Блок регулирования освещенности - фотореле - содержит (см. рис. 4): фотодатчик ФД, резистор R14 установки порога срабатывания фотореле, усилитель-формирователь сигнала на микросхеме DD6 и электронный ключ VT8, VS4, к разъему XS4 которого подключают лампы дополнительного освещения. Эта часть схемы никаких особенностей не имеет и практически идентична рассмотренным выше.


Но в отличие от других функциональных блоков системы фотореле активно работает только в дневное время в течение 12-ти часов. На ночь (также на 12 часов) фотореле отключается. Управляет 12-ти часовым циклом часовой блок (таймер) с помощью ключа управления фотореле на VT7 и VT8 (см. рис. 1 и рис. 4). При наличии разрешающего сигнала от таймера на входе Х10 ключ управления подает питание +12 В через разъем Х9 на блок регулирования освещенности.
Ночью (в течение 12 часов) блок регулирования освещенности отключен и лампы дополнительного освещения не работают. Такое построение схемы обеспечивает для растений максимально возможную освещенность днем и естественный цикл смены дня и ночи.
Датчик освещенности (фотодатчик) ФД изготовлен из германиевого р-п-р транзистора типа МП15А, МП16Б, МП20А, МП25Б, МП26Б, МП41А или любого другого аналогичного. У транзистора удалено верхнее донышко корпуса, а вместо него вклеен кружок из тонкого 1-1,5-мм прозрачного пластика (см. фото 1-4). Для температурной компенсации последовательно с фотодатчиком VT1 включен транзистор VT2, также германиевый указанного выше типа. Корпусом фотодатчика служит небольшой непрозрачный пластмассовый стаканчик, в который плотно вставлен диск из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита с контактными площадками для транзисторов VT1, VT2 и отводящих экранированных проводов. Прозрачное окошко VT1 должно располагаться на уровне среза боковых стенок стаканчика.






Фотодатчик устанавливают над коньком крыши так, чтобы на него не падал прямой солнечный свет. Лампы дополнительного освещения желательно использовать люминесцентные, типа ЛД или ЛДЦ. Всего для теплицы площадью 15-20 м² необходимо установить четыре светильника, в каждом - по две трубки мощностью 80 Вт. Суммарная мощность дополнительного освещения - 640 Вт.
Блок часов (таймер) - представляет собой аналог электронных цифровых часов (без узла индикации времени). Схема блока часов (рис.6) выполнена на КМОП микросхемах серии К176 и поэтому потребляет очень малый ток. Это позволяет с помощью резервной батареи GB (из шести пальчиковых элементов 1,5 В), которая подключается к разъему Х12, обеспечить бесперебойную работу часового блока в течение всего летнего периода даже при длительных отключеньях сети ~220 В.
Таймер состоит из генератора минутных импульсов на специализированной «часовой» микросхеме DD7 типа К176ИЕ12 с кварцевой стабилизацией частоты и счетчиков-делителей на DD8, DD9, DD10 и DD11. Делители частоты формируют управляющие сигналы: с периодом 1 час (на выводе Х7) для блока регулирования влажности воздуха, и с периодом 12 часов (на выходе Х10) - для фотореле.
Развязка цепей питания от резервной батареи (+9 В) и от сетевого блока питания (+12 В) осуществляется диодами VD23 и VD24. Кнопка SB1 «Сброс» предназначена для обнуления всех счетчиков-делителей после включения питания. Индикатором включения часового блока служит светодиод HL1, мигающий с частотой 1 Гц.
Блок контроля и регулирования влажности воздуха состоит из двух независимых каналов (рис. 5). Один из каналов - ДВВ2, DD2.1, DD2.2, VT2, VS2 (см. также рис. 3) - следит за предельно допустимой влажностью воздуха, установленной резистором R7, и, если она превышена, включает вентилятор для проветривания. Этот канал ни по логике работы, ни по своей схеме не отличается от аналогичного в блоке контроля температуры воздуха.
Другой канал - ДВВ1, DD2.3, DD2.4,..., VT3, VS3 - следит за заданным уровнем влажности воздуха, который устанавливается резистором R9, включая по мере надобности увлажнитель-распылитель. Но из-за очень большой инерционности датчика влажности воздуха порядок включения распылителя сделан иным. Измерение влажности воздуха датчиком ДВВ1 осуществляется непрерывно, а включение распылителя - «дозировано», только один раз в час на 15-60 с. Необходимая влажность воздуха при такой схеме работы будет достигать заданного уровня только через несколько одночасовых циклов. Если не принимать во внимание большую инерционность датчика ДВВ1, может произойти сильное переувлажнение воздуха.
С этой целью в канал, который следит за заданным уровнем влажности воздуха, введены два дополнительных узла - электронный дозатор времени распыления воды на элементах микросхемы DD5 и схема совпадения на DD3 и DD4 (рис. 5). По сигналу таймера, который поступает на вход Х7, дозатор времени распыления (одновибратор) формирует на своем выходе Х5 сигнал разрешения длительностью 15-60 с. Этот сигнал подается на один из входов схемы совпадения (Х5). На другой ее вход (Х4) поступает сигнал от регулятора влажности воздуха.
При наличии сигналов одновременно на двух входах схемы совпадения (Х5 и Х4), а это возможно только когда влажность воздуха ниже заданной, сигнал с выхода схемы совпадений (Х6) открывает тиристор VS3 электронного ключа и включает насос подачи воды на распылитель. Вода распыляется в течение 15-60 с (длительность сигнала разрешения выбирают в зависимости от размера теплицы изменением емкости конденсатора С8), после чего увлажнитель отключается. Цикл работы увлажнителя будет повторяться каждый час до тех пор, пока влажность воздуха не достигнет заданного уровня.



