Устройство автоматического регулирования температуры в секционированных картофелехранилищах Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

,Изобретение относится к автоматичес кому регулированию и может быть использовано во всей случаях регулирования температурного режима в помещениях. Известны системы автоматического регулирования температуры нескольких объектов одним регулятором, которые вьшолнены в виде устанавливаемьк в регулируемых объектах датчиков температуры, соединенных через безрелейное коммутирующее устройство с регуляторо который выдает через это же коммутирующее .устройство управляющие сигналы в исполнительные устройства для регулирования температуры. В качестве регуляторов в этих устройствах используется измерительнъ1й мост с электронным усилителем С 1 . Наиболее близким по технической су ности является система автоматическог ре.гулирования температуры в секционированных картофелехранилищах, содержащая датчики температуры картофеля в секциях, соединеннъге с входами безрелейного коммутирующего устройства, выход которого соединен с мостовой схемой, другой вход которой подсоединен к выходу датчика температуры наружного воздуха, а въпсод мостовой схемы подключен к последовательно соединенным усилителю, задатчику, второму усилителю и блоку регулирукнцих реле Г2 . В осенний и весенний периоды в мостовой схеме подключается датчик наружHo.ro воздуха и система регулирования исполнительными механизмами настраивается на их включение при температуре наружного воздуха меньщей температуры картофеля в секциях. Это позволяет эффективно использовать для охлаждения картофеля наружный воздух при низких температурах. В зимний период хранения картофеля датчик наружного воздуха отключается от мостовой схемы и регулирование происходит в соответствии с тектературой картофеля в секциях.

Недостатком устройства является ет-о низкая помехоусгой тивость, что приводит к необходимости использовать треэшроводные линии (а следовательно, дорогостоящие специальные .кабели) и низкоомные датчики температуры.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство автоматического регулирования температуры в секционированных карт.офелехранилищах, содержащее датчики температуры по числу секций и соединенные последовательно блок управления, коммутатор, первый усилитель, задатчик температуры, второй уси литель и блок регулиру1сших репе, содержит сумматор по числу секций, соеди- . ненные с вызсоДом датчика температуры .ивключенные последовательно вычитатель элемент сравнения, дшючевой элемент и фильтр нижних частот, вь)хрдом подключенный к второму входу вычитателя и к одному из информационных входов коммутатора, ключевой элемент вторым .входом св.язан с выходом датчика температуры, а третьим входом - с соответствующим выходом блока управления ,причем входы сумматора соединены с выходами вычитателей каждой секции, а Выход - с вторыми входами элементов сра внеш1Я каждой секции.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит в каждом канале последовательно соединенные датчик 1 температуры, бло.к 2 согласования, вычитатель 3, соединенный с другим своим входом через последовательно соеди енные ключевой элемент 4 и фильтр 5 нижлих частот, а выход вычитателя 3 в каждом канале соединен с входом элемента 6 сравнения, выход которого подключен к второму входу элемента 4, третий вход которого соединен с соответствующим выходом блока 7 управления и соответствующим входом коммутатора 8, информационные входы которого подключены к выходам фильтров 5 нижних частот. Вторые входы элементов 6 объединены и подключены к выходу сумматора 9, выходы которого подключены к выходам вычитателей 3. Выход коммутатора 8 через последовательно соединенные первый усилитель 10, задатчик 11 температуры, второй усилитель 12 подключен тс блоку 13 регулирующих реле.

Блоки 1,1О-13 тлеют прежнее назначение и могут быть выполнены по аналогии с известным устройством на основе современной микросхемотехники.

5БЛОК 2 служит для получения нормализова шого сигнала (аналогового напряжения), пропорционального температуре, и может быть выполнен, на основе полумоста, включенного в инвертирукяцую

o цепь операционного усилителя. Вычитатель 3 построен на основе операционного усилителя. Элемент 4 служит для передачи входного сигнала на свой выход при поступлении импульса от блока 7 и при

5 наличии разрешающего логического сигнала от элемента 6, в противном случае элемент 4 закрыт. Элемент 6 может быть построен на основе микросхемы 590 КН2, вьшускаемой.в промьшшенно0 сти. Фильтр 5 нижних частот служит для сглаживания импульсной последовательности на своем входе и может быть построен на основе операцио1 того усилителя с высокоомным входом, напри-

5 мер 140 уде, по известным схемам фильтров Баттерворта. После пропускания фильтра должна составлять (0,01 0,1 ) , где f частота тактовых импульсов. Элемент 6 построен на основе one-

Q рационного усилителя, работающего в пороговом режиме. Блок 7 управления в простейшем случае может состоять из выпускаемых в промьплленности микросхем, а именно распределителя импульсов и генератора тактовых импульсов. В этом случае блок 7 формирует на своих выходах непрерывную импульсную последовательность. Кроме того, блок 7 может дополнительно содержать реле времени, с помощью которого импульсная последовательность формируется только в отдельные моменты времени, например 4-6 раз в сутки. Реле времени может иметь исполнение на базе микросхем расширенной 155 серии или же на базе, операционных усилителей с высокоомным входом 140 УД8 (.интегратор в этом случае имеет постоянные в несколько часов).

