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無線電子工学および電気工学の百科事典 養蜂場の電気ナイフ。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
この記事では、業界で製造されている同様の製品の欠点のない、電気養蜂ナイフについて説明しています。 デザインのシンプルさ、アクセス可能な元素と素材のベースの使用により、自宅でその繰り返しが可能になります。 蜂蜜を搾り出すときに蜂の巣を開ける最も一般的な方法は、特別な養蜂ナイフで細胞を密封しているワックスキャップを切り取ることです。 伝統的な技術は次のとおりです。通常、少なくとも XNUMX ～ XNUMX 本の蜂ナイフを沸騰したお湯の入った容器に浸します。 彼らはナイフを取り出し、水を振り落とし（蜂蜜に入ると酸っぱくなります）、ナイフが冷めるまで素早く、のこぎりのような動きでハニカムを開きます。 開封はワックスを溶かすことで行います。 セルのしわを避けるために、機械的な力は最小限にする必要があります。 数秒後、ナイフが冷える（ナイフの温度がワックスの融点以下になる）ので、再び沸騰したお湯の入った容器に浸し、次のナイフを取り出し、このプロセスを繰り返します。 ミツバチの襲撃を避けるために、蜂の巣を開けて蜂蜜を汲み出す作業は密閉された部屋で行われます。野外ではテントであり、静止状態では任意の適切な部屋です。 作業条件は非常に困難です。ストーブが連続稼働するため高温、沸騰したお湯の入った容器が存在するため湿度が高くなります。 ナイフに水が付着したり、蜂蜜の吸湿性が高いために空気中の湿度が高いと、品質が悪化します。 しかし、沸騰したお湯で加熱された養蜂ナイフの使用に伴う欠点にもかかわらず、ほとんどの養蜂家はハニカムを開く伝統的な方法を好み、業界で製造されている一見より便利な電動養蜂ナイフの使用を拒否しています。 残念ながら、工業用電気ナイフには「固有の」欠点がないわけではありません。 したがって、作業の必然的な中断中にナイフの刃の加熱が水の沸点を超えるため、作業が再開されるとハニーシュガーがカラメル化して焦げてしまいます。 ヒーターの電力が不十分で、ナイフの刃の材質の熱伝導率が比較的低いため、動作中に刃先の温度がワックスの融点よりも低くなります。 また、ニクロム線ヒーターは電気ナイフの最も信頼できる部品ではありません。 長年の実験の結果、電動ミツバチナイフのデザインを開発し、10年以上使用しています。 開発にあたっては以下のようなことを考慮して開発を進めました。 1. ハニカムの開口は、ハニカムのシールに対する熱作用によって行われます。 セルのしわを避けるために、機械的な力は最小限にする必要があります。 ナイフの刃の刃先の温度は、ワックスの溶解温度（64℃）より高くなければなりません。 оC) 熱放散強度を少なくとも 10 °C、つまり約 75 °C 考慮します。 どのモードでも、ナイフの刃の最高温度は水の沸点未満である必要があります。つまり、95 °C を超えてはなりません。 蜂蜜の過熱を恐れる必要はありません。蜂蜜とワックスの熱伝導率が低いため、ナイフの刃に直接接触している蜂蜜の薄い層だけが45℃以上の温度に加熱され、蜂蜜の酵素が破壊されます。これは蜂蜜の総量の XNUMX 分の XNUMX と XNUMX 分の XNUMX パーセントであり、品質には実質的に影響を与えません。 2. 生産性を高めるには、ヒーターの出力が十分に大きく、ヒーターとナイフの刃先回路の熱抵抗が最小限でなければなりません。 ナイフは、AC 電源と DC 電源 (バッテリー、車の電気システムなど) の両方から電力を供給できる必要があります。 ネットワークからの電力を最も多く消費する必要があり、自律型ソースからの電力消費は削減する必要があります。 ナイフは幅広い加熱温度で動作するため、出力を個別に調整できます。 最小の熱抵抗の要件は、ナイフの刃を熱伝導率の高い材料で作ることによって満たされます。 銀の熱伝導率は 418,7 W/m-K と最も高くなりますが、この金属で作られたナイフは高価すぎます。 銅の名前付きパラメータはわずかに悪く、389,6 W/m-K です。 鋼は熱伝導率が銅の8,5分の3なので電気ナイフには全く適しません。 厚さ2mmの銅板からナイフを作ることにより、刃厚XNUMXmmの銀製ナイフと同等の熱抵抗が得られます。 銅と蜂蜜の有機酸との化学反応を恐れる必要はありません。私たちの曽祖母でさえ、銅のたらいがジャム作りに最適な道具だと考えていました。 3.ヒーター温度は100を超えてはいけません оまた、ヒーターからナイフの刃への熱伝達を良くするには、ヒーターとナイフの刃の間の接触面積を最大限に確保する必要があります。 上記に基づいて、電気養蜂ナイフが開発されました。その説明は読者の注意を引くために提供されます。 ナイフの電子部分の図を図に示します。 デザインは図1です。 2. このデバイスには、アクティブ モードで動作する強力なトランジスタ VT1 ～ VT5 で構成されるヒーター、温度が 1 °C に達するとヒーターをオフにする密閉型サーマル リレー KK95、および交流を整流するショットキー ダイオード VD1 のアセンブリが含まれています。定常状態で動作する場合の電流。
