Динамичные и пассивные, хитрецы и шалуны – вне зависимости от своего природного предназначения наши молчаливые питомцы дарят нам много приятных мгновений. Рыбок самых разных окрасок – все откровения аквариумного мира мы холим и лелеем, часто подсознательно успокаивая нервы, глядя сквозь прозрачные стенки их акватории. Да, мы получаем психологическую разрядку, так необходимую нам в век интеграции и информационных технологий. Раз в два-три дня надо кормить рыб, каждый день желательно дозировать освещение, раз в полмесяца необходимы долив или смена воды… Все эти процессы требуют постоянного внимания человека. И если, имея дома всего один аквариум объемом 50—200 л, казалось бы, нет сложностей в его содержании, то уже при наличии 2–3 аквариумов требуется автоматизация процессов обеспечения. Сегодня в офисах престижно содержать аквариум, но никто за него не отвечает – он общий… а значит, ничей.

Но как сделать заботу об аквариуме оптимальной, как автоматизировать процессы жизнедеятельности аквариума дома и в офисе – об этом четвертая глава книги.

Электроника может многое. В этой главе представлены электронные семы, позволяющие практически создать автоматические устройства, обеспечивающий бесперебойный цикл работы аквариумов. Все электрические схемы разработаны автором (имеющим дома 4 аквариума) и неоднократно проверены на практике. По сути, эта глава написана для того, чтобы поделиться практическим опытом с теми, кто также неравнодушен к аквариумистике и электронике.

Повторить приведенные в книге схемы может, пожалуй, каждый желающий, настолько они просты. Для этого нужно иметь дома паяльник и посетить магазин радиотоваров для приобретения недорогих радиокомпонентов.

 

4.1. Прозрачна ли вода в аквариуме?

Аквариумисты привыкли контролировать замутненность воды в аквариуме визуальным способом («на глаз»). Начинающие аквариумисты не меняют воду в аквариуме до тех пор, пока она не станет выделять запах. Однако с помощью несложного электронного устройства, собранного за пару свободных вечеров на рабочем столе, можно придать процессу контроля воды в аквариуме высокую точность, исключающую пресловутый «человеческий фактор». Выиграют от такого подхода все – и люди, и их питомцы в аквариуме. Электронное устройство контроля прозрачности воды основано на принципе контроля пропускания светового потока через раствор (воду).

Прозрачность (или светопропускание) воды обусловливается ее мутностью, то есть содержанием различных окрашенных и минеральных веществ. В свою очередь мутность раствора зависит от тонкодисперсных примесей, обусловленных наличием нерастворимых (коллоидных) неорганических веществ.

Мутность раствора измеряют фотометрическим способом, фиксируя интенсивность пропускаемого света и сравнивая этот показатель с показателем мутности заведомо прозрачного (стандартного) раствора. Прототипами фотометра являются промышленные приборы для измерения мутности раствора – фотоколориметры, например, КФК-2 и КФК-3, предназначенные для измерения коэффициентов пропускания света и оптической плотности растворов на отдельных участках диапазона 315–980 нм.

Однако эти промышленные устройства либо сложны в исполнении и настройке (требуют специальных измерительных приборов), либо мало пригодны для измерения относительной прозрачности растворов в домашних условиях. Поэтому для относительных измерений было разработано устройство фотоэлектрического фотометра (фотоколориметра), принцип действия которого основан на преобразовании светового потока в электрическую величину – напряжение.

Коэффициент пропускания £ определяется по формуле:

£ = ( U – U t ) : ( U 0 – U t ) * 100 % ,

где U – напряжение на выходе устройства при исследовании раствора, В;

U 0 – напряжение на выходе прибора при исследовании раствора дистиллированной воды, В;

U t – напряжение на выходе при затемнении фоточувствительного датчика, В.

Функциональная схема прибора

Функциональная схема устройства представлена на рисунке 4.1.

Рис. 4.1. Функциональная схема устройства:

1 – осветительный прибор, совмещенный с объективом (линзой);

2 – аквариум с водой;

3 – фотодатчик, реализованный на фотодиоде ФД-24К;

4 – электронный усилитель с измерительным прибором;

5 – стабилизированный источник питания (выходное напряжение 12 В)

Электрические характеристики фотодиода ФД-24К:

♦ область спектральной чувствительности – 0,47– ОД 2 мкм;

♦ длина волны максимальной спектральной чувствительности – 0,75-0,85 мкм;

♦ максимальное рабочее напряжение – 27 В;

♦ темновой ток – 2,5 мкА;

♦ сопротивление корпус-вывод фотодиода – не менее 100 МОм;

♦ предельная рабочая освещенность – 1100 лк.

Электрические характеристики фотодиода ФД-24К позволили включить его в схему с операционным усилителем (ОУ) общего назначения с высоким входным сопротивлением. На входе ОУ КР140УД1208 реализован дифференциальный каскад с согласованной парой полевых транзисторов. Усилитель на микросхеме КР140УД1208 выбран для устройства благодаря своим оптимальным электрическим характеристикам (сопротивление нагрузки на выходе ОУ Rn > 2 кОм и высокая чувствительность по входу).

Рассмотрим электрическую схему устройства фотоколориметра на рисунке 4.2.

Рис. 4.2. Электрическая схема устройства фотоколориметра

Операционный усилитель DA1 – усилитель постоянного тока, на вход которого подключен фотодиод VD1. Фотодиод работает в этой схеме в режиме автогенератора, преобразуя энергию светового потока в электрическую энергию (фото ЭДС). Фотодиод подключен на инвертирующий вход ОУ (вывод 2 DA1) как генератор тока. ОУ преобразовывает ток в напряжение на выходе (вывод 6 DA1). Выход ОУ нагружен на портативный цифровой вольтметр PV1 типа М-830-В, индицирующий значения напряжения, зависящие от прозрачности (замутнения) воды.

Резистор R6 шунтирует вольтметр PV1 для защиты ОУ в случае обрыва контактов с вольтметром (при отключении вольтметра).

Выходное напряжение на выводе 6 DA1 рассчитывают по формуле:

U вых = I фд · R1 · J .

На выходе ОУ максимальное напряжение 10 В окажется при максимальном фототоке фотодиода VD1, то есть при проецировании светового потока от светодиодной лампы (или лампы накаливания) через кювету с чистой дистиллированной водой.

На рисунке 4.3 представлено действующее устройство, где исследуется прозрачность раствора соли 3 %.

Рис. 4.3. Готовое устройства в действии

При этом эксперименте показания вольтметра составляют 8,91 В. Это почти прозрачная, но не самая прозрачная жидкость. Таким образом, максимальное значение прибора PV1, включенного в режим измерения напряжения (~ 10 В), соответствует чистой воде. А минимальное, соответственно раствору определенной мутности. Запись показаний вольтметра осуществляют опытным путем при различных значениях коэффициента пропускания, которые фиксируют при разной мутности воды в аквариуме, в одно и то же световое время дня.

Световой поток в данном случае поступает от светодиодной лампы, которая уже снабжена линзой. Лампа освещения и устройство фотоколориметра зафиксированы тисками и струбциной на одном уровне. Это важно для точности измерения.

По той же аналогии исследуют мутность воды в аквариуме.

Налаживание. Налаживание сводится к установке устройства «в нуль», то есть к максимальным показаниям вольтметра (PV1) при исследовании заведомо прозрачного раствора дистиллированной воды, помещенного в 3-литровую банку (или иную подходящую кювету объемом 0,5–3 л). Эта корректировка осуществляется подбором сопротивления резистора R1.

О деталях. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25, MF-125. Оксидный конденсатор С2 сглаживает пульсации источника питания. Вместо вольтметра М830-В можно применить любой вольтметр (желательно цифровой) с пределом измерения постоянного напряжения 10–20 В.

Монтаж частей устройства. Светодиодную лампу EL1 закрепляют в корпусе портативного фонаря с отражателем, а сам фонарь жестко закрепляют в миниатюрных тисках (струбцинах) напротив фотодатчика. Фотодатчик закрепляют в тисках с другой стороны аквариума (кюветы с раствором) в любом подходящем компактном корпусе с линзой. Корпус фотодатчика устанавливают напротив источника света, выравнивая горизонтальную плоскость линейкой или строительным уровнем. Внешний вид закрепленных частей конструкции показан на рисунке 4.3.

Перспектива применения. Кроме рассмотренного варианта контроля мутности аквариумной воды предложенным способом можно эффективно измерять мутность и оптическую светопроницаемость любых других растворов.

Альтернативный вариант фотоколориметра. Кроме снятия показаний с помощью вольтметра PV1 можно использовать и другие средства параметрической сигнализации, например световую или звуковую индикацию, что расширит возможности устройства. Это несложно осуществить, собрав простую схему фотодатчика, представленную на рисунке 4.4.

Рис. 4.4. Электрическая схема фотодатчика на транзисторах

Фототранзистор VT1 в данной схеме является фотодатчиком, принимающим световой сигнал. К точке А подключают любое устройство звуковой сигнализации (или световой) с соблюдением полярности подключения, например, капсюль со встроенным генератором 34 типа KPI-4332. При чрезмерной мутности контролируемого раствора включится звуковой капсюль. Порог срабатывания устройства теперь устанавливают регулировкой входного делителя напряжения или первого усилительного каскада параметрического сигнализатора.

После такой доработки нет необходимости в проведении постоянных физико-химических опытов, а замутнение воды сверх установленного порога вызовет немедленную сигнализацию (например, звуковую), которую хозяева услышат даже из кухни. В этом направлении остается большой простор для творческой активности радиолюбителей.

Принцип работы устройства. Световой поток от светодиодной лампы HL1 проходит параллельно окну фототранзистора VT1. Регулировка чувствительности устройства осуществляется переменным резистором R2. В нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора R2 чувствительность устройства минимальная.

