Устройство для инфракрасного обогрева Советский патент 1990 года по МПК A01K29/00 G05D23/19 

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры и может быть использовано для регулирования температуры в процессах с заданными тем- пературно-временными характеристиками, в частности для инфракрасного обогрева животных.

Цель изобретения - расщирение эксплуатационных возможностей устройства за счет увеличения количества одновременно обслуживаемых различных возрастных групп сельскохозяйственных животных.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема силового блока; на фиг. 3 - схема блока управления; на фиг. 4 - схема блока временных сдвигов.

Устройство содержит блок 1 синхронизации, кварцевый генератор 2, ж литель 3 частоты, цифровой задатчик 4 температуры, первый вычитатель 5, цифровой датчик 6 температуры, блок 7 памяти, силовой блок 8, задатчик 9 временных интервалов, цифровой вольтметр 10.

В устройство введены блок 11 управления, блок 12 временных сдвигов, второй вычитатель 13, нагреватели 14, соединенные с фазой питающей сети 15.

Силовой блок 8 состоит из четырех одинаковых блоков 8.1-8.4 и содержит входы 16 и 17 (1-4) 18-20 и выходы 21 и 22 (), счетчики 23, инвертор 24, триггер 25, элемент И 26, усилитель 27, тиристор- ный ключевой элемент 28. В силовой блок введены инвертор 29 и триггеры 30 и 31.

Блок 11 управления содержит счетчик 32, элементы И 33, инвертор 34, триггер 35, инвертор 36, элемент И 37, счетчик 38, элементы И 39, инвертор 40, триггер 41, счетчик 42, дешифратор 43, инверторы 44 и элементы И 45.

Блок 12 временных сдвигов содержит мультиплексоры 46-51 и переключатели 52 и 53. Блоки 4, 7 и 9 представляют собой 5 постоянные запоминающие устройства с занесенной в них информацией о темпера- турно-времённых характеристиках процесса, параметрах исполнительных элементов и объекта регулирования.

Устройство работает следующим образом.

0 Блок 1 синхронизации преобразует напряжение питающей сети в последовательность импульсов, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. С целью позыщения точности отсчета текущего времени (до 0,01% по сравнению с 1% при ис5 пользовании исходной частоты напряжения -питающей сети Vc) в схему введен кварцевый генератор 2, работа которого синхронизируется выходом блока 1 синхронизации. Делитель 3 частоты пересчитывает

.Q количество импульсов, соответствующее текущему моменту времени t. С первого выхода делителя 3 частоты коды, соответствующие текущему моменту времени t, поступают на адресные входы задатчика 9 временных интервалов.

5 С выхода кварцевого генератора 2 и третьего выхода делителя частоты сигналы поступают на входы блока управления, который формирует сигналы управления работой блока временных сдвигов 12 и силового блока 8, последовательно коммутируя 50 на вход вычитателя 13 заданную переключателями 52 и 53 блока 12 временных сдвигов задержку временных сигналов (т.е. корректируя адреса блоков 4 и 9, определяющих время обогрева животных разных возрастных групп и моменты наступления

пауз в циклах обогревч.) и последовательно загружая информацию об интенсивности обогрева в соответствующий каждой возрастной группе силовой блок 8 (1-4).

С выхода вычитателя 13 сигналы (код), соответствующие времени выращивания животных, поступают на адресные входы за- датчика 4 температуры.

Задатчики 4 и 9 формируют сигналы управления («Включение, Выключение, «Интенсивность) нагревателями 14 и в соответствии с хранящейся в их памяти программой инфракрасного обогрева животных. На выходе задатчика 4 температуры формируются сигналы, соответствующие величинам, необходимым для данного возраста выращиваемых животных перегревов (В/) с учетом задаваемых блоком 12 временных сдвигов задержек Tj.j.

Сигналы П поступают на первый вход первого вычитателя 5, а иа его второй вход поступают сигналы с термодатчика 6 (Т°), определяемые средней температурой окружающей среды в помещении выращивания в данное время t.

На выходах первого вычитателя образуется сигнал (код), соответствующий необходимому для данного возраста В/ и температуры окружающей среды Т° воздействию Р (). Сигнал (код) Р поступает на вход блока 7 памяти, который по совокупности сигналов Р, сигналов (кодов) цифрового вольтметра 10, определяющего величину напряжения питающей сети V, а также имеющейся информации о характеристиках нагревателей 14 (Z), помещении выращивания Б в виде выращиваемых животных (Ж) формирует сигнал М, соответствующий требуемому перегреву П для данного возраста В и вида Ж выращиваемых животных в данном помещении Б, при температуре окружающей среды Т° и величине напряжения V питающей сети, измеренных в данный момент времени t термодатчиком 6 и вольтметром 10.

