Устройство с переменной структурой для регулирования температуры и влажности воздуха в теплицах Советский патент 1989 года по МПК A01G9/26 

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к системам автоматического регулирования параметров микроклимата в теплицах.

Цель изобретения - снижение затрат тепловой энергии на обогрев.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- , принципиальная схема блока выбора (структуры.

Устройство содержит четыре ключа 1-4, три переключателя 5-7, измерительные преобразователи 8 температур и 9 относительной влажности воздуха, задатчики 10 степени открытия форточек, 11 температуры, 12 смещения, 13 максимально допустимого и 14 минимально допустимого значений относительной влажности воздуха, элемент 15 коррекции, блок 16 сравнения,блок 17 дифференцирования, пропорциональный 18, пропорционально-интегральный 19 и релейный 20 регулирующие блоки, два компаратора 21 и 22, блок 23 выбора структуры, исполнительные уст- ройства 24 - 26 вентиляции, обогрева и увлажнения воздуха, при этом блок 23 выбора структуры имеет входы 27 - 31 для ввода дополнительной информации: температуры наружного воздуха, скорости ветра, запрет увлажнения воздуха, запрет вентиляции и целесообразность вентиляции воздуха соответственно.

5

0

5

0

Измерительный пр.еобразователь 8 температуры воздуха связан с входом исполнительного устройства 25 обогрева через последовательно соединенные блок 16 сравнения, пропорционально- интегральный регулирующий блок 19, переключатель 5 изменения структуры и первый ключ 1, измерительный преобразователь 8 температуры соединен также с вторым входом переключателя 5 изменения структуры через соединенные последовательно блок 17 дифференцирования и релейньй регулирующий блок 20, задатчик 11 температуры связан с вторым входом блока 16 сравнения через первый переключатель 7, второй вход которого соединен с задатчиком 11 температуры через элемент 15 коррекции, выход блока 16 сравнения связан с исполнительным устройством 24 вентиляции через соединенные последовательно пропорциональный-регулирующий блок 18 и второй переключатель 6, второй вход которого соединен с задатчиком 10 степени открытия форточек через второй ключ 2, кроме того, выход блока 16 сравнения соединен с соответствующим входом блока 23 выбора структуры и вторым входом релейного регулирующего блока 20, третий вход которого через третий ключ 3 , соединен с задатчиком 12 смещения, выходы блока 17 дифференцирования и релейного регулирующего блока 20 также соединены с соотпетствующимн входами блока 23 выбора структуры, измерительный преобразователь 9 относительной влажности связан с наполнительным устройством 26 увлажнения через соединенные последовательно второй компаратор 22, второй вход которого подключен к задатчику 14 минимально допустимого значения относительной влажности, а выход - к соответствующему входу блока 23 выбора структуры, и четвертый ключ 4. Измерительный преобразователь 9 относительной влажности также соединен с соответствующим входом блока 23 выбора структуры через первый компаратор 21, второй вход которого соединен с задатчиком 13 максимально допустимого значения относительной влажности, причем выходы блока .23. выбора структуры соединены соответственно первый - с вторым входом второго ключа 2, второй -с третьим входом второго переключателя 6 и вторым входом .первого переключателя 7, третий - с третьим входом переключателя 5 изменения структуры, четвертый.- с вторы входом четвертого ключа 4, а .пятый с третьим входом первого переключите- зо мость запрета вентиляции при обогреля / и вторым входом третьего ключа 3.

Электронные ключи 1-4 и переключатели 5-7 вьтолнены на микросхемах К590КН2, компараторы 22 и 21 выполнены на микросхемах 554САЗ. Переключение режимов Обогрев и Вентиляционное охлаждение осуществляют ком-, параторы У4 и У5 (микросхемы 554САЗ) и триггер на двух логических элемен-. тах 2И-НЕ -Д12,1 иД12,2 (микросхема 155ЛАЗ). Величины отклонения температуры х, и X задаются резисторами R11 и k17. Режим Вентиляция при .обогреве включается компаратором УЗ и логическими элементами Д9 - Д11 (микросхемы 155ЛР4, 155ЛА2, 155J1A3). Элементы Д11,2 и Д11,3 составляют при этом триггер, хранящий признак данного режима до выполнения какого- либо условия запрета вентиляции при, обогреве. Компаратор сигнализирует выполнение условия . Сигнал Разрешение увлажнения воздуха формируют компараторы У2 и УЗ и логический элемент Д8 при выполнении условия (ДБ - микросхема 155ЛА1). Необходимость включения вентиляции при обогреве фиксируется триггером на

