Инвентарь и оборудование

Терморегулятор (В.Г. Козлов)

При организации зимовки пчел на воле или в неотапливаемом помещении для создания оптимальных условий семьям пчел иногда используют электрообогрев гнезда. При этом мощность нагревателей обычно постоянна и не меняется даже при изменении температуры наружного воздуха, которая в течение суток в нашей местности может испытывать колебания в 15—20 °С. Доказано, что температуру внутри клуба пчелы способны регулировать самостоятельно и поддерживать с высокой точностью. Однако регулировка мощности нагревателей в зависимости от внешних условий и поддержание постоянной температуры в нижней части улья создают более благоприятные условия существования пчел, освобождая их от ненужной работы, и позволяют значительно экономить электроэнергию.

Е. К. Еськов рекомендовал применять электрообогрев с автоматическим регулированием температуры круглый год. Замеряют ее в зоне нижней планки рамки. Весной и летом оптимальная температура в этой зоне улья должна быть 25—27 °С. В сентябре ее снижают до 20 °С. Когда нет расплода, ее понижают до 9—12°С. В октябре оптимальное значение 8—9 °С. В начале зимы температура должна быть такой же, в дальнейшем ее понижают на 2—3 °С.

При небольшом числе ульев на любительской пасеке представляется целесообразным оснастить каждый отдельной системой регулирования температуры, управляющей своим подогревателем. Нами разработана и испытана такая система терморегуляции. Мы поставили перед собой задачу создать максимально простую конструкцию, не содержащую дефицитных деталей, и надежную в работе.

На микросхеме D1 (рис. 1) собраны три канала терморегулятора, обеспечивающие поддержание температуры в трех ульях. Рассмотрим работу одного из каналов. Элемент D1.1 выполняет функции компаратора с порогом срабатывания около 0,5U_пит, D1.2 — буферный элемент, обеспечивающий нужный характер обратной связи в контуре терморегулирования.

В исходном состоянии (при температуре больше пороговой) сопротивление терморезистора RK1 мало и на входе элемента D1.1 напряжение выше порога переключения. При этом на его выходе — низкий уровень, а на выходе D1.2 — высокий уровень напряжения. Открытый транзистор VT1 шунтирует управляющий переход тринистора VS1. Поэтому тринистор закрыт и нагреватель отключен.

При понижении температуры сопротивление терморезистора увеличивается. При достижении выбранной температуры элемент D1.1 переключается. Высокий уровень напряжения переключает элемент D1.2,а тот, в свою очередь, закроет транзистор VT1. Ток, протекающий через резистор R5, откроет тринистор VS1 и нагреватель включится. По мере увеличения температуры в улье сопротивление резистора будет уменьшаться и в некоторый момент нагреватель отключится.

Резистор R6 со стабилитроном VD1 и конденсатором С1 образуют стабилизатор напряжения питания. Выпрямитель на диодах VD2—VD5 общий для всех трех каналов и в основном определяет мощность, коммутируемую терморегулятором. При указанных на схеме типах диодов и тринистора она составляет не менее 100 Вт на канал. Точность поддержания температуры при использовании терморезисторов серий КМТ, ММТ — около ±1 °С. Вся схема, включая нагреватели, питается от сети переменного тока 220 В через понижающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке около 42 В. Необходимость гальванической развязки от сети и пониженного напряжения питания диктуется требованиями техники безопасности.

В случае выхода из строя терморегулятора недопустимо постоянное включение нагревателя, приводящее к повышению темпера-куры в улье до опасных пределов. Для предотвращения перегрева улья система снабжена цепью пороговой тепловой защиты, состоящей из контактных датчиков Q1—Q3 (по одному на улей) и реле К1. Датчики закреплены непосредственно на нагревателе. При выходе из строя любого из каналов терморегулятора температура одного из нагревателей быстро повышается. При этом воздух в улье не успевает сколько-нибудь значительно прогреться. При достижении поверхностью нагревателя температуры 70 °С срабатывает один из датчиков, размыкая цепь питания реле, а оно, в свою очередь, обесточивает всю систему и подает аварийный световой сигнал. Кратковременное отключение энергии не вызывает гибели пчел, так как благодаря высокой теплоемкости и низкой теплопроводности сотов и меда температура в улье после отключения удерживается некоторое время, достаточное для перераспределения пчел в клубе.

