Инкубатор. Как включать нагревательный элемент?

Dees74
Offline
Зарегистрирован: 12.11.2016

Добрый день.

Хочу сделать инкубатор родителям в деревню. Но возникли некоторые трудности.
Сейчас собрана простенькая схема на DS18D20,4 разрядном 7 сегментном индиктаоре и цифровом энкодере с кнопкой. При вращении регулятора здается температура, при нажатии кнопки - устанавливается как заданная. Если счтанные показания с датчика температуры ниже заданного - загорается встроенный светодиод (на 13 ноге), если выше - гаснет. Все работает. Все ок. Теперь нужно на 3 ногу подключить нагревательный элемент. Как?

От вариант с реле и нагревателе на 220 отказался, и хочется сделать низвокольтовый прибор на 12В (тк планируется еще установить кулер для перемешивания воздуха)

Так же, прошу помоч с расчетом необходимого нагревателя. Мои примерные расчеты:
Размер камеры 20х20х20см
Q=m*c*(Т2-Т1) Энергия на нагрев от Т1 до Т2.
Где м - масса воздуха. с - теплоемкость.
c=1005 Дж/(кг·град) - для диапазона от 25 до 50 оно постоянно.
m=0.2*0.2*0.2=0.008*1.185=0.0.0948кг (1.185 кг/м3 - плотность воздуха при 25С)
Получаем что для нагрева на 15 градусов нам нужно Q=1005*0.00948*15=142.911Дж (1Дж=1Втс).
За секунду мы конечно так нагревать не собираемся. Так что возьмем, например нагреватель 12В и 0.5А.
Он будет рассеевать 6Вт (в секунду?). получается что для нагрева нужно 142/6=23сек
(сильно хорошо что бы быть правдой. но даже пол часа не пробелма).
Где то в глубине понимаю что ошибся в расчетах.
 

Dees74
Offline
Зарегистрирован: 12.11.2016

Ужас сколько ошибок =( Извиняюсь

Клапауций 234
Offline
Зарегистрирован: 24.10.2016

Размер камеры 20х20х20см

ты собрался четыре яйца инкубировать родителям?

*лампочки на 15 вт 220 вольт будет достаточно

Dees74
Offline
Зарегистрирован: 12.11.2016

С чего то надо начать. Если получится - можно увеличить без проблем, тк сама коробка будет из пеноплекса. А нагреватель, мозги и вентилятор - в крушке.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Лучше действительно поставить лампу накаливания, как нагревательный элемент (проще закрепить, используя стандарный патрон, проще заменить лампу, безопаснее от электрического поражения и более стерильно (нагревательный элемент изолирован стеклянной колбой).

Искать для управления реле на 220 В.

 

Мощность лампы должна быть с запасом.

("лишее" уберет схема: будет включаться/выключаться по датчику температуры)

Тогда не будет зависеть от изменения напряжения в сети и от того, что перегоревшую лампу например заменили на большей мощности или меньшей...

 

Здесь программный тригер (по температуре нужен)

В идеале конечно я бы сделал плавное непрерывное управление через ШИМ.

Управление тиристором, а не реле тогда.

Но здесь вопрос возникает гальванической развязки.

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Dees74 пишет:

Теперь нужно на 3 ногу подключить нагревательный элемент. Как?
От вариант с реле и нагревателе на 220 отказался, и хочется сделать низвокольтовый прибор на 12В (тк планируется еще установить кулер для перемешивания воздуха)

Берется npn составной(дарлингтон) транзистор КТ827 или что-то подобное супербеттовое (бетта более 800), база прицепляется прямо к выходу ардуины, коллектор на +12В, эмиттер через резистор на минус(землю). Получили простейший источник тока.

Как считаем резистор.

Хотим чтобы нагреватель отдавал 15Вт, тогда 15/12= 1,25А

 На переходе база-эмиттер дарлингтона падает 1,25В примерно, т.е. 5-1,25=3,75В 

3,75/1,25 = 3 Ома на самом резисторе будет выделяться 1,25*3,75= 4,7 Вт , т.е. остальные 10Вт будет рассеивать транзистор, которы и является в этой схеме основным нагревателным элементом. Его следует установить на радиатор и обдувать упомянутым в цитате кулером.

