УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ Российский патент 2006 года по МПК G01N27/00 G01K7/00 G01L7/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к контролю метеопараметров воздушных сред (температуры, влажности, давления) преимущественно в складских помещениях хранилищ сельскохозяйственной продукции, и может быть использовано в качестве источника информации для систем автоматического регулирования параметров микроклимата с помощью вентиляционных установок.

Известно устройство для контроля и управления микроклиматом в хранилищах, в котором имеются блок задания, датчики температуры и преобразователи [1].

Недостатком устройства является отсутствие контроля влажности и давления, необходимость иметь большое количество соединительных линий при организации многоточечного контроля, погрешности, вносимые линиями при значительном удалении датчиков от блока обработки информации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для контроля параметров микроклимата [2], содержащее датчики температуры и влажности, преобразователи параметров датчиков, блок контроля и соединительные линии.

Недостатком устройства является необходимость иметь повышенное количество соединительных линий при дистанционном многоточечном контроле параметров, наличие существенных погрешностей, вносимых соединительными линиями, отсутствие контроля давления, сложность интерпретации информации при многоточечном контроле.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение достоверности контроля параметров, уменьшение количества соединительных линий и упрощение схемы обработки и интерпретации информационных сигналов.

Указанный в задаче технический результат достигается тем, что устройство контроля параметров воздушной среды, содержащее датчики температуры и влажности, первичные преобразователи сигналов датчиков температуры и влажности, вычислительное устройство и соединительные проводниковые линии, соединяющие выходы преобразователей и входы вычислительного устройства, дополнительно снабжено датчиком давления воздушной среды, первичным преобразователем сигнала датчика давления, генератором импульсов, модулятором и коммутатором, коммутатор имеет нормально-разомкнутый, первый нормально-замкнутый и переключающий контакты, второй нормально-замкнутый контакт, имеющий входной и выходной зажимы, управляющий вход, модулятор имеет модулирующий и информационный входы и один выход, выход преобразователя сигнала датчика температуры подключен к первому нормально-замкнутому контакту коммутатора, выход преобразователя сигнала датчика влажности подключен к нормально-разомкнутому контакту коммутатора, выход преобразователя сигнала датчика давления подключен к входному зажиму второго нормально-замкнутого контакта коммутатора, выходной зажим второго нормально-замкнутого контакта соединен с модулирующим входом модулятора, переключающий контакт коммутатора соединен с информационным входом модулятора, выход модулятора подключен к первому входу вычислительного устройства, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом коммутатора и вторым входом вычислительного устройства.

Отличительными признаками заявляемого устройства по отношению к прототипу являются следующие: наличие дополнительного датчика - датчика давления воздушной среды и преобразователя сигнала датчика давления в частоту повышает достоверность информации, наличие генератора, коммутатора и модулятора, соединенных представленным образом, обеспечивает решение поставленной технической задачи и достижение эффективного разделения и опознавания сигналов. Использование частотных информационных сигналов повышает помехоустойчивость устройства и упрощает схему обработки сигналов, выдаваемых в вычислительное устройство.

Сравнительный анализ заявляемого устройства с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию изобретения "новизна".

Из патентной и научно-технической литературы не обнаружена предложенная совокупность отличительных признаков и соединений элементов заявляемого устройства, поэтому заявляемое устройство удовлетворяет критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 приведена структурная схема устройства контроля параметров воздушной среды. Устройство содержит датчики: температуры - 1, влажности - 2, давления - 3, преобразователи сигналов датчиков соответственно: температуры - 4, влажности - 5, давления - 6, выходы преобразователей 4, 5, 6 подключены соответственно к первому нормально-замкнутому контакту 10 коммутатора 7, к нормально-разомкнутому контакту 9, к входному зажиму 8 второго нормально-замкнутого контакта коммутатора, выходной зажим 13 второго нормально-замкнутого контакта подключен к модулирующему входу модулятора 14, информационный вход модулятора 14 соединен с переключающим контактом 12 коммутатора 7, выход генератора импульсов 15 соединен с управляющим входом 11 коммутатора 7 и вторым входом вычислительного устройства 17, выход 16 модулятора 14 соединен с первым входом вычислительного устройства 17.

На фиг.2 приведены импульсные временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип действия устройства. Обозначения на диаграммах: Т_ц - время цикла (период) измерения; U₈ - импульсная диаграмма на выходе преобразователя сигнала датчика давления; U₁₀ - импульсная диаграмма сигнала на выходе преобразователя сигнала датчика температуры; U₉ - импульсная диаграмма сигнала на выходе преобразователя сигнала датчика влажности; U₁₆ - импульсная диаграмма сигнала на выходе 16 модулятора 14.

