Инкубатор-автомат А-120Б

Доброго дня всем.

Спасибо редактору за инициативу, в течении почти 2-х лет многое поменялось с момента публикации упомянутой статьи в журнале "Радiоаматор", к примеру я перебрал еще 3 версии электроники с подобной функциональной структурой, где только последнюю (четвертую) версию запустил в серию, фотографии новой версии электроники разместил в теме "Сделай сам (инкубатор)", там корпус без верхней крышки и видна вся элетронная начинка", схемы на него еще не публиковал, пока это все в работе. Единственное что могу сказать про них, что я их перевел на специализированные датчики температуры и влажности, сохранил принцип модульности, пока эта версия на обычных выводных деталях (у меня огромный запас выводных деталей который еще не израсходован полностью). В качестве новшества в блок измерения и регулировки температуры я добавил управление воздушной заслонкой, элемент свойственный для промышленных инкубаторов. На такой шаг я решился после долгих уговоров постоянных заказчиков, которые имеют инкубаторы вместимостью 1500 и более яиц. Для перспективы это хорошо, но пока есть одно неудобство, схемы пока сложны для начинающих радиолюбителей. Сейчас веду доводку четвертой версии (ее условное обозначение А120М), где главный упор делается на упрощение схемы при сохранении качества, сокращение трудоемкости при настройке, и улучшение повторяемости характеристик при серийном изготовлении. Испытания первых двух экземпляров дали хороший результат и есть резон перевести на их монтаж SMD.

И в чем достопримечательность концепции А120Б, что в ней каждая функция выполняется отдельным блоком (своя плата), которую можно заменить на более совершенную при модернизации или ремонте. Кроме всего этого любой блок из его состава можно приспособить к другому инкубатору, который не содержит искомую функцию, как правило это блок измерения и управление влажностью или сервисная сигнализация отклонения от режимов.

Недавно в разделе "Книги" была размещена еще одна аналогичная статья, это "Мини-инкубатор А50Б", где можно ознакомиться с более простым вариантом электроники для инкубаторов, где в качестве индикатора температуры использована линейка светодиодов под управлением специализированной микросхемы. По сложности он занимает промежуточное положение между простейшими терморегуляторами и сложными, аналогичные А120Б (я его считаю сложным для самостоятельного повторения, очень много подводных камней при его настройке).

Если есть замечания, предложения и идеи по его улучшению и усовершенствованию, я всегда готов для конструктивного обсуждения. Лично я считаю что линейку аналоговых терморегуляторов стоит сохранить несмотря на упорное наступление и вытеснение со стороны цифровых и микропроцессорных блоков управления для инкубаторов.

Доброго дня всем.
В оригинальной версии на инкубатор А120Б в канале измерения температуры изначально не содержится автоматическое управление воздушной заслонкой, которая в проекте не предусматривалось. Для инкубаторов с малой вместимостью это допустимо и многие изготовители не включают автоматику на воздушную заслонку, эту функцию они перекладывают на владельца инкубатора, который сам отслеживает и устанавливает вручную ее открытие (приоткрытие) и закрытие. Испытания которые я провел в прошлом году, указали на необходимость ее введения, и мне пришлось доработать схему под эту задачу, кроме этого термодатчики на P-N переходе имеют недостаточную повторяемость, чувствительность и сложны в настройке, как результат схема переведена на другой тип датчиков, а именно на LM35 (LM335), характеристики которых нормированы уже в процессе изготовления на заводе. Так же учел и все проблемы и замечания связанные с дребезгом коммутации нагревателя. Заодно произвел и упрощение схемы и разводку печатной платы сделал более компактной. Для предварительного ознакомления привожу электрическую принципиальную схему для канала измерения и регулировки температуры. Желающие могут высказать свои замечания и предложения, это поможет мне его улучшить в дальнейшем. Помимо всего этого есть уже и разводка печатной платы на него, могу выложить по заявке трудящихся.
Файлы:
a120m_trm_6.jpg

