Устройство для регулирования температуры и облученности в теплицах Советский патент 1988 года по МПК A01G9/26 

(21)3849529/30-15

(22)24.01.85

(46) 15.06.88. Бюл. № 22

(71)Научно-исследовательский и про- ектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР

(72)ИоМ.Михайленко и Н.Н.Мякишев (53) 631.171 (088.8)

(56) Беликов Ю.М;, Стеценко И.А. Регулирование температуры воздуха в теплицах с учетом естественной освещенности. - Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1979, № 12, стр.7-8.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОБЛУЧЕННОСТИ В ТЕПЛИЦАХ

(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и служит для поддержания микроклимата в теплицах. Цель изобретения - повышение точности регулирования TeNfflepaTypbi. Сигнал от датчика 11 температуры через блок 13 сравнения поступает на первый вход регулятора 18 температуры, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 12 освещенности Регулятор 18 температуры формирует сигнал

с

(О

ati

управления клапаном 4 системы 2 отопления. Сигнал от датчика 12 освещенности через блок 21 частотного преобразования, интегратор 22, блок 23 сравнения, блок 30 нулевой индикациь поступает на пусковое устройство 10 системы.9 искусственного освещения. Одновременно с выхода блока 21 импульсный сигнал подается на вход блока 33 частотного преобразования частота - код, где. он преобразуется

в код, пропорциональный мощности облучения. При вычитании кодов блоков 23 и 33 на втором блоке 32 сравнения определяется момент времени, с которого необходимо начать увеличение температуры - теплоносителя в системе 2 отопления,чтобы исключить перерегулирование температуры воздуха в теплице 1 при отключений системы 9 искусственного освещения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно устройствам для регулирования параметров микроклимата в теплицах, оборудованных системами отопления и, искусс ГОенного освещения .

Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - стрзгк- гурная схема блока формирования кода задания.

Устройство для регулирования температуры и облученности в теплице 1 содержит систему 2 отопления, имеющую источник 3, регулировочный клапай А с исполнительным приводом 5, циркуляционный насос 6, прямой трубопровод 7 и трубопровод 8 обратной циркуляции, систему 9 искусственного освещения с пусковым устройством 10, дат- чик П температуры, датчик 12 осве- щенности, блок 13 сравнения, блок 13 сравнения, блок задания температуры, выполненньй в виде трехполюсного ключевого элемента 14с управляющим входом и с тремя задатчиками 15 - 17, Кроме того, устройство содержит регулятор 18 температуры, нормирующий преобразователь 19, согласзтащий блок 20, блок 21 частотного преобразования сигнала освещенности, интегратор 22 сигнала освещеннбстй, первый блок 23 сравнения кодовых сигналов по освещенности, блок 24 формирования кода задания по освещенности, дешифра тор 25, таймеры 26 - 29, первый 30 и второй 31 блоки нулевой индикации.

второй блок 32 сравнения кодовых сигналов по ocвeщeн ocти, блок 33 преобразования частота - код.

Блок задания температуры вьтолнен

5 в виде трехполюсного ключевого элемента 14 с управляющим входом и с тремя задатчиками ..15 - 17. Дат- чик 12 освещенности подключен к второму входу регулятора 18 темtO, пературы и через блок 21 частотного преобразования сигнала освещенности - к входам интегратора 22 сигнала Освещенности и блока 33 преобразования частоты - кода, выходы

fS. которых подключены соответственно к первому 23 и второму 32 блокам сравнения кодЬвых сигналов. На второй . вход первого блока 23 сравнения кодо- . вих сигналов подключен блок 24 форми20 рования кода задания по освещенности, а второй вход второго блока 32 сравнения кодовых сигналов соединен с выходом первого блока 23 сравнения кодовых сигналов. Выходы обоих блоков

25 23,32 сравнения кодовых сигналов подключены соответственно к входам первого 30 и второго 31 блоков нулевой индикации. Выход первого блока 30 нулевой индикации соединен с пусковым

30 устройством 10 системы 9 искусственного освещения-и с вторым входом второго блока 31 нулевой индикации, выход которого соединен с управляющим входом трехполюсного ключевого элеменЗзЬа 14.

