Устройство для регулирования параметров микроклимата в теплицах Советский патент 1985 года по МПК A01G9/24 G05D27/02 

Изобретение относится к устройствам, регулирующим параметры микроклимата внутри сооружений, в значительной степени подверженным воздействиям внешней среды, например теплиц. Цель изобретения - повышение точности поддержания заданных параметров микроклимата в теплице в переходные периоды года и в летнее время. На фиг. представлена общая схема устройства; на фиг. 2 - схема блоков согласования; на фиг. 3 - схема блока переключения с зоной нечувствительности; на фиг. 4 - схема блока переключения полярности. Устройство для регулирования параметров микроклимата содержит теплицу 1, оборудованную фрамугами 2, угол открытия которых изменяется электроприводом 3. В теплице 1 установлены также датчик температуры, датчик 5 относительной влажности, трубопроводы 6 системы водяного охлаждения и система 7 увлажнения. Устройство включает каналы регулирования температуры воздуха, регулирования влажности и регулирования.системы водяного охлаждения. Канал регулирования те.мпературы содержит датчик 4 и задатчик 8 те гратуры, подключенные соответственно на входы перного блока 9 сравнения, соединенного но выходу через импульсный регулятор 10 и блок 11 согласования и электрическим приводом 3 вентиляционных фрамуг 2. Канал регулирования влажности включает систему 7 увлажнения с регулирующим клапаном 12, датчик 5 и задатчик 13 влажности, подключенные к второму блоку 14 сравнения, связанному по выходу через второй импульсный регулятор 15 и второй блок 16 согласования с исполнительным приводом 12 регулирующего клапана системы 7 увлажнения. Система водяного охлаждения содержит трубопроводы 6 холодной воды с циркуляционным насосом 17 на обратном трубопроводе, подключенном к первому входу трехходового смесительного клапана 18, второй вход которого соединен с подающим трубопроводом источника 19 холодного водоснабжения через нагнетательный насос 20, а выход соединен с прямым трубопроводом 6 системы водяного охлаждения 6. Обратный трубопровод 6 системы водяного охлаждения соединен также с трубопроводом системы 7 увлажнения воздуха через регулирующий клапан 12 и возвратным трубопроводом источника 19 холодной воды. Канал регулирования системы водяного охлаждения содержит блок, 21 переключения с зоной нечувствительности, двухканальный блок 22 переключения полярности, два блока 23 и 24 массовых коэффициентов каждого из каналов, подключенных соответственно на входы сумматора 25, выход которого через третий импульсный регулятор 26 и блок 27 согласования подключен к исполнительному механизму 28 трехходового смесительного клапана 18. Вход блока 21 соединен с выходом первого блока 9 сравнения канала регулирования температуры, а его выход одновременно связан с двумя управляющими входами двухканального блока 22 переключения, на сигнальные входы которого подключены соответственно датчик 5 относительной влажности и датчик 4 температуры. Блоки 11, 16 и 27 согласования (фиг. 2) устроены одинаково и содержат входные тиристорные ключи 29 и 30, подключенные к источникам постоянного напряжения, положительной 31 и отрицательной 32 полярности, к которым подключены катушки 33 и 34 реверсивного магнитного пускателя, в свою очередь соединенные с электроприводом через фильтр 35. Во время работы импульсы положительной полярности с. выхода регулятора 10, включают ключ 29, который с каждым импульсом подключает к источнику 31 напряжения положительной полярности катушку 33 магнитного пускателя. Импульсы отрицательной полярности включают ключ 30, который с каждым импульсом подключает к источнику 32 напряжения отрицательной полярности катущку 34 .магнитного пускателя. Такая коммутация обеспечивает включение электропривода в заданных направлениях. Схема блока 21 переключения с зоной нечувствительности (фиг. 3) содержит триггер 38, переключае.мый из положения «О в «1 положительным напряжением. Порог срабатывания (зона нечувствительности) триггера 38 устанавливается на входном делителе 36 напряжения настроечным элементом 37. В процессе работы, как только положительное напряжение с выхода блока 14 сравнения превысит установленное напряжение на делителе 36, триггер 31 переключается в положение «1. Если же положительное напряжение с выхода блока 14 сравнения меньще на величину напряжения, установленного на делителе 36 или являetcя отрицательным, то триггер 38 остается в положении «О. Схема блока 22 переключения полярности (фиг. 4) содержит входные ключи 39 и 40; к сигнальным входам которых подключены датчики температуры относительной влажности соответственно. Управляющие входы обоих ключей 39 и 40 соединены с выходом блока ,21, а на их выходах параллельно подключены инвертирующие усилители 41 и 42. Положение «1 триггера 38 блока 21 переключения с зоной нечувствительности

