小型恒温孵化器

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本实用新型是一种家庭式孵化家禽的自动控温孵化器。\n依据禽蛋的孵化条件，进行人为的孵化家禽，使养禽业得到了发展，通常采用的孵化方法有人工孵化法和机器孵化法。\n机器孵化批量大，只能适应孵化场，这就需从市场收购种蛋。养禽户从产蛋→积存→上市出售→积存→运输→孵化场→雏禽上市→购运回养禽户这么一个生产周期而带来这些问题，一是种蛋破损率高；二是周转期长，影响出雏率；三是上市的幼雏生长发育尚不健全，被往返运输颠簸造成成活率低；四是幼雏出售价格较高，限制了养禽户的购买量；五是不利于培育繁殖优良品种；六是种蛋潜伏着各种瘟疫病毒，绝大多数养禽户购买的幼雏饲养到0.2～0.5公斤时，就死于瘟疫，甚至传染给成年禽。\n人工孵化有利于发展以户为基层单位的养禽业。人工孵化法有炕孵法、温室孵法、平箱孵法、电热地温孵法、水温孵法、盆孵法等，这些孵化法存在的问题有：耗能高，温度不易实现自动控制，难于管理，管理不慎时易造成灾害。\n采取人工同机器相结合的措施制作成的孵化器，可以解决这些问题。目前尚无这类定型产品，《电子世界》1983年第9期刊登的“小型恒温器”是能够进入家庭孵化的。但这种恒温器作家庭孵化时， 有这样一些问题：利用晶体管的ICBO作为测温元件，由于晶体管的非线性容易引起测温误差；当开关管3DD15发生击穿短路故障时，近2A的大电流经φ0.8mm镀锌铁丝时，会产生过热引起火灾事故；整机功率消耗较大，在20W以上；其恒温控制需反复调节三个电位器才能实现某一定值的温度控制，这对一般养禽户来说很难实施这一操作。\n本实用新型的目的是要提供一种适用于家庭式孵化家禽的小型恒温孵化器，它具有功耗低，容易操作，使用方便，能有效地防止灾害事故的发生，可取代母鸡的天然抱窝。\n本实用新型的目的是这样实现的：热敏电阻R3从孵化箱里检拾来的蛋温变化信息，传递给时基电路μA555的⑥脚和②脚，并根据电位器W所设定的温度值进行检测比较，温度变化±0.2℃时使其翻转，以指令无触点电子开关③脚以及同其相联接的BG1、BG2和BG3对电热器电流的通断控制，⑦脚和BG4对升温指示LED1和降温指示LED2的开关控制；用电热褥芯线制成的电热器，电子开关短路时的单根芯线电流仅300mA和最高发热温度在50℃以内，满负荷时的功耗为15W；具有适度保温层的电热孵化箱停电2小时的蛋温仅下降1℃，所以保证了实现整机的小型化和自动控温，避免了操作中的触电事故和过热引起的火灾事故。\n整流电源及自动控温组成恒温器，一体装在135×7×8mm的 铝制机壳内，铝板厚度拟大于0.4mm为宜，机壳面板上设有一只调控温度范围的电位器旋钮，使被控温度调节在35.5～40℃之间任意值上，二只发光二极管作为升温（红光）、降温（绿光）兼停电（全熄灭）指示，机壳侧面设有电热器接线柱和感温器件热敏电阻插孔；电热器是用电热褥芯线制成44.5×28cm的电热褥，可铺在孵化箱内，也可铺在盆类容器里，热敏电阻放置在电热器上面的禽蛋中间，用木板制作的孵化箱内衬垫保温层，电热器铺在箱底部的保温层上，孵化鸡、鸭蛋周期量在350枚内任选，入孵上蛋后，盖上棉布褥，将电热器和热敏电阻的连接线分别接插在恒温器机壳的接线柱和插孔上，接通电源即可孵化。\n小型恒温孵化器的电路原理见图1。自动控温由μA555时基电路及其周围元件组成信息检测和无触点电子开关电路。\n信息检测电路由R1、R2、R3、W、μA555的⑥脚和②脚组成，调整电位器W使恒定温度值t°为38℃，当37.8℃≥t°≥38.2℃时，热敏电阻R3检拾来的这一高、低温度信息传递给μA555的⑥脚和②脚，经μA555内部检测比较达到翻转条件时翻转，以指令电子开关进行通断控制。\n无触点电子开关，由μA555的③脚以及同其相连接的BG1、BG2和BG3组成控制电热器RX1、RX2的电流开关，⑦脚和BG4组成控制升温、降温指示开关。