При абсолютно чистой воде фототранзистор VT1 полностью открыт (сопротивление перехода эмиттер-коллектор минимально), соответственно, транзистор VT2 (включенные по схеме усилителя тока) заперт. Когда вода в аквариуме мутнеет, световой поток, приходящий к рабочей поверхности фототранзистора VT1 от светодиодной лампы HL1 сквозь загрязненную естественными отходами воду, пропорционально уменьшается. В зависимости от сопротивления в средней точке делителя напряжения, реализованного с помощью R1 и переменного резистора R2, фототранзистор VT1 находится в открытом, частично открытом или закрытом состоянии. Соответственно состоянию фототранзистора VT1, транзистор VT2 находится в запертом, частично запертом или открытом состоянии. Таким образом, при замутнении воды естественными отложениями световой поток к фототранзистору VT1 уменьшается, он плавно закрывается, через резистор R3 и диод VD1 ток поступает в базу транзистора VT2, он частично приоткрывается (поскольку вода, даже мутная, не может не пропускать свет), и между точкой А и общим проводом присутствует разница потенциалов (тем больше, чем мутнее вода в аквариуме).

К точке А в данной схеме может подключать устройство усиления сигнала на операционном усилителе или иное устройство индикации состояния. Таким устройством может быть даже параметрический сигнализатор или (если требуется большая точность измерения) устройство АЦП или миллиамперметр. Все эти устройства подключаются (с соблюдением полярности) параллельно постоянному резистору R4.

О деталях. Вместо фототранзистора ФТ-1 можно включить зарубежный фототранзистор ОСР-70 без какой-либо переделки схемы. Если такого аналога нет, можно изготовить фототранзистор самому, аккуратно отпилив шляпку обыкновенного полупроводникового транзистора типа МП39-МП42 (или аналогичных). Или, например, заменить VT1 фотодиодом ФД-7 (или аналогичным), включив его в соответствии с полярностью (катод к «+» Uп) вместо перехода эмиттер-коллектор транзистора VT1. При этом вместо ограничительного резистора R3 включают делитель напряжения R1R2.

 

4.2. Аквариумный таймер

Аквариумный таймер, работающий в режиме циклической генерации, важен аквариумисту как безотказный прибор управления освещением и аэрацией аквариума. Промышленность (в том числе зарубежная) бьет все рекорды по выпуску электронных и электромеханических таймеров, программируемых для выдержки времени в определенные дни и часы недели (и месяца). Конкуренция в области производства таймеров бытового предназначения выросла за пару лет в разы. Одна из схем подобного назначения, воплотившая наиболее простое схемное решение, представлена на рисунке 4.5.

Особенности устройства в полуавтоматическом режиме работы. При наступлении рассвета (включении освещения в комнате, где установлены фотодатчики) электронное устройство издает кратковременный звуковой сигнал и включает лампу аквариумного освещения вместе с компрессором-помпой. Лампа освещения ELI и компрессор остаются включенными в течение почти 4 часов (зависит от номиналов элементов R5C2). По окончании выдержки времени лампа освещения и компрессор отключаются. При новом рассвете (новом включении света в комнате после периода затемнения) цикл работы устройства повторяется – так происходит ежедневно.

В основе устройства таймер на популярной микросхеме КР1006ВИ1. Он собран по классической схеме в режиме автогенерации импульсов большой длительности. На выходе таймера включено электромагнитное реле К2, своими контактами К2.1 оно управляет подачей напряжения на компрессор аквариума и осветительную лампу HL1, Лампа может быть как люминесцентной (с соответствующей схемой управления), так и лампой накаливания с мощностью до 15 Вт. Более высокая мощность не желательна из-за возможности перегрева и оплавления верхней крышки аквариума, в которой установлена лампа освещения HL1. Насос-компрессор – любой промышленный для аквариумов.

Рис. 4.5. Электрическая схема аквариумного таймера с узлом кратковременной звуковой сигнализации

В схему введен узел управления самой микросхемой КР1006ВИ1 в зависимости от внешнего освещения. Это сделано для того, чтобы таймер (лампа освещения аквариума и компрессор) включались только в светлое время суток, а ночью были не активны. Данный фоточувствительный узел собран на однотипных транзисторах VT1, VT2, нагруженных на электромагнитное реле К1. Коммутирующие контакты реле К1.1 подают питание на (или отключают от питания) микросхему DA1. При слабой освещенности однотипных фоторезисторов СФЗ-1 (включенных параллельно и обозначенных единым символом на схеме PR1) транзисторы VT1, VT2 закрыты, соответственно реле К1 обесточено, контакты реле К 1.1 с номерами 3 и 5 (согласно схеме рис. 4.5) разомкнуты, и на автогенератор, собранный на микросхеме DA1 напряжение не поступает. Соответственно, контакты К2.1 разомкнуты, и лампа освещения аквариума EL, а также компрессор обесточены.

Переменный резистор R1 введен в схему для удобства регулировки порога включения транзисторного каскада VT1, VT2. Он (резистор R1) определяет чувствительность данного узла к световому потоку.

Если освещение фоторезисторов достаточно, например днем, сопротивление фоторезисторов PR1 мало, транзисторы VT1, VT2 открыты, реле К1 включено, на микросхему DA1 подано напряжение питания, индикаторный светодиод HL2 (аналогичный по электрическим характеристикам HL1) светится. На узел звуковой индикации подано питание. Микросхема DA1, включенная в режиме отсчета выдержки времени в соответствии с номиналами элементов времязадающей цепи R5C2, начинает отсчет времени. Реле К2 включено, лампа освещения аквариума и компрессор включены.

По окончании выдержки времени, заданной номиналами элементов R5C2 (примерно 240 мин), на выводе 3 микросхемы DA1 появляется высокий уровень напряжения, реле отпускает, и контакты К2.1 размыкаются, лампа освещения гаснет, компрессор выключается.

Теперь следующее включение произойдет после того, как контакты К1.1 разомкнуться (это произойдет при недостаточной освещенности, например, вечером и ночью), а затем снова замкнуться с наступлением нового дня или включением основного света в комнате, где установлены фотодатчики PR1.

Узел звукового сопровождения подключается непосредственно параллельно к контактам питания того устройства, включение которого он призван контролировать, в данном случае параллельно питанию микросхемы DA1.

В основе этого электронного узла популярная микросхема K561ЛA7. Благодаря применению одного из ее логических элементов, а также использования капсюля со встроенным генератором звуковой частоты (34) в схему нет необходимости вводить какие-либо генераторы импульсов или усилители к ним. Такой же узел не сложно собрать и на логических элементах других микросхем КМОП (например, K561ЛE5, K561TЛ1), однако наиболее простое схемное решение показано на рис. 1.

Схема кратковременной звуковой сигнализации основана на одном логическом элементе DD1.1 микросхемы K561ЛA7, включенном как инвертор. При подаче питания на входе элемента (выводы 1 и 2 DD1.1) присутствует низкий уровень напряжения до тех пор, пока не зарядится оксидный конденсатор С1 через ограничительный резистор R2. Пока этого не произошло, на выходе элемента (вывод 3 DD1.1) присутствует высокий уровень напряжения. Он поступает через ограничивающий ток резистор R6 в базу транзистора VT3, работающего в режиме усилителя тока.

Транзистор VT3 открыт, сопротивление его перехода на коллектор-эмиттер близко к нулю, и на пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором звуковой частоты НА1 подано напряжение питания.

Когда постоянное напряжение на пьезоэлектрическом капсюле со встроенным генератором НА1 окажется почти равным напряжению питания устройства, капсюль переходит в режим генерации колебаний звуковой частоты.

По мере заряда конденсатора С1 через резистор R2 и внутренний узел элемента DD1.1 происходит изменение состояние выхода микросхемы. Когда напряжение на обкладках конденсатора С1 достигнет уровня переключения микросхемы, она переключится, и высокий уровень напряжения на выходе DD1.1 сменится низким. Транзистор VT1 закроется. Постоянное напряжение на пьезоэлектрическом капсюле со встроенным генератором НА1 окажется почти равным нулю, и капсюль перейдет в режим ожидания.

При указанных на схеме значениях элементов R2 и С1 задержка выключения звука составит около 3 сек. Ее можно увеличить, соответственно увеличив емкость конденсатора С1. В качестве конденсатора С1 лучше использовать оксидный типа К50-29, К50-35 и аналогичный с небольшим током утечки. В обратную сторону длительность временного интервала можно легко сократить, уменьшив сопротивление резистора R2. Если вместо него установить переменный резистор с линейной характеристикой, то получится устройство с регулируемой задержкой.

Функцию данного электронного узла можно поменять на обратную – то есть сделать так, чтобы пьезоэлектрический капсюль НА1 молчал первые 3 сек после подачи на устройство питания, а затем все остальное время работал. Для этого оксидный конденсатор С1 и времязадающий резистор R1 следует поменять местами (с соблюдением полярности включения оксидного конденсатора – положительной обкладкой к «плюсу» питания). При этом средняя точка их подключения к выводам 1 и 2 элемента DD1.1 сохраняется. В таком варианте устройство без особых изменений можно применять для звукового сигнализатора открытой (сверх меры) дверцы холодильника. Кроме того, вариантов применения данного простого и надежного устройства бесконечно много, и они ограничены только фантазией читателя.

О налаживании и деталях. Устройство в налаживании не нуждается. Элементы устройства закрепляют на монтажной плате. Корпус – любой подходящий.