соответствует положение «1 ключей 39 и 40, при котором сигналы с датчиков 4 и 5 поступают на усилители 41 и 42 и меняют свой знак с положительного на отрицательный. Положению «О триггера 38 соответствует положение «О ключей 39 и 40, при котором сигналы датчиков 4 и 5, минуя усилители 41 и 42,остаются положительными.

Блоки 9 и 14 сравнения выполнены в виде дифференциальных схем.

Устройство работает следующим образом.

При закрытой естественной вентиляции за счет поступления интенсивной солнечной радиации в переходные периоды года температура и относительная влажность в теплице 1 уве.пичиваются. Эти параметры микроклимата измеряются датчиками 4 и 5, сигналы с которых поступают на входы блоков 9 и 14 сравнения каналов регулирования температуры и влажности и на двухканальный блок 22 переключения полярности сигналов канала регулирования системы водяного охлаждения.

Как только температура или относительная влажность в теплице 1 станут выше заданных величин, установленных задатчиками 8 и 13, то на выходах блоков 9 или 14 сравнения появляются сигналы отрицательной полярности, которые поступают на импульсные регуляторы 10 или 15. На выходе регулятора 0 формируются управляющие импульсы положительной полярности, которые через блок 11 согласования включают па величину длительности импульсов электрический привод 3 фрамуг 2. Па выходе регулятора 15 формируются управляющие импульсы отрицательной полярности, которые через блок 16 согласования включают исполнительный привод регулируюп1его клапана 12 системы 7 увлажнения воздуха. При этом открываются фрамуги 2 естественной вентиляции, через которые в теплицу I поступает более холодный наружный воздух и одновременно уменьщается интенсивность увлажнения за счет уменьщения расхода воды клапаном 12.

Одновременно с выхода блока 9 сравнения канала регулирования температуры отрицательный сигнал поступает на блок 21 переключения, и если он превышает зону нечувствительности блока 21, то блок, срабатывая, замыкает ключевые элементы двухканального блока 22 переключения полярности и положительные сигналы с датчиков 4 и 5 поступают непосредственно через блоки 23 и 24 массовых коэффициентов и сумматор 25 на импульсный регулятор 26, положительные импульсы которого, воздействуя на блок 27 согласования, включают на величину длительности

импульсов исполнительный механизм 28, увеличивая расход холодной воды в системе 6 трубопроводов охлаждения, с одновременным уменьшением расхода обратной г воды на втором входе смесительного клапана 18. При этом увеличивается расход обратной воды в трубопроводах системы 7 увлажнения.

Такие изменения приводят к уменьшению температуры воды, поступающей в систему 6 охлаждения, и к дополнительному охлаждению объема теплицы 1 до тех пор, пока отрицательный сигнал с выхода блока 9 сравнения канала регулирования температуры не станет меньше, чем зона нечув5 ствительности блока 21 переключения. При этом блок 21 выключается, устанаегливая ключевые элементы в нейтральное положение и выключая тем самым дополнительный канал регулирования системы охлаждения. Дальнейшее охлаждение и осушение

0 теплицы осуществляется только за счет угла открытия фрамуг 2 до тех пор, пока температура и относительная влажность воздуха в теплице не станут равным заданным. Если температура или относитель5 пая влажность воздуха в теплице 1 станет ниже заданной, то на выходах блоков 9 или 14 сравнения появляются положительные сигналы, которые, преобразуясь в импульсы соответствующей полярности на выходах импульсных регуляторов 10 или 15,

0 воздействуют на-исполнительные приводы 3 вентиляции и клапана 12 системы 7 увлажнения, уменьшая воздухообмен и увеличивая интенсивность увлажнения до тех пор, пока параметры климата в теплице 1 не станут равными заданным.