Следовательно

,(2,Б,Ж,2(Р,У));|.

, (В,).

Временная диаграмма типичного суточного цикла воздействия на выходе задатчика временных интервалов 9 формируется под управлением сигналов (кодов), поступающих с первого выхода делителя 3 частоты, а номер разновидности текущего дик«1а N и его длительность 7„ задаются выходами задатчика 4- температуры с учетом величин Т4./. Выходной сигнал ЭЛ задатчика 9 соответствует длительности и времени наступления пауз в циклах обогрева, необходимых при данном возрасте выращиваемых животных В, данной возрастной группы /, данного вида Ж животных в данном помещении выращивания Б. Предполагается, что характеристики Б и Ж одинаковы для всех возрастных групп

(Б,Ж,В;).

Сигнал Л, принимающий значения логического «О или логической «1, поступает

0

на объединенные третьи входы 18 силовых блоков 8. Силовой блок 8 осуществляет согласование обогревателей 4 через входящие в его состав силовые ключи на базе 5 тиристоров типа Т-160 с трансформаторным управлением с выходами блока 7 памяти, задатчика 9 временных интервалов 9 и блока 1 синхронизации. Количество полупериодов тока, «пропускаемых силовым блоком в Q обогреватели 14, равно величине кода, сформированного на выходе блока 7 памяти. Сигнал (код) М, вызывает на их вы .сдах 21 (1-4) воздействие, соответствующее величине М,- интенсивности. С целью экономии электрической мощности, рассейвае- 5 мой на тиристоркых ключах, схемы ориентированы на щиротно-импульсный метод регулирования (ШИМ), при котором число полупериодов равно величине сформированного блоком 7 памяти кода М,, а их временное расположение зависит от схемной реализации блока 8 и от моментов перехода напряжения питающей сети через нуль (второй вход 20 силового блока 8).

По сигналам устройства управления, поступающим на пятые входы 17 (1-4) 5 силовых .блоков 8 (1-4), информация об интенсивности обогрева животных данной возрастной группы М, с выхода блока 7 памяти через объединенные первые входы 16 заносится в соответствующий блок 8 (1-4), а его счетчик 23, если при этом 0 триггер 30 по сигналу с пятого входа 17 устанавливается в «О, т.е. если на Д-входе триггера 30 (следовательно, и на выходе задатчика 9 временных интервалов) присутствует сигнал «лог «О. Если же выходной сигнал задатчика 9 равен «Лог. «1, что 5 соответствует паузе в процессе обогрева, счетчик 23 принимает состояние 00..О и импульсы тока не пропускаются через субблок 8 в нагреватели 14.

Этот же управляющий импульс на 0 L-вход счетчика 23 через инвертор 24 освобождает триггер 25 по R-входу и через инвертор 29 по С-входу устанавливает в «О триггер 30, тем самым освобождая по R-входу счетчик 23. После этого начинается счет импульсов, поступающих через второй 5 вход 20 силового блока 8 на счетный вход счетчика 23 и на первый вход элемента И 26 с выхода блока I синхронизации, частота их равна удвоенной частоте питающей сети.

Количество разрядов счетчика 23 выбра- 0 но так, чтобы его переполнение наступало через Тр-М импульсов блока 1, где Тр-пе- риод регулирования. При переполнении счетчика 23 триггер 25 по S-входу устанавливается в «, разрешая прохождение счет- g ных импульсов через элемент И 26, если триггер 31 также находится в состоянии «1. Триггер 31 находится в состоянии «1 в том случае, если на его Д-вход, четвертый вход 19 силового блока с выхода

«Перенос второго вычитателя 13 поступает

«Лог. «1, т.е. сигнал (код) с выхода

блока 12 временных сдвигов меньше сигнала

(кода) с выхода делителя 3 частоты, т.е.

процесс выращивания /-группы начался

и требуется дополнительный обогрев живот: ных. Если сигнал «Перенос второго выj читателя 13 равен «О (обогрев не требуj ется) выход элемента И 26 «не пропусI кает импульсы тока в нагреватели. Если

I обогрев животных требуется (на входе элеI мента И 26 с выхода триггера 31 присутI ствует «1), элемент И 26 начинает про пускать на вход усилителя импульсы с

i блока 1 синхронизации (второй вход 20 сило; вого блока).