Выход рлока 24 формирования кода задания по освещенности подключен к входу дешифратора 25, соединенного

выходом с пусковыми входами таймеров 26 - 29, выходы которых одновременно подключены к управляющему входу трехполюсного ключевого элемента 14 блока задания температуры и к второму входу первого блока 30 нулевой индикации.

Блок 24 формирования кода задания по освещенности вьтолнен в виде регулируемого генератора 34 импульсов, например мультивибратора, в одном из плеч которого установлен переменный резистор 35, положение которого от- градуированно в единицах облученности. Генератор 34 импульсов управляется таймером 36 и пусковым устройством 3/ и подключен к счетчику 38 импульсов,

Устройство работает следующим образом.

При выключенной системе 9 искус- ,ственного освещения температура воз- |духа в теплице 1 измеряется датчиком 11, сигнал которого сравнивается на блоке 13 сравнения с сигналом задат- чика 16, при этом ключевой элемент 1 находится в исходном положении а.

Если температура воздуха в теплице 1 больше заданной, то на выходе блока 13 сравнения появляется отри- цательньй сигнал, который поступает на пе15вый вход регулятора 18 температуры, где ои преобразуется в сиг- иал Меньше включения, воздействующий на согласующий блок 20, которьй в свою очередь включает в обратном направлений исполнительный привод 5 трехходового смесительного клапана 4; Одновременно уменьшается расход теплоносителя в прямом трубопроводе 7 и увеличивается расход теплоносителя в трубопроводе 8 повторной циркуляции, что приводит к уменьшению температуры теплоносителя, поступающего в систему 2 отопления, до тех .пор, пока температура в теплице 1 не станет.равной заданной.

л .

Если температура воздуха в теплице 1 ниже заданной, то на выходе блока 13 сравнения-появляется положительный сигнал, ас выхода регулятора 18 температуры - сигнал Больше, который, воздействуя на блок 20 согласования, включает исполнительный привод 5 трехходового смесительного клапана 4 в прямом направлении. При этом одновременно увеличивается расход теплоносителя в прямом трубопроводе 7 и уменьшается расход теплоносителя в трубопроводе 8 повторной циркуляции, что приводит к увеличению температуры теплоносителя, поступающего в систему 2 отопления до тех пор, пока температура воздуха в теплице 1 не станет равной заданной.

При необходимости включения системы 9 искусственного освещения сначала на блоке 24 формирования кода задания по освещенности устанавливается облученность и включается пусковое устройство 37, которое в свою очередь, запускает генератор 34 импульсов и таймер 36, Последний отсчитывает заданный интервал времени, в течение которого импульсы генератора 34 подсчитываются счетчиком 38. Как только таймер 36 отключает генератор 34 импульсов, на выходе блока24 формируется код, отражающий величину задания. Этот код заносится на первый

вход первого блока 23 сравнения и на дешифратор 25, который пропорционально величине задания запускает соответствующий таймер 26 - 28 или 29. При этом таймер 26 формирует самый

короткий по длительности импульс

включения, таймер 29 - самый длительный, а таймеры 27 и 28 - импульсы, промежуточной длительности. Самый короткий импульс таймера 26 включения

соответствует самой минимальной величине заданной облученности, самьш дпи- тельный импульс таймера 29 - максимально возможной величине заданной облученности, а импульсы таймеров 27

и 28 - соответственно 50 и 75% максимально возможной величины задания. Например, если величина задания составляет до 50% максимально возможной величины облученности, то дешифратор 25 запускает таймер 27, который формирует импульс соответствующей длительности,которь1й на время своей длительности переводит ключевой элемент 14 в положение в, подкгаочая к

блоку 13 сравнения задатчик 15 с меньшей величиной задающего сигнала по сравнению с задатчиком 16.

