Защита инкубатора от перегрева

     Здравствуйте уважаемые посетители. Приходят сообщения по поводу варки яиц в инкубаторах и виной всему – пробой ключевого симистора, коммутирующего нагревательные элементы в инкубаторе. В свое время я по заказу разрабатывал схему автоматики для инкубатора, это был коммерческий проект. Я за это получил деньги и по условиям договора не могу привести полную схему устройства, да, по правде сказать, у меня ее и нет, может, просто не нашел. Приведу только по памяти схему защиты инкубатора от перегрева в случае пробоя коммутирующего симистора.

     Это отдельный блок, анализирующий состояние симистора и уровень сигнала управления микроконтроллера. Это сделано специально, что бы можно было эту схему адаптировать и к другим схемам автоматических инкубаторов. Принципиальная схема блока защиты показана на рисунке 1.

     Симисторный коммутатор нагревателя включает в себя сам симистор VS1, оптосимистор U2, резисторы R3,R5,R6,R9 и конденсатор С2. Схема так же содержит бестрансформаторный блок питания, нагрузкой которого является светодиод оптотиристора U1. Блок питания состоит из резистора R1, являющегося одновременно и предохранителем и резистором, уменьшающим начальный ток заряда гасящего конденсатора С1. Кстати его номинал можно в данном случае уменьшить до 0,22 мкФ. Резистор R2 необходим для быстрой разрядки этого конденсатора после снятия питания с блока автоматики инкубатора. Диоды VD1 и VD2, это выпрямительные диоды. Нагрузкой выпрямителя служит стабилитрон VD3. Часть напряжения, с которого через гасящий резистор R4, поступает на светодиод оптрона U1. В данном случае этот блок питания является элементом обратной связи, через которую контролируется состояние коммутирующего симистора в нужные моменты времени работы общей схемы автоматики.

Работает схема следующим образом. После включения температура в инкубаторе меньше установленной и, следовательно, контроллер выдает сигнал на включение нагревателей. Таким образом, в точке соединения резисторов 8 и 9 будет присутствовать напряжение, примерно равное напряжению питания контроллера, т.е. +5 вольт. В этом случае сработает оптосимистор оптрона U2, откроется мощный симистор и подключит нагреватели к сети 220 вольт. При открывании мощного симистора падение напряжение на нем будет очень маленькое и светодиод оптрона U1 светиться не будет, его транзистор будет закрыт. Но транзистор VT1 блока реле будет открыт тем же напряжением управления от контроллера, которое поступает на базу транзистора через резистор R8. Этот транзистор замыкает базовую цепь транзистора VT2, управляющего обмоткой аварийного реле Р1. Реле должно быть с нормально замкнутыми контактами. Следовательно, транзистор VT2 остается в закрытом состоянии, реле обесточено, его контакты К1.1 – замкнуты. Идет нагрев объема инкубатора. После достижения необходимой температуры напряжение сигнала управления падает примерно до нуля. Транзистор VT1 закрывается, но открывается транзистор оптрона U1, так как мощный симистор закроется, и на нем будет падать все напряжение первичной сети 220 вольт, это в свою очередь заставит засветиться светодиод данного оптрона. Теперь транзистор оптрона зашунтирует цепь базы транзистора блока реле. Реле и в этом случае останется обесточенным, а его контакты останутся в замкнутом состоянии.
     Теперь представим, что микроконтроллер отдал команду на выключение, но симистор пробит. В данном случае транзистор VT1 будет закрыт, закрыт будет и транзистор оптрона U1, т.к. напряжения на пробитом симисторе нет. Следовательно, на базу транзистора блока аварийного реле VT2, через гасящий резистор R7 и резистор фильтра R10 поступит открывающее напряжение. Транзистор откроется, реле сработает и отключит нагреватели. Засветится светодиод аварийного состояния HL1, можно ввести и звуковую сигнализацию, подключив параллельно обмотке реле активный звуковой излучатель. При снижении температуры в инкубаторе ниже установленной, микроконтроллер даст команду на включение нагревателей. В точке соединения резисторов 8 и 9 опять появится напряжение, которое откроет транзистор VT1, а он в свою очередь закроет транзистор VT2. Реле Р1 обесточится, его контакты замкнутся и подключат нагреватели к сети уже через пробитый симистор. Как только контроллер уберет сигнал на включение, транзистор VT1 опять закроется, VT2 откроется, реле отключит нагреватели, засветиться светодиод, индицирующий аварийное состояние. Я думаю, вам уже понятен тот факт, что при пробое симистора, его функции будет выполнять реле, естественно с соответствующими параметрами напряжений и токов, до тех пор, пока вы не поставите исправный симистор.
     Блок реле питается от того же стабилизатора, что и вся схема автоматики +5В, но при желании его можно увеличить и до 12В. Соответственно реле должно быть уже на это напряжение.
     Для увеличения надежности всего, что вы делаете, не используйте радиоэлементы с параметрами впритык. Контакты реле должны выдерживать ток, хотя бы в два раза больше, чем ток потребления ваших нагревателей, рабочее напряжение симистора выбирайте по максимуму и т.д. и т.п. Силовые элементы схемы всегда снабжайте небольшими теплоотводами, даже, если они не греются в н\у. Это поможет избежать теплового пробоя полупроводников вследствие всплесков напряжения питания. Рассчитывайте на внештатные ситуации в работе устройства и тогда у вас не будут вариться яйца, когда вы этого не хотите. Успехов. К. В. Ю.

Скачать статью