35

40

45

50

55

ве; логический с клеммы 31, единичное значение которого 3-5Б означает целесообразность вентиляции при обогреве (подает оператор тумблером); логический с компаратора 21, значение, которого равно логическому О при превышении относительной влажности ( воздуха заданного максимально допустимого значения М млкс; логический с компаратора 22, значение которого равно 1 когда Ч меньше заданного минимально допустимого значения VwHif

Выходной сигнал В блока 23 выбора структуры принимает значение 1 при х7х.,,-где X - заданная положительная величина, или О при где х - заданная отрицательная величина

Если в момент включения х ,, то сигнал В принимает одно из двух значений случайным образом, что не противоречит логике функционирования устройства. Это устраняют кратковременным изменением в начале работы значения температуры воздуха задатчиком 11. В режиме вентиляционного охлаждения () ключ 1 заперт, переключатель 6 соединяет вход исполнительного устройства 24 вентиляции с выходом пропорционального регули-

элементах Д1,2 и Д1,3 (микросхема 155J1(V3). Необходимость подключения к исполнительному устройству 25 обог- рева пропорционально-интегрирующего регулирующего блока 19 фиксируется триггером на микросхеме 155JIA3 - Д3,3 и Д3,4 и идентифицируется логическими элементами Д1,4; Д2,1 - Д2,3;

Q Д3,1; Д3,2; Д6 и Д7 (микросхемы .155ЛАЗ, 155ЛАЗ, 155ЛА4, 155ЛР1).

Устройство работает следующим образом.

Блок 23 выбора структуры получает

5 следующие сигналы: аналоговый с выхода блока 16 сравнения, пропорциональный отклонению температуры воздуха Т от заданного Т-j. .значения (); аналоговый с выхода блока 17 диффе- ;

0 ренцирования, пропорциональный скорости изменения температуры воздуха (а dT/dt, где t - время); логический с выхода релейного регулирующего блока 20; логический с клеммы 27, нуле5 вое значение которого 0-0,4В означает необходимость запрета увлажнения воздуха, (подается с помощью тумблера); логические с клемм 28-30, нулевое значение которых означает необходи5

0

5

0

5

ве; логический с клеммы 31, единичное значение которого 3-5Б означает целесообразность вентиляции при обогреве (подает оператор тумблером); логический с компаратора 21, значение, которого равно логическому О при превышении относительной влажности ( воздуха заданного максимально допустимого значения М млкс; логический с компаратора 22, значение которого равно 1 когда Ч меньше заданного минимально допустимого значения VwHif

Выходной сигнал В блока 23 выбора структуры принимает значение 1 при х7х.,,-где X - заданная положительная величина, или О при где х - заданная отрицательная величина

Если в момент включения х ,, то сигнал В принимает одно из двух значений случайным образом, что не противоречит логике функционирования устройства. Это устраняют кратковременным изменением в начале работы значения температуры воздуха задатчиком 11. В режиме вентиляционного охлаждения () ключ 1 заперт, переключатель 6 соединяет вход исполнительного устройства 24 вентиляции с выходом пропорционального регули-

5145078

рующего блока 18; сигнал Е независимо от других условий имеет значение 1, в результате чего переключатель 7 соединяет вход блока 16 сравнения g непосредственно с выходом задатчика 11 температуры. Регулирование температуры воздуха производится в результате действия устройства вентиляции при помощи пропорционального регули- JQ рующего блока 18. Когда (режим обогрева) ключ 1 рткрыт, а переключатель 6 подключает к входу исполнительного устройства 24 вентиляции выход ключа 2. Вькодной сигнал Е 15 блока 23 выбора структуры принимает значение 1 при ,; наличии сигналов запрета вентиляции при обот peBe-.ifiM Mi.H; tf ,Kc и отсутствии