Возможно эту схему стоит немного допилить, чтобы при заданной мощности на резистор приходилось не  более 2-х ватт. к примеру. 

Потенциально этой схемой с КТ827 можно снять до 100 Вт, если это позволит радиатор и  внешний блок питания. 

 

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

НЕТ!!!

Это самое плохое управление которое можно придумать.

Пусть тогда уж КТ827 (а можно просто КТ825) работает в ключевом режиме.

С учетом инерционности изменениея температуры воздуха  - можно с медленным переключением (здесь нужна небольшая мощность подогревателя, чтобы температура воздуха менялась медленно)

Но лучше ШИМ организовать (Arduino хорошо подхдит под такой режим управления)

(здесь уже нужен запас по мощности, а схема сама подберет нужную отдачу...)

 

 

А то что вы предлагаете (линейное управление) нагрузкой - то есть вопросы.

Вы снижаете тепло на нагрузке, но в это время оно растет на радиаторе транзистора.

Куда будете отводить тепло от "инкубатора", если например конструкция полностью закрыта- ???

Так "яйца перегреются"!!!

 

В ШИМ-режиме такого бесполезного тепла не будет образовываться.

И транзистор может работать совсем БЕЗ РАДИАТОРА.

 

 

ЗЫ. Такая схема инкубатора реализовывалась мною на кафедре в институте.

Только там не нужно было никакого ардуино.

Достаточно было терморезистора и схемы ОС.

(как раз стоял КТ825 в управлении нагрузкой)

Схема подзаряжала автомобильный аккумулятор и обеспечивала сохранение работоспособности (сохрание яиц) при пропадании напряжения в сети.

Была большая проблема исключить тепловой резонанс в управлении.

Удалось решить проблему изменением частоты ШИМ (т.е. обязательно нужно далеко "разнести" скорость/частоту подогрева воздуха и скорость реакции  термодатчика).

Т.е. термодатчик должен быть ЛИБО сверхсоростной (быстро реагирующий на малейшие изменения температуры) - гораздо быстрее чем реагирует нагреватель

либо наоборот - интегрирующий с большой задержкой (решалось отделением его от нагревателя тепловым экраном) 

 

В общем, кто знаком с теорией АУ понимает о чем веду речь....

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

FAI4 пишет:
НЕТ!!!

Это самое плохое управление которое можно придумать.

У меня описано  НЕ управление инкубатором, а вариант исполнения нагревателя

В запале вы вроде даже не разумеете такой простой мысли, что и таким нагревателем можно управлять в режиме шим.

зы. 825 оотличается от 827 типом проводимости, он удобен тем, что коллектор может сидетьна земле в схеме, как у меня описана, но напрямую от выхода ардуины управляться уже не может. 

 

 

 

Клапауций 234
Offline
Зарегистрирован: 24.10.2016

ВН пишет:

В запале вы вроде даже не разумеете такой простой мысли, что и таким нагревателем можно управлять в режиме шим.

в запале ты сам не разумеешь, нафига тебе шим, если лампочки на 15 ватт 220 вольт с релейным управлением для инкубатора будет предостаточно.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

ВН пишет:
У меня описано  НЕ управление инкубатором, а вариант исполнения нагревателя.
- вас трудно понять, потому как было написано следующее:

ВН пишет:
Берется npn составной(дарлингтон) транзистор КТ827 или что-то подобное супербеттовое (бетта более 800), база прицепляется прямо к выходу ардуины, коллектор на +12В, эмиттер через резистор на минус(землю).
- т.е. подключение описано для NPN-транзистора, а указывается КТ827 - ????

 

ЗЫ. а так конечно идея интересная (разогревать транзистор постоянным током)

Клапауций 234
Offline
Зарегистрирован: 24.10.2016

FAI4 пишет:

(разогревать транзистор постоянным током)

верно - вместе с лампочкой транзистор в инкубатор

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Клапауций 234 пишет:
верно - вместе с лампочкой транзистор в инкубатор
 Нет!

