УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕРМОКОНТРАСТНОГО РЕЖИМА В ИНКУБАТОРЕ Российский патент 2008 года по МПК G05D23/00 A01K41/02 

Изобретение относится к технике приборостроения, а именно к технике проектирования устройств для автоматического управления тепловыми режимами работы инкубаторов.

Известны различные устройства, предназначенные для поддержания в инкубаторе определенного теплового режима с допускаемым отклонением не более 0,1...0,2°С, например, регулятор температуры РТИ-3, аналоготиристорный регулятор ТЭЗП, цифровой микропроцессорный регулятор БМИ-Ф-15, регулятор МПР51-Щ4 и другие [1). Справочник по инкубации яиц. Ю.З.Буртов, Ю.Н.Владимирова, Ю.С.Голдин и др. Сост. Г.К.Отрыганьев. Под ред. Ю.Н.Владимировой, 2-е изд. перер. и доп., - М.: Колос, 1983. - 176 с.]. Они содержат в себе электронный терморегулятор, ко входу которого подсоединен штатный резистивный термопреобразователь, а к выходу - нагреватель и, часто, электромагнитный орган управления охладителем. Недостатком использования таких терморегуляторов в инкубационном процессе является стабильный режим температуры, часто не обеспечивающий высокой выводимости яиц. Более эффективным является термоконтрастный режим [2). Патент RU 2070387 С1. Способ инкубации яиц сельскохозяйственной птицы. / Е.И.Фандеев, Э.И.Дерлугян, П.Ф.Тришечкин и др. Опубл. 20.12.96. Бюл. №35].

Известны специальные устройства (прерыватели), которые, отключая в определенные периоды нагреватель инкубатора от его терморегулятора, периодически изменяют температуру воздуха в шкафу [3). Рудь А.И. Совершенствование инкубатора // Фундаментальные и прикладные проблемы современной техники. - Ростов - н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 1998. - С.15-25]. В них используются таймеры различных типов (например, механическое реле времени РВ-2 или его электронные аналоги), которые оснащены сильноточными реле с контактами, размыкающими (или замыкающими) цепь между терморегулятором и нагревателем (охладителем). Однако такие устройства обладают рядом недостатков и эксплуатационных неудобств.

Во-первых, простое отключение нагревателя не дает возможности автоматически регулировать и управлять «глубиной» охлаждения воздуха в инкубаторе, поскольку нижний уровень температуры в шкафу зависит от:

- температуры воздуха, окружающего инкубационный шкаф, которая может значительно изменяться в зависимости от времени суток и года;

- степени открытия вентиляционных заслонок;

- стадии процесса инкубации;

- настройки таймера, т.е. продолжительности периода нагрева и охлаждения, которые устанавливаются произвольно.

Во-вторых, монтируя прерыватель, приходится внедряться в структуру силовых электрических цепей, связывающих терморегулятор с нагревателем и охладителем. Как следствие этого, реле таких устройств должны иметь сильноточные контакты.

Наиболее близким к предлагаемому (прототипом) является устройство, описанное в патенте [RU 2270453 С2. Устройство для обеспечения термоконтрастного режима в инкубаторе / В.А.Карчков, Е.И.Фандеев и др. Опубл. 20.02.06. Бюл. №5]. Прототип содержит таймер, слаботочное реле с нормально разомкнутым контактом и термонезависимый резистор и позволяет реализовать термоконтрастный режим инкубации.

Однако такому периодически параллельному подключению к термопреобразователю инкубатора термонезависимого резистора свойственен ряд недостатков. Например, в случае возможных обрывов присоединительных проводов как снаружи, так и внутри устройства (короткие замыкания маловероятны) инкубатор выходит на постоянную работу в штатном режиме при температуре θ_{В МИН}. Оператор может судить об этом только визуально по показаниям ртутных термометров или по цифровому табло штатного терморегулятора. Для развивающихся эмбрионов длительное нахождение при такой температуре вредно.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение устойчивости поддержания параметров термоконтрастного режима инкубации и, за счет иного, чем у прототипа, включения элементов, обладает свойством звукового предупреждения оператора об обрыве присоединительных проводов, дополнительного резистора или всего устройства в целом. При этом звучит штатная сирена (предупреждающая о возможном перегреве инкубируемых яиц), хотя температура в инкубаторе не опускается ниже θ_{В МИН} до момента замыкания контакта.

Поставленная цель достигается тем, что в схеме устройства термонезависимый резистор подключен последовательно, а не параллельно, штатному термопреобразователю инкубатора, а контакт подключен параллельно термонезависимому резистору, т.е. термонезависимый резистор зашунтирован контактом, который, размыкаясь, периодически подсоединяет его последовательно штатному термопреобразователю.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом (см. фиг.1), на котором изображена структурная схема заявляемого устройства, подключаемого к инкубатору. Устройство содержит термонезависимый резистор 1, параллельно которому включен нормально замкнутый контакт 2, и реле 3 таймера 4. В определенные таймером моменты времени контакт 2 размыкается, термонезависимый резистор 1 подсоединяется последовательно штатному термопреобразователю 6 терморегулятора 10, управляющего нагревателем 7, охладителем 8 и звуковой сиреной 9 инкубатора 5. В случае обрыва в цепи термонезависимого резистора 1 или внешней соединительной линии будет звучать сирена 9.