R1 – типа СПЗ-4 или аналогичный, с линейной характеристикой изменения сопротивления. Все постоянные резисторы R2—R6 типа МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы типа К50-29 или аналогичные. Светодиоды любые с током 5-8 мА, например, АЛ307БМ. Транзисторы VT1, VT2 типа КТ3107А – КТ3107Ж или аналогичные. Транзистор VT3 любой кремниевый, малой и средней мощности структуры п-р-п, например, КТ603, КТ608, КТ605, КТ801,КТ972, КТ940 с любым буквенным индексом.

Реле Kl, К2 на напряжение срабатывания 8—12 В и ток до 30 мА. Реле К2, кроме того, должно обладать особыми свойствами коммутационных контактов – быть рассчитано на напряжение коммутации не менее 250 В и ток не менее 1 А. Пьезоэлектрический капсюль может быть любым, рассчитанным на напряжение 4—20 В постоянного тока, например FMQ-2015D, FXP1212, KPI-4332-12.

Источник питания – стабилизированный, обеспечивающий выходное напряжение 5—15 В – в этом диапазоне микросхемы DD1 и DA1 функционируют стабильно.

Оксидный конденсатор СЗ сглаживает пульсации питающего напряжения.

Ток потребления в активном режиме звукового сигнала с применением указанных на схеме элементов составляет 60-62 мА. Громкость звука достаточна настолько, что сигнал хорошо слышен в помещении на расстоянии до 10 м.

 

4.3. Автоматическая система обеспечения жизни в аквариумах

Тем, кто выращивает в аквариуме декоративных рыбок, может быть полезна эта схема. Согласно наставлениям и опыту специалистов в области разведения декоративных аквариумных рыбок, свет маленьким питомцам должен быть обеспечен большую часть суток. Однако, если даже держать аквариум в доступном для солнечного света месте (естественное освещение), наступает ночь, и рыбкам становится темно.

Промышленностью в широком спектре выпускаются автоматические таймеры освещения для аквариумов и автоматические компрессоры воздуха, которые работают не круглосуточно, а по заданному алгоритму. Предлагаемое ниже электронное устройство, проверенное автором, способно заменить промышленную автоматику и является не худшим по отношению к серийно изготовленным системам. Несомненным плюсом в его повторении является низкая себестоимость деталей и простота конструкции, которую может собрать практически любой школьник, знакомый с паяльником и основами электротехники. Кроме того, в порядке творческой инициативы данную схему можно расширить и дополнить (например, реализовав в ней индикатор режимов и возможность регулировки времени работы каждого таймера), что также считаю положительном качеством разработки для тех, кто самостоятельно хочет собрать электронный узел для своего домашнего аквариума. Такая система будет полезной и для тех аквариумистов, что содержат по нескольку больших аквариумов, для фирм и организаций, где аквариумы установлены в холлах и нуждаются в автоматическом или полуавтоматическом обслуживании.

Электрическая схема устройства показана на рисунке 4.6.

Электронная схема состоит из двух таймеров (реле времени). При включении питания реле К1 (на напряжение срабатывания 9—12 В) включается сразу, его исполнительные контакты К1.1 включают реле К2 и КЗ. При включении данного реле контакты К3.1 подают питание на первый таймер – на микросхему DD1 K561ЛA7, а контакты К3.2 размыкаются и разрешают заряжаться оксидному конденсатору С2 этого таймера. Когда С2 зарядится до уровня переключения логического элемента микросхемы DD1.1, на выходе элемента DD2.1 будет присутствовать высокий логический уровень, а соответственно, на выходе элемента DD2.2 – низкий уровень.

Рис. 4.6. Электрическая схема устройства автоматического управления светом и компрессором для аквариума

Он поступит на управляющий вход второго таймера, реализованного на микросхеме DA1 КР1006ВИ1. Этот таймер выключит реле К1 и начнет отсчитывать новую выдержку времени, заданную номиналами элементов R1, R2, СЗ. При указанных на схеме (рис. 4.6) номиналах RC-цепочки RI, R2, СЗ и R4, R5, С2 (движки переменных резисторов в среднем по схеме положении) выдержка первого таймера на логических элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы K561ЛA7 – время горения осветительной лампы ELI, установленной за аквариумом, составит 2 часа 15 мин, а время выдержки второго таймера на микросхеме КР1006ВИ1 (момент, когда лампа ELI погашена) – 1 час. Время задержки выключения каждого из таймеров в широких пределах корректируют соответственно переменными резисторами R2 и R5. Работа таймеров осуществляется в циклическом алгоритме.

Изменением номиналов указанных RC-цепочек выдержку времени регулируют в широких пределах. Устройство можно использовать также для других целей (периодическое обогревание аквариума, работа компрессора для подачи рыбам воздуха – его подключают вместо или параллельно электролампе ELI).

При исправных элементах и правильном монтаже устройство не требует налаживания. Подача питания на микросхему DA1 производится постоянно от источника питания. На 14 вывод микросхемы DD1 подача питания производится постоянно (+UnMT), а общий провод (корпус) подается на 7 вывод DD2 через коммутирующие контакты реле К3.1.

Источник питания – стабилизированный, с понижающим трансформатором, на напряжение 14–16 В. Ток потребления узла (без учета тока потребления реле) незначителен и не превышает 15 мА. Максимальный ток потребления составит не более 100 мА.

Все слаботочные электромагнитные реле, применяемые в данном устройстве, можно также заменить на зарубежные аналоги, подходящие по электрическим характеристикам, например, Relpol RM85-2011-35-1012.

Индикаторный светодиод HL1 – любой с током до 10 мА. Все постоянные резисторы типа MЛT-0,25. Переменные резисторы с линейной характеристикой изменения сопротивления, например СПО-1, СПЗ-49В и аналогичные. Оксидные конденсаторы типа К50-24, К50-29 и аналогичные. Конденсатор С1 сглаживает помехи от источника питания.

Микросхему КР1006ВИ1 можно заменить на зарубежный аналог LM555 и аналогичные. Микросхему DD1 заменяют на К561ЛЕ5 или на зарубежные аналоги соответственно.

 

4.4. Включающий и выключающий таймер для компрессора аквариума

Несмотря на то что, казалось бы, ничего вечного нет на свете – все течет, все изменяется, – электронная схема, описанная ниже, близка по принципу работы к автономности колебаний. Принцип работы таймера – узла задержки времени общеизвестен. По истечении временного интервала исполнительное устройство таймера включает либо выключает нагрузку.

В аквариумистике важно применять устройство, автоматически включающее компрессор для нагнетания воздуха на новый отсчет времени без вмешательства человека. Одним из вариантов решения становится соединение во взаимосвязанной цепи двух идентичных таймеров так, чтобы один управлял работой другого и наоборот. На рисунке 4.7 показана электрическая схема простого устройства, включающего и выключающего нагрузку в автономном режиме замкнутого цикла, практически без вмешательства человека. Конечно, это выполняется при обеспечении постоянного стабилизированного питания в интервале 10–15 В.

Рис. 4.7. Электрическая схема автоматического таймера управления компрессором в аквариуме

На двух ждущих мультивибраторах (автогенераторах) построены узлы задержки времени, причем один узел прямо зависит от другого. Оксидные конденсаторы С1 и С 2 совместно с соответствующим резисторами R1 и R2 являются времязадающими цепями. При указанных на схеме значениях этих элементов задержка выключения и включения нагрузки составляет 22 мин. Это время корректируют в широких пределах изменением емкости конденсаторов С1 и С2 (электрические узлы таймеров идентичны) и сопротивлением резисторов RI, R2. Практикой установлено, что сопротивления резисторов нецелесообразно увеличивать более 2 МОм, а емкость конденсаторов более 3300 мкФ – из-за собственных токов утечки оксидных конденсаторов такой таймер работает нестабильно. Для запуска работы устройства достаточно удерживать нажатой в течении 2–3 сек кнопку SA1 (ее применяют любого типа). После размыкания контактов SA1 оксидный конденсатор С1 заряжается от высокого уровня напряжения, установившегося на выходе элемента DD1.2.

В первый момент конденсаторы разряжены, на входе элемента DD1.1 присутствует высокий уровень напряжения до тех пор, пока не зарядится оксидный конденсатор С1. В то же время на выходе DD1.1 – низкий уровень, на входе DD1.2 и на выходе инвертора DD1.3 также присутствуют низкие уровни. Из-за этого транзистор VT1 заперт (имеет очень большое сопротивление перехода сток-исток) и нагрузка обесточена. Постоянный резистор R4 включен в схему параллельно устройству нагрузки, и если последняя отключена, этот резистор является ее эквивалентом. Такое решение позволило защитить полевой транзистор при положительном управляющем сигнале на затворе. Параллельно нагрузке можно включить светодиод-индикатор, сигнализирующий о состоянии таймеров.

По мере заряда оксидного конденсатора С1 уровень напряжения на выходе элемента DD1.1 меняется с низкого на высокий, и начинается процесс заряда оксидного конденсатора С2.

Одновременно на входе элемента DD1.2 и на выходе элемента DD1.3 устанавливаются высокие уровни напряжения. Через ограничительный резистор R3 управляющее напряжение поступает на токовый ключ на транзисторе VT1, он открывается и через нагрузку идет ток. В этот момент нагреватель излучает тепло.

По мере заряда оксидного конденсатора С2 уровни напряжения на входе элемента DD1.2 и на выходе DD1.3 сменяются на низкие, а на выходе DD1.2 устанавливается высокий уровень, и нагрузка обесточивается. Высокий уровень на выводе 4 DD1.2 через диодную развязку питает оксидный конденсатор С1, который начинает заряжаться, и цикл повторяется сначала.

Налаживание узла касается установки времени задержки каждого из таймеров подбором сопротивлений резисторов R1 и R2. Начинают налаживание с малых сопротивлений – так легче контролировать работу всего устройства.