За время длительности импульса, формируемого таймером 27, на выходе

блока 13 сравнения формируется отрицательный сигнал как и в случае пре- звьппения температуры воздуха в теплице 1 заданного значения. При этом за этот интервал времени уменьшается

TfeNmeparypa теплоносителя, поступаю- 4ero в систему 2 отопления на величи- йу, пропорциональную длительности

ого интервала, что равносильна ве- v чине заданной облученности, уставленной на блоке 24 формирования да задания, Учитьгоая, что величина лученности пропорциональна мощности стемы искусственного освещения, то ; ю в(еличина, на которую здаеньшается тем-| ратура теплоносителя при включении .ймера 27, пропорциональна мощности .точнкков кскусственного света, т.е. лловому возмущению.,15

При отключении таймера 27 ключевой пемент J4 опять переводится в ис- |днов положение а. Одновременно нулевой сигнал таймера 27, воздействуя

оперативных изменениях освещенност в теплице за счет влияния естестве ного света.

Сигнал датчика 12 освещенности преобразуется на выходе блока 21 в частоту следования импульсов, кото рые на интеграторе 22 преобразуютс в соответствующий код,,который выч тается из кода задания, занесенног на блок 23 сравнения от блока 24 формирования кода задания. Разност ный код с выхода блока 23 сравнени подается на блок 30 нулевой индика ции и на вычитающий вход второго

бпбкА 32 сравнения.

I , , / ,.

Одновременно с выхода блока 21 импульсный сигнал подается на вход

а блок 30 нулевой индикации, вызыва- 2о блока 3f3 преобразования частота т на его выходе пусковой импульс, ьступающий на пусковое устройство О,которое включает систему 9 искуСвенного освещения. При включении системы 9 искусст- гиного освещения в теплицу 1 постует дополнительный тепловой поток г ламп, который компенсирует сниже- ле теплового потока от системы 2

оплнния, которое произошло при слюченни таймера 27, Учитывая, что

)здушный объем теплицы 1 имеет бо.ль- та инерционность к изменениям тем1Ш1ратуры теплоносителя по сравнению :с тепловым потоком от ламп, то предварительное снижение этой температзфы пс эволяет исключить перерегулирова- . К1-:е и колебание температуры воздуха в теплице 1, так как трехходовой сме- ск:тельный клапан 4 устанавливается ср|азу в положение, близкое к тепло- ,ваму балансу в теплице 1.

В процессе работы системы 9 ис кз сственного освещения сигнал от

i искусственного освещения, с которого необходимо начинать увеличение температуры теплолосителя в системе 2 ото „ пленйя, чтобы исключить перерегулирование температуры воздуха в теплица 1, при отключении системы 9 искусственного освещения.

4Q Этот момент времени соответствует нулевому сигналу на выходе второго блока 32 сравнения, при котором блок 31 нулевой индикации переводит клю, чевой элемент 14 в.положение с, поддатчика 1.2 освещенности поступает на 45 .-гоочая к блоку 13 сравнения задатчик

17 с больщим задающим сигналом по сравнению с исходным задатчика 16,

но рмирующий преобразователь 19 и :, блрк 21 частотного преобразования. jC выхода нормирующего преобразователя 19 сигнал поступает на второй вход регулятора 18 температуры, где он воспринимается как сигнал увеличения тенпературы воздуха в теплице 1, Это в свою очередь вызьюает дополнительное уменьшение температуры теплоносителя, поступающего в систему 2 отопления, чем устраняются малые ошибки в установке теплового баланса в теПлице, возникающие как при включениях таймеров 26 - 29,так и при

оперативных изменениях освещенности в теплице за счет влияния естествен ного света.

Сигнал датчика 12 освещенности преобразуется на выходе блока 21 в частоту следования импульсов, которые на интеграторе 22 преобразуются в соответствующий код,,который вычитается из кода задания, занесенного на блок 23 сравнения от блока 24 формирования кода задания. Разностный код с выхода блока 23 сравнения подается на блок 30 нулевой индикации и на вычитающий вход второго

бпбкА 32 сравнения.

I , , / ,.

