Защита урожая от замерзания и предотвращение промерзания погребов, подвалов, отопления. Датчик заме

27.01.2013

Как известно, овощи и фрукты, собранные на садовом участке зимой лучше всего хранить при температуре близкой к нулевой и даже при слабо отрицательной (минус 1 – 2 градуса) и при высокой влажности. Такие условия не позволяют развиваться гнилостным процессам и предохраняют плоды от высыхания. Такие условия практически автоматически создаются в глубоких погребах и подвалах, а так же в подпольях отапливаемых домов.

Но в суровые зимы, с затяжными периодами сильных морозов, возможно промерзание погреба или подвала до более низких температур, что приводит к порче заготовленного урожая.

В принципе, овощи выдерживают значительные снижения температуры до минус 5-10 градусов, но кратковременно. Если морозы затянутся на неделю-другую, то качество урожая снизится неимоверно, вплоть до полной порчи.

Еще больший урон могут нанести морозы системам жидкостного отопления, если в них залита вода, а не незамерзающий теплоноситель на основе этиленгликоля (тосол).

Да и мало ли случаев, когда необходимо не допустить снижения температуры значительно ниже в каком либо помещении, погребе, теплице, парнике.

В таких случаях выход один — установить какой либо обогреватель. Но это только полдела. Этим обогревателем надо правильно управлять. Держать его постоянно включенным — и накладно в плане расхода электроэнергии, и есть возможность перегреть помещение. Как например в погребе. Нам ведь не надо, что бы картошка зимой начала пускать ростки (а она это начинает делать после стратификации уже при 6-8 градусах Цельсия). Достаточно слегка перегреть погреб – и процесс пошел! Наша же задача — не допустить замерзания, а не нагреть помещение!

Конечно, в качестве управляющего устройства, необходимо использовать какое либо термореле, которое будет включать нагреватель, если температура опустится ниже нуля.

Тем, кто знаком с электроникой сделать такое устройство не составит большого труда. Терморезистор, пара микросхем и с десяток других деталей, плюс работы на 1-2 часа и готово. А вот тем, кто с электроникой никак — хуже. В продаже такие устройства практически не встречаются.

Между тем, сделать такое термореле по силам абсолютно каждому, и сейчас я это докажу и расскажу, как его сделать.

Проведите такой эксперимент. Возьмите небольшую пластиковую бутылочку из под газированной воды, наполните ее почти доверху водой и положите в морозилку. Раз в час аккуратно доставайте ее и наблюдайте, что там происходит. «А что там происходить может? Вода замерзает, вот и все…». Правильно, вода замерзает. Но фокус в том, КАК она замерзает, в каком порядке. Промерзание воду начинается по всей площади поверхности бутылочки, образуется некий ледяной баллон, внутри которого по прежнему жидкая вода. Разумеется, она тоже замерзнет.

Теперь вспомним, что такое лед и какие у него свойства. Лед — это вода в состоянии кристаллизации. Вот эта самая кристаллизация приводит к тому, что объемная плотность той же самой воды уменьшается на 10% ! 1 литр льда весит не 1 кг, а всего 900 граммов. Поэтому то лед всегда и плавает на поверхности воды, высовываясь над ней на 1 десятую. Но лед становится легче воды не просто так, а за счет увеличения своего объема. Тот же литр воды замерзая превращается в кусок льда объемом больше, чем 1 литр на те же 10%

Вспомним еще один опыт со льдом из школьных уроков физики. Помните, как замерзающая вода разрывала даже стальные баллоны? Это все из за увеличения объема при превращении воды в лед.

К чему это я? К тому, что в замкнутом пространстве, замерзающая вода начинает создавать давление, огромное давление! Которое мы и будем использовать в качестве датчика «перехода через ноль градусов», попросту — датчика замерзания. Который и будет давать команду нагревателю.

Логика работы тут простая. Расположите датчик в самом холодном месте помещения и подключите его к нагревателю. Как только вода в датчике начнет замерзать, он сработает и включит нагреватель. Нагреватель начнет поднимать температуру в помещении. Соответственно растает и вода, датчик выключит нагреватель.

Теперь о самом датчике. Прежде всего, при конструировании датчика следует учитывать, что вода – один из самых теплоемких веществ на земле. Процессы замерзания воды и таяния льда связаны с выделением и поглощением достаточно большого количества тепла. Это значит, что датчик будет очень инерционным. Как говорят — у него будет большой гистерезис. Если он сработает, он пробудет во включенном состоянии несколько часов. И чем больше будет объем воды в датчике, тем более инерционным он будет. Поэтому если вы хотите получить достаточно чуткий прибор, количество воды не должно быть большим, 100-200 миллилитров будет достаточно. Впрочем, исходите из своих нужд.

Конструкций датчиков может быть множество. Но любой их них учитывает объемное расширение воды при переходе в фазу льда. На рисунке приведены две конструкции датчиков замерзания.

В первой используется прочный металлический толстостенный сосуд, заполненный водой. На поверхности которой плавает хорошо пригнанный поршень – поплавок. Когда вода начнет замерзать, лед прежде всего начнет расширяться вверх, т.к. там — наименьшее сопротивление его расширению. Поплавок начнет подниматься и надавит на кнопку, произвольной конструкции. Кнопка подаст сигнал к включению нагревателя.

Вторая конструкция более изощренная. В ее основе — пластиковый или металлический сосуд, желательно герметичный. Внутрь сосуда опущена контактная пара (от реле или самодельная). Контакты запаяны в полиэтиленовый пакетик и в обычном состоянии разомкнуты. Как только вода начнет замерзать, лед начнет давить на контакты и замкнет их. Датчик сработает.

Можно придумать датчики на основе сообщающихся воздушных или жидкостных сосудов с незамерзающей жидкостью и т.д. и т.п.

Следует так же учитывать, что коммутируемая контактами датчика мощность весьма незначительна. И напрямую включать через них нагреватель нельзя. Следует использовать какой либо промежуточный коммутирующий элемент — реле, пускатель, тиристор, симистор и т.п.

К. Тимошенко

Добавить комментарий