Объединив свои познания в области пчеловодства и электроники, мы создали устройство автоматического регулирования температуры в ульях (УАРТУ), рассчитанное на непрерывную круглогодичную работу. Его можно применять на стационарных и кочевых пасеках, в отдельно стоящих ульях и павильонах.
УАРТУ состоит из следующих функциональных модулей: блок питания (БП), блок управления (БУ) и комплекты оборудования пчелиных ульев (КОПУ). В состав каждого КОПУ входят: температурный датчик (ТД), нагреватель, вентилятор и кабель соединительный (КС).
С помощью стандартной сетевой вилки подключаем БП к сети переменного тока напряжением 187–240 В. Он обеспечивает питание БУ и периферийного оборудования постоянным электробезопасным напряжением 35–40 и (или) 10–12 В. Напряжение 35–40 В используется для питания нагревателей КОПУ, а 10–12 В — для питания БУ, ТД и вентиляторов КОПУ. БП заключен в металлопластмассовый брызгозащитный корпус. На его передней панели расположены: тумблер включения питания «СЕТЬ»; индикаторы наличия напряжений 40 и 12 В; два предохранителя (2 А); разъем для подключения КП.
При включенных нагревателях УАРТУ потребляет мощность до 320 Вт, при выключенных нагревателях и вентиляторах — 0,6 Вт.
К БП подключаем БУ с помощью кабеля питания (КП), длина которого определяется удаленностью пасеки от сети электропитания. БУ собран на базе микропроцессора и заключен в металлопластмассовый брызгозащитный корпус. На его передней панели расположены: тумблер включения питания, строчный цифровой индикатор, кнопка «НОМЕР УЛЬЯ», переключатель «ЗИМА/ЛЕТО» и разъем для подключения КП. БУ принимает и обрабатывает информацию с ТД, включает и выключает с помощью мощных транзисторных ключей (выходных транзисторов) нагреватели и вентиляторы. В режиме «ЗИМА» он поддерживает в ульях постоянную температуру 4°С, а в режиме «ЛЕТО» — 28°С. Если температура в улье поднимается выше 36°С, БУ включает вентилятор.
Если нагреватели или вентиляторы включены, БУ постоянно отслеживает возникновение короткого замыкания, если выключены — периодически. При коротком замыкании силовых цепей (линий КС, по которым подается питание на нагреватели и вентиляторы) БУ мгновенно выключает соответствующий выходной транзистор. После этого можно произвести ремонт или замену КОПУ. Если хотя бы один из выходных транзисторов неисправен, БУ отключает напряжение питания, подаваемое на нагреватели и вентиляторы всех КОПУ. Устройство в этом аварийном режиме измеряет только показания ТД и требует ремонта.
На строчном цифровом индикаторе БУ постоянно отражается: номер улья, его внутренняя температура, работает ли в нем нагреватель или вентилятор. Вывод информации о следующем улье происходит после нажатия кнопки «НОМЕР УЛЬЯ». После последнего номера индикатор отражает сведения о первом улье. При возникновении неисправности в каком-либо КОПУ вся информация о месте и виде неисправности отображается на индикаторе в доступной форме.
С помощью БУ можно регулировать температуру в восьми пчелиных ульях. На задней панели его корпуса расположено восемь пронумерованных разъемов для подключения КОПУ.
Каждый КОПУ представляет собой нагреватель, вентилятор и ТД, подключаемые к БУ с помощью КС. Расстояние между БУ и контролируемыми ульями (длина КС) может быть не более 5 м. Для установки КОПУ в улье необходимо, чтобы он имел увеличенное (не менее 10 см) подрамочное пространство, ограниченное сетчатым подрамником (ж-л «Пчеловодство» №3, 1998). Вентилятор типа JF-0625 устанавливаем в дверце дна. Его производительность не менее 0,5 м3/мин, рабочее напряжение — 12 В, ток потребления — 0,23 А.
Нагревательный элемент промышленного изготовления помещаем непосредственно на дно. Он имеет пожаробезопасную конструкцию: стеклотекстолитовая пластина (200x250x2 мм) на держателях высотой 3–5 см. Его мощности (40 Вт) достаточно для поддержания температуры в двенадцатирамочном корпусе на заданном уровне при морозах до –20°С.
В 5–6 см над нагревателем прикреплен к сетчатому подрамнику интегральный термодатчик ТД. Измеренное значение температуры поступает в цифровом коде по последовательному каналу (линия КС) в БУ по соответствующему протоколу. В каждом ТД имеется также энергонезависимая память, в которую записана информация об общем количестве подсоединенных ТД (значение No) и номер этого ТД (значение Nt). ТД обеспечивает точность измерения температуры (±0,5°С). В целом устройство имеет допуск ухода температуры в режиме регулирования ±1,5°С.
