При хранении овощей в погребе потребители сталкиваются с рядом проблем, таких как необходимость поддерживать в замкнутом пространстве постоянными не только температуру, но и влажность воздуха. И если при строительстве были соблюдены определенные нормы, температурный режим обычно особого контроля не требует.
Исключая, конечно, экстремально низкие зимние температуры. Но для таких случаев предложено немало различных терморегуляторов.
Как известно, емкость конденсатора зависит от диэлектрической проницаемости его диэлектрика. Если диэлектрик — воздух, то его проницаемость зависит от содержащихся в нем примесей, особенно водяного пара. Таким образом, границу «сухо-сыро» можно определить, контролируя емкость специально приспособленного воздушного конденсатора, который может быть элементом времязадающей цепи импульсного генератора. Тогда изменение влажности будет приводить к изменению параметров (частоты и скважности) генерируемых импульсов.
Поскольку генераторы на цифровых микросхемах структуры КМОП при повышенной влажности работают неустойчиво, а микросхемы ТТЛ потребляют от источника питания значительный ток, было решено построить генератор по схеме мультивибратора на транзисторах. В разработанном устройстве, мультивибратор собран на транзисторах VT1 и VT2.
Благодаря интегрирующим цепям R1C8 и R7C7 ток через излучающий диод оптрона U1 пропорционален отношению длительности импульсов мультивибратора и пауз между ними. Когда этот ток достигает значения, достаточного для открывания фототранзистора оптрона, изменяется состояние триггера Шмитта на транзисторах VT3 и VT4. Первый из них закрывается, второй открывается, реле К1 срабатывает.
Учитывая специфику использования конструкции, питание электронного блока производится через понижающий трансформатор Т1. Напряжение его вторичной обмотки выпрямляет диодный мост VD1 и сглаживает конденсатор С1. Нестабилизированное напряжение подается только на реле и триггер Шмитта. Напряжение 5В для питания остальных узлов стабилизировано микросхемой DA1.
Реле К1 управляет тринисторным узлом коммутации нагрузки, собранным по схеме, изображенной на рисунке чуть ниже. При замкнутых контактах К1.1 тринисторы VS1 и VS2 открываются, каждый в своем полупериоде, и подключают к сети двигатель пылесоса M1 и лампу накаливания EL1, входящие в состав осушительной установки. Падение напряжения на открытых тринисторах менее 1В, что особенно полезно при больших значениях протекающего через них тока.
Датчик влажности (конденсатор С4) изготовлен из отрезка четырехпарного сигнального кабеля с проводами сечением 0,75 мм² и длиной 3м. Один конец отрезка освобожден от внешней оболочки на длине около 1 м. Провода обрезаны «лесенкой» с шагом 1,5 см для исключения электрического контакта между ними. Подготовленный таким образом конец отрезка длиной 12 см изолируют полихлорвиниловой лентой в два слоя. На другом конце каждые две пары проводов соединены параллельно и образуют выводы конденсатора С4.
Сопротивление изоляции такого конденсатора, измеренное цифровым мультиметром составляет более 20 МОм. Емкость конденсатора при комнатной температуре и средней влажности — 450…470 пФ.. При увлажнении датчика с помощью опрыскивателя для комнатных растений его емкость возрастала до 1000 пФ, а по мере высыхания возвращалась к прежнему значению.
Первоначально при влажности, принятой за нормальную, мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2 балансируют подстроечным резистором R4, добиваясь равной длительности импульсов и пауз генерируемого им сигнала. Ток через излучающий диод оптрона U1 в этом состоянии отсутствует. С увеличением влажности емкость конденсатора С4 возрастает. Это приводит к тому, что транзистор VT2 находится в закрытом состоянии дольше, чем транзистор VT1, В результате появившейся асимметрии через излучающий диод оптрона потечет ток, при некотором значении которого откроется фототранзистор оптрона, переключится триггер Шмитта и сработает реле К1.
Подключенный параллельно излучающему диоду подстроечный резистор R8 позволяет изменять порог срабатывания прибора. Необходимый для устойчивой регулировки влажности гистерезис (разность порогов включения и выключения осушающей установки) обеспечен триггером Шмита и реле, ток срабатывания которого, как известно, больше тока отпускания.
Транзисторы КТ315Г можно заменить любыми маломощными кремниевыми, например, серии КТ3102. Основное требование — транзисторы VT1 и VT2 должны иметь близкие коэффициенты передачи тока и быть не менее 80…100. Вместо транзистора КТ646А подойдут уже устаревшие КТ603 или КТ608 с любыми буквенными индексами или более мощный транзистор серии КТ815. Диодный мост RB157 вполне заменит, к примеру КЦ410А или мост, составленный из четырех диодов серий КД102-КД105.
Трансформатор Т1 можно применить любой, понижающий напряжение на вторичной обмотке до 9…12 В при токе 100 мА. Интегральный стабилизатор напряжения LM78L05 можно заменить на КР142ЕН5А, КР142ЕН5В или другой с напряжением стабилизации 5 В.
Реле К1 — автомобильное 2105-3747010-01, способное надежно работать в сложных климатических условиях. Оно было установлено в блоке управления указателем поворотов. Можно применить и другие герметичные реле с рабочим напряжением 12В, например РЭС9 (паспорт РС4.524.202).
Налаживание устройства с подключенным датчиком, чувствительный элемент которого находится в условиях низкой влажности, сводится к проверке срабатывания реле К1 при вращении подстроечного резистора R4. Движок подстроечного резистора R8 при этом устанавливают в положение, соответствующее максимальному сопротивлению. Убедившись, что реле сработало, медленно вращают движок подстроечного резистора R4 в обратном направлении, пока реле не отпустит. В заключении можно имитировать увлажнение датчика, подключая параллельно ему конденсатор емкостью 220…270 пФ, при этом реле должно уверенно замыкать контакты К1.1. а при его удалении размыкать их.
В качестве осушающего устройства использован старый пылесос «Ракета-77а» с металлическим корпусом цилиндрической формы. Передняя крышка корпуса вместе с пылеулавливателем демонтирована. Внутри закреплен фарфоровый патрон с лампой накаливания. Во избежание проникновения внутрь устройства мелких грызунов и насекомых торец пылесоса закрыт мелкоячеистой металлической сеткой. Включенный пылесос, прогоняя воздух мимо нагретой лампы, сушит и согревает его. Через выпускной клапан поток воздуха направляют на проблемные места в погребе. Расположение датчика влажности относительно потока нагретого воздуха определяет частоту и длительность включений устройства. Опытным путем можно добиться того, что через некоторое время влажность воздуха в погребе снизится. При этом обязательно наличие вытяжки из погреба в атмосферу.
Если осушитель включается и выключается слишком часто, подстроечным резистором R8 подбирают оптимальный режим исходя из ситуации в погребе. Наилучшей работы прибора можно добиться и установкой лампы EL1 большей или меньшей мощности. Температуру и интенсивность потока воздуха можно регулировать также диафрагмированием входного отверстия в корпусе пылесоса. Из кровельного железа вырезают круг по диаметру корпуса и устанавливают его позади защитной сетки в головной части. Для прохода воздуха в круге сверлят отверстия диаметром 3 мм. Их число определяют опытным путем.
В авторском варианте были испытаны в качестве нагревателя два ТЭНа от электрического самовара мощностью по 800 Вт. Они были установлены на кронштейне внутри пылесоса и соединены последовательно. Такая конструкция оказалась весьма эффективной, но с точки зрения электро- и пожарной безопасности лампа накаливания все-таки предпочтительней.