С приходом импульса ШИМ, синхронного

с переходом напряжения питающей сети

j через нуль, на управляющих электродах

i тиристоров возникает положительное отно сительно их катодов отпирающее напря: жение, и открывается тот из тиристоров,

I на аноде которого присутствует в данный

момент положительное относительно катода

напряжение.

В следующий полупериод Vc отпирается другой из пары тиристоров. Ток в нагреватели 14 будет пропускаться во все М полупериодов напряжения питающей сети за период регулирования Т.

Блок 11 управления формирует цикл опроса обогревателей с целью регулирования интенсивности обогрева животных. Длительность цикла обусловлена выбранной дискретностью изменения величины М/ в 1%, тогда цикл регулирования Т 100 ЛТс , 10 - 20 , что соответствует 100 пе- риодам сетевого напряжения Vc либо 200 полупериодам выпрямленного в блоке 1 синхронизации напряжения сети V.

Счетчик 32, на счетный вход которого поступают импульсы с третьего выхода делителя 3 частоты, элемент И 33.2 и инвертор 34 задают двухсекундный цикл, отсчитывая 1000 входных импульсов. Элементы И 33.1 и 33.2 выделяют 999 и 1000 импульсов соответственно и триггер 35 формирует двухмиллисекундный строб опроса. Передним фронтом этого строба открывается счетчик 42, а через инвертор 36 и схему 37 совпадения - счетчик 38. Счетчик 38, схема 39.2 совпадения и инвертор 40 представляет собой делитель на 100. Счетчик пересчитывает 100 импульсов частотой 200 кГц, приходящих от кварцевого генератора 2 на счетный вход счетчика 38. Триггер 41, счетный вход которого соединен с промежуточным разрядом счетчика 38, а R-вход с выходом элемента И 39.1, формирует стробы между 64-м и 96-м входными импульсами, а счетчик 42 пересчитывает их. Выходы счетчика 42 поступают на управляющие входы мультиплексоров 46-51 блока 12 временных сдвигов и на дешифратор

43. Выходные сигналы дешифратора (через инверторы 44 и элементы И 45, другие входы которых объединены и соединены с прямым выходом триггера 41) управляют

последовательной коммутацией импульсов, поступающих на пятые входы силовых блоков 8, вызывая занесение информации о необходимой интенсивности обогрева для каждой возрастной группы животных с выхода блока 7 памяти через объединенные информационные входы 16 силовых блоков 8 (1-4) в соответствующие счетчики 23. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое поддержание и требуемый закон изменения темпе5 ратуры перегрева П и длительность циклов обогрева Т с заданной точностью в зависимости от возраста В; вида Ж выращиваемых животных и температуры окружающей среды Т° в данном помещении В для выращивания при изменениях напряжения питающей сети Vc в широких пределах при одновременном обогреве с/х животных, относящихся к различным возрастным группам /.

Введение в состав устройства блока

5 временных сдвигов позволяет автоматически учитывать задаваемый оператором временной сдвиг Теде, между началами процессов выращивания «старшей группы животных и остальными группами.

30

Формула изобретения

1. Устройство для инфракрасного обогрева, содержащее делитель частоты, первый выход которого подключен к первому входу задатчика временных интервалов, а к второму входу - первый выход цифрового задатчика температуры, второй выход которого связан с первым входом первого вычитателя, а второй вход последнего подключен к выходу цифрового датчика

температуры, цифровой вольтметр, выход которого и выход первого вычитателя подключены к входам блока памяти, блок синхронизации, силовой блок, выход которого посредством нагревателей связан с сетью переменного тока, при этом входы

цифрового волтметра и блока синхронизации подключены к сетг переменного тока, а выходы блока памяти, задатчика временных интервалов и блока синхронизации подключены к соответствующим входам силового блока, отличающееся тем, что, с