Там фишка в том, что греет сам транзистор установленный на радиаторе.

При этом транзистор не в насыщеннном состоянии (не работает как ключ)

Здесь уже лампочка не нужна....

 

 

ЗЫ. хотя я бы поставил ШИМ с плавным управлением светом лампочки (пусть через тот же КТ825)

Здесь наглядно видно что там с нагревом (светится - значит работает...)

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

FAI4 пишет:

вас трудно понять, потому как было написано следующее:

ВН пишет:
Берется npn составной(дарлингтон) транзистор КТ827 или что-то подобное супербеттовое (бетта более 800), база прицепляется прямо к выходу ардуины, коллектор на +12В, эмиттер через резистор на минус(землю).

- т.е. подключение описано для NPN-транзистора, а указывается КТ827 - ????

КТ827 , 2Т827 (кремниевый транзистор, n-p-n)

http://www.5v.ru/ds/trnz/kt827.htm

 У меня там специально для бестолковых ПОЛНОСТЬЮ расписано какой нужно транзистор взять вообще, даже если бы я ошибся с конкретным типом.

и ранее я уже написал, что КТ825 имеет иную проводимость

КТ825 , 2Т825 (кремниевый транзистор, p-n-p)

http://www.5v.ru/ds/trnz/kt825.htm

 

 

 

 

Клапауций 234
Offline
Зарегистрирован: 24.10.2016

FAI4 пишет:

ЗЫ. хотя я бы поставил ШИМ с плавным управлением светом лампочки (пусть через тот же КТ825)

я бы лампочкой и реле обошёлся

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Клапауций 234 пишет:
я бы лампочкой и реле обошёлся

нет проблем, - Разрешаю!

Клапауций 234
Offline
Зарегистрирован: 24.10.2016

ВН пишет:

Клапауций 234 пишет:
я бы лампочкой и реле обошёлся

нет проблем, - Разрешаю!

я не разрешал разрешать

ВН
Offline
Зарегистрирован: 25.02.2016

Клапауций 234 пишет:
я не разрешал разрешать

какая теперь разница .... опоздал

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

825/827 - что то я попутал с проводимостью...

 

А что здесь много мечтающих стать "Разрешателями"?

(видно в реальной жизни им мамка по попе... за малейшее проявление самостоятельности.

Вот и "мечтают" здесь на форуме...)

Клапауций 234
Offline
Зарегистрирован: 24.10.2016

FAI4 пишет:

А что здесь много мечтающих стать "Разрешателями"?

а, иногда здесь попадаются орально фонтазирующие на тему своих мамок и жоп

а, реально запрещающий - один, Клапауций.

Stas046
Offline
Зарегистрирован: 10.12.2014

Смотрю, последнее время, модно для простых вещей искать сложное решение.

Клапауций 234
Offline
Зарегистрирован: 24.10.2016

Stas046 пишет:

Смотрю, последнее время, модно для простых вещей искать сложное решение.

ШИМ на инкубаторе - это просто!(с)Я

*ушёл в копирайтеры нах.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

1. ШИМ - стандартный АППАРАТНЫЙ режим для Arduino.

2. Температура в инкубаторе должны поддерживаться с высокой точностью (не хуже 0,1 градус)

3. Мощность нужна БОЛЬШАЯ, поэтому аналоговое регулирование не подходит

4. ШИМ позволяет минимизировать размеры управляющего устройства (можно ставить КТ827 вообще БЕЗ РАДИАТОРА)

______________________________

Все эти факторы говорят о целесообразности (и ПРОСТОТЕ) применения ШИМ для регулировки температуры.

 

 

 

ЗЫ.

Клапауций 234 пишет:
а, реально запрещающий - один, Клапауций.
- не много ли на себя берешь?

Пупок не развяжется?

Клапауций 234
Offline
Зарегистрирован: 24.10.2016

FAI4 пишет:

Пупок не развяжется?

расскажи мне ещё про свою мамку.

Dees74
Offline
Зарегистрирован: 12.11.2016

FAI4 пишет:

Все эти факторы говорят о целесообразности (и ПРОСТОТЕ) применения ШИМ для регулировки температуры.

