Устройство для регулирования температуры почвы в установках искусственного климата Советский патент 1985 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к специальному климатическому оборулованию селекционногенетических центров и предназначено для воспроизведения различных почвенно-климатических условий при проведении научных исследований, связанных с изучением действия неблагоприятных факторов среды на рост и развитие сельскохозяйственных культур Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. На фиг. 1 изображена принципиальная схем предлагаемого устройства; на фиг. 2 - узел сопряжения вала седьсина и часового механиз устройства; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - графики выходных напряжений злементов устройства: I - генератора инфра.низкой частоты, И - задатчика миним;шьной и максимальной температуры. III - задатчик сред11ей температуры почвы, ТУ - усилителя разности напряжений. Устройство для регулирования температуры почвы в установках искусственного климата состоит из генератора 1 инфраиизкой частоты (период 24 ч), задатчика 2 минимальной (ночной) и максимальной (дневной) температуры почвы, управляющий вход которого подключен к вьгходу генератора 1 инфранизкой частоты, задатчика 3 средней температуры почвы, усилителя 4 разности напряжений, на входы которого подключен выход задатшка минимальной и максимальной температуры почвы и выход задатчика средней температуры почвы, а выход его связан с одним из входов элемента 5 сравнения блока 6 управления, к второму входу элемента 5 сравнения подключен датчик 7 температуры почвы, причем выход блока 6 управления связан с блоком 8 питания термозлектрического охладителя 9, внутри последнего размещены емкости 10 с почвой и растениями. Генератор 1 инфранизкой частоты включает в себя трансформатор 11 напряжения с вторичными обмотками 12 и 13, сельсин 14, часовой механизм 15 с электрическим самоподзаводом, рабочий вал 16 механизма соединен с валом 17 ротора сельсина при помощи фрикционной муфты 18, выпрямитель 19, конденсатор 20, постоянные резисторы , пере менный резистор 26 и операционный усилител 27. Причем напряжение на зажимах обмотки 12 трансформатора 11 больше напряжения на зажимах обмотки ротора сельсина 14 при любом значении угла поворота вала последнего. Ротор сельсина 14 враща тся с помощью механизма 15 таким образЪм, что за 24 ч он совершает один оборот. Так как действую шее значение напряжения на зажимах обмотки ротора сельсина 14 при вращении его вал изме} яется по закону косинуса, то напряжение на выходе выпрямителя 19 равно алгебраической сумме действующих значений напряжений на зажимах обмоток 12 трансфррматора 11 и ротора сельсина 14, т. е. содержит постоянную и переменную синусоидальные составляющие. Переменным резистором 26 осуществляется корректировка выделения переменной составляющей напряжения на выходе генератора 1. Задатчик 2 минимальной и максимальной температурж почвы состоит из компаратора 28 напряжения, связанного с выходом генератора 1 инфранизкой частоты, и к выходу которого через диоды 29 и 30 подключены реле 31 и 32 делителей опорного напряжения, выполненных на постоя1гаых 33 и 34 и переменных 35 и 36 резисторах, усилителя 37 напряжения, вход которого через замыкающие контакты 38 и 39 реле 31 и 32 подключается к делителям опорного напряжения, резисторной оптопары 40, HCTOtmHK излучения которой через ограничивающий резистор 41 подключен к выходу усилителя 37 напряжения, а приемник излучения (фоторезистор) с помощью дополнительного резистора 42 образует делитель напряжения, подключенный с одной стороны к выходу генератора инфранизкой частоты, а с другой - к выходу усилителя 4 разности напряжений, к второму входу которого подключен задатчик 3 средней температуры почвы. Узел сопряжения вала 17 ротора сельсина с часовым механизмом состоит из фрикционной муфты 18, на полумуфтах которой крепятся индикаторный диск 43 (со стороны вала часового механизма) и указатель 44 максимума (со стороны вала ротора сельсина). В одной плоскости с индикаторным диском 43 на корпусе 45 устройства устанавливается указатель 46 текущего времени. Термоэлектрический охладитель 9 констрз стивно выполняется так, что его тепловыводящие спаи располагаются со стороны внещней поверхности емкости 10, в которой выращиваются растения. Непосредственно в почву устанавливается датчик 7 температуры. Задатчик 3 и усилитель 4 содержат резисторы 47-51. Устройство работает следующим образом. Блоком 6 управления путем сравнения выходных напряжений датчика 7 температуры и усилителя 4 разности напряжений осуществляется управление блоком 8 питания термоэлектрического охладителя 9, внутри которого размешены емкости с растениями. Причем в зависимости от величины и полярности выходного напряж1;ния элемента 5 сравнения устанавпивается величина и nojrHpHOCTb напряжения на выхо/цтых зажимах