Датчики влажности воздуха ДВВ1 и ДВВ2 изготовлены из обычных резисторов типа МЛТ-2,0 (см. фото 1-8). Защитное эмалевое покрытие с резистора нужно снять с помощью растворителя и остро заточенной щепки. Использовать для выполнения этой работы металлические инструменты недопустимо.
На очищенные от краски и обезжиренные токопроводящие дорожки резистора наносят влагопоглотитель - насыщенный раствор поваренной соли или гипса. Раствор соли наносят мягкой кистью, а гипс - остро заточенной спичкой в виде продольных черточек. Нанесенный влагопоглотитель нужно просушить при 40-60°С (под лампой).
Для датчика с солевым поглотителем берут резистор 130-150 кОм. Такой датчик предназначен для контроля влажности воздуха в пределах от 30 до 50%.
Датчик с гипсовым поглотителем изготавливают из резистора сопротивлением 430-470 кОм, рабочий диапазон этого типа датчика - 70-90%.
Конструкция и размеры пластмассового корпуса с монтажной планкой точно такие же, как и у датчиков температуры воздуха (см. выше). Подвешивают их вертикально в северной части теплицы выше уровня форсунок системы увлажнения воздуха. Капли воды не должны попадать на датчики.










Система увлажнения воздуха представляет собой два ряда форсунок, расположенных над грядками вдоль теплицы. Форсунки подключены к общей магистрали, необходимое давление воды в которой создает специальный насос. Но можно использовать и воздушное распыление, работающее от компрессора.
Калибровку датчиков влажности воздуха ДВВ1 (шкалу резистора R9) и ДВВ2 (резистор R7) проводят в небольшой коробке, внутри которой размещают контрольный психрометр любого типа, калибруемый датчик и плоскую емкость с водой. Меняя температуру воды в емкости, регулируют влажность внутри коробки. Показания контрольного психрометра считывают через небольшое прозрачное окошко в стене коробки.
Датчики с солевым поглотителем калибруют в диапазоне относительной влажности воздуха от 30 до 55%, а с гипсовым - от 70 до 95%.
По окончании калибровки датчиков влажности воздуха необходимо проверить работу электронного дозатора включения системы увлажнения. При включении системы, если влажность воздуха в «коробке» ниже заданной по шкале потенциометра R9, то лампа, имитирующая нагрузку, должна загораться каждый час на 15-20 с.
При эксплуатации системы в теплице, в которой выращивают помидоры, влажность воздуха должна находиться в пределах от 30 до 50 %. В этом случае следует применять в обоих каналах датчики ДВВ1 и ДВВ2 с солевым поглотителем. Для теплицы с огуречной рассадой необходимо поддерживать влажность на уровне 70-90% - здесь подойдут датчики с гипсовым поглотителем.
Работу функциональных блоков системы обеспечения микроклимата (за исключением блока контроля и регулирования влажности почвы) обеспечивает общий блок питания. Он собран по типовой схеме параметрического стабилизатора напряжения с мощным эмиттерным повторителем на VT9, VT10 и узлом защиты от короткого замыкания на R27 и VT11. Трансформатор ТР1 должен иметь мощность 20-25 Вт, напряжение вторичной обмотки -14 В при токе до 1 А.