電気ナイフの設計の基礎は、厚さ 6 mm の銅板で作られたブレード 3 です。 ラテン文字 Z の形に曲げられた直径 3 ～ 8 mm の銅管 10 が硬半田で半田付けされています。 チューブには絶縁材からなるハンドル２が取り付けられている。 コネクタプラグ2(XP1)は先端が固定されています。 これとそれに対応するソケット XS1 (接続ケーブル上) は、直径 1 ～ 0,8 mm のピンを備えた取り外し可能なコネクタ ШР でできており、コネクタのピンとソケットの部分から必要な断片が切り取られています。弓のこ。 トランジスタ 7 (VT1 ～ VT5) は、ブレードのネジ穴にねじ込まれた 6 本の皿頭付き M3 ネジでブレードに固定されています。 同じネジを使用して、ダイオード アセンブリ 9 (VD1) を (マイカ スペーサーを介して) 固定します。 サーマルリレー 8 (KK1) は、ブラケットと M2 ネジ (図 2 には示されていません) を使用してブレードに押し付けられています。 熱伝達を改善するために、ブレードと指定された部品の接触面は熱伝導性ペースト KPT-8 で潤滑されています。 KT829 シリーズの複合トランジスタのベースの静電流伝達係数には大幅な広がりがあるため (その最小値のみが正規化され、750 に等しい)、所定の位置に取り付ける前に、抵抗 R1 ～ R5 は各トランジスタに対して個別に選択されます。 1,5Aに等しいコレクタ電流が得られます(図3、a)。 これらの抵抗器から熱を除去するのは難しいため、抵抗器での電力の放散をできるだけ少なくすることが望ましいです。 明らかに、これは抵抗器の抵抗が大きい場合、つまり可能な限り高い静電流伝達係数を持つトランジスタを使用する場合に可能です。
すべての電気接続は、錫鉛はんだによるはんだ付けによって行われます。 プラグ 1 への接続には、断面積 1 mm のワイヤが使用されます2 耐熱断熱材に。 取り付けが完了すると、部品とワイヤは自動シーラント 10 でたっぷりと覆われ、蓋 4 で閉じられます。これは、0,6 回の中間焼鈍を伴う芸術的なコイニングで使用される技術を使用してハンマーで叩くことにより、厚さ 0,8 ～ 4 mm の銅板で作られます。 カバー４との接合部では、チューブ３は平らにされ、カバーは滑らかな接続を確実にするために鋸で切り取られる。 繰り返し設計する場合は、ナイフの刃にカバーをM2ネジとナットで仮止めすることをお勧めします。 2日後、シーラントが硬化したら、ネジを皿頭の銅製リベットに交換できます（すぐに取り付けることはできません。リベット締め中に発生する振動により、シーラントが漏れます）。 余分なシーラントを取り除き、図のように刃を研ぎます。 XNUMX、研磨済み。 このようにして作られたナイフは、作業の強度に関係なく刃先の動作温度を確保し、蜂蜜の焦げを防ぎます。 設置をシーラントの層で覆い、しっかりとフィットする蓋を使用すると、蜂蜜と重金属を含むはんだの接触がなくなります。 前述したように、トランジスタ VT1 ～ VT5 のコレクタ電流は 1,5 A に選択されます。したがって、電源電圧が 12V の場合、各トランジスタは 121・5 = 18 W の電力を消費 (および散逸) します。 静止状態では、ナイフは 1 W の電力の降圧変圧器 T150 によって電力を供給されます。 電圧がそれぞれ 1 V の二次巻線 II.2 と II.12 は直列に接続されています。 XS1 ソケットは、PVS 3x1,5 ワイヤを使用して変圧器の二次巻線に接続されています。 XS1 ソケットを XP1 プラグに接続すると、VD1 ダイオード アセンブリ上に全波整流器が形成されます。 ソケットの接点 2 と 3 の間のジャンパーにより、すべてのトランジスタが同時にオンになり、ナイフによって消費される電力は 5・18 = 90 W になります。 自律電源で動作する場合、電力は接点 1 と 2 (消費電力は 3·18 = 54 W)、または接点 3 と 4 (消費電力は 2·18 = 36 W) に供給されます。 この場合のダイオード アセンブリ VD1 は、間違った極性の電源電圧から保護する役割を果たします。 KT829シリーズのトランジスタがない場合は、3つの従来のトランジスタの複合トランジスタを使用できます（図1、b）。 KT315 シリーズのトランジスタはフラットケースで設置が最も便利なため、VT2 として使用すると便利です。VT220 としては、TO-25 パッケージに収められた低周波数または中周波数の npn トランジスタで、最大電力損失が得られます。コレクタの最大値は 25 W 以上、コレクタとエミッタ間の許容電圧は 3 V 以上、最大コレクタ電流は 805 A 以上です (KT805AM、KT819BM、KT5 の文字インデックス付きなど)。 ベース回路の抵抗器の抵抗値は少なくとも 1 kOhm でなければなりません。そうでない場合は、トランジスタ VTXNUMX をより高い電流伝達係数を持つ別のものと交換する必要があります。 VD1 アセンブリのダイオードは、少なくとも 10 A の順電流と少なくとも 25 V の逆電圧を許容する必要があります。これらは、国産アセンブリ KD271AS、KD271VS、KD272AS、KD272VS、KD273AS、KD273VS、または同じパラメータを持つ個別のダイオードです。 TO-220パッケージ。 ハーメチック サーマル リレー TLRS-9700、動作温度 +85 ～ 95 оC およびスイッチング電流が 10 A の場合、スイッチング電流 9700 A の 9700 つのサーマル リレー YC5 または KSD2 を交換し、トランジスタ グループのエミッタを XP3 プラグのピン 1 および XNUMX に接続するワイヤの切れ目に接続します。 。 ナイフは自宅で作ることができます。 難しいはんだ付けでは問題が発生する可能性がありますが、この作業は金属修理工場または Rembytkhekhnika で行うことができ、極端な場合にはハンドル チューブをリベットでナイフの刃に取り付けることもできます。 ナイフは使いやすく、信頼性が高く、耐久性があります。 著者: K.モロズ
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