блока 8 питания, к которым подключен термоэлектрический охладитель 9, что приводит к охлаждсгош или нагреванию почвы в емкостях с почвой и расте1гаями. Суточный ход температуры почвы в емкостях 10 с растениями задается изменением выходного напряжения усилителя 4 (кривая 1У), которое пропорционально разности напряжений на его входах и соответствует при одинаковом значении сопротивлений резисторов 47-50: MV V,-V2. где V - напряжение на инвертирующем входе усилителя 4 (прямая ТП), значение этого напряжения задается резистором 51 задатчика 3; 1 - напряжение на инвертирующем входе усилителя 4 (кривая II). Задание программы изменения температуры почвы осуп1ествляется следующим образом. Поворотом вала 17 ротора сельсина до сов мещения осей указателя 44 максимума и указателя 46 текущего времени устанавливает ся амплитудное значение отрицательной полуволны выходного напряжения генератора 1 (участки СУ1, 6 кривой 1). При этом включено реле 31, которое своим контактом 38 подключает делитель напряжения, выполненный на резисторах 33 и 35, на вход усилителя 37 напряжения. Переменным резистором 35 задается максимальная температура почвы путем измерения напряжения на. источнике издугения резисторной оптопары 40, 4vo в свою очередь, приводит к изменению сопро тивления фоторезистора и в целом соотношения сопрот1юлений последнего и дополнительного резистора 42. Пропрорционально этому соотношению уменьщается выходное напряжение генератора I на инвертирующем входе усилителя 4 (участки с( , 5 кривой 11). В этом случае в течение времени от о до 5 напряжение усилителя 4 равно сумг: ме напряжений на его входах и в середине этого временного интервала имеет максимальное значение. Аналогичным образом при противоположном положении указателя 44 максимума переменным резистором 36 задается минимальная температура почвы (амплитуда кривой II на участке о - w). В этом случае включено : реле 32, которое своим контактом 39 под- : ключвет делитель опорного напряжения, пыполненного на резисторах 34 и 36, па вход усилителя 37. Эксплуатация устройства значительно облегчается предварительной градуировкой углов поворота подвижного контакта резисторов 35 и 36 в единицы измерения температуры по известному масштабу изменения выходного напряжения датчика 7 температуры в зависимости от температуры почвы. Градуировка углов поворота подвижного контакта резисторов 35 и 36 производится при амплитудных значениях выходного напряжения генератора 1 инфракрасной частоты и отключенном задатчике 3 средней температуры почвы по вь1ходному, напряжению усилителя 4 таким образом, что масщтаб изменения выходного напряжения усилителя 4 в зависимости от угла поворота подвижного контакта резисторов, выраженного в единицах измерения температуры, одинаковьш с масштабом изменения выходного напряжения датчика 7 температуры в зависимости от температуры почвы, выраженной в тех же единицах. Так как среднее значение выходного напряжен11я усилителя 4 за сутки равно ВМХ.сргде Vj- амплитуда отрицательной полуволны напряжения на инвентирующем входе усилителя; Vi - амплитуда положительной полуволны напряжения на инвентирующем входе усилителя, то путем изменения напряжения на инвертирующем входе усилителя 4 задатчиком 3 устанавл1шается соответствие выходного напряжения усилителя требуемой средней суточной температуре почвы. Для удобства настройки угол поворота подвижного контакта резистора 51 аналогично градуируется в единицах измерения температ ры по маспггабу изменения выходного напряжения датчика 7 температуры Bj зависимости от температуры, почвы. По щкале на шадикаторном диске указателя максимума корректируется программа изменения температуры почвы в реальном масштабе времени. В этом случае максимальное значение температуры почвы задается в реальном времени, считьгааемом по шкале указателя 46 текуего времени.

УСТЮЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ В УСТАНОВКА.Х ИСКУССТВЕННОГО КЛИМАТА, содержащее термоэлектрический охладитель с размещенными в нем емкостями с почвой и растениями, соединенный через блок питания с блоком управления, имеющим элемент сравнения, и датчик температуры, установленный в почве. и подключенный к первому входу элемента сравнения блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функцнональных возможностей, оно снабжено генератором инфранизкой частоты, задатчиком минимальной и максимальной температуры с усили телем напряжения, задатчиком средней температуры и усилителем разности напряжений, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения блока управления, первый вход соединен с выходом задатчика максимальной и минимальной температуры, а второй I вход подключен к выходу задатчика средней температуры, вход задатчика максимальной и (Л минимальной температуры соединен с выходом генератора инфранизкой частоты.; 00 а sl LU

16

П

i

/3

Фиъ.1

i/

I

7

4S

Фиг.З