При использовании терморезисторов RK1—РКЗ с другим сопротивлением необходимо изменить номиналы резисторов R2, R1 (и соответствующих им резисторов в других каналах). Сумма сопротивлений резисторов R1 и R2 при среднем положении движка подстроечного резистора должна быть примерно равна сопротивлению терморезистора при рабочей температуре. Подстроечные резисторы снабжены простейшей шкалой.

Контактные датчики температуры изготавливают из упругих бронзовых или латунных пластинок (подойдут контактные пластины от старых реле), склеенных через стеклотекстолитовую прокладку клеем БФ-2 и высушенных при температуре около 100 °С (рис. 2). Геометрические размеры их некритичны. Свободные концы пластинок сжимают и спаивают сплавом Вуда, а датчик закрепляют болтом или заклепкой на металлической части поверхности нагревателя. Роль нагревателя выполняют два самодельных термоэлемента мощностью около 50 Вт каждый, соединенные параллельно и уложенные на дно улья через асбестовую прокладку. Нагреватель подключают к регулятору изолированным проводом сечением около 1 мм².

Резисторы R1, R7 и R10 — СПЗ-1б, остальные МЛТ. Стабилитрон 0814Б можно заменить на любой из этой серии, тринистор КУ201 с любой буквой. Перед его установкой целесообразно проверить чувствительность тринистора к открывающему сигналу. Тринистор должен открываться при управляющем токе не более 4 мА. Диоды D242 с любым буквенным индексом или любые другие, рассчитанные на ток не менее 10 А, помещены на ребристом радиаторе площадью 400 см² через слюдяные прокладки. Микросхема D1 заменима на К561ЛН2. Трансформатор Т1 промышленного изготовления типа ОСУ-0,4УХЛ4.2 или любой самодельный, имеющий напряжение вторичной обмотки 30—40 В при токе до 10 А. Реле К1 типа МКУ-48 с обмоткой на 42 В. Переключатель SB1 — ПКЕ/22—2У2.

Все детали терморегулятора смонтированы на плате из стеклотекстолита методом навесного монтажа и вместе с трансформатором помещены в металлическую коробку, устанавливаемую в непосредственной близости от ульев.

Градуировку терморегулятора осуществляют, помещая терморезистор в сосуд с водой, установленный на электроплитке. Температуру воды контролируют ртутным термометром.

Для контроля переключения тринистора вместо подогревателя может быть подключена, например, настольная лампа. Вращая резистор R1 (соответственно R1 или R10), добиваются переключения терморегулятора и наносят на шкалу соответствующее значение температуры. После градуировки термодатчики RK1—RK3 соединяют с электронным блоком экранированным проводом МГТФЭ и помещают в улье на уровне нижних планок рамок.

Если система искусственного обогрева рассчитана на обслуживание более трех ульев, можно изготовить дополнительные каналы терморегулятора по аналогичным схемам. При этом целесообразно питать их от общего трансформатора, мощность которого выбирается из расчета 100 Вт на один улей. Диоды VD2—VD5, также общие для всей системы, должны выдерживать ток из расчета 3 А на один улей и конструктивно размещаться вместе с трансформатором. Блоки же терморегуляторов удобнее разместить вблизи ульев, поместив в отдельные коробки и соединив с выпрямителем проходом сечением около 1 мм².

В. Г. Козлов 452320, БАССР, г. Бирск, ул. Интернациональная, д. 120-в, кв. 44