Fizyka „kłamstwa”: Dlaczego Twój pokój z gadami brzmi jak metronom

Dźwięk psującego się taniego termostatu jest charakterystyczny. To nie jest piknięcie ani alarm; to mechaniczne klik-klak rozlegające się co czterdzieści pięć sekund.

Instalujesz ceramiczny promiennik ciepła o mocy 150W, podłączasz go do standardowego sterownika typu włącz/wyłącz i ustawiasz pokrętło na 90°F. W ciągu godziny pomieszczenie zaczyna brzmieć jak stroboskop w zwolnionym tempie. Przekaźnik klika i się włącza. Grzejnik ryczy do życia. Trzydzieści sekund później czujnik osiąga 90°F. Klik. Wyłączony. Powietrze natychmiast się ochładza. Klik. Włączony.

To szybkie cykliczne przełączanie nie tylko doprowadza Cię do szału; niszczy ono przekaźnik wewnątrz sterownika. Co gorsza, stresuje zwierzę. Nawet jeśli źródło ciepła jest niewidoczne, Twój gad jest narażony na „efekt dyskoteki” spowodowany wahaniami temperatury. Jeśli używasz żarówki emitującej światło, jest jeszcze gorzej. Stworzyłeś dosłowny stroboskop, który wywołuje u zwierzęcia reakcję stresową.

O jakości generycznych przekaźników możemy podyskutować później, ale sterownik za $40 zwykle nie jest winowajcą. Winne jest umiejscowienie czujnika. Wymagasz od kawałka plastiku, aby mierzył „temperaturę powietrza”, kierując bezpośrednio na niego promień ciepła.

Kłamstwo strumienia

Większość hodowców wyobraża sobie ciepło w terrarium gada jak wodę napełniającą wannę – jako łagodny, podnoszący się przypływ ciepła. Żarówki grzewcze o wysokiej mocy nie działają w ten sposób. Promiennik Deep Heat Projector lub halogenowa lampa zalewowa (flood) rzucają energię w postaci kierunkowego strumienia, zupełnie tak, jak latarka rzuca światło.

Gdy zawieszasz czujnik termostatu bezpośrednio pod źródłem ciepła, nie mierzysz temperatury powietrza. Mierzysz, jak szybko czarna plastikowa obudowa czujnika pochłania promieniowanie podczerwone. To jest problem „promieniowania padającego”. Końcówka czujnika jest mała i ciemna, więc gorączkowo pochłania tę energię. Może wskazać 110°F w kilka sekund, wyzwalając wyłączenie, podczas gdy rzeczywista temperatura powietrza wokół niego wynosi zaledwie 75°F.

Tutaj zaczyna się dezorientacja. Możesz skierować pirometr Klein Tools IR na miejsce wygrzewania i uzyskać jeden odczyt, podczas gdy wiszący czujnik wskaże coś zupełnie innego. Pirometr mierzy temperaturę powierzchni. Czujnik ma za zadanie mierzyć temperaturę powietrza, ale jeśli znajduje się w strumieniu, mierzy własną temperaturę powierzchni. To fałszywy alarm. Twój termostat uważa, że zadanie zostało wykonane, ponieważ czujnik jest gorący, ale Twoje zwierzę nadal marznie, ponieważ powietrze nie miało czasu na pochłonięcie energii.

Geometria i śledzenie cienia

Wydanie pieniędzy na droższy czujnik tego nie naprawi. Musisz uszanować geometrię światła. Musisz przesunąć czujnik poza bezpośrednią linię ognia. Brzmi to wbrew intuicji – czy nie chcesz kontrolować ciepła? Tak, ale chcesz kontrolować otoczenie będące rezultatem tego ciepła, a nie intensywność samego strumienia.