5 Одновременно положительный сигнал с блока 9 сравнения канала регулирования температуры подается на блок 2l переключения, и если этот сигнал превышает зону нечувствительности блока 21, то он срабатывает и замыкает ключевые элементы блока 22 таким образом, чтобы полярность сигналов изменилась (положение «1). В этом случае сигналы с датчиков 4 и 5 становятся отрицательными и после прохождения через блоки 23 и 24 массовых

5 коэффициентов и сумматор 25 общий сигнал поступает на импульсный регулятор 26, включает импульсом через блок 27 согласования электрический привод 28 трехходового клапана 18, который перемещает

Q золотник клапана 18 таким образом, чтобы уменьшился расход воды на входе системы 6 трубопроводов водпого охлаждения с одновременным увеличением расхода обратной воды.

Кроме того, одновременно уменьщается

5 расход обратной воды в трубопроводе системы 7 увлажнения. Эти изменения приводят к увеличению температуры воды, поступающей в систему 6 трубопроводов

водяного охлаждения, и, тем самым, уменьшению степени охлаждения объема теплицы до тех пор, пока положительный сигнал с выхода блока 9 сравнения канала регулирования температуры не станет равным зоны нечувствительности блока 21 переключения. В этом случае он переводит ключевые элементы блока 22 в нейтральное положение, как и в случае превышения параметров над заданными, тем самым отключая канал регулирования системы водяного охлаждения.

Таким образом, канал регулирования системы водяного охлаждения позволяет перестраивать хладопроизводительность системы 6 трубопроводов водяного охлаждения по сигналу превышения ошибки регулирования над допустимой величиной, задаваемой зоной нечувствительности блока 22.

Применение устройства повышает точность поддержания заданных параметров микроклимата в теплице в переходные периоды года и в летнее время.

Фи.1

fpuz.z

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ /V ИKPOKЛИМАТА В ТЕПЛИЦАХ, содержащее систему воздушного охлаждения, имеющую вентиляционные фрамуги с электроприводом, который связан с выходом канала регулирования температуры, к первому и второму входам которого подключены соответственно датчик и задатчик температуры, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности поддержания заданных параметров микроклимата в теплице в переходные периоды года и в летнее время, устройство содержит систему увлажнения воздуха, имеющую трубопровод с регулирующим клапаном, снабженным электроприводом, который связан с выходом канала регулирования влажности, к первому и второму входам которого подключены соответственно датчик и задатчик относительной влажности, а также систему водяного охлаждения, имеющую источник холодной воды с подающим и возвратным трубопроводами и нагнетательным насосом в подающем трубопроводе, прямой и обратный трубопроводы холодной воды, циркуляционный насос в обратном трубопроводе холодной воды, трехходовой смесительный клапан с электроприводом, который связан с выходом канала регулирования водяного охлаждения, первый и второй входы которого соединены соответственно с датчиками температуры системы воздушного о.хлаждения и датчиком относительной влажности системы увлажнения воздуха, а третий вход связан с выходом блока сравнения канала регулирования температуры через блок переключения с зоной нечувствительности, при этом циркуляционный насос на обратном трубопроводе холодной воды подключен к первому входу трехходового смесительного клапана, второй вход которого соединен с подающим трубопроводом источника холодной воды, а выход - с прямым трубопроводом холодной воды, причем обратный трубопровод холодной воды соединен с трубопроводом системы увлажнения воздуха и возвратным трубопроводом источника холодной воды. 2.Устройство по п. 1, отличающееся у. тем, что каждый из каналов регулирования (Л температуры и влажности содержит блок сравнения, импульсный регулятор и блок согласования, причем входы блока сравнения подключены к датчику и задатчику температуры или влажности, а выход через импульсный регулятор и блок согласования связан с электроприводом вентиляционных фрамуг или регулирующего клапана 00 системы увлажнения воздуха. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающе со еся тем, что канал регулирования водяного охлаждения содержит блок переключения со с зоной нечувствительности, блок переключения полярности, первый и второй блоки массовых коэффициентов, сумматор, импульсный регулятор и блок согласования, при этом первый и второй входы блока переключения полярности соединены с датчиком температуры и датчиком относительной влажности, а выходы через первый и второй блоки массовых коэффициентов - с входами сумматора, выход которого через импульсный регулятор и блок согласования связан с электроприводом трехходового клапана системы водяного охлаждения.

()

(5)(

21

фиг.14