целью расширения эксплуатационных возможностей за счет увеличения количества одновременно обслуживаемых различных возрастных групп сельскохозяйственных животных, оно снабжено вторым вычита- телем, блоком управления, кварцевым генератором, блоком временных сдвигов и тремя силовыми блоками, к выходам которых подключены соответствующие нагреватели, причем первый выход блока управления посредством блока временных сдвигов подключен к первому входу второго вычита- теля, к второму входу которого подсоединен второй выход делителя частоты, а третий выход последнего связан с первым входом блока управления, при этом выход блока синхронизации посредством кварцевого генератора сообщен с входом делителя частоты и вторым входом блока управления, кроме того, первый выход второго вычитателя связан с входом цифрового задатчика температуры, а первые четыре входа всех силовых блоков соответственно объединены, причем четвертый вход каждою силового блока подключен к второму выходу второго вычитателя, а второй, третий, четвертый и пятый выходы блока управления соответственно подключены к пятым входам соответствующего силового блока.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что силовой блок выполнен в виде счетчика, инвертора, триггера, элемента И, усилителя и тиристорного ключевого элемента, причем счетный вход счетчика соединен с первым входом элемента И и является вторым входом силового блока, L-вход счетчика является, пятым входом силового блока и соединен с входои инвертора, выход которого соединен с R-входом триггера, S-вход которого соединен с выходом «Перенос счетчика, выход триггера соединен с вторым входом элемента И, выход которого связан с входом усилителя, а выход последнего связан с началом первичной обмотки импульсного трансформатора, конец которой соединен с источником постоянного напряжения, причем первичная обмотка зашунтирована демпфирующим диодом, а к выводам обеих вторичных обмоток импульсного трансформатора подключены катоды и управляющие электроды пары тиристоров, включенных между выходами силового блока и нулевым проводом питающей сети встречно параллельно, причем силовой блок снабжен также

0

вторым и третьим триггерами и вторым инвертором, причем счетные входы обоих триггеров через инвертор соединены с управляющим L-входом счетчика, который является пятым входом силового блока, Д-вход второго триггера является третьим входом силового блока, а выход второго триггера подключен к R-входу счетчика, кроме того, Д-вход третьего триггера является четчер- тым входом силового блока, а выход третьего триггера соединен с третьим входом элемента И.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде трех счетчиков, семи инверторов, девяти

5 элементов И, двух триггеров и дещиф- ратора, причем счетный вход первого счетчика соединен с третьим входом делителя частоты, выходы счетчика через первый и второй элементы И подключены соответствен но к R- и S-входам первого триггера,

выход второго элемента И, кроме того, подключен через первый инвертор к R-входу первого счетчика, выход первого триггера подключен к R-входу третьего счетчика и через второй инвертор и третий элемент

5 И - к R-входу второго счетчика, счетный вход которого связан с выходом кварцевого генератора, выход второго счетчика через третий элемент И соединен с R-входом зторого триггера, через третий инвертор и пятый элемент И соединен с другим

0 входом элемента И, промежуточный разряд второго счетчика соединен со счетным входом второго триггера, инверсный выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, выходы которого подключены к управляющим входам блока временных сдвигов и входам дешифратора, а выходы дешифратора через соответствующие инверторы соединены с первыми входами шестого-девятого элементов И, а другие входы этих элементов И объеди„ нены и соединены с прямым выходом второго триггера и связаны с пятыми входами силового блока.

т

Фиг.З

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры и может быть использовано для регулированию температуры и может быть использовано для регулировки температуры в процессах с заданными температурно-временными характеристиками, в частности для инфракрасного обогрева животных. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет увеличения количества одновременно обслуживаемых различных возрастных групп сельскохозяйственных животных. Устройство содержит блок синхронизации 1, кварцевый генератор 2, цифровой задатчик температуры 4, цифровой датчик температуры 6, блок памяти 7, силовой блок 8, задатчик временных интервалов 9, нагреватели 14, блок управления 11, блок временных сдвигов 12, второй вычитатель 13. Блок синхронизации 1 преобразует напряжение питающей сети в последовательность импульсов, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. Делитель частоты 3 пересчитывает количество импульсов, соответствующее текущему моменту времени. С первого выхода делителя частоты 3 коды поступают на адресные входы задатчика временных интервалов 9. С выхода кварцевого генератора 2 и третьего выхода делителя частоты сигналы поступают на входы блока управления, который формирует сигналы управления работой блока временных сдвигов 12 и силового блока 8, коммутируя на вход вычитателя 13 заданную переключателями блока временных сдвигов 12 задержку временных сигналов. С выхода вычитателя 13 сигналы, соответствующие времени выращивания животных, поступают на входы задатчика температуры 4. Задатчики 4 и 9 формируют сигналы управления нагревателями 14 в соответствии с хранящейся в их памяти программой инфракрасного обогрева животных. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.