Устройство для регулирования параметров микроклимата в теплице Советский патент 1988 года по МПК A01G9/24 

NU

00 ю 00

VUZ. 1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в устройствах для регулирования параметров микроклимата в теплицах, предназначенных преимущественно для выращивания овощных культур, например огурцов, томатов и т. п.

Цель изобретения - повышение точности регулирования и эффективности полива.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для регулирования параметров мик- роклимата в теплице; на фиг. 2 - структур- ная схема устройства.

Устройство содержит приемник 1 инфракрасного излучения, пороговое устройство 2, вычислительный блок 3, блок 4 коммутации, таймер 5, блок 6 памяти, электронасос 7, : электромагнитные вентили 8, форсунки 9 дисперсного увлажнения, трубопроводы 10, внешний блок 11 управления с линиями 12 связи. Выход приемника 1 инфракрасного излучения подключен .к входу порогового устройства 2. На первый вход вычислительного блока 3 подключен выход порогового устройства 2, на второй вход подключен выход внешнего блока I управления, на третий вход - первый выход таймера 5, на четвертый вход - выход блока 7 памяти. Первый выход вычислительного блока 3 соединен с входом внешнего блока 11 управления, второй выход.- с входом таймера 5, второй выход которого подключен к первому входу блока 6 памяти. Третий выход вычислительного блока 3 соединен с вторым входом блока 6 памяти и четверть й выход соединен с входом блока 4 коммутации, один выход которого подключен к электронасосу 7, а остальные выходы блока 4 коммутации присоединены к электромагнитнь м вентилям 8 (фиг. 1, показан лишь один электромагнитный вентиль).

Устройство работает следующим образом. . Сигнал с приемника 1 инфракрасного излучения поступает в пороговое устройство 2 (содержап ее задатчик температуры в диапазоне 25-45°С с точностью ±0,5°С), в котором происходит его сравнение с уставкой (величина которой определяется видом растения), и в случае превышения величины сигнала значения уставки, в вычислительное устройство 3 подается сигнал. В случае, если внешний блок 11 управления не блокирует выполнение команды на включение системы снятия перегрева - исполнительного органа (что возможно при огра- ниченности водных ресурсов тепличного хозяйства), то вычислительный блок 3 обращается к блоку 6 памяти, в котором хранятся значения временных уставок, опреде- ляюпхих работу исполнительных механизмов, одновременно обрап1,аясь к таймеру 6 и выдавая блоку 4 коммутации команду на включение электронасоса 7.

После окончания первого временного интервала, необходимого для создания электронасосом 7 определенного давления в системе и составляющего величину порядка одной- двух минут (и если к этому времени не поступает команда на работу резервного насоса или не происходит блокировка дальнейшего выполнения команд), вычислительным блоком 3 стимулируется коммутация питания для работы первого электромагнитного вентиля 8, который работает в течение второго временного интервала, хранящегося в памяти. Электромагнитный вентиль 8 открывается и в форсунки поверхностного орощения 9 через трубопровод 10 по-- ступает охлаждающая влага, которая распыляется в зоне верхнего участка листвы

5 (сЬиг. 1). Капельки влаги, попадающие на поверхность листьев, испаряются, поглощая тепловую энергию, в результате чего происходит снижение температуры листвы, что регистрируется приемником 1 инфракрасного излучения. Для предотвращения гидравли0

ческих ударов в системе при резком закрытии электромагнитных вентилей 8 используется сдвиг периода их работы при последовательном включении, причем интервал перекрытия работы электромагнитных венти5 ей 8 определяется инерционностью их включения и также заносится в блок памяти. После завершения работы последнего электромагнитного вентиля 8 (или их группы, количество которых зафиксировано в блоке 6 памяти) вычислительный блок 3

0 выжидает в течение интервала, хранящегося в блоке 6 памяти. Если к этому моменту не снят сигнал от порогового устройства 2, повторяется цикл впрыскивания и поверхностного орон:ения, а в противном случае на блок 4 коммутации подается сиг5 нал на отключение электронасоса 1.

В функции внешнего блока 11 управления, касающиеся работы системы испарительного охлаждения воздуха, входит контроль очередности работы «локальных бло ков управления системы испарительного охлаждения, устанавливаемых в каждой теплице и содержащих блоки 2-6 (к внешнему блоку 11 управления могут подключаться от двух ло 20 «локальных блоков уп- , что связано с количеством теп5 лиц, питающихся от единого насоса или их группы); подсчет и запо.минание количества циклов работы системы испарительного охлаждения воздуха, например, за сутки; блокировка работы системы при повышенной влажности воздуха в теплице; выдача вре0 менной задержки (длительностью 30-90 с) на включение системы испарительного охлаждения, связанной с необходимостью покинуть тепличницам зону распыла влаги, с одновременной выдачей звукового предуп- реждаюшего сигнала.