当③脚输出为高电平时，BG1、BG2和BG3截 止，电热器RX1、RX2的电源被切断而不发热升温；⑦脚电位相应为高电平，升温指示LED1不发光，BG4的基极因⑦脚的高电位而导通，降温指示LED2发光。当③脚输出为低电平时，BG1、BG2和BG3导通，直流电源向电热器RX1、RX2供电发热而升温；⑦脚电位也相应为低电平，BG4被截止，降温指示LED2无电流而熄灭，升温指示LED1被点亮发光，BG1是BG2和BG3的复合倒向管，如果采用3DG12型的硅管也可，上述升、降温过程正好反过来。电热器的电流由BG2和BG3的发射极输出，这样有利于简化散热措施。\n本孵化器是这样工作的，调整电位器W，设定家禽孵化的最佳温度为38℃，在入孵加温前的蛋温低于36℃的情况下，R3＋W≥（R1＝R2），μA555的⑥脚电平V6≥ 2/3 Vcc，②脚电平V2≥1／3Vcc，③脚输出低电平，电热器通电加温，升温指示LED1发红光显示，热敏电阻R3的阻值随着蛋温升高而减小。当温度上升到38.2℃，R3的阻值减小到R3＋W＜（R1＝R2）时，使V6＜ 2/3 Vcc，V2＜ 1/3 Vcc，μA555被触发翻转，③脚输出变为高电平，电热器电源被切断而自然降温，降温指示LED2被点亮发绿光显示，升温指示LED1被熄灭，R3阻值也开始增大。当温度下降到37.8℃时，热敏电阻R3阻值增大到满足R3＋W＝（R1＝R2）条件，使V6＝2／3Vcc，V2＝1／3Vcc，双稳态触发器被复位，③脚输出变为低电平，电热器又通电加温，温度又上升。在实际使用中，温度上升到略高于38℃（约38.1℃）时，电热器电流即被切断。 温度下降到略低于38℃（约37.9℃）时，μA555处于伐值间的线性放大工作阶段，③脚和⑦脚均被置于半导通的悬浮输出状态，LED1、LED2均被点亮发光。流过电热器的电流在0＜（IRX1＋IRX2）＜I总之间浮动，使电热器轻度加温，蛋温逐渐上升到略高于38℃时，电子开关又截止，温度被控制在不高于38.1℃和不低于37.9℃。停电时，LED1、LED2均不发光，也就起到了停电指示作用。\n本孵化器所用元器件无特殊要求，所以制作容易。电源变压器B采用DB－012－3型黑白电视机电源变压器。μA555可采用5G1555等双极型时基电路。晶体三极管挑选穿透电流Iceo小的管子，BG1采用2Z800或3AX83，β＞50，BG2、BG3采用3DD15，β＞30，BG4采用3DG201、3DG6之类的硅晶体管均可。二极管D1－D4采用2CZ33B型，或用1.5A／50V的整流二极管，DW采用2CW3型稳压在9～10.5V的稳压二极管，LED1、LED2采用LD601型。电解电容器C1采用100μf／50V，C2采用220μf／16V的，C3的容量大小，对μA555的翻转速度有影响，宜采用0.01μf的瓷片电容。电阻R1、R2选用1／4W的RT型炭膜电阻，焊接上机前必须进行测量，以求达到R1＝R2，热敏电阻R3采用常用的负温度系数MF11型，标称阻值1.3KΩ，这三只电阻的选配比为R1＝R2，R3＝（1.2～1.4）·R1，如果R3的标称阻值低于这个配比，整机的灵敏度会变低，R3阻值的选用最好通过温度测试后确定。本恒温器R3试验后采用的标称阻值为1.39KΩ。串联电位器W与R3的比值应 选择在0.1以内，比值大些温度控制范围会变宽，但灵敏度会降低。整个恒温器装制在铝质机壳内，机壳面板采用环氧单面敷铜板制成图2所示的线路板，元件焊在上面，无铜面为机壳面板的正面。利用机壳作散热板，将BG2、BG3直接固定在机壳的后板上，BG1焊接在BG2、BG3的相应脚上。电热器和热敏电阻R3的接线柱和插孔装于机壳侧面，机壳空余部分钻些通气孔，以利通风散热。有条件的话，可制成精致美观的机壳，线路板也可因需设计。热敏电阻R3封装在铜皮筒内，以缓冲蛋温的不均匀性。