежутки времени длительностью по 12 часов. Эту функцию выполняет счетчик (делитель на два) на поляризованном реле К5. До включения напряжения питания +27 В счетчик находится в произвольном состоянии. Предположим, контактные группы реле К5 установлены в левом (по схеме) положении. Если при включении питания контакты Кзв не замкнуты, реле К4 не сработает, его контактная группа останется в правом (по схеме) положении, напряжение питания на реле К5 не поступит, и оно останется в прежнем состоянии. В заданное время контакты Кзв в будильнике замкнутся, реле К4 сработает, переключив группу К4.1 влево, и на конденсатор С7 будет подано напряжение питания +27 В. Через RC цепочку, образованную конденсатором С7 и левой (по схеме) обмоткой поляризованных реле К5, потечет ток на период времени t=RC. Одновременно заряжается конденсатор С6.

Емкость С7 выбрана такой, чтобы величина t была немного больше или равна максимальному времени переключения реле К5. Протекание тока через его левую обмотку приводит к переключению контактных пар К5.1 и К5.2 в правое положение. В результате образуется новая RC цепочка (конденсатор С7 — правая обмотка реле К5), но поскольку С7 к этому моменту уже полностью заряжен, ток через правую обмотку не потечет. Если же к моменту переключения контактной группы конденсатор С7 не успеет полностью зарядиться через левую обмотку К5, то после ее переключения в правое положение окончательный подзаряд С7 будет происходить через конденсатор С8. Ток подзаряда С7 представляет собой сумму токов через правую обмотку реле и конденсатор С3, причем первый слагаемый значительно меньше второго и тем более меньше тока через левую обмотку, разряжающего конденсатор С6. Размыкание контактов Кзв приведет к отключению реле К4 и переброске его контактной группы К4.1 вправо: напряжение питания +27 В с конденсатора С7 будет снято, и он быстро разрядится через резистор R5; однако на состоянии реле К5 это не отразится. Последующее замыкание контактов Кзв приведет к переключению реле К5 в противоположное состояние.

Коммутацию силовых цепей осуществляют мощные реле блока ИР, управляют которыми маломощные, миниатюрные реле, установленные в корпусе будильника, и датчик температуры.

Устройство автоматического управления компрессором (насосом) представляет собой контактную пару Кк, установленную на плату часового механизма. Одна из плоских пружин, прижимающая шестерню минутной стрелки, периодически замыкает контакт Кк, который, в свою очередь, включает реле КЗ, управляющее силовой цепью компрессора или насоса.

Питание реле датчика времени производится от общего источника, а механизм часов работает от отдельного гальванического элемента (1,5 В). Поэтому при любых перерывах в сети часы продолжают идти, а счетчик блока ДВ при исчезновении напряжения питания своего состояния не изменяет, и устройству сбои в сети не страшны.

На принципиальной схеме (рис. 2) звездочкой отмечены элементы, номиналы которых следует подобрать в процессе настройки. Значение емкости конденсатора С5 влияет на величину напряжения питания. Увеличивая или уменьшая его емкость, можно добиться необходимого напряжения питания (в нашем случае 27 В).

Поскольку поляризованное реле может устойчиво работать только при номинальном напряжении, для каждого экземпляра реле К1—К3 подбирают индивидуально балластный резистор мощностью не менее 0,5 Вт и номиналом от 100 до 600 Ом. Можно обойтись и без подбора — для всех реле установить резисторы по 100 Ом. Балластные резисторы R2—R4 позволяют уменьшить перегрев реле при длительной их работе.

Предлагаемое устройство управления универсально, и его можно использовать при разной комплектации аквариума. Например, если применен комбинированный с термореле электроподогреватель типа «Неон», то его подключают к розетке ХS1, а розетка ХS4 остается свободной. В этом случае реле К1 отключено, и его контактная группа К1.1 постоянно замкнута. Чтобы повысить надежность электроподогрева, в розетку ХS4 можно дополнительно к «Неону» включить ртутный контактный термометр типа РТ-Т.

Если по какой-либо причине откажет встроенный терморегулятор подогревателя, то при превышении уровня заданной температуры контакты ртутного термометра замкнутся, реле К1 сработает и подогреватель, включенный в розетку ХS1, будет принудительно отключен. Такое дублирование делает систему термостабилизации практически безотказной.

Коробка, в которой будет размещена конструкция, должна быть пластмассовой и без отверстий, а крышка после окончательной сборки — надежно приклеена или закреплена винтами или шурупами; внешние металлические детали переключателей и крепеж не должны соединяться с электроцепями. Выполнение этих требований поможет обеспечить полную защиту от поражения током напряжением 220 В, а также от попадания воды внутрь конструкции.

На передней стенке корпуса установите тумблеры типа П2Т, а на задней и боковых — гнезда Г4 (ХS1—ХS3), держатели предохранителей типа ДПБ, розетку ХS4 марки ОНЦ-ВГ датчика температуры, неоновый индикатор и просверлите отверстие для вывода шнура, на конце которого припаяна вилка разъема Х1 типа ОНЦ.

Трансформатор (выходной от кадровой развертки телевизора, например, ТВК-110-Л2) расположен в центре коробки. В качестве выпрямителя применены готовые диодные сборки серий КЦ401, КЦ405 и т.д. Защитные диоды VD7—VD12 — малогабаритные любого типа, рассчитанные на обратное напряжение 50 В. Балластные резисторы лучше выбрать с большим запасом мощности — типа С5-5. Реле К1—КЗ марки РЭС22 (паспорт РФ4.500.126) или другие с близкими параметрами, способные коммутировать нагрузку с напряжением 250 В. Искрогасящие конденсаторы С1—С4 — керамические. Монтаж выполнен изолированным проводом (например, МГШВ) сечением не менее 0,1 мм2.

В блоке ДВ применено поляризованное реле РПС43 и малогабаритное РЭС49 (паспорт РС4.569.421) или РЭС60 (паспорт РС4.569.435). Конденсаторы С6—С8 типа К52-1 приклеивают в углу корпуса будильника, напротив отсека с гальваническим элементом; там же прорежьте отверстие под розетку разъема X1. К латунной плате часового механизма припаяйте провод и подсоедините его К цепи «ОВ».

На оси ручки перевода стрелок, под верхней платой закреплена шестерня, прижимаемая плоской пружиной в виде трехлучевой звезды. Эта шестерня вместе с пружиной делает один оборот за час. С испорченного реле снимите подвижную контактную пластину, изогните 5-образно и закрепите в часовом механизме так, чтобы она касалась только лучей звездочки шестерни, не препятствуя ее вращению; другой конец пластины закрепите (приклейте или привинтите к стойке или плате) изолированно от деталей механизма. Контакт Кк будет замыкаться с цепью «ОВ» три раза в час в течение 5— 7 минут.

Контрольный светодиод разместите в любом месте корпуса часов.

Если вам не удалось приобрести миниатюрные реле для блока ДВ, используйте более доступные и разместите их в корпусе устройства управления: на работе устройства это не скажется.

Регулировка или настройка после сборки не требуется. После электромонтажа внимательно осмотрите электроцепи устройства управления, удалите остатки припоя, проводов и пр. Проверьте работу автоматики, подключив блок ДВ. Вместо подогревателя включите вольтметр. Если счетный триггер не перебрасывается (следите по контрольному светодиоду), проверьте исправность конденсаторов С6 и С8 (это наиболее вероятная причина отказа) и правильность электромонтажа. При необходимости емкости С6, С8 можно увеличить в два-три раза.

А. КАБАНОВ