Все функциональные блоки системы обеспечения микроклимата: фотореле, блоки регулирования температуры и влажности воздуха, температуры почвы, часовой блок и общий блок питания (рис. 4-7) собраны в одном общем корпусе. Из соображений безопасности корпус сделан целиком деревянным - из дощечек толщиной 12-15 мм и многослойной фанеры толщиной 6-8 мм. Детали корпуса собирают в шип на водостойком клее и обязательно пропитывают горячей натуральной олифой.
На лицевую панель корпуса вынесены все органы управления функциональными блоками: выключатели, гнезда предохранителей, сигнальные светодиоды, потенциометры со шпалами, разъемы датчиков (стандартные штепсельные разъемы СГЗ или СГ5) и розетки для подключения исполнительных устройств (ламп освещения, насосов и других).
Усилители функциональных блоков с управляющими транзисторами, часовой блок и общий блок питания собраны на одной общей плате. Тиристоры и силовые диоды электронных ключей установлены на теплоотводы из листового алюминия толщиной 2-3 мм с размерами 150x150 мм, согнутые в виде буквы «П». Теплоотводы крепят на задней крышке корпуса с внутренней ее стороны. Размеры пластин теплоотводов для мощных транзисторов: VT10 - 70x70 мм; VT8 - 20x20 мм.
Номиналы и типы большинства деталей указаны на принципиальных схемах. Постоянные резисторы - МЛТ, кроме R27 (рис. 7). Последний - самодельный, проволочный из нихрома или константана мощностью не менее 4 Вт. Электролитические конденсаторы - типа К50-35, остальные - типа КМ или аналогичные. Микросхемы серии К176 можно заменить их аналогами серий К561, КР1561 или CD4000.
Усилители функциональных блоков и их электронные ключи в настройке и регулировке не нуждаются. Если все детали исправны и нет ошибок в монтаже, все должно работать. Настройка, как уже было сказано выше, сводится к калибровке датчиков и градуировке шкал соответствующих потенциометров.
После проверки работоспособности всех каналов и исполнительных устройств можно включить систему обеспечения микроклимата в режим постоянной эксплуатации. Делают это в 6-7 часов утра, включением в сеть и нажатием кнопки «Сброс».


Предложенные автором схемы электронных ключей (см. рис. 3-5) представляют серьезную опасность, так как под полным напряжением сети оказываются все элементы схемы функциональных блоков, в том числе и датчики. Эксплуатация таких устройств в помещениях с повышенной влажностью (а в теплице влажность может подниматься до 90% и более) по нормам электробезопасности не разрешается. Поэтому мы настоятельно рекомендуем тем, кто решит повторить эту конструкцию, электронные ключи всех без исключения функциональных блоков собрать по схеме, приведенной на рис. 2. Эта схема имеет гальваническую развязку от сети ~220 В на оптроне АОУ103 и обеспечивает приемлемый уровень электробезопасности.