Кнопка SA1 – любая подходящая, например, П1М9-1Т. Оксидные конденсаторы С1 и С2 применяют с насколько возможно малым током утечки, например К53-18, К53-4, К52-18, ЭТО, или в крайнем случае – К50-29, К50-35. Постоянные резисторы типа MЛT-0,25, MF-25 или другие подходящие. Транзистор VT1 выполняет роль усилителя тока.

Выходной ток одного элемента микросхемы К561ТЛ1 (в зависимости от напряжения источника питания 5—15 В) пропорционально изменяется от 1,5 до 7 мА. Это не достаточно для обеспечения нормального питания даже обычного светодиода, тем более значительной нагрузки. Как один из вариантов усиления тока в нагрузке еще два-три свободных элемента микросхемы К561ТЛ1 соединяют параллельно элементу DD1.3 – теперь ток нагрузки может достигать 12–15 мА. Однако и такой ток для большинства узлов нагрузки недопустимо мал. Например, многие слаботочные электромеханические реле не смогут работать с таким узлом. Для этого в качестве усилительного элемента применяют транзисторы соответствующей мощности. Причем, если нужен большой коэффициент усиления по току (более 1000), применяют пару транзисторов одной проводимости включенных по схеме Дарлингтона (составной транзистор). Как правило, коэффициент усиления по току пары транзисторов в схеме Дарлингтона равен произведению коэффициента усиления h21э их обоих.

Для питания мощной нагрузки с током до 3—10 А в оконечном узле применяют полевые транзисторы средней и большой мощности (как показано на рисунке 4.7). Вместо КП922А1 применяют КП540А, КП922Б1, КП743А – КП743В. Из зарубежных: IRF540, BUZ11, IRF511, IRF640, IRF720. Для питания нагрузки малой и средней мощности (с током до 1 А) применяют КП501, КП7138, КП707, КП7131, КП504 с любым буквенным индексом. Если требуется очень большой ток в нагрузке, в качестве VT1 без изменения схемы применяют IRG4PC50F с мощностью до 200 Вт или аналогичный полевой транзистор SMW14N50F с током до 40 А.

При необходимости можно использовать обогреватели и другую активную нагрузку с питанием от осветительной сети 220 В. В этом случае устройство дополняют соответствующим узлом (схема на рисунке 4.8) и соблюдают предосторожности в обращении – так как некоторые элементы будут находиться под опасным напряжением.

Вход управления оптосимистора VU1 подключают непосредственно к выходу элементов DD1.3, DD1.4, а полевой транзистор VT1 и ограничительный резистор R3 из схемы исключают. При мощности в нагрузке, коммутируемой оптосимистором VU1 более 100 Вт, его устанавливают на радиатор с площадью охлаждения не менее 300 см2.

Рис. 4.8. Электрическая схема для подключения компрессора в цепи 220 В

Отрицательным качеством представленного устройства можно считать отклонения в пределах до 20 % в стабильности выдержек времени с каждым новым включением, что обусловлено токами утечки оксидных конденсаторов, температурным фоном вокруг них и неполнотой разряда каждого в пределах одного цикла. Однако такой недостаток не оказывает существенного влияния на практическое применение устройства. Ведь его назначение – минимизировать участие и внимание человека, то есть автоматизировать работу электроники. С этой задачи устройство эффективно справляется. Спектр применения его широк, зависит от характера и назначения устройства нагрузки и не ограничивается рассмотренным вариантом.

 

4.5. Сигнализатор уменьшения (испарения) воды в аквариуме

Вода в домашнем аквариуме постоянно испаряется. Даже если не учитывать ее естественную убыль, происходящую под воздействием окружающего аквариум тепла (летом испарение воды идет быстрее, чем зимой), очевидно, что необходим долив раз в неделю 3–5 литров воды на аквариум объемом 100 л. Казалось бы, что может быть проще?

Однако доливать воду также надо в разумных пределах, и при доливе оставлять свободное место – «воздушную подушку» между крышкой аквариума и нижней кромкой акватории. Это свободное пространство необходимо для рыб.

Чтобы не «перелить» воду во время долива за невидимую норму, разработано специальное устройство на популярной микросхеме K561TЛ1. При переливе воды включается звуковая сигнализация.

Микросхема K561TЛ1 (зарубежный аналог CD4093B) – одна из самых популярных цифровых микросхем серии К561. Она содержит четыре элемента 2И-НЕ с передаточной характеристикой триггера Шмитта (гистерезисом). Ниже рассказано о трех вариантах ее полезного применения в радиолюбительских конструкциях. Каждая из этих конструкций найдет применение в быту радиолюбителя и способна подать творческий импульс для дополнения приведенных схем или увлечь на другие эксперименты с микросхемой. Отличительная особенность всех трех схем в их максимальной простоте без потери функциональности. Все три схемы собраны по принципу генераторов импульсов, имеют на выходе звуковые сигнализаторы с капсюлем FMQ2715, а их отличие друг от друга – в практическом назначении.

Полезные свойства K561TЛ1 (малый ток потребления, выходной каскад, позволяющий включать нагрузку с выходным током до 50 мА, и др.) подробно описаны в литературе, в том числе в справочных пособиях по цифровым микросхемам серии К561).

На рисунке 4.9 представлена электрическая схема сигнализатора влажности от перелива воды сверх нормы в аквариуме.

Рис. 4.9. Электрическая схема сигнализатора влажности от «залива» сверху

Особенность узла в его высокой чувствительности благодаря свойствам микросхемы K561TЛ1 и применению в качестве датчика подстроечного конденсатора С1. Как видно из схемы, на ней не присутствует ни одного постоянного резистора, которые, казалось бы, необходимы в подобных схемах совместно с конденсаторами как условия возникновения колебаний. Такое замечание было бы справедливо, если бы использовалась иная микросхема, a K561TЛ1 имеет передаточную характеристику триггеров Шмитта, и для возникновения колебаний в классической схеме построения генератора на ее базе не нужна времязадающая RC-цепь.

Конденсатор С1 (марки 1KЛBM-1 с воздушным диэлектриком) выбран в качестве датчика влажности по своим оптимальным конструктивным особенностям – обычно сопротивление между его пластинами достигает более 10 ГГОм, а уже при небольшой влажности это сопротивление уменьшается. По сути, подстроенный конденсатор С1 представляет собой высокоомный резистор с изменяющимся в зависимости от внешних условий абсорбированной атмосферной влажности сопротивлением. Этот факт наряду с высоким входным сопротивлением элемента микросхемы K561TЛ1 позволяет использовать узел как устройство с очень высокой чувствительностью. При сухом климате в районе установки датчика-конденсатора сопротивление С1 велико, и на выходе элемента DD1.2 присутствует низкий уровень напряжения. Капсюль НА1 не активен.

При слабой влажности сопротивление датчика уменьшается, возникает генерация импульсов – капсюль издает звуковые сигналы, похожие на щелчки. Такая тенденция сохраняется при увеличении атмосферной влажности – частота щелчков увеличивается. Когда сопротивление датчика С1 уменьшится до значения примерно 0,1–0,3 ГГОм, на выводе 4 DD1.2 будет присутствовать сигнал высокого уровня. Капсюль НА1 издаст звук частотой около 1 кГц (обусловлено особенностями капсюля). При увеличении сопротивления датчика С1 произойдет обратный процесс, и капсюль-излучатель в конце концов снова затихнет.

Конденсатор С2 любой трубчатый или, например, группы ТКЕ М47. Он исключает в данной схеме ложные срабатывания. Вместо капсюля-излучателя НА1 допустимо применить любой аналогичный с встроенным генератором 34, с током до 50 мА или марки KPI-4332-12 (или аналогичный) – тогда звук будет прерывистым. Оксидный конденсатор сглаживает пульсации напряжения и способствует более мягкому звуковому эффекту. Источник питания любой трансформаторный стабилизированный с напряжением питания 5—15 В.

Вместо датчика Cl можно использовать и другие оригинальные датчики, принцип работы которых – изменение сопротивления, а исходное состояние – высокое сопротивление (не менее 1 МОм).

Так, например, можно применять самодельный постоянный резистор ВС-1 (ВС-0,5, ВС-2) с высоким сопротивлением (не менее 1 МОм), состоящий из подтертого мелкой наждачной бумагой графитового слоя. При увеличении влажности сопротивление этого резистора уменьшится.

Самодельный резистор аналогичного принципа изменения сопротивления в зависимости от влажности можно изготовить в домашних условиях. Для этого на обыкновенную спичку с обоих концов наматывают по 3 витка трансформаторного лакированного провода ПЭЛ-1 диаметром 0,5—0,8 мм (концы-контакты залуживают). При увеличении влажности в районе монтажа такого резистора его сопротивление также уменьшится на несколько десятков и сотен кОм.

Вместо датчика С1 (как вариант) можно использовать и полностью разомкнутые контакты, расположенные друг от друга на расстоянии 1 – 10 мм. При возникновении открытого огня пламя замыкает электрическую цепь, вследствие чего происходит срабатывание триггеров Шмита – включается звуковая (или иная) сигнализация. Вариантов подходящих и простых датчиков для данной схемы очень много.

Особенности эксплуатации. Элементы из-за своей малочисленности монтируются на экспериментальной макетной плате, источник питания и датчик С1 подключаются через два разных разъема РШ-2Н (чтобы уменьшить влияние источника питания на чувствительность узла). Компактный корпус устройства из пластмассы помещают внутри верхней крышки аквариума. Датчик С1 выносят на проводах марки МГТФ-0,8 (длиной не более 10–15 см) и закрепляют непосредственно на стенке аквариума у его верхней кромки. Экранировать провода не нужно. Инерционность срабатывания практически не заметна. Провода к источнику питания могут иметь длину более 2 м.

Для принудительного уменьшения чувствительности надо увеличить емкость конденсатора С2.