Кроме того, внешний блок 11 управления осуществляет ряд других функций, не связанных с работой системы испарительного охлаждения воздуха.

5

Работа такого блока может быть реализована, например, на базе серийно выпускаемых контроллеров.

Рассмотрим один из вариантов выполнения отдельных блоков устройства.

Таймер 5 осуществляет контроль временных режимов импульсного дождевания в теплице.

Таймер 5 состоит из генератора временных импульсов, например секундных, выполненного на базе интегральных микросхем типа К 176 ИЕ5 или ИЕ 12 и кварцевого резонатора и электронного вентиля с примене нием триггеров, как и в вычислительном блоке 3. Электронный вентиль управляется командами вычислительного блока 3. Сигналы с генератора временных импульсов подаются в вычислительный блок 3, где поступают через электронный вентиль на один из счетчиков импульсов. При прохождении электронного вентиля таймера в одном из двух возможных положений сигнал от таймера поступает в блок 6 памяти, где запоминается и может служить источником информации о функционировании устройства и .количестве проведенных за сутки поливов.

В качестве приемника 1 инфракрасного излучения предлагается использовать инфракрасные радиационные пирометры с углом визирования порядка 5-10°.

Вычислительный блок 3 может быть выполнен из двух счетчиков временных импульсов, один и.ч которых предназначен для отсчета временных интервалов работы, другой - для отсчета временных интервалов работы электромагнитных вентилей 8, счетчики могут быть выполнены с использованием серийных интегральных микросхем типа К 155 ИЕ7, К155 ИЕ 2,5, трех ячеек памяти для занесения (типа оперативно-запоминающего устройства) и для временного хранения информации о величине временных отрабатываемых интервалов. В одну ячейку последовательно заносят цифровые значения интервала выдержки работы электронасоса 7 для включения электромагнитных вентилей 8 и после и.х выключения. В две другие ячейки заносят соответственно временной интервал сдвига между выключением очередного электромагнитного вентиля 8 и включением последуюп 1его и время работы каждого электромагнитного вентиля 8. Последующий интервал для упрощения устройства может быть общим для всех вентилей. В качестве элементной базы ячеек памяти могут быть использованы микросхемы К155 РУ2 или К176 Р.М1, К561, РУ2А.

Для сравнения занесенных в ячейки временных интервалов с реально прощедщим временем в вычислительном блоке 3 имеются три компаратора (элементная база та же, что и в пороговом устройстве), которые при совпадении этих значений вырабатывают управляющие работой таймера 5, блока 4 комму0

тации и блока 6 памяти сигналы. Коммутация прохождения сигналов осущестЕ ляется в блоке с помощью нескольких электронных вентилей, построенных па основе асинхронных триггеров или универсальных УК-триггеров с использованием микросхем типа 1I4TP1A, 134ТВ1 или, например, К155ТВ15, К500ТВ135 и логического элемента «И, например, на микросхеме 2(МЛИ1. Кроме того, п составе вычислительного блока 3 имеется ряд вспомогательных элементов, обеспечивающих согласование соответствующих электрических параметров элементов блока.

Блок 4 коммутации содержит дешифра5 тор, выполненный, например на интегральной микросхеме типа КР134ИДЗ или К155ИД1, источник напряжения, электронные ключи (элементная база та же, что и в вычислительном блоке 3). управляемые дешифратором, по количеству соответствую0 щих числу электромагнитных вентилей 8, и электронный ключ на базе / 5-триггера, управляющего работой электронасоса 7 по сигналу соответствующего ком.паратора вычислительного блока 3. В зависимости от мощ5 ностей потребляемых электромагнитными вентилями 8 возможна установка в блоке более сильных реле или тиристоров, подающих напряжение на вентили и пускатель электронасоса.

Блок б памяти содержит три ячейки па0 мяти для запоминания временных интервалов по сдвигу периодов работы электромагнитных вентилей 8, задержке начала их включения относительно включения электронасоса 7, периоду ожидания после срабатывания всех вентилей, счетчик количества

5 пусков системы. Л ячеек памяти (по количеству электромагнитных венти,тей, используемых в системе), в которых хранится ин- ф ормация о номере вентиля и времени его работы, счетчики ячеек памяти могут быть

Q выполнены на той же элементной базе, что м в вычислительном блоке 3, кнопочные именные электромеханические устройства, сопряженные посредством коммутаторов, выполненных, например, на базе микросхем серии К50()ЛМ с соответствующими ячей5 ка.мн памяти, .V триггеров, вырабатывающих команды на переключение .V электронных вентилей после снятия информации с ячеек памяти времени работь э.мектромагнитных вентилей 3, и один триггер, вырабатывающий сигнал после срабатывания всех задей0 ствованных вентилей. В описываемом варианте блока 6 памяти предусмотрено соответствие количества электромеханических устройств количеству ячеек памяти для по- вькпения надежности системы нри кратковременном отключении пи тания (не требуется вновь заносить временные уставки). В других вариантах возможно использование одного механического устройства для занесения всех уставок.