截取40W电热褥的芯线总长度393cm，按图3所给的布线尺寸排列，用棉线缝制在两层棉布的中间，将每一接线点的电热丝用细砂纸打磨1cm段，然后在上面密绕一层φ0.18mm的铜线，镀上焊锡，这样加工的焊点不仅牢靠，而且可避免接触损耗和跳火引起事故。孵化箱用1cm厚的木板制成内容积为48×30×25cm的木箱，底部留些进气缝隙或匀称地钻些气孔，上部露天不钉木板，在箱内壁及底部衬垫1cm厚度的棉布褥子作保温层，再将电热器铺在里面即可孵化上蛋，箱的上面盖上棉布褥子，所盖层数可根据箱内温度情况增减，如果孵化的鸡蛋在100只以内，可象母鸡抱窝那样用盆类容器进行孵化。\n本实用新型由于采用变压器将220V的交流电压隔离，从次级输出16.5V的低压作为整机的工作电源，所以操作中无触电事故发生，停电后可用蓄电瓶直接供电；由于采用μA555时基电路及 其周围元件组成自动控温及无触点电子开关电路，所以它的控温灵敏度可做到小于±0.2℃，控温值只需单调一只电位器旋钮，使操作简单，并且有升、降温兼停电指示，便于管理；由于采用电热褥芯线制作的电热器，不仅有防潮、耐折，制作方便的性能，使孵化器简化，无过热和跳火引起的事故，而且设计的能耗低，满负荷时的功耗15W，孵化鸡蛋周期耗电量5度，满孵时每枚鸡蛋的平均耗电量0.0143度，折0.0037元，是TS75－1型孵化器每枚鸡蛋平均耗电量的37％，是鸡孵化30枚鸡蛋平均每枚耗饲料折价0.0252元的14.7％；由于孵化箱有适度的保温层，停电2小时的蛋温仅下降1℃，此时间内无需采取其它加温措施；所以可利用工余时间操作管理。\n实用新型的具体结构由以下的实施实例及其附图给出。\n图1是本实用新型提出的小型恒温孵化器的电路原理图；图2是联线及线路板图；图3是电热器布线尺寸联线图。\n下面结合图1、2、3详细说明依据本实用新型提出的具体恒温孵化器的细节及工作情况。\n220V交流电压经变压器B的隔离，从次级绕组输出16.5V的交流电压，经D1～D4和C1整流滤波后作为整机的工作电源，BX1、BX2为电源保险管，DW、R4和C2将25V的直流空载电压限流稳压后获得的10V电压供给μA555的工作电源。\n自动控温由μA555时基电路及其周围元件组成信息检测和无 触点电子开关电路。R1、R2、R3、W、μA555的⑥脚和②脚组成温度信息检测电路，热敏电阻R3为感温元件，W为温度值设定电位器，调整其阻值大小，可使温度设定在35.5～40℃之间的任意值上，μA555的③脚以及同其相联接的R5、BG1、BG2和BG3组成对电热器RX1、RX2的电流开关控制，R5为限流电阻，改变其阻值，可改变BG2、BG3的饱和导通程度。μA555的⑦脚和BG4组成对升、降温指示的开关控制。发光二极管LED1（红色）为升温指示，LED2（绿色）为降温指示，R6、R7分别是它们的限流电阻。\n电热器按图3所给的布线尺寸制作，芯线间距4cm，总宽度28cm，长度44.5cm，实际上是4根长97cm（不包括焊接点的长度）的单芯电热褥芯线，并联为RX1、RX2两组，地线总端联接电源线的负端，另两端分别联接BG2、BG3的发射极的接线柱上。\n全部元件检测焊接无误后，接通电源，检查整机能否正常工作。然后，将热敏电阻R3和一只温度计同置于一个温度可调的容器内。将万能表直流电流1000mA档串接在保险管BX2的位置上测量I总，当电位器W置于温度控制的最低端，即RW＝0Ω，容器温度低于35.3℃时，I总＝900mA，升温指示LED1发光；容器温度上升到35.6℃时，I总＝0，升温指示LED1熄灭，降温指示LED2发光，容器温度下降到接近35.4℃时，I总≈450mA，升、降温指示均发光；容器温度下降到35.3℃时，I总又回升到900mA。当电位器W置于温度控制的 最高端，RW＝100Ω，容器温度在39.8～40.2℃范围，I总则在900mA～0范围变化，升、降温指示也相应地变化，这样电热器的被控温度在35.5～40℃之间可调控。