Автомат температури і вологості для боксів і теплиць

Розроблена мною міні-система служить для автоматичної підтримки заданих температури та вологості повітря в термошафах, закритих боксах, а також у теплицях чи інших приміщеннях. Конструкція її в основному блочно-агрегатна (рис. 1); монтаж цілком під силу кожному, хто хоча б раз у житті збирав бодай без паяння, а за допомогою роз’ємів і скруток якусь нескладну електро- чи радіосхему.

Чутливі датчики системи — це знайомі всім зі шкільних уроків фізики два скляних ртутних електроконтактних термометри типу ТПК, встановлені на пластмасовій підставці (рис. 2). На колбу зі ртуттю одного з термометрів, який надалі називається ВОЛОГИЙ (скорочено — ВТ) і використовується для візуального визначення, встановлення та підтримки заданої вологості навколишнього повітря, натягнуто марлевий панчіх, опущений у невелику ємність із водою. Інший термометр називається СУХИЙ (для стислості — СТ) за станом ртутної колби, на яку нічого не натягують. Служить він для безпосереднього визначення, встановлення та підтримки потрібної температури повітря. Нижня частина обох термометрів захищена сіткою.

Рис. 1. Блок-схема системи, призначеної для автоматичної підтримки заданої температури та вологості в боксах, термошафах, а також у теплицях та інших приміщеннях

Жодного «техобслуговування» СУХИЙ термометр не потребує. Бажаний рівень температури встановлюють штатним магнітним пристроєм, а все інше робить елементарна автоматика, в основі роботи якої — розширення тіл (у цьому випадку ртуті) при нагріванні та їх стиснення при охолодженні. Будучи за своєю природою електропровідним, ртутний стовпчик усередині скляної колби замикає або розмикає електричне коло, вмикаючи чи вимикаючи обігрівач і підтримуючи тим самим температуру навколишнього повітря на заданому рівні.

**Рис. 2. Лабораторний психрометр як датчики системи-автомата:**
1 — пластмасовий корпус; 2 — ртутний електроконтактний термометр ТПК (2 шт.); 3 — просочуваний водою марлевий панчіх (є лише на термометрі ВОЛОГИЙ); 4 — невелика ємність із водою; а — магнітний регулювальний пристрій, б — рухомий електроконтакт; в — шкала, г — циліндрична частина скляного корпуса термометра, д — скляна колба зі ртуттю

ВОЛОГИЙ термометр трохи «примхливіший»: для правильної роботи необхідно, щоб панчіх на його колбі зі ртуттю ніколи не пересихав. Доводиться стежити за цим і за потреби доливати в невелику ємність воду. Підкоряючись незмінним законам фізики, вона випаровується з поверхні панчохи відповідно до відносної вологості повітря, охолоджуючи тим самим ртуть у колбі ВТ.

Отже, за різницею показів СУХОГО і ВОЛОГОГО термометрів можна судити про вологість повітря. Більше того — контролювати стан середовища і в разі відхилення вологості від бажаної «норми» вмикати чи вимикати електрозволожувач. Автоматичне виконання такої відповідальної функції забезпечує електричний контакт, що встановлюється магнітним пристроєм ВОЛОГОГО термометра відповідно до даних психрометричної таблиці.

Психрометрична таблиця

Показання сухого термометра, °C	Показання вологого термометра, °C
Показання 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 керування для кожного термометра свій. Однак зібрані вони за однією й тією самою принциповою електричною схемою на чотирьох вентилях Д247, діоді Д226, тиристорі КУ202, стабілітроні Д814Д, двох транзисторах: МП41 і КТ117Б. Вбудовувані в сучасну побутову техніку, такі пристрої надійно працюють із різними датчиками і вже добре знайомі широкій читацькій аудиторії, тож відволікати зараз увагу на розгляд особливостей їх функціонування навряд чи доцільно.

Рис. 3. Принципова електрична схема субблоків увімкнення сучасної побутової техніки, що має різноманітні датчики (однаково добра і для обігрівача, і для зволожувача повітря)

Інша річ — алгоритм роботи із самою системою. Для автоматичної підтримки необхідної вологості повітря треба насамперед звернути свій погляд на… СУХИЙ термометр і, визначивши за шкалою встановлену температуру (tст), запам’ятати її значення. Потім належить зробити те саме, але на ВТ.

Отримавши вихідні дані, можна перейти до психрометричної таблиці. Знайшовши на ній значення tст, а потім — tвт, слід на перетині горизонтальної та вертикальної ліній визначити усталене значення вологості повітря ψ.

Зокрема, коли tст = 20 °С і tвт = 15 °С, тоді ψ = 59%. Ну а якщо tст = 25 °С і tвт = 21 °С, то ψ = 70%.

Якщо отримане значення вологості менше, ніж це необхідно за технічними умовами, то, орієнтуючись на дійсну температуру tст, яку показує СУХИЙ термометр, знаходимо по горизонталі таблиці потрібну нам вологість повітря і визначаємо (по вертикалі!), які значення мають цьому відповідати на шкалі ВТ. Встановлюючи магнітним пристроєм пересувний контакт термометра ВОЛОГИЙ на поділку шкали, рівну потрібному значенню tвт, задаємо тим самим необхідну вологість повітря, яку наша слухняна система і буде відпрацьовувати, підключаючи (відключаючи) до (від) побутової мережі змінного струму зволожувач, а в разі потреби — обігрівач.

**Рис. 4. Датчики, під’єднані до вхідного кабелю системи-автомата**

Наприклад, якщо tст = 25 °С і потрібно отримати ψ = 50%, то tвт = 18 °С. Ну а якщо tст = 29 °С і потрібно досягти, скажімо, 66-відсоткової вологості повітря, тоді (відповідно до психрометричної таблиці) треба виставляти пересувний контакт термометра ВОЛОГИЙ на поділку шкали, що відповідає температурі tвт = 24 °С.

До речі, таблиця подана в дещо скороченому вигляді. За нею можна визначити вологість повітря лише з 10-відсотковою поправкою, розраховуючи на використання найпоширеніших термометрів, крок поділок шкали яких дорівнює 1 °С. Для точнішого встановлення температури та вологості повітря потрібні ВТ і СТ із меншою похибкою, тоді й використання розширеної психрометричної таблиці буде виправданим. Наприклад, при шкалі температур із кроком поділок 0,1 °С можна довести точність встановлення вологості до 1 %!

«Моделіст-конструктор» № 8’2003, А. НАРВАТОВ, інженер

Не гірше за кондиціонер

Рекомендуєм почитати