К преимуществам предлагаемого устройства следует отнести, то, что в устройстве за счет применения инфракрасного приемника излучения с оптимальным углом визирования осуществляется регистрация именно температуры поверхности листвы с автоматическим усреднением температуры на площади в несколько десятков кв, см, пос- кофку в приемнике инфракрасного излуче- HHfj происходит регистрация сигнала, про- пор:ционального потоку лучистой энергии из- луЦаемого контролируемой поверхностью лис|твы, который определяется температурой поверхности и углом визирования приемника.:Например, при характерном размере листа jlO см и расстоянии поверхности листа 50 Ьм угол визирования составляет 5°, а при меньшей величине угла визирования не до- стиЫется достаточная степень усреднения пов ерхностной температуры и фактически регистрируется точечная температура, что приводит к снижению точности регулирования.

JB случае, если угол визирования выбирается превышающим 10° при расстоянии от поверхности листвы 1 м и более, может происходить снижение точности измерения температуры и соответственно регулирования вследствие увеличенного поступления фонового излучения. Таким образом, оптимальный диапазон величин угла визирования инфракрасного приемника излучения составляет 5-10°. За счет выполнения в устройстве исполнительного органа в виде трубопроводов с форсунками дисперсного усложнения, которые равномерно распределяют влагу на поверхности листвы, электромагнитных вентилей и электронасоса, достигается снижение инерционности процесса регулирования и соответственно повышается точность регулирования вследствие того, что форсунки поверхностного орошения осуществляют впрыскивание и распыление влаги в наиболее нагретую зону верхнего слоя листвы, а поглощение избыточной тепловой энергии в листве происходит путем высокоэффективного и малоинерционного процесса испарения. Блок управления в устройстве обеспечивает уставку предельно допустимой температуры листвы для каждого вида растений.

сравнение с сигналом, поступающим с инфракрасного приемника излучения, автоматическое управление электромагнитными вентилями и электронасосом, обеспечивая оп5 тимальные временные интервалы работы этих узлов исполнительного органа, а при необходимости переход к внешнему управлению. Это позволяет повысить точность регулирования параметров микроклимата в теплице в

-Q процессе длительной эксплуатации.

Формула изобретения

. Устройство для регулирования параметров микроклимата в теплице, содержащее блок управления, вход которого соеди- 5 пен с датчиком температуры, и исполнительный орган, связанный с выходом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования и эффективности полива, датчик температуры выполнен в виде приемника инфракрасного излу20

чения, а в качестве исполнительного органа

использована система трубопроводов с форсунками дисперсного увлажнения, оснащенная электромагнитными вентилями и электронасосом, при этом блок управления

25 включает пороговое устройство, вычислительный блок, блок коммутации, таймер, блок памяти и линии связи с внешним блоком управления, причем выход приемника инфракрасного излучения подключен к входу порогового устройства, выход которого связан

30 с первым входом вычислительного блока, а первый выход последнего соединен с входом блока коммутации, первый выход которого подключен к электронасосу, а остальные - к электромагнитным вентилям, причем вторые выход и вход вычислительного блока свя35 заны соответственно с первыми входом и выходом блока памяти, второй вход которого соединен с первым входом таймера, при этом второй выход и первый вход последнего присоединены соответственно к третьим вхо.„ ду и выходу вычислительного блока, четвертые вход и выход которого сообщены линиями связи с внешним блоком управления.

2. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что приемник инфракрасного излучения

45 имеет угол визирования 5-10°.

чения, а в качестве исполнительного органа

ипнптлл/я у

/

R

Изобретение относится к тепличному овощеводству и цветоводству. Цель изобретения - повышение точности регулирования и эффективности полива. Устройство содержит приемник инфракрасного излучения I, который контролирует температур) поверхности листьев растений. В состав блока управления входит пороговое устройство 2, вычислительный блок 3, блок ком.му- тации 4, таймер 5, блок памяти 6 и внешний блок управления с линиями связи 11. Исполнительный орган содержит систему трубопроводов 10 с форсунка.ми дисперсного увлажнения 9, электронасос 7 и электромагнитные вентили 8. Приемник инфракрасного излучения воспринимает температуру листвы. Если температура выше нормы, подается сигнал на включение системы увлажнения. Вода по системе трубопроводов подается к форсункам дисперсного увлажнения и равномерно распределяется по поверхности листьев растений. Температура листвы в по.ме- щении снижается. Устройство позволяет осуществлять многократное повторение цикла увлажнения. 1 з.п.ф-лы. 2 ил. (О