Применение может быть не ограничено аквариумом, а дополнено, например, вариантом сигнализатора влажности в погребе или кладовке, в местах хранения грибов, сухофруктов или скоропортящихся продуктов и в ряде аналогичных случаев.

 

4.6. Автоматическая оригинальная подсветка аквариума

Среди множества электронных устройств особое место занимают простые акустические сигнализаторы-датчики, которые благодаря их универсальности можно использовать в быту практически неограниченно – от систем охраны до автоматических включателей или составных частей более сложных устройств, активируемых шумовым воздействием. Как частный случай акустические датчики можно использовать в фокусах, например, на новогодней елке, где от слов «Елочка, гори» автоматически включатся световые эффекты. Другой практический пример – включение подсветки аквариума (например, во время прикорма) от звукового воздействия (шума) на чувствительный акустический датчик. Особенность устройства в большой чувствительности, которая обусловлена сочетанием в схеме пьезоэлемента ВМ1 и транзисторов с высокими характеристиками усиления тока.

Электронный узел, схема которого показана на рисунке 4.10, представляет собой усилитель ЗЧ на транзисторах с большим статическим коэффициентом передачи тока. Собственно датчиком служит пьезокапсюль ВМ1. Он преобразует звуковой сигнал в электрические колебания. Исполнительное устройство управляет лампой освещения аквариума.

Рис. 4.10. Электрическая схема чувствительного акустического датчика

Усилитель на транзисторах VT1, VT2 построен по принципу усиления постоянного тока. Резкий шум, тряска, хлопок или микровоздействие по капсюлю ВМ1 немедленно отразится изменением напряжения в базе транзистора VT2 на 1–1,2 В. Чувствительность узла такова, что устройство реагирует на шум резкого характера (например, хлопок) на расстоянии 4–5 м.

Второй каскад на транзисторе VT2 усиливает сигнал до уровня открывания транзистора VT3. Постоянные резисторы R3 и R4 ограничивают соответственно коллекторный ток VT2 и ток базы VT3, предохраняя эти транзисторы от выхода из строя. Конденсатор С1 обеспечивает положительную обратную связь между входом и выходом усилителя. Конденсатор С2 сглаживает пульсации напряжения источника питания.

При воздействии звукового сигнала на капсюль ВМ1 усиленный электрический сигнал поступает на усилитель тока (транзистор VT3) и открывает его. Через обмотку реле К1 протекает ток, вследствие чего оно замыкает группу контактов К 1.1 в цепи нагрузки. Устройство нагрузки включается на 1—2 с.

Для того чтобы продлить время включения нагрузки, в устройство вводят оксидный конденсатор СЗ (показан на рисунке пунктиром). В моменты акустического шума конденсатор СЗ заряжается. В последующее затем время спокойного акустического фона – отдает энергию. Через ограничивающий резистор R4 ток течет в базу ключевого транзистора VT4 и держит его открытым даже при отсутствии воздействия звуковых сигналов на датчик ВМ1, пока разница потенциалов на обкладках СЗ не станет меньшей порога открывания транзистора VT3. После разряда конденсатора через базу VT3 и резистор R3 транзистор VT3 закроется, и реле обесточится.

Как показала практика, увеличение емкости конденсатора СЗ свыше 10 мкФ неэффективно, так как теряется стабильность работы всего узла– раз от раза колеблется точность задержки выключения реле, заметно теряется общая чувствительность к акустическим воздействиям (требуется время на зарядку СЗ).

При новом звуковом воздействии на датчик процесс повторится сначала.

Параллельно реле К1 (см. рис. 4.10) включена индикаторная цепь, состоящая из светодиода HL1 и ограничительного резистора R5. Эта цепь выполняет двоякую роль – по состоянию индикаторного светодиода удобно следить за функцией реле (так как никаких других индикаторов питания в схеме нет), а кроме того, данная электрическая цепь препятствует броскам обратного тока через реле К1. При необходимости цепь R5HL1 из схемы исключают.

Устройство может управлять любой соответствующей нагрузкой, электрические и мощностные характеристики которой зависят от типа применяемого электромагнитного реле К1. Смонтированное без ошибок с исправными деталями устройство надежно работает в круглосуточном режиме.

О деталях и монтаже. Элементы устройства компактно крепятся на макетной плате, их выводы соединяются перемычками из провода МГТФ-0,6. Устройство в налаживании не нуждается. Подключения к источнику питания и к коммутируемым цепям устройств периферии удобно выполнить с помощью электромонтажного клеммника или любого подходящего разъема.

Устройство стабильно работает при напряжении питания от 4 до 10 В. Источник питания должен быть стабилизированным. Естественно, что при напряжении питания ниже 7,5 В установленное реле Kl (TRD-9VDC-FB-CL) не будет срабатывать и его придется заменить на другой соответствующий напряжению питания узла тип слаботочного электромагнитного реле (например, TRU-5VDC-SB-SL), или применить электронное реле, например из серий К449 (КР449).

При эксплуатации устройства замечено, что чувствительность узла (при прочих равных условиях) увеличивается с уменьшением напряжения питания. А при увеличении напряжения питания свыше 11 В устройство переходит в режим самовозбуждения, включая реле с равными промежутками времени.

Ток. потребляемый в режиме ожидания, 3–5 мА. При срабатывании реле К1 ток потребления увеличивается до 40 мА. Все постоянные резисторы типа MЛT-0,25. Конденсатор С1 типа КМ-6 группы ТКЕ Н70 или аналогичный. Оксидные конденсаторы – К50-20.

Времязадающий конденсатор СЗ (если есть необходимость его установки в схему) надо выбрать с малым током утечки (К53-4, К52-18). Пьезокапсюль ВМ1 (ЗП-22) можно заменить на ЗП-1, ЗП-18, ЗП-З или другой аналогичный. Для этой цели хорошо подходит пьезокапсюль излучатель из электронных часов в корпусе типа «пейджер».

Кремниевые транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серии КТ3107, КТ502, С557. Заменять их на германиевые нежелательно из-за большого тока покоя последних. Транзистор VT3 заменяют на КТ815А – КТ815Г. Реле можно заменить на RM85-2011-35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM, TRU-9VDC-SB-SL и аналогичные. Все указанные типы реле рассчитаны на работу в цепи коммутации нагрузки до 250 В и током до 3 А. В качестве реле можно применить и отечественные элементы, например РЭС10, РЭС15 и аналогичные, однако они рассчитаны на работу в цепях коммутации не более 150 В, а кроме того, отечественные реле по сравнению с зарубежными обходятся дороже на один-два порядка. На рисунке 4.11. показана макетная плата устройства.

Устройство эффективно и как отдельный электронный узел – чувствительный датчик. Управляющее напряжение для других сопряженных устройств снимают с точки «А». В этом случае усилитель тока на транзисторе VT3 и реле исключают.

Рис. 4.11. Плата готового устройства

 

4.7. Регуляторы температуры воды

4.7.1. Охлаждение воды в аквариуме

Проверенный вариант применения термоэлектрических охлаждающих модулей (ТЭОМ) может быть интересен читателям, имеющим дома или на производстве аквариумы с рыбами. Как известно, для нормальной жизнедеятельности декоративных аквариумных рыб необходимы определенные условия температуры воды. Для большинства декоративных рыб нижний предел температуры не должен опускаться менее чем +18 °C, а верхний не превышает +28 °C.

Как повышать температуру воды в зимний период, всем известно – применяют нагревательные элементы со специальным классом защиты от проникновения воды (есть пассивные и автоматически управляемые нагреватели для аквариумов). А вот как понижать температуру воды при ее бесконтрольном увеличении из-за сухого климата или продолжительной жаркой погоды пока широко не известно. Вот здесь поможет ТЭОМ.

Области применения термоэлектрических охлаждающих модулей (ТЭОМ) весьма широка. Это охладители для рассеивающих мощность активных элементов (транзисторов, полупроводников и микросхем, установленных на радиаторы) в усилителях и коммутирующих цепях. Охладители ПЗС-матриц, лазеров, фотоприемников, датчики тепловых потоков (с помощью таких датчиков, основываясь на зависимости тепловой волны, можно контролировать скорость воздушного потока, скорость ветра), специализированные системы охлаждения для научных и исследовательских приборов (многокаскадные модули).

ТЭОМ рассчитаны на работу в цепях постоянного тока. Внешний вид ТЭОМ показан на рисунке 4.12.

Рис. 4.12. Вид конструкции ТЭОМ

Для охлаждения стенок аквариума используют два-три стандартных однокаскадных ТЭОМ ТВ-127-1-2,5 с напряжением питания 15,9 В и током потребления 1,9 А.

Шлифованные керамические пластины модуля позволяют плотно закрепить его (охлаждающей обкладкой к стенке аквариума с внешней стороны) моментальным клеем «супермомент-гель».

В момент склейки модуля и стеклянной стенки аквариума модуль следует осторожно прижать пальцем.

Два-три однотипных ТЭОМ (для объема аквариума соответственно 60-200 л) располагаются на стенках аквариума и соединяются между собой параллельно (этот тип ТЭОМ реализуется с припаянными проводами) через электрические колодки-панельки. При объеме аквариума 60 л для уменьшения температуры воды в климатической зоне Санкт-Петербурга в летний период достаточно двух указанных ТЭОМ, расположенных в разных нижних (противоположных) углах аквариума.

Источник питания (электрическая схема на рис. 4.13) для устройства сетевой, с понижающим трансформатором типа ТПП217-127/220-50 или аналогичным мощностью не менее 60 Вт.

Выходное переменное напряжение выпрямляется диодным мостом VD1-VD4, состоящим из четырех мощных диодов Д231 или Д242 с любым буквенным индексом.

