В аквариуме необходимо постоянно поддерживать благоприятные для содержания рыб температуру, освещенность, насыщенность воды кислородом. Для этого существуют технические средства - нагреватель, осветитель, аэратор. Ручное управление ими требует повседневного внимания и непосредственного участия владельца аквариума. Предлагаемый вниманию читателей автомат избавит его от многих забот, взяв на себя управление осветительными лампами, подогревом воды, подачей воздуха и даже будет раз в сутки давать обитателям аквариума порцию сухого корма. Устройство давно используется автором и неоднократно повторялось радиолюбителями.
Схема автомата управления аквариумом показана на рис. 1. Он состоит из таймера, который "руководит" работой кормушки и аэратора (микросхемы DD1, DD3 и DD4), термостабилизатора (DD2.2, DD2.4) и узла управления освещением (DD2.1, DD2.3). Таймер включает и выключает аэратор через равные промежутки времени с периодом 2 или 4 ч, кормушка срабатывает каждые 24 ч.
(нажмите для увеличения)
При нажатии на кнопку SB1 "Сброс" счетчики микросхем DD1 и DD3 приходят в исходное состояние: на выводах 13 и 14 DD3 и выходах элементов DD4.3 и DD4.4- низкий уровень. Транзисторы VT7-VT10 закрыты, обмотки реле КЗ и электромагнита кормушки YA1 обесточены.
Микросхема DD1 генерирует на своем выходе М (вывод 10) минутные импульсы, которые считает микросхема DD3. В зависимости от положения переключателя SA3 на выходе элемента DD4.3 через 1 или 2 ч на такое же время появляются импульсы частотой 128 Гц. Напряжение, полученное в результате сглаживания этих импульсов цепью VD4R19R21C9, открывает транзисторы VT7 и VT9. Это приводит к срабатыванию реле КЗ. В результате подключенный к розетке XS3 аэратор работает один час из каждых двух (или два часа из каждых четырех). Так происходит, если переключатель SA4 - в нижнем по схеме положении. В нейтральном положении переключателя аэратор выключен, в верхнем - включен постоянно.
Через 20 ч после установки счетчиков в исходное состояние импульсы частотой 128 Гц появляются на выходе элемента DD4.4. Начинается зарядка конденсатора С7 током, протекающим через замкнутые контакты переключателя SA5, диод VD5, резистор R20 и участки база-эмиттер транзисторов VT8 и VT10. Через открытые транзисторы и обмотку электромагнита YA1 течет ток. Спустя приблизительно 5 с, когда конденсатор С7 зарядится полностью, транзисторы VT8 и VT10 закроются, ток в обмотке электромагнита прекратится. Следующий раз кормушка сработает через 24 ч. Если требуется подать корм "вне графика", переключатель SA5 кратковременно переводят в верхнее по схеме положение, что вызывает срабатывание электромагнита YA1.
Узлы управления освещением и термостабилизации выполнены по одинаковым схемам. Различие лишь в типе чувствительного элемента. В первом случае это фоторезистор R1, во втором-терморезистор RK1. Поэтому рассмотрим лишь работу узла управления освещением.
Как и в предыдущих случаях, автоматика работает, если переключатель SA1 - в нижнем по схеме положении. В нейтральном положении лампы выключены, в верхнем - включены постоянно. При освещенности фоторезистора R1 выше заданной его сопротивление и напряжение на входе элемента DD2.1 малы, логический уровень на выходе элемента DD2.1 - высокий, на выходе DD2.3 - низкий, транзисторы VT2 и VT4 закрыты, реле К1 обесточено, его контакты К1.1 разомкнуты. Лампы, подключенные к розетке XS1, не горят.
С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора R1 растет. При достижении напряжением на входе элемента DD2.1 значения, равного приблизительно половине напряжения питания, уровень на выходе элемента DD2.1 становится низким, на выходе DD2.3 - высоким. В результате транзисторы VT2 и VT4 открываются, контакты реле К2.1 замыкают цепь питания ламп освещения. Переменным резистором R2 регулируют порог срабатывания.