Добрый день всем кому это интересно.
Я чесно говоря цифровик. И моя схемотехника работает на очень многих птицефабриках. И позволю не согласиться с тем, что в данном применении аналоговая техника лучше. Последний аналоговый регулятор я поставил на инкубатор в 1980 году. И уже с 1982 года (первый блок БМИ-Ф-15.00) успешно работает по сей день. Это не сплошная цифра. Есть аналоговый усилитель внутри. и выпущено на данный момент примерно 34-38 тысяч шт. Преимущество. Никаких аналоговых регулировок и простота. Последний БМИ-Ф-18.01 сплошная цифра. Для примера привожу схему. Практически ничего нет. А возможности:
1.Беспроводные интерфейсы как в телефоне Bluetooth. Т.е. все настройки вы грузите с телефона.
2. Интерфейс RS-485 до 5 км. на проводе.
3. Беспроводный ZigBee . Контроль всех Ваших объектов дистанционно на Вашей территори.
4. ИК пульт. Мы берем от телевизора филипс (стоит 100 руб.) и у вас полная клавиатура да еще без проводов.
5. Цифровые датчики температуры, влажности.
6. Энергонезависимая память.
7. Автоматичаское управление заслонками, водой, поворотом, сиреной, светом в камере, .....
8. Куча других датчиков (дверей, оборотов вентилятора, концевики поворотов, СО2 и др.....
9. И реальная программа, которая практически исключает человеческий фактор.
Согласитесь, что трудно сравнивать аналоговый телефон с диском и сотовый. Возможности не сравнимы.
Да большинство говорит, что используют только связь. Но они забывают остальные реальные факторы(независимость от места, роуминг, СМС, записная книжка и ......)
Да с новым оборудованием научились работать далеко не все. Но как сегодня уже почти никто не переключает каналы телевизора на самом телевизоре(все пользуются пультом), так и завтра неизбежно Вы поймете преимущества и надежность цифры в инкубации.
Если я вас не убедил, пишите свои аргументы.
С уважением, Сергей.

Файлы:
pult_novyy2.jpg
shema_platy_osnovnoy.jpg

Доброго вечера всем.

Спасибо и моему тезке (т. е. самому Сергею Еременко) что обратил внимание и этой теме. Сейчас с цифровыми блоками тягаться сложновато, со стороны аналоговых устройств тоже есть ряд особенностей, ради которых еще рано списывать на пенсию. Сама задумка пр А120Б была еще 8 лет назад и при ее разработки я ставил чисто учебные задачи для студентов по применению ОУ с условием применения деталей общего применения, но при этом получить более приемлемые характеристики по сравнению со своими аналогами. Другим мотивом было то, что в литературе и периодике есть огромное количество схем терморегуляторов сделанных под копирку с различными мелкими схемотехническими вариациями, после этого я не выдержал, собрал до кучи все мои наработки, привел их в порядок и оформил, при этом снабдил довольно подробным описанием сборки и настройки для повторения. Все это рассчитано на контингент среднего звена, ведь не каждый позволит себе сделать цифровой блок с нуля, ведь писать программу не каждому по зубам, не каждый позволит себе сделать или купить вспомогательные примочки для изготовления и программирования цифрового блока в одном экземпляре. Далее практика показала что многие обыватели не готовы эксплуатировать такие сложные блоки, и мне пришлось на суд представить более простой блок, под названием А50Б, который не столь нафарширован сервисом, тоже с расчетом на контингент слабо владеющий программированием, но умеющий держать паяльник в руках и хорошо разбирается в схемах.
Схемы предложенные Сергеем отлично вписываются для промышленных инкубаторов, где предприятие может позволить затраты побольше на добротное оснащение для инкубаторов, рядовой владелец личного хозяйства и фермер такую роскошь позволить не могут, поэтому они пускают в ход все что попроще и дешевле, к сожалению недостаточно эффективны. Иными словами предложение Сергея могут принять средние и крупные предприятия, а мелкие собственники попросту выпадают из этой структуры.
К примеру в других темах я тоже выкладывал черновики схем блоков на микроконтроллере (простые, средние и посложнее), которые занимают промежуточное положение между простыми и промышленными вариантами. Сейчас работаю над промышленным вариантом на основе ATmega128, где в качестве задачи стоит заполучить выше описанный сервис с более меньшими аппаратными затратами. Правда тяжело будет соревноваться с целым коллективом (конструкторский отдел или бюро), время потом расставит все на свои места, практика показывает многие вещи дополняют друг друга, поэтому я не откажусь от сотрудничества с ними в области разработок. Для начала постараюсь выложить публикацию блока попроще на микроконтроллере а дальше уже буду действовать по обстоятельствам и реакции форумчан.