Диодный мост быть и другим, в том числе реализованным на современной диодной сборке типа КЦ-ххх, однако требования к нему таковы, чтобы он выдерживал ток не менее 8 А (с запасом).

Потребляемая трансформатором мощность при использовании двух ТЭОМ составит около 40 Вт.

Диоды моста устанавливаются на изолированные друг от друга и общего провода охлаждающие радиаторы с площадью охлаждения не менее 60 см2 каждый. Оксидный конденсатор типа К50-35 или аналогичный на рабочее напряжение не менее 25 В сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Источник питания соединяется с блоком ТЭОМ многожильными соединительными проводами длиной 30 см и сечением 0,8–1,5 мм (длина стремится к минимуму для уменьшения потерь – падения напряжения в проводах из-за достаточно большого потребляемого ТЭОМ тока). Таким образом, непосредственно на ТЭОМ постоянное напряжение будет равно 14,5-15 В. Этот метод позволит уменьшать температуру в районе места крепления ТЭОМ со скоростью около 3,5 °C в минуту.

Рис. 4.13. Электрическая схема источника питания

Естественно, из-за низкой тепловой проводимости стекла температура воды будет уменьшаться с большой инерцией. В данном случае это скорее положительный момент, так как для живых организмов в аквариуме нежелательны резкие перепады температур. Контролируют температуру воды внутри аквариума с помощью электронного или обычного жидкостного термометра.

Требования к установке модулей. При использовании ТЭОМ необходимо принимать во внимание температуру на горячей стороне (обкладке). Ее превышение выше предела, установленного в паспортных данных, приводит к интенсификации процессов деградации термоэлектрического вещества (находящегося между горячей и холодной пластинами-обкладками) и разрушению термоэлектрических модулей.

ТЭОМ (в зависимости от модели и назначения) производятся с металлизацией и без металлизации поверхностей обкладок. При монтаже ТЭОМ на неметаллические поверхности используются модули без металлизации обкладок. Монтаж поверхностей осуществляется «холодным» способом, путем приклеивания моментальным клеем.

Как правило, после пары минут прижимающего режима воздействия на поверхности монтаж ТЭОМ можно считать законченным. Клей и его производные при «холодном» монтаже не должны попадать во внутреннюю структуру модуля. Кроме указанного типа клея соединения «холодным» методом возможно произвести с помощью автомобильной замазки «холодная сварка». В этом случае требуется соблюдение правил пользования, которые указаны на упаковке.

При соединении модулей параллельно (для увеличения мощности охлаждения и воздействия на большую площадь поверхности) необходимо выбирать сечение подводящих проводников по суммарному току потребления модулями. При параллельном подключении двух одинаковых модулей (энергопотребителей) ток в цепи возрастает вдвое.

При последовательном соединении модулей необходимо обеспечить электрическую прочность изоляции подводящих проводов по суммарному напряжению.

При последовательном соединении одинаковых ТЭОМ их напряжение питания складывается, а ток потребления остается равным току потребления одного модуля.

Практически это выглядит как задача подключения в сети 220 В нескольких электрических ламп накаливания, рассчитанных на напряжение 6,3 В; тогда пришлось бы последовательно соединить не менее 35 таких однотипных ламп.

Для защиты ТЭОМ от проникновения влаги во внутренний объем модуля (в условиях повышенной влажности, близости к открытой воде, а также в случае использовании модуля в помещениях с повышенной конденсацией: сауна, парилка, бассейн), ТЭОМ необходимо подвергнуть принудительной силиконовой или эпоксидной герметизации.

Это касается материала между обкладками модуля. Герметизации выполняется соответственно строительным силиконом или эпоксидной смолой с отвердителем по правилам, указанным в инструкции по эксплуатации данных видов температуростойких герметиков.

4.7.2. Внешний подогрев стенок аквариума

В сильные морозы несмотря на отопление в доме приходится дополнительно одеваться. Человек может заботиться о себе, а жизнь рыб и животных намного более зависит от капризов природы. Но люди в силах им помочь.

Несложное приспособление подогрева с помощью электрического тока ограниченных поверхностей испытано как внешний подогреватель воды для аквариума.

Безопасное напряжение 26 В получается со вторичной обмотки понижающего сетевого трансформатора ТПП277-127/220-50 (см. рис. 4.14).

Рис. 4.14. Электрическая схема источника питания для внешнего нагревателя аквариума

Этот прибор можно оставлять включенным в сеть 220 В надолго. Его пожаробезопасность подтверждена длительными испытаниями. В источнике тока применен мощный трансформатор, для которого нагрузка в качестве нагревательного элемента L1 ничтожна мала. Сопротивление нагревательного элемента составляет 47,3 Ом. Соответственно ток, протекающий в цепи, будет равен:

I = U: R,

I п = 0,55 А.

Потребляемая мощность рассчитывается по формуле:

Р = U*I

и составляет 14,3 Вт. Выделение тепловой энергии незначительно. Применять обогреватель можно в любом положении относительно поверхности земли.

Перед изготовлением нагревательного элемента надо позаботиться о нихромовой проволоке. Ее потребуется 4,86 м. Нагревательный элемент изготавливается так.

Нихромовая проволока диаметром 0,4 мм наматывается равными витками на плоскую пожаробезопасную пластину (толщина 1–3 мм) из стеклотекстолита длиной 31 см, как показано на рисунке 4.15.

Рис. 4.15. Внешний вид пластин ы для намотки нихромовой проволоки нагревателя

Пластина имеет ширину 12,5 см. Края стеклотекстолита нужно вырезать зубчиками.

Это удобно и быстро можно сделать кусачками. Глубина зубчиков 5-7 мм. Зубчики нужны для того, чтобы намотанная с легким натяжением нихромовая проволока прочно оседала в пазах.

На заготовке с указанными размерами уместится 18 витков. Концы обмотки соединяются методом скрутки с гибким монтажным многожильным электрическим проводом, общим сечением не менее 1 мм2. Места скрутки твердо фиксируются заклепками сквозь проделанные в текстолите отверстия диаметром 3,5–5 мм.

В качестве заклепок используются любые, в том числе применяемые в пошивочном производстве. Готовую обмотку оборачивают два раза плотным тканевым мешком из саржи. Края материала обшиваются. Можно применять сатин и бязь. Электрические провода выводятся через ткань в месте обшивки и соединяются с источником тока через компактный разъем РШ-2Н или клеммник. Длина проводов от источника тока должна стремиться к минимальной для того, чтобы исключить большие потери энергии в соединительных проводах.

В электрическую схему введен световой индикатор – светодиод HL1. Диод VD1 выпрямляет, а постоянный резистор R1 ограничивает ток в его цепи. Если индикатор не нужен, то эту цепь из схемы исключают. Светодиод АЛ307Б красного цвета излучения. Вместо него можно применить любой светодиод с прямым током до 20 мА и максимальным напряжением 2,5 В. Если применить мигающий светодиод зарубежного производства L-56DGD, L-769BGR или соответствующий отечественный, тогда схему можно разнообразить: индикатор будет мигать с частотой около 2 Гц. Включатель питания SA1 любой, например П2К. Вместо выпрямительного диода VD1 применяют КД103, КД202, КД226 с любым буквенным индексом. Постоянный резистор типа МЛТ-0,5. Вместо трансформатора Т1 можно применять любой другой с выходным переменным напряжением 24–26 В и мощностью не менее 20 Вт.

4.7.3. Внутренний подогрев воды в аквариуме

Для внутреннего подогрева воды в аквариумах используются специальные промышленные приборы-помощники, например, нагреватель в стеклянной колбе, который можно приобрести в магазинах, торгующих аквариумными аксессуарами. Такой нагреватель, действующий от сети 220 В, показан на рисунке 4.16.

Рис. 4.16. Внешний вид нагревателя воды в аквариуме

Нагреватель защищен от проникновения воды (герметичен) и надежен, поскольку в случае короткого замыкания сработает защита и он автоматически отключится от сети. Такой нагреватель работает у автора более 10 лет без сбоев. Часть электрических схем в этой главе специально предназначена для управлением таким пассивным нагревателем.

Активным считается нагреватель, который имеет встроенное устройство управления (таймер, регулятор температуры). Такие устройства сегодня также можно без труда приобрести.

 

4.8. Электронная приманка

Рыбы и другие обитатели живут под водой своей активной жизнью. Акустический фон под водой широк и разнообразен. Ученые утверждают, что есть записи звуков, издаваемых дельфинами, китами, акулами и другими представителями подводного мира. Возможно, что и более мелкие из рыб понимают сигналы своих сородичей, но зафиксировать акустические сигналы (звуки), издаваемые «мелочью», труднее из-за малой мощности таких сигналов и поглощающего общего фона. Наиболее важными сигналами среди живых существ (в том числе людей), безусловно, являются сигналы опасности и сигналы желания (в том числе еды). Рыбы в водной среде очень чувствительны к малейшим сотрясениям, акустическим звукам водной природы. Так, например, известно, что окунь чувствует и реагирует на мельчайшие сотрясения и подводные волны, расходящиеся от попавшего в среду предмета или другой рыбы – своими чешуйками, совпадающими с черной волнистой окраской на теле. Вопрос в том, как он воспринимает эти сигналы – как интерес или как опасность?

На основе этих данных, предполагая, что слабые щелчки и подводные волны, распространяемые ими по всей среде, привлекают рыб, находящихся неподалеку от источника звука, а обычные съедобные наживка и приманка сделают остальное для успешной рыбалки – был разработан простой генератор инфранизкой частоты с низкоомным излучателем. Эффективность применения устройства для рыбалки превзошла все ожидания. Электрическая схема генератора показана на рисунке 4.17.