Одновременно с выхода блока 21 импульсный сигнал подается на вход

блока 3f3 преобразования частота

код, на котором этот сигнал преобразуется в код, пропорциональный текущей мощности.облучения. Кодовый сигнал поступает на второй блок 32

сравнения, где он вычитается из выходного кода блока 23. Разностный код .блока 32 воспринимается вторым блоком 31 нулевой индикации. При вычитании кодов блоков 23 и 33 на втором блоке

32 сравнения определяется момент времени после отключения ламп системы 9

искусственного освещения, с которого необходимо начинать увеличение температуры теплолосителя в системе 2 отопленйя, чтобы исключить перерегулирование температуры воздуха в теплица 1, при отключении системы 9 искусственного освещения.

4Q Этот момент времени соответствует нулевому сигналу на выходе второго блока 32 сравнения, при котором блок 31 нулевой индикации переводит клю, чевой элемент 14 в.положение с, под45 .-гоочая к блоку 13 сравнения задатчик

56

55

17 с больщим задающим сигналом по сравнению с исходным задатчика 16,

Такое изменение задающего сигнала воспиринимается как сигнал снижения тем1те13атуры воздуха в теплице 1, и регулятор 18 температуры включает исполнительный механизм 5 трехходового смесительного клапана 4 в прямом :|направлёнии. При этом за время до момента отключения системы 9 искусственного освещения температура теплоноси- еля в системе 2 отопления уменьшается на величину, пропорциональную текущей мощности облучения.

При обнулении кода на выходе первого блока 23 сравнения, что говорит о достижении облученности растений, заданный первьш блок 30 нулевой индикации, воздействуя на пусковое устройство 10, отключает систему 9 искусственного освещения, а воздействуя на второй блок 31 нулевой индикации, возвращает ключевой элемент 14 в исходное положение а. К моменту выключения системы 9 искусственного освещения трехходовй смесительный клапан 4 уже занимает положение, соответствующее новому тепловому балансу в теплице 1. При этом небрльщие ошибки в определении этого положения устраняются коррекцией работы регулятора 18 по сигналу датчика 12 освещенности, который в данном случае измеряет только мощность естественного света. Уменьшени сигнала датчика 12 воспринимается как сигнсШ уменьшения температуры воздуха в теплице 1, что вызывает дополнительное увеличение температуры теплоносителя в системе 2 отопления.

Устройство позволяет учитывать влияние как медленных изменений естественной освещенности, так и быстрые изменения освещенности при коммутациях ламп искусственного освещения что исключает перерегулирование тем- .пературы воздуха в теплицах.

Таким образом достигается цель изобретения, а именно повьшение точности регулирования температуры.

Формула изобретения

преобразования сигнала освещенности, блоком формирования кода задания по освещеккости, блоком преобразования частота - код, дешифратором, первым и вторым блоками сравнения кодовых сигналов по освещенности, первый и вторым блоками нулевой индикации, интегратором сигнала освещенности и

четырьмя параллельно соединенными таймерами для включения различных по длительности импульсов, причем блок задания температуры выполнен в виде трехполюсного ключевого элемента с

управляющим входом и с тремя задатчи- ками, при этом датчик освещенности подключен к второму входу регулятора температуры и через блок частотного преобразования сигнала освещенности к входам интегратора сигнала освещенности и блока преобразования частота - код, выходы которых соответственно подключены к первому к второму блокам сравнения кодовых сигналов,

на вторые входы которых подключены соответственно блок формирования кода задания по освещенности и выход первого блока сравнения кодовых сигналов, а выходы обоих блоков сравнения

кодовых сигналов подключены соответственно к входам двух блоков нулевой

индикации, выход первого блока нулевой ивдикации одновременно соединен;

с системой искусственного освещения и

с вторым входом второго блока нулевой

индикации, выход которого соединен с управляющим входом трехп&люсного ключевого элемента блока задания температуры, а Выход блока формирования кода задания по освещенности дополнительно подключен к входу дешифратора, соеди 1енного выходом с пусковыми вхо- дами таймеров, выходы которых одновременно подключены к управляюще45

50

му входу трехполюсного ключевого элемента блока задания температуры и к второму входу первого блока нулевой индикации.

Фиг. Z

Редактор Н.Слободяник

Составитель Г.Шарков Техред А.Кравчук

Заказ 2798/2

Тираж 661

ВНИИПИ Гбсударственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб , д. 4/5

Корректор А.Тяско

Подписное