Доброго дня всем.
После долгого затишья решил нарушить эту обстановку несмотря на то, что на сегодня аналоговые блоки управления для инкубаторов давно не в моде и мало востребованы, вдобавок не исключено что будет много критики что не стоит работать с такой древностью. Но тем не менее это очень помогло отработать целый ряд алгоритмов управления для промышленных инкубаторов (и не только) которые я потом переложил уже программы для микроконтроллерных блоков управления. Как было упомянуто выше из постов повыше я перебрал еще кучу вариантов, к ним я добавил еще один, он в данном разделе это будет "Последний из могикан", дальше будут публикации только на микроконтроллере.
В последней версии все функциональные блоки перепахал капитально, которые мало похожи на исходный вариант, но все это по порядку:
1) Блок измерения и поддержки температуры. Первая версия была рассчитана для датчика температуры на P-N переходе, она свою задачу решала отлично, но в плане повторяемости это самое худшее, требовало много регулировочных работ для калибровки датчика на P-N переходе. Далее в этот блок добавил канал управления воздушной заслонкой, схему переделал под датчик LM35, ввел элементы регулируемой задержки запуска симисторов, ввел узел защиты от перегрева свыше 38,3 градусов, далее заводским способом сделал платы. Подобная плата и стала основной версией, получилась посложней, но зато я заполучил то что хотел: отличная повторяемость и минимум настроечных операций, отличная термостабильность самой платы (при значительном изменении температуры в комнате температура уставки практически не меняется). В прошлом году сделал еще один вариант, он предусмотрен под датчик LM335, там уже появилась возможность корректировать показания температуры под конкретный образцовый термометр и камеру инкубирования без введения дополнительных элементов подстройки.
2) Блок измерения и поддержки влажности. Здесь первая версия тоже была предусмотрена под влажный датчик температуры на P-N переходе. Вторую версию я переделал под датчик HIH3610 или HIH4000.003 и ввел элементы регулировки задержки включения симистора для устройства увлажнения, соответственно сделал заводскую плату в несколько комплектов.
3) Блок поворота и сигнализации. Данный блок получил минимальные доработки, там я добавил только узел звуковой сигнализации который реагирует на превышение температуры свыше 38,3 градуса, отсуствие поворота свыше 1,5 значений периода поворота и пропажа напряжения в сети свыше 10 секунд. В качестве бонуса в схему ввел возможность изменять дискретно период поворота (30 мин., 1ч и 2 ч.)
4) Блок питания с резервированием электропитания. Вторая версия тоже значительно отличатся от первой и там я более тщательно проработал узел подзарядки аккумулятора, даже на сегодня он пока не полностью соответствует моим капризам, пока предусмотрен только под свинцовые гелевые аккумуляторы, сам аккумулятор может обеспечить питание только самого блока управления (измеряет и показывает), управление силовой части пока не предусмотрен. На данном моменте завершил и этот вопрос, но все это предусмотрено на 12В питание для инкубаторов до 100 яиц от сети+аккумулятор, все собрано в "железе", но нужно время для контрольного вывода.

За последние 12 лет собрал 14 аппаратов, все они дали отличный результат (выводимость не хуже 85...90%), серьезных поломок не было, только мелкий послегрантийный ремонт датчиков температуры и влажности и подстройка под конкретную инкубационную камеру ( на 15000 яиц под Универсал-55, на 1200 яиц под ИНКИ-1200 и на 120 яиц под самодельный из медицинского термошкафа). В приводимых фотоснимках приведен самодельный инкубатор на 100 яиц, там по спец.заказу добавил таймер для программируемой продувки камеры отдельным корпусом. При контрольном выводе выводимость составило 84%, задохликов 4%, остальные "болтуны" (столь низковатый результат вызван недостаточной квалификации пользователя и частичной халтуре в реализации механизма поворота со стороны моего смежника-механика).

Если кого-то заинтересуют сами схемы и печатки (печатки есть и живьем, в "металле"), то пусть напишут сюда или мне в ЛС.

Serge пишет:

там по спец.заказу добавил таймер для программируемой продувки камеры отдельным корпусом.

А почему на промышленных инкубаторах нет такой функции? Там конструктора тупые, не могут рассчитать через сколько и на сколько включать продувку? А ваши клиенты делают это в уме? И каждый день пересчитывают и перепрограммируют таймер?

Доброго дня Юрий.
Очень многое зависит от системы конвекции, где у промышленного свои особенности и у бытового свои. Если взять промышленный например тот же Универсал45/50/55, ИУП-45 или ИСУ-12 то у него для вентилятора применен движок на 1...1,1 кВт, в итоге этой мощности хватает и для конвекции и для продувки (кроме естественной конвекции вентилятор работает почти как пылесос, с задней заслонки о засасывает воздух и через верхнюю заслонку выбрасывает отработанный воздух, мощности движка хватает для создания нужной разности давления в камере). Для продувки достаточно приоткрыть заслонку на заданный угол, в документации на них величину угла для каждого дня инкубации прописано во всех подробностях, но тем не менее это делается в ручную. В более мелких инкубаторах мощность для конвекции поменьше (десяток другой ватт), где для конвекции достаточно, а для засасывания и выброса уже не хватит, в итоге обмен уже идет за счет естественной конвекции, где вентилятор для перемешивания чуть подталкивает. Поэтому и пришлось пустить в ход дополнительные вентиляторы для продувки. В прошлом году эту концепцию и пустил в ход на инкубаторе ИНКИ-1200 (см. фото в посте повыше), в двух контрольных выводов процент замерших и задохликов был довольно низок (из 100 заложенных яиц вылупились 82, 2 замерших/задохликов и остальные "болтуны"). До применения такой тактики процент задохликов был повыше (дело доходило до 5...10%). Когда по новой копал в инете для себя некоторые сведения для бытовых инкубаторов, то напоролся на сайт https://minifermer.ru/, там про эту особенность были даны ссылки на ютуб, они выложили много дельного и полезного, рекомендую ознакомиться более основательно.
А так сколько документации перелопатил на микроконтроллерные блоки управления (заводские и самодельные), то такой автоматической функции я не встречал, все приходится выставлять вручную (это для контроллерных блоков содержащих такую опцию). Так что есть повод для микроконтроллерного варианта блока управления для инкубатора заложить в его программу таблицу продувки для каждого дня инкубации, за последние 2 сезона статистика дала приличные результаты.