Рис. 4.17. Элeктрuчecкaя cхeмa гeнeрaтoрa-примaнкu

Генератор включен по схеме с общей базой на одном маломощном кремниевом транзисторе р-n-р типа КТ3107Г. Вместо указанного типа можно применить любой другой с аналогичными электрическими характеристиками, например КТ3107 с любым буквенным индексом. При заменах на другой тип надо стремиться, чтобы коэффициент усиления по току h2|э был не менее 60.

Резистор R2 и конденсатор С1 включены как фильтр НЧ и совместно с обмоткой I трансформатора Т1 обеспечивают возникновение и затухание электрических колебаний с частотой около 0,3–0,5 Гц. Такие параметры частоты задаются емкостью. С1 и сопротивлением R2. При уменьшении емкости С1 (его тип К52-18) частота увеличивается. В незначительных пределах (до 30 Гц) ее можно корректировать простым изменением указанной емкости до значения 1–5 мкФ.

Подстроечный резистор R1 (типа РП1-63М) нужен для первоначальной настройки рабочей точки транзистора VT1. Это может понадобиться, например, если применить в схеме другой трансформатор или иное напряжение питания. В схеме используется согласующий трансформатор Т1 типа СТ-1А (небольшой по габаритам) – он имеет первичную обмотку с центральным выводом и общим сопротивлением 480 Ом, а вторичную – с сопротивлением 4 Ома, но она не используется.

Ток потребления устройства в активном состоянии всего 3–4 мА. В таком режиме устройство постоянно генерирует сигнал (при хороших элементах питания) более 1 суток.

О деталях. Подстроечный резистор R1 можно заменить на СП5-2 с линейной характеристикой. Конденсатор С1 – на К50-30, К50-35 или старого образца с обозначением «ЭТО» – обязательно должен быть малый ток утечки до 40 мкА. Постоянный резистор R2 типа МЛТ-0,25, MF-25. О замене транзистора было сказано выше. Если трансформатор с рекомендуемыми данными не удастся найти – сопоставимые результаты генератор выдаст и с включенным вместо обмотки I дросселя L4 – ДПМ-2,4. Индуктивность, включенная параллельно пьезоэлектрическому капсюлю НА1, совместно с RC элементами обеспечивает введение капсюля в резонанс. Конденсатор С2 любой из типов К50-12, К50-24 и аналогичных. Капсюль НА1 – любой из серии НС0903, ВП-1.

Питание устройства – две последовательно включенных батареи ААА (пальчиковых) с общим напряжением 3 В. Вместо них можно использовать один элемент CR2025, но в последнем случае время непрерывной работы устройства заметно сократится. Генератор стабильно работает при напряжении источника питания в диапазоне 1,8–5.5 В. Повышать напряжение питания более значения 5.5 В без необходимости не рекомендуется. При этом возрастает потребляемый ток, и рабочая точка смещения транзистора VT1 находится в состоянии, близком к критическому – требуется изменение сопротивления резистора R1. Кроме того, с увеличением напряжения питания устройства частота импульсов генератора также возрастает.

Данных о том, насколько полезно или вредно применение данного генератора с частотой импульсов выше 30 Гц для привлечения рыбы, нет.

Наладка. Наладка устройства заключается в установке уровня напряжения —1,5 В в базе транзистора VT1 относительно «+» вывода источника питания. Осциллографом можно проконтролировать (при необходимости) наличие импульсов генератора (и подстроить их частоту) на коллекторе VT1 относительно «+» источника питания.

При налаживании допустимо пользоваться стационарным источником питания с понижающим трансформатором. Излучатель НА1 при работающем устройстве издает слышимые щелчки с частотой 0,3–0,5 Гц. После успешной проверки на рабочем столе устройство помещают в герметичный корпус и испытывают в водной среде.

Особенности изготовления герметичного корпуса-капсулы. В силу особенностей ловли рыбы корпус конструкции должен быть полностью герметизирован. Для этого элементы устройства закрепляют на участке монтажной платы размерами 20 х 30 мм. Контакты питания и перемычку между последовательно соединенными элементами припаивают к контактам элементов ААА. Плату вместе с подключенным излучателем помещают в ламинатную пленку и с краев проглаживают последнюю с утюгом, добиваясь герметизации. Образовавшуюся конструкцию помещают в любой удобный пластмассовый корпус, например, в пластмассовую коробку от часов, и по периметру наносят клей «супермомент гель». Подсушка продолжается в течение часа.

Перед началом эксплуатации устройство проверяют на герметизацию дома, наполнив ванную водой температуры +20…+25 °C и погрузив капсулу на дно. Для того чтобы капсула утонула, надо привязать к конструкции груз. В таком виде оставляют устройство на 1–2 ч. Если после времени испытания устройство работает нормально – слабые импульсы вибрирования чувствуются пальцами сквозь корпус – его можно применять даже для рыбалки. На водной среде импульсы генератора визуально практически не заметны.

Недостатком устройства является автономность источника питания.

Устройство, а особенно конструкцию корпуса с целью добиться абсолютной герметичности можно дополнить, преобразовать – ив этом есть творческая ниша для тех, кто захочет повторить конструкцию.

Описание экспериментов. Герметизированная капсула с включенным устройством помещалась на дно аквариума с декоративными рыбами (емкость аквариума 200 л), где привлекала внимание на всем протяжении эксперимента – в течение 10 ч. Декоративные рыбы «кучковались» вблизи капсулы группами– при естественном (дневном) освещении аквариума и при включении электрического освещения вечером – ведя активный образ движения, а при затемнении (ночью) – более пассивный, сонный образ жизни, оставаясь, в основном, на одном месте. В обоих случаях доступа света подавляющая часть водной стихии, кроме места затопления капсулы с генератором, где собирались рыбы, оставалась свободной. По неожиданным результатам этого эксперимента был сделан вывод о возможном привлечении внимания пресноводных рыб.

Привыкнув и адаптируясь в определенных условиях воздействия мощности и частоты сигнала, рыба будет реагировать на такой прибор, почти как на обыкновенный камень или улитку – «мало ли что здесь еще лежит». Поэтому при длительной эксплуатации устройства необходимо периодически менять частоту и мощность генерируемых сигналов.

 

4.9. Контроль температуры аквариума

Применение предлагаемой схемы автоматического терморегулятора актуально в осеннее-зимний период в жилых помещениях и круглый год в нежилых, промышленных помещениях (холл, вестибюль, кафе, зоомагазин и др.), когда колебание температуры окружающего воздуха очевидно. Тем, кто занимается разведением декоративных рыб или просто держит дома аквариум с рыбами и земноводными для удовольствия, известно, что большинство видов декоративных рыбок не переносит сильных колебаний температуры водной среды относительно комнатной. Большая часть рыб и земноводных хорошо себя чувствуют в диапазоне температур от +18 до +24 °C. Причем кратковременное повышение температуры воды (до +26 °C, что бывает жарким летом) для большинства экземпляров еще терпимо и не приводит к их гибели. Некоторые специалисты даже специально искусственно повышают температуру среды обитания своих питомцев, максимально приближая ее к естественной для того или иного вида рыб, чтобы вызвать быстрое созревание икринок или роды живородящих экземпляров, так как при повышении окружающей температуры процессы созревания всегда ускоряются. Понижение температуры ниже предела +18 °C (а для отдельных видов рыб (карпы) предел составляет +19 °C) губительно для большинства декоративных плавающих и земноводных. Простое устройство, варианты которого представлены на рисунках 4.18 и 4.19, обеспечит автоматический контроль нижнего предела температуры воды в аквариуме до 100 литров (объем контролируемой территории зависит от мощности специального нагревательного элемента) и включит нагрев при понижении температуры воды ниже установленного предела.

Конструктивно устройство является параметрическим стабилизатором, однако схемное решение выполнено просто и эффективно, что позволяет повторить схему даже радиолюбителю с небольшим опытом.

Отличительная особенность устройства – его простота и надежность. Устройство собрано всего на одной логической КМОП микросхеме К561ЛЕ5 и состоит из двух основных узлов преобразователя температуры в напряжение (на элементах 001.1 и 001.2) и выходного управляющего каскада, варианты которого представлены на двух разных рисунках.

Рис. 4.18. Электрическая схема устройства контроля температуры аквариума

На рисунке 4.18 представлен вариант температурного стабилизатора, который рекомендуется применять для контроля воды в аквариуме и автоматического подогрева. Использовать в аквариуме (или другой водной среде) первый вариант схемы эффективнее потому, что он должен питаться от трансформаторного стабилизированного блока питания, например, со стабилизатором КР142ЕН8Б (на схеме не показан). Схема источника питания не приводится намеренно, так как эти источники питания популярны, многократно описаны в литературе по радиоэлектронике.

Опускать в аквариум нужно электробезопасный датчик (терморезистор), а использовать в аквариуме схему с бестрансформаторным источником питания просто опасно!

Как видно из рисунков, они отличаются выходным каскадом управления нагрузкой и питанием. Во втором варианте показан выход через тиристорный каскад. Здесь достаточно бестрансформаторного узла, состоящего из нескольких элементов (VD4, RIO, СЗ, С5, VD2). При этом схема температурного стабилизатора (рис. 4.18) соединяется со схемой на рисунке 4.19 соответственно точкам А, Б и В.

Рис. 4.19. Узел управления нагревательным элементом в цепи 220 В

При использовании данного устройства с бестрансформаторным питанием от сети 220 В необходимо соблюдать меры безопасности и не прикасаться к элементам устройства до отключения его от сети. Мощность нагрузки – до 100 Вт, а если установить тиристор на охлаждающий радиатор, можно управлять нагрузкой до 600 Вт. Ограничивающий резистор R10 в бестрансформаторном узле питания должен быть типа МЛТ-2 (ОМЛТ-2) сопротивлением 22–68 кОм.