Устройство работает следующим образом. Генератор импульсов 15 выдает прямоугольные импульсы, период которых задает время цикла измерения и время активного и пассивного состояния коммутатора 7. Когда уровень импульса генератора нулевой, коммутатор находится в пассивном состоянии, т.е. контакты находятся в положении, показанном на фиг.1. При этом информация с выхода преобразователя 4 сигнала датчика температуры 1 в виде импульсов U₁₀ поступает через первый нормально-замкнутый контакт 10 и переключающий контакт на информационный вход 12 модулятора 14, а информация с выхода преобразователя 6 в виде импульсов U₈ через входной зажим 8 второго нормально-замкнутого контакта поступает на модулирующий вход 13 модулятора 14. При этом на выходе 16 модулятора 14 образуется модулированный сигнал U₁₆, который будет существовать на выходе 16 до тех пор, пока сигнал U₁₁ генератора 15 будет иметь нулевой уровень (время Т_м на диаграмме U₁₁). Как только сигнал на выходе генератора U₁₁, а следовательно, и на управляющем входе 11 коммутатора 7 примет высокий уровень, контакты коммутатора переключаются, при этом на информационный вход 12 модулятора через нормально-разомкнутый и переключающий контакты будет подаваться сигнал U₉ с выхода преобразователя 5 сигнала датчика влажности 2. Этот сигнал будет существовать на выходе модулятора в течение времени (Т_ц-Т_м), т.е. до окончания времени цикла измерения.

Таким образом, в вычислительное устройство 17 за время Т_ц будет передано три хорошо различимых сигнала, один из которых является модулирующим - сигнал U₈, второй модулируемый - U₁₀ и третий немодулируемый - U₉. Так как все сигналы частотные, то передача их по линиям связи при дистанционном размещении датчиков может выполняться с гораздо меньшими искажениями по сравнению с потенциальными. Помимо этого вместо девяти информационных линий, обычно используемых для трех дистанционно удаленных датчиков, в предлагаемом устройстве можно обойтись шестью (3 провода питания плюс 3 провода информационных), т.е. удельный расход линий на 1 датчик сокращается с 3-х до 2-х. За счет информации дополнительного датчика - датчика давления могут быть скорректированы погрешности датчика влажности, так как влажность, температура и давление связаны термодинамическими уравнениями.

Предлагаемое устройство существенно упрощает обработку информации, поступающей от преобразователей сигналов датчиков, так как частотные сигналы хорошо различимы, более устойчивы к действию помех и требуют несложных алгоритмов обработки в вычислительном устройстве.

Макет устройства исследован и испытан в лабораторных условиях, подтверждена его работоспособность и эффективность. Таким образом, предлагаемое устройство удовлетворяет критерию "промышленная применимость".

Источники информации

1. А.с. №334559, МКИ G 05 D 23/19. Устройство для управления микроклиматом/P.M. Славин. - Опубл. в БИ №12, 1972.

2. А.с. №691812, МКИ G 05 D 27/02. Устройство для регулирования температуры и относительной влажности воздуха в помещении/П.Н. Гротов. - Опубл. в БИ №38, 1979 (прототип).

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для дистанционного контроля параметров (температуры, влажности и давления) воздушной среды, преимущественно в складских помещениях хранилищ сельскохозяйственной продукции. Сущность: устройство снабжено датчиками, частотными преобразователями температуры, влажности и давления, коммутатором, модулятором и генератором импульсов, а также вычислительным устройством. Технический результат изобретения: повышение достоверности контроля параметров, уменьшение количества соединительных линий и упрощение обработки информации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство контроля параметров воздушной среды, содержащее датчики температуры и влажности, первичные преобразователи сигналов датчиков температуры и влажности, вычислительное устройство и соединительные проводниковые линии, соединяющие выходы преобразователей и входы вычислительного устройства, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиком давления воздушной среды, первичным преобразователем сигнала датчика давления, генератором импульсов, модулятором и коммутатором, коммутатор имеет нормально разомкнутый, первый нормально замкнутый и переключающий контакты, второй нормально замкнутый контакт, имеющий входной и выходной зажимы, и управляющий вход, модулятор имеет модулирующий и информационный входы и один выход, выход преобразователя сигнала датчика температуры подключен к первому нормально замкнутому контакту коммутатора, выход преобразователя сигнала датчика влажности подключен к нормально разомкнутому контакту коммутатора, выход преобразователя сигнала датчика давления подключен к входному зажиму второго нормально замкнутого контакта коммутатора, выходной зажим второго нормально замкнутого контакта соединен с модулирующим входом модулятора, переключающий контакт коммутатора соединен с информационным входом модулятора, выход модулятора подключен к первому входу вычислительного устройства, а выход генератора импульсов соединен с управляющим входом коммутатора и вторым входом вычислительного устройства.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователи сигналов датчиков выполнены частотными.