Кстати о птичках, бойцы которые содержат сайт https://minifermer.ru/ уже не один год ведут работы по введению таблиц режимов в прошивку микроконтроллернрго блока управления для различных пород домашней птицы. Ихние сведения в видеороликах на ютубе дали довольно сильный толчок и пищу для размышлений как делать дальше свои блоки управления для инкубаторов.

P.S. Выставить значения периода и длительности продувки на таймере раз в 1-2 дня не так уж и сложно, не сложней чем выставить время и календарь на китайских электронных часах.

Serge пишет:

Доброго дня Юрий.

P.S. Выставить значения периода и длительности продувки на таймере раз в 1-2 дня не так уж и сложно, не сложней чем выставить время и календарь на китайских электронных часах.

Добрый вечер. Вопрос в том, как высчитать это время? Для этого надо решить уравнение с десятком неизвестных. Всё равно это будут цифры с "потолка". И опять таки отказ (ночью, когда уже спите) одного из элементов системы продувки приведет к утру к превышению СО2 до недопустимых значений и к гибели зародышей. За продувку с помощью датчика СО2 я обеими руками, при условии сигнализации о предельно допустимом значении. Без датчика это профанация. Лучше пусть постоянно потихоньку продувается, чем время от времени.

Доброго вечера еще раз.

Датчик СО2 в инкубаторе хорошо, но к сожалению это огромная роскошь для мелкого инкубатора. Такую примочку можно встроить в в основном в промышленный на 15000 и более яиц. Для мелких инкубаторов пока с малой кровью можно применить периодическую продувку. Как упоминали ранее это "уравнение с с десятком неизвестных" в какой-то мере можно обойти, пока на уровне прокачки заданного количества литров воздуха в единицу времени для определенного количества яиц для определенного дня инкубации (в начале инкубации поменьше, в конце значительно больше).

В виду сложности расчета в многих специальных руководствах по инкубированию приводят типовые таблицы по дебиту расхода воздуха или угла открытия заслонки в зависимости от дня инкубации. Для применения в мелких инкубаторах мне достаточно задать период ожидания и длительность работы продувочного вентилятора, но таблицу этих значений надо иметь заранее подсчитанной и на текущий момент для меня крайне сложно заполучить более точные значения, многое приходится определять методом "научного тыка" (т. е. добывать опытным путем), не только ориентирвочными расчетами, поэтому в этом разделе есть огромный фронт работ, в т. ч. и для научных исследований.

В данной реализации таймера я заложил задание периода до 10 часов с дискретностью в 1 секунду, с длительностью продувки тоже самое, те же до 10 часов с точностью в 1 сек. Опытным путем установил что в первые дни достаточно задать паузу 1-3 часа и длительность до 10-20 секунд, далее по мере увеличения длительности инкубирования период продувки можно сокращать до 5...15 минут и длительность продувки довести до пары другой минут. И есть одно примечание, надо учитывать скорость восстановления равновесия температуры и влажности в камере после окончания продувки. Иными словами данный вопрос далеко не полностью изучен и нуждается в многих уточнениях.

В инкубаторе фото которого приведены выше восстановление равновесия по температуры и влажности после продувки составило 1...2 минуты, для доработанного ИНКИ-1200 - до 3...4 минут, пределы колебания температуры по контрольному ртутному термометру ТЛ-4 0...50 град составили 0,1 градус, по показаниям индикатора температуры в составе блока управления 0,2 градуса с кратковременным выбросом до 0,4 (по 0,2 градуса вверх и вниз по отношению к выставленной температуре).

Так что в этом плане можете принять участи для накопления статистики при каждом цикле инкубации. Для моего раздела деятельности я заставляю моих клиентов тщательно документировать данные при инкубации для каждой закладки и предоставлять мне отчет (при несоблюдении этих требований я им предъявляю более высокую стоимость обслуживания).