ДЛЯ ПЧЕЛ И НЕ ТОЛЬКО

Специалисты утверждают, что по температуре внутри улья можно с достаточной достоверностью судить о здоровье и «самочувствии» его обитателей. Но где пчеловоду-любителю достать столь необычный и нужный градусник и как им пользоваться?

Ответ на этот и другие вопросы даст материал, присланный давним подписчиком нашего журнала А.Кухаренко. Речь в нем идет о термометрах, где датчиком служит хорошо известный радиолюбителям «n-p»-переход. В силу своей универсальности такие «электронные градусники» могут с успехом применяться не только в пчеловодстве, но и в других областях. Например, для контроля за температурой в овоще- и зернохранилищах, на складах, в жилых помещениях и т.п. Ведь диапазон измерений у этих самодельных приборов довольно-таки велик: ± 50°С, а точность зависит в основном лишь от класса используемого микроамперметра.

Как известно, сопротивление «n-p»-перехода зависит от температуры. Об особенностях этого явления с достаточной даже для новичка ясностью «Моделист-конструктор» уже рассказывал своим читателям (см., например, № 7 за 1993 г.). Остается лишь добавить, что на основе термозависимости «n-p»-перехода работает немало приборов и устройств, нашедших широкое применение в быту и народном хозяйстве. К числу таких следует отнести электронные термометры, включая самодельные.

На схеме простейшего электронного термометра датчиком (то есть термочувствительным элементом) служит «сдвоенный» кремниевый диод VD1 — VD2. При комнатной температуре через него проходит ток порядка 1…2 мА. Ну а падение напряжения тут обычно составляет около 0,6 В. При увеличении температуры воздуха напряжение на диоде будет линейно уменьшаться (2,2 мВ на каждый градус Цельсия). Такая зависимость четко сохраняется от 0°С до 100°С. В качестве индикатора используется чувствительный гальванометр (микроамперметр с нулем посредине шкалы), подключенный к термодатчику через мостовую схему.

Мост считается уравновешенным, если потенциалы точек «А» и «Б» будут одинаковы. При нагревании падение напряжения на «сдвоенном» диоде VD1 — VD2 уменьшится. При этом баланс моста нарушится, что и засвидетельствует отклонение стрелки индикатора РА1.

Датчик VD1 — VD2 соединен с термометром экранированным проводом, снабженным магнитофонным или любым другим разъемом (лишь бы соблюдалась требуемая полярность).

Отладку и калибровку устройства начинают с того, что (предварительно отключив от схемы стрелочный индикатор РА1) подают питание и проверяют (относительно «минуса») потенциалы точек «А» и «Б». Они должны быть одинаковыми и находиться в пределах 1… 1,2 В. Если же потенциал точки «Б» окажется равным напряжению питания (4,5 В), то полупроводниковые диоды включены неправильно. Значит, полярность их включения надо изменить на обратную.

Если разность напряжений точек «А» и «Б» небольшая, ее выравнивают подстроечным резистором R4. Добившись удовлетворительного результата, устанавливают сопротивление резистора R3 на минимум, после чего вновь подсоединяют РА1 и подают питание. Пользуясь резистором R4, «выставляют» стрелку индикатора на отметку 20°С (или на другую, соответствующую реальной температуре), контролируя прогрев воздуха в комнате образцовым (например, ртутным) термометром. Далее зажимают пальцами измерительные диоды и смотрят на стрелку — она начнет плавно отклоняться вправо. Если стрелка движется влево, надо изменить полярность источника питания приборов.

Калибруют термометр по двум точкам: в начале и конце шкалы. Для фиксации первой используют сосуд со льдом, взятым из морозильной камеры холодильника, ведь температура таяния здесь будет равна 0°С. Подстройку ведут резистором R4. Затем термодатчик опускают в воду при t=50°C, а юстировку самого стрелочного индикатора осуществляют резистором R3. Для надежности калибровку обеих точек шкалы делают три раза, контролируя показания (0°С и 50°С) по образцовому (ртутному) термометру.

