Датчик влажности воздуха и способ его регенерации Российский патент 2020 года по МПК A01K41/04 G01N27/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологическому контролю процесса инкубации сельскохозяйственной птицы.

Успешный процесс инкубации сельскохозяйственной птицы зависит от четкого технологического контроля температурно-влажностях параметров режима в инкубаторе. Известно, что высокая влажность должна поддерживается в первые дни инкубации, когда яйцо не защищено от потери воды в следствие испарения, поэтому, в первые дни инкубации, следует максимально сохранять воду в яйце. Повышение относительной влажности в инкубаторе после 6 суток инкубации задерживает рост эмбрионов, поэтому инкубация яиц в условиях повышенной влажности с этого возраста не целесообразна. Кроме того, высокая точность поддержания влажности воздуха в инкубаторе необходима для того, чтобы избежать возникновения точки росы, при которой водяной пар будет конденсироваться. В настоящее время в инкубаторах для определения влажности воздуха используют наряду с гигрометрами сенсорные датчики влажности (см. Интернет-ресурс www.honeywell.ru). Известно также, что съем достоверных показаний зависит не только от повышенной важности в инкубаторе, но и от оседания частиц пыли, грязи, присутствующих в инкубаторе, агрессивности общей газовой среды, что приводят к неточности показаний и в конечном итоге выходе датчика влажности из строя (поломки).

Из уровня техники известно, что большинство имеющихся в настоящее время датчиков влажности характеризуются сложностью конструкции, изготавливаются пористыми, характеризуются низкой стабильностью измерения, повышенной инерционностью за счет диффузии воды и требуют замены на новые.

К таким датчикам относятся: Датчик влажности воздуха, содержащий два токопроводящих электрода, размещенных на диэлектрической подложке, причем, электроды выполнены в виде плоских спиралей или колец, имеющих общую ось, на которых размещена влагочувствительная полимерная пленка (см. Патент на полезную модель №79674, G01N 27/04, 14.07.2008). Устройство для измерения влажности воздуха, содержащее емкостный сенсор влажности и резистивный сенсор температуры, усилитель переменного напряжения, измеритель уровня переменного напряжения, функциональный блок, генератор переменного напряжения, электронный преобразователь сопротивления резистивного сенсора в напряжение (ток), регистратор, причем выход генератора соединен длинной линией с одним из контактов емкостного сенсора, выход усилителя напряжения соединен с входом измерителя уровня напряжения, выход которого соединен с одним из входов функционального блока, второй вход которого подсоединен к выходу преобразователя сопротивления в электрический сигнал (ток, напряжение), ко входу которого с помощью длинной линии подключен резистивный сенсор температуры, а выход функционального блока подсоединен к регистратору, ко второму контакту емкостного сенсора подключена первичная обмотка согласующего трансформатора, второй конец которой соединяется длинной линией с генератором переменного напряжения, а ко вторичной обмотке трансформатора подключена сигнальная линия с волновым сопротивлением, второй конец которой подсоединен ко входным клеммам усилителя напряжения, причем модуль комплексного сопротивления первичной обмотки подключенного к сигнальной линии трансформатора должен быть в 100-200 раз меньше модуля комплексного сопротивления емкостного сенсора, (см. Патент РФ №2184369 G01N 25/56, G01N 27/22, G21C 17/00, 27.06.2002). Датчик влажности, выполненный в виде внутренней и внешней токопроводящих обкладок, между которыми размещена диэлектрическая прокладка из влагопоглощающего материала, токопроводящие обкладки выполнены с возможностью включения в последовательную цепь с источником тока и измерителем емкости, а внешняя токопроводящая обкладка выполнена в виде сетки из электропроводящих нитей, внутренняя токопроводящая обкладка выполнена в виде токопроводящей металлической жилы, помещенной в электропроводящую оболочку, а диэлектрическая прокладка выполнена сотканной из полимерных волокон (см. Патент РФ №2672814, G01N 27/22, 06.02.2018).

Таким образом, в заявляемом изобретении ставилась задача непрерывного контроля в заданных пределах одного из основных параметров микроклимата в инкубаторе - уровня влажности.

Технической задачей заявляемого изобретения является использование сенсорного датчика влажности с возможностью точных измерений показаний текущей относительной влажности, возможности его регенерации и удлинение срока службы.

На фиг. 1 представлен общий вид датчика влажности.

Устройство состоит из основания 1 с размещенным на нем токопроводящими элементами 2, к которым прикреплен нагревательный элемент 3 с размещенным на нем емкостным сенсором 4.