I

0 Коммутатор 8 состоит из набора

аналоговых ключей, выходы которых объединены. Сумматор 9 построен по о.бычной схеме суммирукяцего усилителя с коэффициентом передачи по,каждой составляклцей равным 1/N, где N число каналов.

Устройство работает следующим образом.. На каждом выходе блока 7 формирует ся последоваггельность импульсов, которая поступает на управляющий вход элемента 4 в каждом канале. При отсутст ВИИ аномальных помех элементы .6 каждого Канада находятся в состоянии 1 и тактовый импульс открьтает элемент 4, импульс, амппидуда которого пропорциональна температуре картофеля, псх тупает на вход фильтра 5, где после осреднения формируется аналоговый сигнал, пропорциональный температуре. Благодаря осреднению большого числа измерений в фильтре 5 происходит сглаживание небольших помех с нормальным законом распределения. Импульсная ано мальная помеха резко изменяет вьгходное напряжение блока 2 и выходное напр жениё вычитателя 3 также резко возрастает, в результате чего элемент 6 уста навливается в состояние О и запрещает открывание элемента 4, т.е. аномальный сбой не проходит на вход фильт ра 5. т.е. осуществляется нелинейная фильтрация сбоя (его отбрасывание). Импульсные аномальные сбои имеют незначительныедлительности и поэтому могут быть пропущены лишь два-три отсчета подряд, за это время фильтр 5, имея большую постоянную времени, не разрядится и его выходное напряжение соответствует действительному значению температуры. В устройстве автоматически изменяется допустимый уровень аномальных выбросов, который формируется на выходе сумматора 9, так как на его вход поступают выходные напряжения от вычи тателей 3 всех каналов. Это сделано дл того, VTO&i в момент включения, пока еще фильтры 5 работают не в установив шемся режиме (или же в моменты резкого увеличения помех) отбрасывать .только аномальные сбои с очень высоким уровнем, так как при малом допустимом уровне на выходе сумматора 9 могут от.брасываться и не зашумленные отгсчеты. Таким образом, в переходном режиме, а также в режиме сильгаых помех в устройстве формируется оценка температуры благодаря нелинейной фильурации сбоев. Кроме того, в устройстве осуществля ется линейная и нелинеиная, фильтрации как флюктуационных, так и аномальных помех, благодаря этому значительно повышается помехоустойчивость и .надежность всего устройства и появляется воз можность использования обычного кабеля от датчиков температуры, что резко снижает его стоимость. Кроме того, увеличение помехоустойчивости всего устройства приводит к увеличению точности регулирования температуры. Например, результагты расчетов и эксперимента показывают, что устройство практически исключает возникновение перерегулирования от аномальных сбоев, т.е. точность регулирования увеличивается в 5 - 10 раз в зависимости от реальной, интенсивности аномальньк сбоев. Практические резульгаты хранения картофеля показывают, что отклонения от заданных режимов (перерегулирование+ I С) приводит к порче (5 + 1О%) картофеля, Применение данного устройства позволит получить экономический эффект до нескольких тысяч рублей в год для одного хранилища с вместимостью более 1ОО тонн картофеля. Формула изобр е т е н и я Устройство автоматического регулит рования температуры в секционированных картофелехранилищах, содержащее датчики температуры по числу секций и соединенные последовательно блок управления, коммутатор, первый усилитель, оадатчик температуры, второй усилитель и блок реттлируклцих реле, о т лич-ающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит сумматор по числу секций, соединенные с выходом датчика температуры и включенные последовательно вычитатель, элемент сравнения, ключевой элемент и фильтр нижних частот, выходом подключенный к второму входу вычитателя и к одному из информационных входов коммутатора, ключевой элемент BTOpbiM входом связан с выходом датчика температуры, а третьим входом - с соответствующим выходом блока управления , причем входы сумматора соеди1 ены с выходами вычи-Ьателей каждой секции, а выход - с вторыми -Входами элементов сравнения каждой секции. ИсТочники информации, лринягыс во внимание при экспертизе 1. Калугина Ю. П. Система автоматического поддержания TeNmepaTypHoro режима в карто {)елехранил1пце. Новости с/х науки и практики ,1968 ,№ 1, с. 15. 2. Авторское свидетельство СССР Ко 174391, кл. & О5 D 23/19, 1963 (прототип).