Устройство для автоматического управления температурным режимом в теплице Советский патент 1988 года по МПК A01G9/26 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а более конкретно к технике обеспечения микроклимата в сооружениях закрытого и защищенного грунта и в первую очередь в теплицах.

Целью изобретения является улучшение динамических свойств устройства, повышение его надежности, упрощение монтажа и наладки, а также удешевление.

На фиг. 1 представлена функциональмеряет освеш,енность в теплице Е на определенном расстоянии от поверхности земли и преобразует ее в электрический сигнал, который в блоке 18 умножается на пос5 тоянный коэффициент |-, полученный сигнал

в блоке 19 складывается с постоянной величиной . Результат с обработки сигналов от первых двух датчиков и результат обработки сигнала от датчика освеная схема устройства для автоматического 10 щенности подается на блок 20 вычитания, управления температурным режимом в теп-Выход этого блока является выходом вселице; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема вычислительного блока.

Устройство для автоматического управления температурным режимом в теплице содержит датчик 1 температуры воздуха в теплице 2, задатчик 3, сравнивающий элемент 4, преобразовательно-усилительное устройство 5, коммутатор 6, генератор 7 тактовых импульсов и исполнительный механизм

на вход которого подаются сигналы от трех датчиков; влажности воздуха 10, скорости ветра 11, освещенности 12.

го вычислительного блока 9 в целом.

Выходной сигнал от вычислительного блока поступает на вход задатчика 3, сигнал от которого, пропорциональный оптимальной (а следовательно, данной для данных конкретных условий) температуре, подаются на сравнивающее устройство 4. Другой сигнал на сравнивающее устройство поступает от датчика 1 температуры воздуха в теплице. Сиг- 8, управляющий регулирующим органом, на- 20 нал рассогласования, полученный на вы- пример вентилем, в системе отопления ходе устройства 4, преобразуется в соот- (не показан), а также вычислительный блок % ветствии с необходимым законом управления

и усиливается устройством 5, после чего поступает на исполнительный механиз.м, который приводит в движение регулирующий

Вычислительный блок представляет собой 25 орган, изменяющий подачу теплоносителя, алгебраическое устройство, состоящее из от- Коммутатор 6 предназначен для включе- дельных элементов, выполняющих элементарные алгебраические операции.

В качестве датчика 1 температуры воздуха можно использовать, например, транзистор типа КТ342 с операционным уси- - лителем К140УДТ, задатчиком может быть устройство типа ТК 4, в качестве исполнительного механизма принимаем МЭО 25/10, датчиком влажности может служить

термогигрометр типа ТГ 201, а датчиком ос- ние на время очередной паузы. Время пау- вещенности пиранометр Янушевского. Вычис- - зы должно быть, кроме того, таким, что- лительный блок 9 выполняется на операционных усилителях типа К140УДТ.

В состав вычислительного блока 9 входят блоки 13-16 вычисления, блоки 17, 18 умножения, блок 19 сложения и блок 20 40 вычитания.

Устройство работает следующим образом. Датчик 10 влажности наружного воздуха измеряет влажность ср, преобразует ее в электрический сигнал и вводит его в блок 13 вычисления коэффициента . Датчик 45 11 скорости ветра измеряет скорость ветра V, преобразует ее в электрический сигнал и вводит его в блок 14 вычисления коэффициента . Кроме того.

ния и выключения исполнительного механизма 8, а генератор 7 тактовых импульсов для формирования интервалов времени. Таким образом, за время паузы между и.м- пульсами должно произойти пере.мещение исполнительного механизма, а за время импульса сброс предыдущего результата, включение вычислительного блока, расчет оптимальной температуры и ее запо.минабы за время его протекания любое из воздействий можно было считать постоянным.

При работе устройства реализуются следующие зависимости: A3 LbAy-ЦтДд,

где Цу ДЭ Цт 50

сигналы с датчика 10 влажности и датчика 11 скорости ветра поступают на блок 15 вычисления их произведения и умножения на постоянный коэффициент F. Значения kвл, ke и РфУ поступают на блок 16 вычисления коэффициента теплопотерь, т. е. величины k, которая затем умножается в 55 блоке 17 умножения на постоянную велиу

AT цена единицы продукции;

экономический критерий;

цена единицы тепловой энергии;

АУ - часть урожая, отнесенная к дискретному промежутку времени и равная У величина урожая овощей; период вьфапливания овощей, промежуток времени, в течение которого величина возмущений не изменяется;

AQ - энергия, затраченная на обогрев теплицы за промежуток времени AT.

Зависимость этого показания от температуры воздуха в теплице имеет экстремальный характер.