Основание 1 выполнено в виде печатной платы. Токопроводящие элементы 2 подключены к контрольно-измерительному прибору (на чертеже не показан). Сенсор 4 имеет дополнительные проводники тока, подключенные к контрольно-измерительному прибору (на чертеже не обозначены).

Изобретение реализуется следующим образом.

При работе датчика влажности в рабочем режиме, при регистрации 90% влажности среды в инкубаторе контрольно-измерительным прибором, последний дает команду на подключение электронагревателя 3 с помощью токопроводящих элементов 2. Идет нагрев сенсора 4, до тех пор, пока регистрируемая влажность не упадет до отметки 10%. Затем нагрев сенсора 4 прекращают. Идет процесс остывания сенсора. При этом сенсор 4 набирает влагу, и когда показатели роста влажности перестают изменяться в диапазоне не более 3% в течение 30 сек., датчик влажности снова переходит в рабочий режим, до тех пор, пока показатели влажности не достигнут отметки 90%. Затем цикл работы повторяется.

После окончания процесса инкубации и до закладки новой партии яиц, датчик влажности, контрольно-измерительный прибор находятся в дежурном режиме. Датчик влажности набирает влагу из среды инкубатора. И при достижении показателя 40% влажности, контрольно-измерительный прибор дает команду на нагрев нагревательного элемента 3. Нагрев продолжается до достижения показателя влажности 10%. Цикл работы повторяется.

Это позволяет производить восстановление (регенерацию) датчика влажности, и увеличить срок службы последнего до 5-6 лет.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству, а именно к технологическому контролю процесса инкубации сельскохозяйственной птицы. Датчик влажности воздуха включает основание в виде печатной платы с токопроводящими элементами и нагревательный элемент с размещенным на нем емкостным сенсором. Причем токопроводящие элементы и сенсор влажности подключены к контрольно-измерительному прибору. Способ регенерации датчика влажности воздуха характеризуется тем, что в рабочем режиме в процессе инкубации при достижении датчиком влажности показания влажности среды 90% контрольно-измерительный прибор дает команду на подключение нагревательного элемента, который обеспечивает нагрев емкостного сенсора датчика влажности до тех пор, пока регистрируемая влажность не упадет до отметки 10%. Затем нагрев емкостного сенсора прекращают и идет процесс остывания. При этом емкостный сенсор набирает влагу, и когда показатели роста влажности перестают изменяться в диапазоне не более 3% в течение 30 сек, датчик влажности снова переходит в рабочий режим, до тех пор, пока показатели влажности не достигнут отметки 90%. Затем цикл работы повторяется, и после окончания процесса инкубации датчик влажности и контрольно-измерительный прибор находятся в дежурном режиме. При этом датчик влажности набирает влагу из среды инкубатора и при достижении показателя 40% влажности контрольно-измерительный прибор дает команду на нагрев нагревательного элемента. Причем нагрев продолжается до достижения показателя влажности датчиком 10%, затем цикл работы повторяется. Технический результат заключается в обеспечении возможности точных измерений показаний текущей относительной влажности, а также возможности регенерации датчика и удлинение срока его службы. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Датчик влажности воздуха, включающий основание в виде печатной платы с токопроводящими элементами и нагревательный элемент с размещенным на нем емкостным сенсором, причем токопроводящие элементы и сенсор влажности подключены к контрольно-измерительному прибору.

2. Способ регенерации датчика влажности воздуха, характеризующийся тем, что в рабочем режиме в процессе инкубации при достижении датчиком влажности показания влажности среды 90% контрольно-измерительный прибор дает команду на подключение нагревательного элемента, который обеспечивает нагрев емкостного сенсора датчика влажности до тех пор, пока регистрируемая влажность не упадет до отметки 10%, затем нагрев емкостного сенсора прекращают и идет процесс остывания, при этом емкостный сенсор набирает влагу, и когда показатели роста влажности перестают изменяться в диапазоне не более 3% в течение 30 сек, датчик влажности снова переходит в рабочий режим, до тех пор, пока показатели влажности не достигнут отметки 90%, затем цикл работы повторяется, и после окончания процесса инкубации датчик влажности и контрольно-измерительный прибор находятся в дежурном режиме, при этом датчик влажности набирает влагу из среды инкубатора и при достижении показателя 40% влажности контрольно-измерительный прибор дает команду на нагрев нагревательного элемента, причем нагрев продолжается до достижения показателя влажности датчиком 10%, затем цикл работы повторяется.