Поскольку освещенность изменяется сравнительно медленно, элемент DD2.1 может длительное время находиться в неустойчивом промежуточном состоянии, очень чувствительном к воздействию помех. Для подавления помех служат конденсатор С2 и цепь R7C5.
Узел питания автомата состоит из трансформатора Т1, выпрямительного моста VD6 и стабилизатора напряжения 8 В на стабилитроне VD7 и транзисторе VT6. Реле и электромагнит кормушки питают нестабилизированным напряжением 12 В непосредственно от выпрямителя.
Диоды VD2, VD3, VD8 и VD9 защищают транзисторы от выбросов напряжения, возникающих при разрывании цепей индуктивных нагрузок - обмоток реле и электромагнита.
В автомате использованы реле РЭC32 паспорт 4.500.341, которые можно заменить другими с напряжением срабатывания не более 12 В, током срабатывания не более 100 мА и достаточно мощными для коммутации управляемых устройств контактами. Вместо указанного на схеме фоторезистора СФ2-4 пригодны СФ2-1, СФ2-2, СФ2-9. Терморезистор - ММТ-4. Переключатели SA1, SA2, SA4, SA5 - трехпозиционные П2Т, причем SA5 - желательно без фиксации в верхнем по схеме положении. Габаритная мощность трансформатора Т1 - не менее 15 Вт, напряжение вторичной обмотки - 10 В.
Конструкция кормушки показана на рис. 2.
Пластмассовая трубка 3 внутренним диаметром 26 и длиной 100 мм закрыта снизу заслонкой 1 и заполнена сухим кормом для рыб. Под действием электромагнита 4 заслонка 1 открывается и в аквариум поступает корм. После выключения тока пружина 2 возвращает заслонку в исходное положение. Ход якоря электромагнита должен составлять 4...8 мм. В авторском экземпляре использован привод узла автостопа кассетного магнитофона "ИЖ-303-Стерео". При напряжении 12 В он потребляет приблизительно 500 мА.
Нагревательный элемент изготовлен из десяти последовательно соединенных резисторов МЛТ-2 номиналом 150 Ом. Резисторы помещены в стеклянную или керамическую трубку внутренним диаметром 16 и длиной 300 мм, заполненную сухим песком и герметизированную с обоих сторон резиновыми пробками или компаундом. Через одну из пробок пропущены изолированные соединительные провода. Мощность такого нагревателя - 32 Вт - достаточна для аквариума объемом 30 л. Благодаря хорошему отводу тепла, температурный режим двухваттных резисторов остается допустимым. Если объем аквариума больше или меньше указанного, мощность нагревателя придется соответственно изменить.
Терморезистор RK1 в аналогичной герметичной трубке размещают в аквариуме на максимальном расстоянии от нагревателя. Фоторезистор R1 устанавливают таким образом, чтобы его освещенность не изменялась с включением и выключением ламп, освещающих аквариум.
После включения автомата в сеть мигающий с частотой 1 Гц светодиод HL1 свидетельствует о правильной работе микросхемы DD1. Если мигание отсутствует, вероятно, не возбуждается генератор на кварцевом резонаторе ZQ1. Устойчивой генерации добиваются, вращая ротор подстроечного конденсатора С1.
Работу узлов управления аэратором и кормушкой проверяют, временно разорвав цепь, соединяющую вывод 10 микросхемы DD1 с выводом 5 DD3, и подав на последний вместо минутных секундные импульсы с вывода 4 DD1. В результате работа автомата ускорится в 60 раз, аэратор будет включаться и выключаться через одну или две минуты, а кормушка - через 24 мин. При необходимости, подбирая конденсатор С7, добиваются нужной продолжительности включения электромагнита кормушки.
Налаживая регуляторы температуры и освещенности аквариума, переменными резисторами R2 и R3 устанавливают требуемые пороги. Если интервалы изменения порогов недостаточны, заменяют резистор R6 или R8. Ось переменного резистора R3 можно снабдить шкалой, проградуированной в значениях температуры. Градуировку производят, поместив нагреватель и терморезистор в отдельную емкость, наполненную водой.
Литература
Автор: А.Дубровский