Уменьшить затраты времени, снизить расход электроэнергии и воды можно при помощи этого несложного аппарата, который обеспечивает автоматический переход режимов освещенности и температуры и их поддержание на установленном уровне при смене дня и ночи, а также проследит за уровнем влажности. Автомат состоит из двух функциональных частей: таймера и блока автоматики с источником питания.
Принцип работы таймера. В качестве времязадающих элементов используются два готовых карманных будильника китайского производства типа "Miracle" с ЖК индикацией. Каждый из них питается от отдельного источника — одного элемента типа "АА" (A316) на 1,5 В.
При совпадении установленного времени будильника с показаниями текущего времени будильники вырабатывают тоннальный прерывистый сигнал, который излучается миниатюрным электромагнитным звукоизлучателем. Переменное напряжение с этого излучателя поступает на контрольное устройство. В качестве времязадающих элементов можно использовать и другие цифровые часы-будильники.
Переменное напряжение на выходе будильника недостаточно для того чтобы на него реагировали цифровые микросхемы серии КМОП или МОП, по этому используются два усилительных каскада на транзисторах VT1 и VT2, которые преобразуют эти импульсы в импульсы логического уровня. Пока ни один из будильников не сработал на коллекторах VT1 и VT2 установлены напряжения высокого логического уровня и состояние триггера на элементах D1.1 и D1.2 не меняется.
Если, например, сработал будильник Б1 на коллекторе VT1 появляются отрицательные импульсы, первый же из которых переводит триггер на микросхеме D1 в состояние с логическим нулем на выводе 11. При этом открывается транзисторный ключ на VT3 и на его коллекторе появляется напряжение высокого уровня (около 24В), используемое для перевода автомата в режим "День" (Д). Об этом сигнализирует светодиод VD3.
Будильник звучит около минуты, но и после окончания его сигнала триггер остается в этом состоянии до тех пор пока не поступит сигнал от второго будильника Б2, переводящего систему в режим "Ночь" (Н), при этом триггер устанавливается в противоположное состояние. О включении режима "Ночь" сигнализирует другой светодиод VD2. При этом на коллекторе VT4 будет напряжение высокого уровня (+24В), а на коллекторе VT3 — нуль.
Принципиальная схема устройства автоматики показана на рисунке 2.
Оно содержит три канала регулировки освещенности, температуры воздуха и влажности почвы. Каждый из каналов включает в себя измерительный мост с датчиком регулируемого параметра, компаратор на операционном усилителе и выходной транзисторный ключ, который управляет электромагнитным реле.
Не инвертирующие входы операционных усилителей подключены к плечам мостов, в которых включены датчики, а инвертирующие входы к плечам, в которых производится предустановка при помощи переменных резисторов R2, R5 и R8. Если значение регулируемого параметра ниже заданного, напряжение на не инвертирующем входе соответствующего ОУ будет больше чем на инвертирующем и напряжение на выходе ОУ будет близко к 25В. А если наоборот, если значение параметра будет выше заданного, то на выходе ОУ напряжение будет близко к нулю.
В первом случае соответствующий выходной транзисторный ключ будет открыт и ток будет подан на обмотку электромагнитного реле, а его контактная система включит необходимое устройство, а во втором случае ключ будет закрыт и реле будет обесточено.
Канал регулировки температуры воздуха выполнен на ОУ А1 и транзисторах VT1 и VT2. Измерительный мост образован резисторами R1-R3, R11, R12 (терморезистор) и R13. Необходимую температуру устанавливают резистором R2. Чем ближе его движок к нижнему по схеме выводу тем выше значение температуры, при котором переключается компаратор на ОУ А1.
В режиме "Ночь" с выхода таймера через делитель R14 R15 на базу транзистора VT1 поступает напряжение, которое его открывает и часть сопротивления измерительного плеча моста (часть подстроечного резистора R13) замыкается, и в результате общее сопротивление этого плеча уменьшается, а значит и изменяется точка срабатывания компаратора, перемещаясь в область более низкой температуры чем днем.
Таким образом ночью температура в теплице понижается на некоторое значение, которое можно установить подстройкой резистора R13. Чем ближе движок этого резистора к левому по схеме выводу тем больше будет разница между дневной и ночной температурой в теплице.
Так как расстояние от датчика температуры R12 до самого узла управления может быть значительным и не исключено проникновение в линию связи между терморезистором и входом устройства автоматики наводок и помех в схеме вводится цепь замедления состоящая из конденсатора С1, который подавляет все эти наводки и помехи и компаратор на А1 реагирует только на медленные изменения напряжения на R12-R13, которые имеют место при изменении температуры.
Канал регулировки освещенности собран по аналогичной схеме на операционном усилителе А2. Как видно из схемы напряжение на фоторезистор R16 поступает от таймера в то время когда он находится в положении "День". В это время напряжение на делителе R16 R17 получается около 6В, точное значение которого зависит от освещенности фото резистора.
В дневное время при недостаточной освещенности (когда уровень освещенности ниже уровня установленного при помощи резистора R5) на выходе компаратора на А2 устанавливается напряжение близкое к напряжению питания и открывается транзисторный ключ VT3, который, при помощи электромагнитного реле Р2 включает свет.
Если уровень солнечного света достаточен на выходе А1 будет ноль и освещение включаться не будет. Тоже самое и при включении режима "Ночь", когда напряжение на фоторезистор не поступает, и в это время на выходе А2 также будет ноль, а значит свет включаться не будет.
По аналогичной схеме построен и канал регулировки влажности почвы на A3, разница в том, что его работа ни как не зависит от того день сейчас или ночь. При недостаточной влажности сопротивление датчика R21 увеличивается и включается система полива при помощи реле Р3. Как только влажность становится достаточной сопротивление R21 уменьшается и полив выключается.
Источник питания построен по простой трансформаторной схеме с параметрическим стабилизатором напряжения. Он вырабатывает стабильное напряжение 24-26В.