Необходимость вентиляции при об реве определяется при . Сигнал

О в следующих

принимает значение случаях: нет сигнала

запрета венти

ляции при обогреве, Ч / «чкc и нет сигнала запрета вентиляции пр обогреве, имеется .сигнал о целесоо разности вентиляции при обогреве и Ч 7 Ч лдмн 11ри этом ключ 3 заперт, а переключатель 7 подключает задатчик К блоку 16 сравнения через элемент 1 коррекции, вследствие чего заданное значение температуры уменьшается на пустимую величину. Однако вентиляц включается не сразу. Сначала сигна С придается значение О, в резуль тате чего к исполнительному устрой ству 25 обогрева подключается рел

т лпм г - -.-f

внешнего сигнала задания режима Вен-2о нь1й регулирующий блок 20, который

ТШ1ЯЦИЯ при обогреве.

Когда : ключ 3 открыт, переключатель 7 соединяет вход блока 16 сравнения непосредственно с .выходом задатчика 1t температуры, сигнал А независимо от других условий имеет значение О, запирающего ключ 2. Нуль с выхода ключа 2 поступает на вход исполнительного устройства 24 вентиляции, происходит закрытие форточек. Канал уп1 авления устройством 25 обогрева, содержащий датчик 8 и задатчик 11 температуры воздуха задатчик 12 смещения, блок 16 сравнения, блок 17 дифференцирования, пропорционально-интегральный .19 и релейный 20 регулирующие блоки, переключатель 5 и блок 23 выбора структуры, функционирует следующим образом: при X Xj + к-л, где хэ отрицательная величина, задаваемая задатчиком 12 смещения; к - постоянная. К исполнительному устройству 25 обогрева подключается релейный регулирующий блок 20 при X7XJ+ к- 1 и при 1,7 О к исполнительному устройству 25 обогрева подключается пропорционально-интегральный регулирующий блок 19. Выходной сигнал D блока 23 выбора структуры принимает значение 1 при одновременном выполнении следующих ус- . ловий: и отсутствии на входе блока 23 сигнала запрета увлаж- нения воздуха. В противном случае . Когда , к:1юч 4 открыт, выходной сигнал компаратора 22 при ломощи исполнительного устройства 26 увлажнения обеспечивает увлажнение воздуха при условии: ,HH.

форсированно- уменьшает значение т пературы воздуха на допустимую вел чину. Наконец, -при одновременном полнении условия Л О выход релей 25 го регулирующего блока 20 равен м нимальному значению управляющего воздействия - сигналам А и С прид ется значение 1, в результате ч ключ 2 открывается, сигнал с выхо задатчика 10 степени открытия фор чек поступает на исполнительное у ройство 24 вентиляции, чем обеспе вается открытие форточек на допус мую величину, а к исполнительному устройству 25 обогрева подключает пропорционально-интегральный регу рующий блок 19.

30

35

40

45

50

55

Формула изобретен

Устройство с переменной структ рой для регулирования температуры влажности воздуха в теплицах, вкл чающее измерительный преобразоват и задатчик температуры воздуха, б сравнения, блок дифференцирования релейный и пропорционально-интег ральный регулирующие блоки, блок бора структуры, переключатель изм нения структуры и исполнительный ханизм, отличающееся что, с целью снижения затрат тепл вой энергии на обогрев, оно снабж четырьмя ключами, двумя переключа лями, задатчиком степени открытия форточек, пропорциональным регули ющим блоком, элементом коррекции, мерительным преобразователем отно тельной влажности, двумя компарат