Более точен и удобен другой самодельный прибор. Питание — от одного гальванического элемента (1,5 В), что немаловажно, так как избавляет от проблем с батарейками. А в качестве датчика используется диод Д223 или (если есть на то необходимость) группа подобных ему полупроводниковых приборов. Причем последние могут быть размещены на плоской стеклотекстолитовой планке или сгруппированы на проволоке (являющейся «общим» проводником).

Специфика предлагаемого электронного термометра такова, что если здесь в качестве термодатчика применить лишь один Д223, то сопротивление резистора R10 будет в пределах 3,9 кОм. В случае же использования трех диодов номинал у R10 должен составлять примерно 6,8 кОм.

Анализируя схему, нетрудно заметить, что в основе ее — опять-таки уравновешенный мост. Но в диагональ здесь уже включен парафазный усилитель (с симметричным выходом на индикатор). Собран он на транзисторах VT1 и VT2 типа КТ315Б (КТ342). Желательно, чтобы триоды были одинаковыми, подобранными по коэффициенту усиления.

Нагрузкой коллекторных цепей служат сопротивления R3 и R7, R6 — общий эмиттерный резистор связи. A R4, R8 и R5 являются элементами регулировки чувствительности каскадов.

Шунтирующий подстроечник R5 определяет чувствительность прибора. Базы, блокированные конденсаторами С1 и С2, включены в измерительную диагональ моста. Микроамперметр, как и в предыдущей схеме, но «трудится» уже между коллекторами триодов. Питание осуществляется от элемента 1,5 В через гасящий переменный резистор.

Настройка и калибровка электронного термометра заключаются в том, что, установив с помощью R14 напряжение питания 1,3 В, замыкают базы, контролируя «ноль» по стрелочному индикатору. Если вдруг стрелка отклонится в ту или иную сторону более чем на одно деление, придется несколько скорректировать номиналы у резисторов R3 и R7. Затем, разомкнув базы VT1 и VT2, опускают датчик в воду со снегом или льдом и подстроечником R11 устанавливают на шкале «0». Температура здесь, естественно, контролируется образцовым (ртутным) термометром.

Опустив датчик в воду с опорной температурой 50°С, подстроечником R5 «Чувствит.» устанавливают стрелку в нужном положении; цикл настройки на «0» и «50» повторяют 2 — 3 раза.

Для контроля напряжения питания моста подключают микроамперметр к соответствующей цепи, нажав кнопку П2К (SB1), и подстроечным резистором R14 выставляют требуемые 1,3 В. Что же касается калибровки самого индикатора, то она выполняется с помощью R13 в пределах 0…5 В (при отключении термометра от питания) путем сравнения показания прибора с образцовым вольтметром.

Следует заметить, что у полупроводниковых диодов, к сожалению, зачастую наблюдается довольно большой разброс по сопротивлению, поэтому их нужно подбирать. В качестве контрольного используют тот, сопротивление у которого при комнатной температуре — самое большое. VD_контр подбирают с помощью цифрового вольтметра-мультиметра типа В7-20. А уже относительно контрольного можно будет уточнить и дополнительные сопротивления («довески») к другим диодам по довольно простой схеме отбора.

К выводам диодов подпаивают провода, чтобы эти радиодетали можно было опустить в воду, температуру которой постоянно проверяют высокоточным (ртутным) термометром. С помощью SA1 образцово-контрольный и испытуемый диоды поочередно подключаются к электротермометру. Подстроечным резистором R1 добиваются одинаковых показаний стрелочного индикатора РА1. Затем, измерив тестером или мультиметром сопротивление подстроечника R1 (при отключенных диодах), определяют номинал «довеска» — постоянного сопротивления, которое подпаивается последовательно к испытуемому диоду.

Полученные датчики (с «довесками») устанавливаются в зонах контроля температуры (например, в ульях) и проводом (желательно экранированным) подключаются (через разъем) к термометру: оплетка — к «минусовой» шине, а центральная жила — к R2 прибора.

Теперь несколько слов об используемых в схеме полупроводниковых триодах. Корпуса транзисторов (с одинаковым коэффициентом усиления) должны быть расположены вплотную друг к другу и склеены эпоксидкой. Вместо полупроводниковых триодов КТ315Б целесообразно применить микросборку 1НТ591Б, которая улучшает термостабильность прибора.

А.КУХАРЕНКО, г.Гродно