Istnieje metoda, którą nazywam „śledzeniem cienia”. Włącz źródło ciepła (jeśli emituje światło) lub użyj latarki trzymanej dokładnie w miejscu, w którym znajduje się ceramiczny promiennik. Umieść dłoń tam, gdzie zamierzasz zamontować czujnik. Jeśli Twoja dłoń rzuca ostry, wyraźny cień, to miejsce znajduje się w „strefie strumienia”. Będzie ono powodować szybkie przełączanie.

Musisz przesunąć czujnik w poziomie, aż znajdzie się w „półcieniu” – miękkiej krawędzi cienia. Powinien znajdować się wystarczająco blisko źródła ciepła, aby wykryć wzrost temperatury, ale być chroniony przed bezpośrednim atakiem podczerwieni.

W standardowym terrarium z PVC o wymiarach 4x2x2 stopy oznacza to zazwyczaj montaż sondy na tylnej ścianie, około 3 do 6 cali od środka względem lampy grzewczej i około 4 cale w dół od sufitu. Dokładna odległość się różni – halogen 75W ma węższą wiązkę niż promiennik 150W – ale zasada pozostaje ta sama. Chodzi o to, aby sonda mierzyła akumulację ciepła w powietrzu, a nie bezpośrednie uderzenie ciepła w tworzywo sztuczne.

To bezpośrednio zaprzecza standardowi „środka zbiornika”, który można znaleźć w niemal każdej ogólnej instrukcji ze sklepu zoologicznego. Nakazują one zawiesić sondę dokładnie pośrodku. Jeśli tak zrobisz, mierzysz średnią z niczego. Sonda musi chronić gorącą stronę przed przegrzaniem lub chłodną stronę przed zbyt dużym spadkiem temperatury. Umieszczenie sondy w centrum pozwala na niebezpieczne skoki temperatury po gorącej stronie, zanim środek w ogóle to odczuje. Zignoruj instrukcję; uszanuj gradient.

Kotwiczenie do masy

Powietrze jest zmienne. Szybko się nagrzewa i szybko chłodzi. Jeśli Twoja sonda po prostu zwisa w powietrzu, zabezpieczona jedynie przyssawką (która i tak odpadnie) lub kawałkiem taśmy, będzie reagować na każdy przeciąg w pomieszczeniu. To sprawia, że termostat działa chaotycznie.

Lepszym podejściem jest przymocowanie sondy do czegoś o masie termicznej. Nie oznacza to przyklejania jej do kamienia – do tego jeszcze dojdziemy – ale zabezpieczenie jej przy ścianie terrarium lub kawałku łupka. Masa tłumi tę zmienność. Działa jak koło zamachowe termiczne, wygładzając drobne skoki i spadki, dzięki czemu termostat otrzymuje czysty, stabilny odczyt.

Istnieje jednak niebezpieczna pułapka: błąd „kamienia do wygrzewania”. Widzę ludzi, którzy przypinają sondę opaską zaciskową bezpośrednio do powierzchni wygrzewania, ponieważ chcą dokładnie wiedzieć, jak gorący jest kamień. Problem pojawia się, gdy jaszczurka usiądzie na kamieniu. Ciało zwierzęcia zakrywa sondę. Sonda odczytuje teraz temperaturę brzucha zwierzęcia (chłodną), a nie temperaturę kamienia. Termostat myśli: „Jest zimno!” i podkręca grzałkę do 100% mocy. Kamień robi się coraz gorętszy, piekąc zwierzę od dołu, ponieważ czujnik jest zasłonięty przez własne ciało zwierzęcia.

Nigdy nie montuj sondy sterującej w miejscu, w którym zwierzę może ją zablokować. Używaj pirometru do sprawdzania temperatury powierzchni; używaj sondy do kontrolowania powietrza.

Zmienna kontrolera

Rodzaj używanego termostatu determinuje, jak margines błędu wybacza jego umieszczenie. Jeśli używasz prostego termostatu typu Włącz/Wyłącz (tych, które klikają), umieszczenie sondy musi być idealne. Musisz znaleźć to optymalne miejsce, w którym powietrze nagrzewa się na tyle wolno, aby zapobiec efektowi stroboskopu.

