Терморегуляция погреба
Осенью рябина словно огнем полыхала от обилия ягод. По народным приметам это предвещало суровую зиму. Надо было серьезно готовиться к сохранению урожая, и я оборудовал подвал в гараже универсальным терморегулятором, описанным с статье Е. Перельцвайга «Универсальный терморегулятор». Испытал его, поместив электронный ртутный термометр в 2-литровую банку с тающим льдом, взятым из морозильной камеры холодильника, и установил контакт термометра на температуру +2°С. Убедился в работоспособности устройства и успокоился. Осень была теплой. Температура в подвале держалась около +8°С при открытой вытяжной вентиляции.
Морозы наступили внезапно, когда я был в командировке. Тогда я вспомнил про открытую вентиляцию — пришлось звонить родным и давать соответствующие указания. Вернувшись домой, пошел в гараж проверить, как там чувствуют себя мои овощи. Неоновая лампочка терморегулятора светилась, сигнализируя о работе нагревателя. Но ведь из этого еще ничего не следует, подумал я. Возможно, что в подвале мороз и нагреватель не успеет компенсировать охлаждение? Мороз на улице составлял около — 25°С, дома имелся небольшой запас овощей, поэтому мне не хотелось лезть в подвал и дополнительно остужать его. Но надо было удостовериться, что там все в порядке, и пришлось спускаться в личное овощехранилище только для того, чтобы посмотреть на термометр. Последний, к моему удовольствию, показывал около +3°С. Лампочки нагревателя горели.
Вылезал из подвала я с твердым убеждением, что терморегулятор - это хорошо, но по пути домой удовлетворение от работы терморегулятора стало не таким уж полным. Во-первых, подумал я, перед тем как включить нагреватель в подвале (это происходит при температуре нижнего допустимого предела, то есть примерно при +2°С), автоматическая система должна была бы закрыть вентиляцию уже при достижении верхнего уровня желательной температуры (то есть +6°С). Во-вторых, желательно, чтобы информация о температуре в подвале поступала в гараж.
Рис. 1. Схема устройства закрытия заслонки вентиляционного короба: 1 — короб; 2 — заслонка; 3 — соленоид; 4 — контактный термометр
Подумано — сделано. Для управления заслонкой вентиляции решил применить ту же схему, что использовал для универсального терморегулятора, заменив в ней нагреватель на заслонку (рис. 1). Если учесть разнобой в рекомендациях по хранению картофеля (основного нашего овоща) и принять во внимание то, как его хранят в Нидерландах, то выходит, что лучше всего картофель держится при температуре от +4°С до +6°С. В этих условиях он не прорастает, не изменяет своих вкусовых качеств и сохраняет хорошую всхожесть. То есть смысл объединить схемы управления заслонкой и нагревателем в одну очевиден (рис. 2). Неоновую лампочку ТН-3, светящуюся при наличии напряжения на нагревателе, хотите устанавливайте, хотите нет.
Рис. 2. Схема устройства закрытия заслонки и подогрева погреба: 1 — короб; 2 — заслонка; 3 — соленоид; 4 — нагреватель; 5 — контактный термометр
Понятно, что электрический исполнительный механизм для закрытия заслонки вентиляции должен иметь подвижную часть, которая могла бы находиться только в двух положениях, соответствующих открытой и закрытой заслонке. Поэтому здесь подойдет либо механизм с электромагнитным (соленоидным) приводом (рис. 3), либо с пружинным приводом, запасающим энергию при ручном открытии заслонки (рис. 4).
Рис. 3. Механизм закрытия заслонки с помощью соленоида: а — заслонка открыта; б — заслонка закрыта; 1 — короб; 2 — заслонка; 3 — соленоид; 4 — конечный выключатель; 5 — сердечник
В случае с соленоидом последний питается током через конечный выключатель, например, микропереключатель типа МП-1. Размыкание электрической цепи соленоида осуществляется тем же микропереключателем и происходит при вхождении сердечника в электромагнит соленоида, то есть при закрытии задвижки. Пружинный же механизм включает в себя электромагнитную защелку, фиксирующую заслонку в открытом положении. При срабатывании реле защелка опускается (притягивается к сердечнику) и освобождает заслонку, которая под действием пружины закрывает короб. Такую защелку легко сделать, например, из электромагнита реле РПУ-2 (220 В, 50 Гц). Как и в первом случае, электромагнит здесь запитан через конечный выключатель — микропереключатель типа МП-1, который размыкает цепь электромагнита после закрытия заслонки.
Рис. 4. Механизм закрытия заслонки с пружинным приводом: а — заслонка открыта; б — заслонка закрыта; 1 — короб; 2 — заслонка; 3 — реле РНУ-2; 4 — ручной привод защелки; 5 — конечный выключатель
В обоих исполнительных механизмах предусмотрено и ручное закрытие заслонки: в первом случае, задвигая сердечник в соленоид, во втором — управляя спуском защелки рукой с помощью проволочного кольца.