Принцип действия устройства графически поясняется рисунком, изображенным на фиг.2, где в координатах R_ТП, θ_В и t (время) изображена взаимосвязь состояния контакта 2, сопротивления термонезависимого резистора 1 (R_Д) и штатного термопреобразователя 6 (R_ТП), настройки R_ТР терморегулятора 10 с температурой θ_В воздуха в инкубационном шкафу 5. Предлагаемое устройство, как и прототип, построено по принципу периодической подачи на вход терморегулятора 10 «ложной» информации, т.е. «обмана» терморегулятора 10 его «эквивалентным» термопреобразователем со статической характеристикой «bc», который реализуется циклическим включением термонезависимого резистора 1 последовательно (а не параллельно, как у прототипа) штатному термопреобразователю 6, что приводит к периодическому искажению статической характеристики «da» штатного термопреобразователя.

Рассмотрим работу устройства. Пусть при замкнутом контакте 2 терморегулятор 10 настроен на сопротивление штатного термопреобразователя 6, равное R_ТР, что согласно входной статической характеристике терморегулятора (прямая «da») соответствует точке "а" и температуре θ_{В МАКС}. В момент t=0 срабатывает таймер 4, контакт 2 размыкается и последовательно с сопротивлением штатного термопреобразователя 6 (R_ТП) включается сопротивление добавочного термонезависимого резистора 1 (R_Д), подобранное таким образом, чтобы суммарное сопротивление «эквивалентного» термопреобразователя (R_ТП+R_Д) ушло в точку "b", лежащую на новой, "ложной" статической характеристике - прямой, проходящей через точки "b" и "с", и уже иной, чем входная характеристика терморегулятора 10. Последний начинает изменять (уменьшать) температуру θ_В в инкубационном шкафу 5 до тех пор, пока суммарное сопротивление R_ТП и R_Д (за счет уменьшения сопротивления R_ТП) не достигнет точки "с". Однако точка "с" соответствует настройке терморегулятора 10, равной R_ТП. Дальнейшее снижение температуры θ_B в шкафу 5 прекращается и затем она поддерживается на уровне θ_{В МИН} до тех пор, пока вновь не сработает таймер 4 и в момент t₁ замкнет контакт 2. Замыкание контакта 2, в свою очередь, снижает «эквивалентное» сопротивление и ко входу терморегулятора 10 оказывается подключенным только охлажденный штатный термопреобразователь 6. Такое состояние входных цепей соответствует точке "d", которая расположена на статической характеристике ниже настройки R_ТР терморегулятора 10 (точка "а"). Включается нагреватель 7 и начинается прогрев воздуха в шкафу инкубатора 5 до температуры θ_{В МАКС}, при этом происходит увеличение сопротивления термопреобразователя 6, что отражено на фиг.2 перемещением R_ТП по штатной статической характеристике от точки "d" к первоначальной настройке - точке "а". Приняв температуру θ_{В МАКС}, штатный термопреобразователь 6 посредством терморегулятора 10 поддерживает ее на указанном уровне до тех пор, пока в момент t₂ не сработает таймер 4 и вновь не разомкнет контакт 2. Таким образом сопротивление на входе терморегулятора 10 в процессе цикла инкубации изменяется в направлении стрелок по контуру "abcd", где "а" - точка первоначальной настройки терморегулятора 10 и происходит цикл "охлаждение - нагрев" с заранее заданными пределами верхнего (θ_{В МАКС}) и нижнего (θ_{В Мин}) уровней температуры.

В случае возможного обрыва цепи резистора 1: при замкнутом контакте 2 инкубатор будет работать в штатном режиме при температуре θ_{В МАКС}; как только таймер подает сигнал на размыкание контакта 2 - цепь штатного терморезистора R_ТР окажется разорванной, что терморегулятор 10 воспримет как большой перегрев воздуха θ_В в инкубаторе, подаст звуковой сигнал предупреждения оператора и включит систему экстренного охлаждения воздуха. В случае обрыва любого провода устройства, сирена будет звучать непрерывно.

Такое изменение схемы включения двух элементов прототипа и схемы их подключения ко входным цепям штатного терморегулятора привело к новому полезному качеству - звуковому оповещению оператора об неисправности устройства или обрыва линий, соединяющих его с термопреобразователем инкубатора.

Предлагаемое устройство обладает многими полезными качествами прототипа, также было изготовлено в ЮРГТУ(НПИ) и испытано. Следует отметить его преимущество перед прототипом.

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для автоматического управления тепловыми режимами работы инкубаторов. Изобретение направлено на повышение устойчивости поддержания параметров термоконтрастного режима инкубации. Этот технический результат обеспечивается за счет того, что в устройстве для создания термоконтрастного режима в инкубаторе, включающем таймер с реле и термонезависимый резистор с нормально замкнутым контактом, согласно изобретению нормально замкнутый контакт реле подключен параллельно к термонезависимому резистору таким образом, что, размыкаясь, периодически подключает его последовательно к штатному термопреобразователю терморегулятора инкубатора. Кроме того, устройство дополнительно снабжено звуковой сиреной, управляемой терморегулятором инкубатора. 2 ил.

Устройство для создания термоконтрастного режима в инкубаторе, включающее таймер с реле, термонезависимый резистор с нормально замкнутым контактом, отличающееся тем, что нормально замкнутый контакт реле подключен параллельно к термонезависимому резистору таким образом, что размыкаясь, периодически подключает его последовательно к штатному термопреобразователю терморегулятора инкубатора, кроме того, устройство дополнительно снабжено звуковой сиреной, управляемой терморегулятором инкубатора.