чину

2йЦу

Датчик 12 освещенности измеряет освеш,енность в теплице Е на определенном расстоянии от поверхности земли и преобразует ее в электрический сигнал, который в блоке 18 умножается на постоянный коэффициент |-, полученный сигнал

в блоке 19 складывается с постоянной величиной . Результат с обработки сигналов от первых двух датчиков и результат обработки сигнала от датчика освещенности подается на блок 20 вычитания, Выход этого блока является выходом всеорган, изменяющий подачу теплоносителя, Коммутатор 6 предназначен для включе-

ние на время очередной паузы. Время пау- зы должно быть, кроме того, таким, что-

ния и выключения исполнительного механизма 8, а генератор 7 тактовых импульсов для формирования интервалов времени. Таким образом, за время паузы между и.м- пульсами должно произойти пере.мещение исполнительного механизма, а за время импульса сброс предыдущего результата, включение вычислительного блока, расчет оптимальной температуры и ее запо.минание на время очередной паузы. Время пау- - зы должно быть, кроме того, таким, что-

0

5

бы за время его протекания любое из воздействий можно было считать постоянным.

При работе устройства реализуются следующие зависимости: A3 LbAy-ЦтДд,

где Цу ДЭ Цт 0

5

у

AT цена единицы продукции;

экономический критерий;

цена единицы тепловой энергии;

АУ - часть урожая, отнесенная к дискретному промежутку времени и равная У величина урожая овощей; период вьфапливания овощей, промежуток времени, в течение которого величина возмущений не изменяется;

AQ - энергия, затраченная на обогрев теплицы за промежуток времени AT.

Зависимость этого показания от температуры воздуха в теплице имеет экстремальный характер.

Устройство позволяет определить температуру, при которой наблюдается экстремум экономического показателя и поддерживать эту температуру в заданных пределах.

Поскольку измерение Аф и AQ производится не непосредственно, а с помощью математической модели, коэффициенты которой остаются постоянным, это условие экстремума функции находится из условия

литель, исполнительный механизм, датчик температуры воздуха в теплице, генератор тактовых импульсов и коммутатор, а также вычислительный блок, включающий датчик освещенности, блок расчета коэффициента теплопотерь и подключенные к его входу датчики влажности наружного воздуха и скорости ветра, отличающееся тем, что, с целью улучщения динамических свойств устройства, повышения его надежности.

равенства нулю производной показателя по 10 упрощения монтажа и наладки, а также температуре воздуха в теплице, которое удещевления, вычислительный блок содержит блок умножения освещенности на постоянный коэффициент , блок сложения вычисленной указанным блоком величины и

после математических- выкладок приводится к виду

(N+DI-fфV+FфV)-( +

2л Цу

15 постоянной величины g

Ь-, где а, 0, /

постоянные коэффициенты, определяемые теоретически и экспериментально, блок умножения коэффициента теплопотерь на постоянный коэффициент ц-, где Цт и

20 Цу - цены единицы тепловой энергии и выращиваемых овощей соответственно, а т - продолжительность вегетационного периода, и блок вычитания из указанной величины результата, полученного блоком

зует коррекцию температурь в зависимое- 25 сложения, причем выход первого блока ум- ти от изменения освещенности.ножения подключен к входу блока сложения, выход второго блока умножения

.Формула изобретенияи блока сложения к входу блока вычитания и выход последнего, являющийся выхоУстройство для автоматического управ-дом всего вычислительного устройства,

ления температурным режимом в теплице, ЗО входу задатчика температуры воздуха содержащее задатчик, преобразователь-уси-в теплице.

+ii) 2а

где N - постоянная величина; Е - освещенность.

Как видно в формулу входят два слагаемых, первое из которых пропорционально коэффициенту теплопотерь, заключенному в скобки, а второе характерилитель, исполнительный механизм, датчик температуры воздуха в теплице, генератор тактовых импульсов и коммутатор, а также вычислительный блок, включающий датчик освещенности, блок расчета коэффициента теплопотерь и подключенные к его входу датчики влажности наружного воздуха и скорости ветра, отличающееся тем, что, с целью улучщения динамических свойств устройства, повышения его надежности.

10 упрощения монтажа и наладки, а так удещевления, вычислительный блок сод жит блок умножения освещенности на п тоянный коэффициент , блок сложен вычисленной указанным блоком величины

15 постоянной величины g

Ь-, где а, 0, /

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к установкам создания микроклимата в сооружениях защищенного и закрытого грунта. Цель изобретения - улучщение динамических свойств устройства, повыщение его надежности, упрощение монтажа и наладки, а также удешевление. Устройство содержит задатчик 3 и сравнивающий элемент 4. Контроль параметров внещней и внутренней среды производится с по.мощью системы датчиков: температуры воздуха 1 в теплице 2, влажности воздуха 10, скорости ветра 11, освещенности 12. Информация с датчиков 10, 11, 12 непосредственно поступает в вычислительный блок. Вычислительный блок 9 представляет собой алгебраическое устройство, состоящее из отдельных, элементов. Исполнительный механизм 8 управляет регулирующим органом в объекте управления (теплице 2). Устройство позволяет определить температуру, при котором наблюдается экстремум экономического показателя, и поддерживать эту температуру в заданных пределах. 2 ил. i (Л ел ГчЭ со

R28

я;/