Этот вариант мне нравится. сегодня проверил на 4х резисторах на 100Ом (при параллельном соединении получается 25Ом. по расчетам 6Ватт). прикрепил к радиатору - от 12 вольт хорошо греет.

Остается разобраться как включить его в нужный момент. Подскажите схему, или как гуглить?

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Dees74 пишет:
Остается разобраться как включить его в нужный момент. Подскажите схему, или как гуглить?

Включается просто.

Поскольку ток нагрузки примерно 0,5 А (500 мА), то нужен составной транзистор (ключ)

Если один транзистор усиливает пусть минимум в 10 раз по току, то ему нужно 50мА в базу, чтобы включить.

Здесь Ардуино не потянет.

Если ставим еще один транзистор - то ему в базу достаточно уже 5 мА тока управления (в реале конечно будет ниже)

Поэтому ставим составной транзистор.

Можно даже на рассыпухе, например КТ315 + КТ815/817

Либо сразу один КТ972 (у него внутри уже 2 транзистора)

Либо более мощный КТ827.

Эмиттер транзистора - на общий

Коллектор - к нагревателю

Второй конец нагревателя - к питанию (+12В)

База транзистора подключается на любой цифровой выход Ардуино (D0-D7) через резистор 300-500 Ом (для ограничения выходного тока)

ШИМ там по-моему не на все цифровые выходы может быть запрограммирован.

 

Нужен датчик температуры

Можно использовать терморезистор - подключить на любой аналоговый вход (А0-А5) для измерения.

(один конец терморезистора - на общий, другой на измерительный Ах-вход. Также к этому входу подсоединить обычный резистор, а второй его конец - на питание. Получится делитель напряжения

Номинал резистора - примерно равный номиналу терморезистора)

Еще один аналоговый вход использовать чтобы подключить переменный резистор, которым будешь подрегулировать нужную температуру (средний вывод переменника - на Ах-вход, один крайний - на общий, второй - на питание +5В)

 

Дальше все в программе описать (алгоритм стабилизация нужной температуры)

svm
Offline
Зарегистрирован: 06.11.2016

Года три назад, я водил парепелов. Размеры инкубатора примерно такие-же . Вмещалось около 80 яиц. Терморегулятор обычный аналоговый компаратор. На выходе мосфет от материнки. В качестве нагревателя - кусок спирали от утюга. Длину подбирал на глаз, чтобы в аварийном случае (пробой мосфета или выход из строя компаратора)  не привели к пожару. Питание от 12 вольт с авто аккумулятором в буфере. Растянутая спираль получилась около метра, расположена была зигзагами под крышкой. Для перемешивания воздуха небольшой кулер.  Ввиду большой инерционности системы ставить ШИМ, ПИД регуляторы и прочее городить не стоит Еще присутствовало устройство переворота. Сам инкубатор, ввиду малого размера качался на оси и с помощью импровизированной ШВП ( шпилька М6 и гайка) плюс микромоторчик с редуктором и концевиками, через час качался в пределах +- 45 градусов. Команду на переключение выдавал блочек на 176 серии.

bwn
Offline
Зарегистрирован: 25.08.2014

Все суперски, но про влажность явно забыли. Независимо от способа увлажнения рекомендую в качестве термодатчика использовать типа SHT10. Это неплохой термометр+гигрометр в одном флаконе. Цена - не DS18 и не DHT11, но он того стоит.
Если применить пост 25, то получим SURO20 в колхозном исполнении. У меня их два, вполне доволен. Кстати, если получится найти помпу от подобного корейца, то можно собрать классную вещь.

jeka_tm
jeka_tm аватар
Offline
Зарегистрирован: 19.05.2013

ну пока решаете что да как делать закажи такую платку для начала

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Такую же хотел предложить ТС, у меня на даче второй год на холодильнике стоит, в ней настраивается и режим работы(нагрев, охлаждение), и гистерезис, и задержки между включениями, калибровка тоже есть

reticular
Offline
Зарегистрирован: 09.06.2016

у меня такой в погребе картошку зимой сохраняет

нагревательный элемент: лампа накаливания 40 Вт последовательно с диодом