Jeśli używasz termostatu ściemniającego (takiego jak Herpstat lub wysokiej klasy Habistat), system jest inteligentniejszy. Wykorzystują one logikę PID (proporcjonalno-całkująco-różniczkującą). Nie odcinają po prostu zasilania po osiągnięciu celu; dławią prąd, ściemniając żarówkę do 40% lub 60% mocy, aby utrzymać idealnie płaską linię temperatury. Przy termostacie ściemniającym możesz pozwolić sobie na umieszczenie sondy bliżej źródła ciepła, ponieważ kontroler po prostu uruchomi żarówkę z niższą mocą, aby to skompensować.

Wiem, że szok cenowy jest realny. Dobry termostat ściemniający kosztuje trzy razy więcej niż kontroler włącz/wyłącz. Ale spójrz na matematykę: termostat typu Włącz/Wyłącz obciąża żarnik żarówki za każdym razem, gdy się uruchamia, przepalając żarówki za $15 co dwa miesiące. Termostat ściemniający utrzymuje żarnik ciepły i stabilny, często wydłużając żywotność żarówki o lata. Co ważniejsze, eliminuje ryzyko zacięcia się przekaźnika w pozycji „WŁĄCZONE” – awaria, która zamienia terrarium dla gada w piekarnik.

Fałszywy poranek

Nawet przy idealnym umieszczeniu można uzyskać fałszywe odczyty z samego pomieszczenia. Nazywam to „Fałszywym Porankiem”.

Miałem kiedyś konfigurację, w której wentylatory chłodzące włączały się codziennie o 7:00 rano, mimo że lampy grzewcze były wyłączone. Rozebrałem okablowanie w poszukiwaniu zwarcia. Okazało się, że to słońce. Terrarium stało w pobliżu okna wychodzącego na wschód. Przez dwadzieścia minut każdego ranka strumień światła słonecznego uderzał w czarną plastikową obudowę czujnika. Czujnik skakał do 95°F. Powietrze w zbiorniku było chłodne, zwierzę spało, ale system automatyki wpadał w panikę.

Jeśli Twój czujnik jest z czarnego plastiku, działa jak kolektor słoneczny. Upewnij się, że żadne światło z okna, oświetlenie pokoju ani inne źródła ciepła (jak statecznik oprawy UV) nie rzucają zbędnego ciepła na sondę. Czujnik musi być odizolowany od wszystkiego oprócz konkretnej zmiennej, którą ma kontrolować.

Analiza rodzajów awarii

Kiedy w końcu zamontujesz tę sondę, nie używaj przyssawek dołączonych do pudełka. One zawsze zawodzą. Wilgoć i wysoka temperatura osłabiają ssanie, aż w końcu sonda odpada.

Zadaj sobie pytanie: jeśli ta sonda spadnie, gdzie wyląduje?

Jeśli wpadnie do miski z wodą, ochłodzi się do 70°F. Termostat odczyta „70°F” i zacznie domagać się ciepła. Uruchomi grzałkę o mocy 150W na pełną moc. Temperatura w terrarium wzrośnie do 130°F. Woda zamieni się w zupę. Zwierzę zginie.

Jeśli sonda spadnie bezpośrednio pod lampę grzewczą, natychmiast odczyta 120°F. Termostat odetnie zasilanie. Zwierzę zmarznie, ale nie zginie.

Zawsze zabezpieczaj kable silikonem, klejem na gorąco lub przykręcanymi uchwytami do kabli (uchwytami typu P). Poprowadź przewód tak, aby w razie awarii mocowania sonda zwisała w powietrzu, a nie wpadła do wody lub kryjówki. Zależy nam na nudzie. Chcemy wykresu, który jest linią prostą. Jeśli w Twoim systemie dzieje się coś ekscytującego, to znaczy, że działa on źle.