Необходимость вентиляции при обогреве определяется при . Сигнал Е

О в следующих

принимает значение случаях: нет сигнала

запрета вентиляции при обогреве, Ч / «чкc и нет сигнала запрета вентиляции при обогреве, имеется .сигнал о целесообразности вентиляции при обогреве и Ч 7 Ч лдмн 11ри этом ключ 3 заперт, а переключатель 7 подключает задатчик 11 К блоку 16 сравнения через элемент 15 коррекции, вследствие чего заданное значение температуры уменьшается на допустимую величину. Однако вентиляция включается не сразу. Сначала сигналу С придается значение О, в результате чего к исполнительному устройству 25 обогрева подключается релей-f

нь1й регулирующий блок 20, который

форсированно- уменьшает значение температуры воздуха на допустимую величину. Наконец, -при одновременном выполнении условия Л О выход релейно- го регулирующего блока 20 равен минимальному значению управляющего воздействия - сигналам А и С придается значение 1, в результате чего ключ 2 открывается, сигнал с выхода задатчика 10 степени открытия форточек поступает на исполнительное уст-. ройство 24 вентиляции, чем обеспечивается открытие форточек на допустимую величину, а к исполнительному устройству 25 обогрева подключается пропорционально-интегральный регулирующий блок 19.

Формула изобретения

Устройство с переменной структур рой для регулирования температуры и влажности воздуха в теплицах, включающее измерительный преобразователь и задатчик температуры воздуха, блок сравнения, блок дифференцирования, релейный и пропорционально-интег- ральный регулирующие блоки, блок выбора структуры, переключатель изменения структуры и исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью снижения затрат тепловой энергии на обогрев, оно снабжено четырьмя ключами, двумя переключателями, задатчиком степени открытия форточек, пропорциональным регулирующим блоком, элементом коррекции, измерительным преобразователем относительной влажности, двумя компараторами, задатчиком минимально допустимой и максимально допустимой относительной влажности, эадатчиком смещения и исполнительными устройствами вентиляции, увлажнения и обогрева, а блок выбора структуры снабжен пятью дополнительными входами введения информации о скорости ветра, наружной температуре воздуха, запрете увлажнения воздуха, запрете вентиляции и целесообразности вентиляции, при этом измерительный преобразователь температуры связан с входом исполнительного устройства обогрева через последовательно соединенные блок сравнения, пропорционально-интегральный регулирующий блок, переключатель изменения структуры и первый ключ, измерительный преобразователь температуры соединен также с вторым входом переключателя изменения структуры через соединенные последовательно блок дифференцирования и релейный регулируюпщй блок, задатчик температуры связан с вторым входом блока сравнения через первый переключатель, второй вход которого соединен с задатчиком температуры через элемент коррекции, выход блока сравнения связан с испол- |Нительным устройством вентиляции через соединенные последовательно пропорциональный регулирующий блок и второй переключатель, второй вход которого соединен с задатчиком степени открытия форточек через второй ключ,.кроме того, выход блока сравнения соединен с соответствующим входом блока выбора структуры и вторым входом релейного регулирующего блока, третий вход которого через третий ключ соединен с задатчиком смещения, выходы блока дифференцирования и релейного регулирующего блока также соединены с соответствующими входами

Q блока выбора структуры, измерительный преобразователь относительной влажности связан е исполнительным устройством увлажнения через соединенные последовательно второй компа- 15 ратор, вход которого подключен к: задатчику минимально допустимого значения относительной влажности, а выход - к соответствующему входу блока выбора структуры и четвер20 тый ключ, вместе с тем измерительный преобразователь относительной влажности также соединен с соответствующим входом блока выбора структуры через первьй компаратор, второй вход

25 которого соединен с задатчиком максимально допустимого значения относительной влажности, причем выходы блока выбора структуры соединены соответственно: первый - с вторым входом второго клю-

30 ча, второй - с третьим входом второго переключателя и вторым входом первого переключателя, третий - с третьим входом переключателя изменения структуры, четвертый - с вторым входом четвертого ключа, а пятый - с третьим входом первого переключателя и вторым входом третьего ключа.

Д1.1

зв

KSoBnylS

MB

Фаг.2

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к системам автоматического регулирования параметров микроклимата в теплицах. Цель изобретения - снижение затрат тепловой энергии на обогрев. Устройство