На каждом ТД есть шильдик с номером, который является также и номером соответствующего КОПУ. Каждый КОПУ с помощью КС подключен к одноименному разъему БУ. Таким образом, БУ «знает» общее число подключенных комплектов (от одного до восьми), а также температуру в каждом улье.
БУ периодически опрашивает все подключенные ТД и осуществляет обработку принимаемой информации (измеренная температура, значения No и Nt). БУ может обнаружить, что пропала связь с каким-либо ТД, и отобразить этот факт на индикаторе. Управление комплектом соответствующего улья производится по показаниям ТД предыдущего по счету исправного КОПУ.
Используя УАРТУ в павильоне, можно расположить внутри него БП и БУ. Если ульи находятся на открытом воздухе, то БП располагаем в помещении, а БУ — в верхней части одного из ульев.
Описанное устройство применяли на своей пасеке два года. В зиму с электрообогревом пошли две семьи, еще две оставили без электро-обогрева для контроля. УАРТУ включили 12 ноября, когда внешняя дневная температура понизилась до 10°С. В течение зимовки в каждом улье с электрообогревом поддерживали температуру 4–5°С. До 8 апреля на обогрев двух семей израсходовали 120 кВт электроэнергии, то есть за 5 месяцев зимовки на поддержание заданной температуры в каждом улье пошло 60 кВт. Экономия кормов за счет электрообогрева составила не менее 6 кг на семью. Обе семьи с электрообогревом перезимовали с минимальными потерями, в то время как в контрольных наблюдали большое количество подмора. Одна из них даже погибла в конце марта из-за ослабления в период зимовки и отсутствия кормовых запасов в обсиживаемых пчелами рамках.
Весной один КОПУ поместили в улей с семьей средней силы, второй — в улей со слабой семьей. Еще две семьи использовали для контроля. 10 марта установили потолочные кормушки, налили в них по 0,7 кг севшего меда и накрыли латунной сеткой (2х2 мм), чтобы пчелы не тонули. К 20 марта все семьи успели облететься, после этого им давали сахарный сироп: 5 раз через 6–7 дней. В результате каждой семье скормили по 2,5 кг сахарного песка.
После схода снега (8 апреля) переключили режим регулирования температуры в положение «ЛЕТО». Температура внизу гнезда повысилась до 29°С. Даже при ночных заморозках до –4°С в ульях с электрообогревом вблизи нижних брусков рамок она оставалась в заданных пределах (28–29)°С; пчелы активно работали.
Подкормку завершили в конце апреля, после этого налили в кормушки теплую воду для поддержания оптимальной влажности в гнездах.
Весеннюю ревизию провели 1 мая. Семьи с электрообогревом имели силу 12 и 8 улочек, а без электрообогрева — 5. Рамок с расплодом в семьях с электрообогревом было 6 и 4 соответственно, без электрообогрева — 2. В семьях с электрообогревом остались значительные запасы меда, хотя в зиму пчелы пошли в одинаковых условиях.
Температура в подрамочном пространстве гнезда самой сильной семьи не опускалась ниже 31°С, и нагревательный элемент не включался. Поэтому КОПУ убрали из этого улья и установили самой слабой семье, которая зимовала без электрообогрева. Во всех гнездах пополнили кормовые запасы, на семьи, зимовавшие с электро-обогревом, поставили вторые корпуса с маломедными сотами, пергой, пустыми сотами и двумя-тремя рамками с вощиной. На слабую семью тоже поставили второй корпус с полным комплектом рамок, но при этом между корпусами положили холстик, отогнув для прохода пчел узкую полосу вдоль рамок в передней части улья. Слабой семье дали на 2–3 кг больше меда, чем сильным.
Осенняя ревизия показала, что пчелиные семьи, которые весной обогревали, собрали в два раза больше меда по сравнению с контрольными.
Идея использования микропроцессорного управления в УАРТУ показала свою жизнеспособность. В процессе эксплуатации сбоев в работе устройства не было.
Кроме того, использование микропроцессора позволяет изменять пороги регулировки температуры, так как для разных пород пчел оптимальные температуры зимовки несколько отличаются. Эти изменения можно внести на стадии программирования микропроцессора. Для расширения функций УАРТУ возможно внесение в программу дополнительного режима: термообработка от варроатоза.
А.В.КУРЧАВЕНКОВ,
С.А.СТОДЕЛОВ
Москва
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
