При штучному вирощуванні грибів у теплиці потрібно підтримувати певну вологість субстрату з грибницею, поливаючи його невеликими порціями води і не допускаючи перезволоження. Починати поливання слід, як тільки висохнуть краплі води, що залишилися від попередньої. Технічно це вдається здійснити з допомогою ємнісного реле, реагує на наявність крапель. Управляє Реле електромагнітним клапаном, що відкриває доступ води в зрошувальну систему.
Ємнісне реле повинне дозволяти подачу води при меншій вологості субстрату, а забороняти - при більшій, тобто володіти гістерезисом. В іншому випадку поливання буде дуже частою, не виключено брязкіт водяного клапана, його неповне відкривання і закривання. Гістерезис нескладно забезпечити з допомогою електромагнітного реле, струми спрацьовування і відпускання якого не рівні. Але при підвищеної вологості механічні контакти ненадійні, тому переважніше управляти клапаном за допомогою електронного ключа, а гістерезис забезпечити, наприклад, за рахунок позитивного зворотного зв'язку.
Прототипом ємнісного реле, схема якого зображена на рис. 1, послужила конструкція В. Нечаєва ("Радіо", 1988, № 1, с. 33). Описане там на пристрій мікросхемі структури КМОП з резисторами номіналом до 6 МОм виявилося зовсім непрацездатним в умовах характерної для теплиці середовища з підвищеною вологістю. У пропонованому варіанті встановлена мікросхема К155ЛАЗ структури ТТЛ, опір резисторів значно зменшено. Передбачені ручні регулювання рівня спрацьовування і ширини зони гістерезису. З міркувань електробезпеки реле живиться змінним напругою 24 В, дозволених для використання в теплицях.
(натисніть для збільшення)
Датчиком вологості грибниці служить четвірка скручених в джгут проводів в поліетиленовій ізоляції діаметром 0,5 мм (по міді). Відповідні дроту можна витягти з телефонного кабелю ТПП. Відрізок джгута довжиною 4,5 м намотують на раму розмірами 180x160 мм з ізоляційного матеріалу. Один кінець відрізка ізолюють - покривають розплавленим бітумом і обмотують поліетиленовою плівкою. Дроти на іншому кінці з'єднують попарно і підключають до ємнісного реле, встановленим поблизу, але вище зони дії поливних форсунок. Так як діелектрична проникність води дуже велика, краплі, осідаючи на проводах датчика, збільшують ємність між ними приблизно з 300 до 600 пФ.
На елементах DD1.1 і DD1.2 зібраний симетричний мультивібратор, який, як показала перевірка, працює надійніше несиметричного. Мультивібратор виробляє прямокутні імпульси частотою 50 кГц. До виходу елемента DD1.2 підключена дифференцирующая ланцюг R5C4. Так як конденсатор С4 утворює з ємністю датчика Сх ємнісний дільник напруги, амплітуда продифференцированных імпульсів на базі транзистора VT1 залежить від кількості вологи, що осіла на дроти датчика. Конденсатор C3 - розділовий.
На емітер транзистора VT1 виділяються лише вершини імпульсів позитивної полярності і приблизно трикутної форми. Поріг відсічення залежить від напруги зсуву, що надходить на базу транзистора VT1 через резистори R3 і R4. З зменшенням порога ростуть амплітуда і тривалість імпульсів. Аналогічний ефект спостерігається при зменшенні ємності датчика Сх. На виході елемента DD1.3 - прямокутні імпульси низького логічного рівня, тривалість яких залежить від положення движка підлаштування резистора R6, датчика вологості і величини напруги зворотного зв'язку, що надходить через резистор R3.
При низькому рівні на виході елемента DD1.3 конденсатор С7 розряджається через діод VD6, при високому - повільно заряджається через резистор R9. Ємність конденсатора С7 обрана досить великий для того, щоб він не встигав повністю зарядитися або розрядитися. Середнє значення напруги на ньому приблизно назад пропорційно тривалості імпульсів. Якщо напруга на конденсаторі С 7 (з урахуванням падіння напруги на ділянці база-емітер транзистора VT2) нижче порогу перемикання елемента DD1.4, напруга високого логічного рівня з виходу цього елементу надходить через резистор R12, змиттерный повторювач на транзисторі VT3 і резистор R14 на керуючий електрод тріністора VS1. Тріністор, включений у діагональ діодного моста VD1-VD4, відкривається і замикає ланцюг живлення електромагнітного клапана YA1. Поливання дозволена.
Частина вихідної напруги елемента DD1.4, знімається сдвіжка підлаштування резистора R13, служить сигналом позитивного зворотного зв'язку, створює необхідний гістерезис.
У міру зволоження грибного субстрату ємність датчика Сх зростає. Це веде до зменшення амплітуди імпульсів на базі транзистора VT1 і збільшення напруги на конденсаторі С7.
При досягненні достатньої вологості високий рівень напруги на виході елемента DD1.4 змінюється низьким, тріністор VS1 закривається і клапан УА1 припиняє доступ води в поливну систему.
Розглянутий варіант розрахований на клапан YA1, керований перемінним напругою. Якщо клапан або інший виконавчий пристрій працює від постійного струму, силові ланцюги ємнісного реле можна зібрати за схемою, зображеною на рис. 2.
На діод VD5, конденсаторах С5, С6 і резисторі R7 зібраний однополуперіодний випрямляч. Стабілізатор на транзисторі VT4 забезпечує на своєму виході напруга 5 В для живлення мікросхеми DD1.
Друкована плата ємнісного реле і розташування деталей на ній показано на рис. 3. У пристрої використані резистори МЩ конденсатори БМ і МБМ, оксидні конденсатори К50-6, причому С5 і С6 встановлені поза плати. Транзистор VT4 забезпечений тепловідводом площею 20 см2. При невеликий (менше 3 Вт) потужності поливного клапана у відведенні тепла від тиристора VS1 немає необхідності.
(натисніть для збільшення)
Налагоджуючи реле, слід підібрати конденсатор С4, місткість якого повинна бути приблизно у півтора рази більше ємності датчика сухого. Поріг спрацьовування регулюють підлаштування резистором R6, а гістерезис (різниця порогів спрацьовування і відпускання) - R13. Якщо оптимальний режим роботи досягається лише при встановленні зазначених резисторів в крайні положення, слід змінити номінали резисторів R3 і R4.
Автор: Ю. Єгоров, р. Москва