Диод КД209 можно заменить на КД105Б. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации 9—14 В (при применении микросхемы K561ЛE5) и 11–12 В при применении микросхемы К176 серии. Конденсаторы СЗ, С5 сглаживают пульсации переменного тока. Преобразователь напряжение-температура выполнен как делитель напряжения, в который включен терморезистор R4. Пороговый выключатель реализован на элементах DD1.1, DD1.2, K561ЛE5. Терморезистор (термистор) применен типа ММТ-4 (или КМТ-4) с сопротивлением 10–47 кОм. При настройке схемы (установке порога срабатывания) необходимо скорректировать положение движка переменного резистора R2 – лучше использовать его с линейной характеристикой изменения сопротивления. Допустим, что падение напряжения на резисторе R4 мало. Тогда на выходе элемента DD1.2 напряжение также мало, ключ на транзисторе VT1 закрыт, и ток в нагревателе отсутствует. Вследствие потерь тепла температура постепенно понижается и, достигнув порогового значения переключения элемента DD1.1, переключает его. Тогда на выходе элемента DD1.1 появляется низкий логический уровень, после инвертирования на выходе второго элемента микросхемы КМОП появляется высокий логический уровень (напряжение 8—10 В), которое

отрывает транзистор, реле К1 включается, и через нагревательный элемент начинает протекать ток.

Когда температура воды плавно (из-за большого объема воды и небольшой мощности нагревательного элемента) достигнет уровня +20 °C – уровня, на который надо настроить схему, произойдет обратный процесс – пороговый элемент переключится, нагрузка обесточится. Параллельно реле К1 установлен сигнализатор на светодиоде для визуального контроля за работой автоматики. Кроме этой функции такое схемное решение препятствует кратковременным броскам напряжения в моменты включения-отключения реле, исключая «дребезг» контактов К1. Кроме указанного в схеме, в качестве исполнительного элемента (реле К1) можно использовать маломощные реле РЭС15 (паспорт РС4.591.003), РЭС10 (РС4.524.302) или любое другое на напряжение включения, соответствующее напряжению питания схемы. В качестве нагревательного элемента используется отечественный или импортный стеклянный «нагреватель для аквариумов», рассчитанный на переменное напряжение 220 В промышленного изготовления. Хорошие результаты были получены и при использовании в качестве К1 автомобильного реле на 12 В (позиция 90.3747 в каталоге автомобилей семейства ВАЗ) с нормально разомкнутыми контактами. Подключение (коммутирование) нагрузки мощностью до 0,5 кВт контактами реле осуществляется безопасно. Термистор соединяется с основной схемой через двухконтактный разъем экранированным проводом (длина которого должна стремиться к минимальной). Сам термистор и места пайки его выводов к соединительному проводу изолируются поливинилхлоридными трубками и запекаются в парафин.

Питание первого варианта устройства необходимо осуществлять через понижающий трансформатор со стабилизатором напряжения. Микросхема К561ЛЕ5 работоспособна в диапазоне напряжений 5-15 В, микросхема К176 серии – в диапазоне 8,4-12,5 В.

Схема начинает работать сразу при использовании исправных элементов и отсутствии ошибок в монтаже. Из-за малого количества компонентов печатная плата не разрабатывалась.

Микросхему DD1 и элементы обвески можно монтировать на плату из одностороннего фольгированного гетинакса (текстолита), выполненную методом прорезания в проводящем слое скальпелем (или другим острым предметом) изолирующих дорожек. Выводы элементов припаиваются к проводящим секторам платы, разделенным изолирующими дорожками.

Грубую настройку устройства (установку уровня срабатывания, соответствующего +20 °C) осуществляют так: при первой подаче питания нагрузку не подключают, опускают датчик (термистор) в аквариум (предварительно выдержанный при комнатной температуре +20 °C – о чем должен свидетельствовать плавающий в аквариуме ртутный термометр). Плавным вращением регулятора R2 устанавливают критическое положение, при котором нагрузка еще не включается, но вот-вот включится. О состоянии питания нагрузки судят по свечению индикатора-светодиода HL1. Когда индикатор светится – потенциальная нагрузка включена. Продержав в воде с комнатной температурой датчик 10–15 мин, его вынимают и, не обесточивая схему, помещают в любую емкость с холодной водопроводной водой (контролируемая термометром температура +19 °C) – в течение нескольких мин датчик охладится, и устройство включит нагрузку (светодиод).

Если реле срабатывает нечетко (поет), уменьшают до 2–2,5 кОм сопротивление резистора RЗ.

По завершении этого этапа настройку можно считать законченной.

 

4.10. Чувствительный аквариумный термометр

Для контроля температуры в водной среде аквариума удобно применять чувствительный преобразователь температуры в напряжение, схема которого представлена на рисунке 4.20.

Рис. 4.20. Вариант схемы чувствительного аквариумного термометра

Интегральный таймер КР1006ВИ1 в режиме самовозбуждающегося мультивибратора применяют для генерации прямоугольного напряжения. Частота генератора пропорционально изменяется соответственно измеряемой температуре. В зарядной цепи таймера при этом используется терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. При изменении температуры от +3 до +46 °C частота на выходе схемы меняется почти по линейному закону в пределах 38-114 Гц. Во всем этом интервале температур нет ни одной точки, где бы частота отклонялась от идеальной зависимости больше чем на ±1 Гц. Благодаря малому числу используемых деталей, низкой себестоимости и невысоким требованиям к источнику питания (ток потребления 9,3 мА при напряжении 10 В постоянного тока) этот преобразователь температура-частота удобен для применения в телеметрических системах. Обычно при включении таймера КР1006ВИ1 по схеме самовозбуждающегося мультивибратора нужны два постоянных резистора.

В схеме преобразователя вместо одного из них последовательно включены терморезистор и постоянный резистор, а вместо другого – транзистор VT1, который насыщается в период заряда времязадающего конденсатора С1 и выключается в период его разряда.

Сопротивление перехода коллектор-эмиттер транзистора VT1, когда он открыт, близко к нулю, а когда он закрыт – более 1 МОм. Регулировку чувствительности производят переменным многооборотным резистором R2 (типа СПЗ-1ВБ). Перед эксплуатацией прибора его нужно откалибровать. Настройка заключается в установке резистором R2 порога включения прибора тогда, когда термодатчик R1 регистрирует комнатную температуру (+20 °C), при этом индикатор HL1 мигает с частотой 1 Гц. Это показание необходимо принять за исходное.

Перед погружением в воду терморезистор R1 «прячется» в поливинилхлоридную изолирующую трубку. Его выводы и сам корпус покрываются слоем эпоксидной смолы. После высыхания следует нанести второй слой.

Когда и он высохнет, по прошествии 24 час датчик готов к работе. При увеличении температуры, воздействующей на терморезистор, частота вспышек светодиода HL1 увеличивается. При уменьшении температуры – уменьшается. Контроль за температурой воды (среды) производят визуально.

Макетная плата «прячется» в любой подходящий корпус. Питание подается через разъем. Внешний вид готового устройства в корпусе представлен на рисунке 4.21.

Рис. 4.21. Внешний вид готового устройства чувствительного аквариумного термометра

Без ошибок в монтаже устройство начинает работать сразу. Источник питания для прибора – стабилизированный, с понижающим трансформатором. Постоянное напряжение может быть в пределах 10–15 В. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,5. Оксидный конденсатор С2 (К50-12, К50-20 или аналогичный) сглаживает помехи по питанию. Другие оксидные конденсаторы должны быть с малым током утечки, например, марки К52-18 или К53-4. Светодиод НЬ1 может быть любым с током 3—10 мА. Времязадающий конденсатор С1 типа К73-3. Можно применить два оксидных конденсатора емкостью 2 мкФ каждый, соединив их последовательно, положительными обкладками друг к другу.

 

4.11. Промышленные устройства-помощники

С помощью промышленных электронных устройств можно автоматизировать работу светильника для аквариума, насоса-фильтра-помпы, кормушки и даже нагревательного элемента. Важно только, чтобы все эти исполнительные устройства питались от напряжения осветительной сети 220 В. Поскольку большинство промышленных устройств именно такие, проблем в этой части не предвидится.

На рисунках 4.22-4.24 изображены таймеры (два механических) и один на рис. 4.24 – электронный, которые в соответствии с заданной программой обеспечивают включение устройств нагрузки.

Устройства нагрузки (светильник, фильтр-помпа и др.) подключаются непосредственно к выходной розетке, установленной на корпусе таймеров.

Рис. 4.22. Промышленный программируемый таймер для автоматизации работы светильника и устройства аэрации (вариант 1)

В первых двух случаях программирование осуществляется «флажками», в третьем – с электронным таймером – с помощью кнопок на передней панели и в соответствии с показаниями цифрового индикатора.

Запрограммированные таким образом таймеры будут циклически включать/отключать свет и аэрацию в аквариуме в заданное время, например, время включения 11.00, выключения – 20.30. Такая работа будет осуществляться ежесуточно, пока в сети 220 В есть напряжение.

В авторской практике такие устройства работают годами без сбоев.

Рис. 4.23. Промышленный программируемый таймер для автоматизации работы светильника и устройства аэрации (вариант 2)

Применение данных устройств в практике аквариумиста позволяет увеличить степень комфорта от декоративного аквариума, сэкономить время на его обслуживание (поручив его электронике), а также сэкономить (без ущерба) на покупке данных устройств. Поскольку, если обратиться в магазин аквариумных аксессуаров, подобный таймер (иной фирмы, но аналогичной конструкции и предназначения) обойдется на несколько (!) порядков дороже, чем его «собрат», приобретенный в обычном магазине электротоваров, где его стоимость в диапазоне 120–350 руб. Выводы делайте сами.

Рис. 4.24. Промышленный программируемый таймер для автоматизации работы светильника и устройства аэрации (вариант 3)