Рис. 5. Нагрева гель для погреба
В качестве нагревателя для погреба наиболее приемлемы осветительные лампы накаливания. Однако необходимо их затемнить, так как свет побуждает спящие глазки овощей к прорастанию, то есть к порче овощей. Я сделал корпус нагревателя из старого ведра, в дне которого установил патроны для трех ламп (рис. 5). Дно и крышку корпуса снабдил отверстиями для прохода воздуха. На крышке снизу укрепил экран, перекрывающий вентиляционные отверстия от света лампы, но не препятствующий проходу воздуха. К ведру прикрепил три ножки. Получился отличный калорифер. Он удобен в эксплуатации — для замены ламп достаточно снять крышку с ведра. Да и патроны не перегреваются, так как лампы расположены выше их. Лампы соединил параллельно, что обеспечивает достаточную надежность нагревателя, ведь три 100-ваттные лампы надежнее, чем одна 300-ваттная.
Проблема «извлечения» информации о температуре из подвала в гараж обсуждалась на симпозиуме с соседями по гаражу. Правый сосед, фанатик подледного лова рыбы, безоговорочно принял способ, устройство для осуществления которого и сам сосед изображены на рис. 6. Тут все ясно из рисунка.
Я же остановился на устройстве «длинный градусник» (рис. 7), состоящем из колбы (стеклянной бутылки), установленной в подвале, а также стеклянной трубки, закрепленной на стенке гаража. Колба и стеклянная трубка соединены металлической трубкой небольшого диаметра. Колба, металлическая трубка и частично стеклянная трубка заполнены жидкостью с большим коэффициентом объемного расширения, например, соляркой, которая по сравнению с бензином, керосином, спиртом и тому подобными жидкостями менее пожароопасна, имеет не такой сильный запах и совсем не годится в качестве напитка. Объем колбы необходимо согласовать с внутренним диаметром стеклянной трубки, учитывая коэффициент объемного расширения жидкости. Дело в том, что здесь придется отградуировать шкалу, которая нанесена на стеклянную трубку и призвана обеспечить отслеживание уровня жидкости примерно от 0°С до +15°С (при более высокой температуре жидкость станет уходить в плоскую пластмассовую бутылку из под шампуня, укрепленную на верхнем конце стеклянной трубки).
Рис. 6. Изменение температуры в погребе любителями зимней рыбалки
Цена деления такой шкалы определяется с помощью контрольного термометра. Для установки на шкале 0°С колбу помещают в тающий снег (лед) и доливают жидкость в систему до риски 0°С на шкале. Как «разметить» другие температуры на шкале, понятно без объяснения.
«Длинный градусник» работает хорошо, если в колбе нет воздушного пузыря, а верхняя бутылка соединена со стеклянной трубкой так, чтобы обеспечить полный слив жидкости обратно в трубку при снижении температуры до 0°С. Соединения частей градусника выполняют с помощью шлангов и пробок, химически стойких к рабочей жидкости (они не должны пропускать жидкость или разбухать под ее воздействием). Левый сосед по гаражу одобрил мое решение и сказал, что эта схема открывает необъятный простор для совершенствования терморегуляции погреба в смысле применения современных электронных средств.
Моя схема универсального терморегулятора работала отлично, только не нравилось мне, что в схеме в качестве датчика температуры среды используется электроконтактный ртутный термометр типа ТК-1. Во-первых, не так просто его найти. Во-вторых, он опасен, так как содержит много ртути, то есть использование его в быту крайне нежелательно.
Рис. 7. "Длинный градусник": 1 — емкость с рабочей жидкостью; 2 — металлическая трубка; 3 — стеклянная трубка; 4 — пластмассовая емкость
Альтернативным устройством стал доработанный мною комнатный биметаллический термометр с корпусом из оргстекла (рис. 8). С лицевой стороны этого термометра под винт, крепящий ступицу биметаллического элемента, устанавливается шайба с лепестком, чтобы припаять к последнему провод для управления тиристором. В задней стенке корпуса термометра бормашинкой прорезается дугообразное отверстие, соответствующее ходу основания стрелки, установленной на конце биметаллической спирали. Это отверстие делается такой длины, чтобы быть больше хода стрелки от 0°С до +30°С.
К задней стенке корпуса крепится система для установки температуры срабатывания исполнительного механизма. Система состоит из двух колец из оргстекла, большее из которых приклеивается к задней стенке термометра и прижимает своим бортиком к этой стенке меньшее кольцо (последнее может поворачиваться и снабжено стопорным винтом, фиксирующим положение этого кольца в определенном положении). В меньшем кольце имеется также контактный штырь, расположенный на пути хода стрелки термометра. При сборке необходимо контактный штырь расположить справа от стрелки.
К контактному штырю припаивается второй провод управления тиристором. Вот и все! Работает устройство так же, как и ртутный контактный термометр. При температуре выше +4°С стрелка находится в контакте со штырем, установленным на отметке +4°С. В этом случае цепь замкнута и тиристор закрыт. При понижении температуры стрелка отойдет от контактного штыря влево, цепь разомкнется, тиристор откроется, ток пойдет к заслонке и нагревателю, заслонка закроется и отключится от схемы, нагреватель начнет повышать в погребе температуру до тех пор, пока стрелка термометра снова не придет в контакт с контактным штырем. Вот теперь — другое дело! Нет проблем!
(Система терморегуляции, конечно, хорошая! Только жаль, что открывать заслонку при повышении температуры схема не в состоянии. Ну, эту проблему пусть уже решают наши читатели. — Примечание редактора.)
Рис. 8. Конструкция электроконтактного биметаллического термометра: 1 — стрелка; 2 — контактный штырь; 3 — большое кольцо; 4 — малое кольцо; 5 — стопорный винт
