Устройство для регулирования температуры почвы в установках искусственного климата

 

УСТЮЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ В УСТАНОВКА.Х ИСКУССТВЕННОГО КЛИМАТА, содержащее термоэлектрический охладитель с размещенными в нем емкостями с почвой и растениями, соединенный через блок питания с блоком управления , имеющим элемент сравнения, и датчик температуры, установленный в почве. и подключенный к первому входу элемента сравнения блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функцнональных возможностей, оно снабжено генератором инфранизкой частоты, задатчиком минимальной и максимальной температуры с усили телем напряжения, задатчиком средней температуры и усилителем разности напряжений, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения блока управления, первый вход соединен с выходом задатчика максимальной и минимальной температуры, а второй I вход подключен к выходу задатчика средней температуры, вход задатчика максимальной и (Л минимальной температуры соединен с выходом генератора инфранизкой частоты.; 00 а sl LU

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 А 01 6 9 24

3

Ъ (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3730128/30 — 15 (22) 17.02.84 (46) 23.10.85. Бюл. 110 39 (72) В. А. Скребец (71) Белорусский филиал Научно-производственного объединения "Агроприбор" (53) 631.044 (088.8) (56) Радченко С. И. Температурные градиенты среды и растения, М.-Л.: Наука, 1966.

Курец В. К. Установки искусственного климата для опытов с растениями. М.:,:Наука, 1969, с. 134. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ В УСТАНОВКАХ ИСКУССТВЕННОГО КЛИМАТА, содержащее термоэлектрический охладитель с размещенными в нем емкостями с почвой и растениями, соединенный через блок питания с блоком уп„„SU„„1186147 А равления, имеющим элемент сравнения, и датчик температуры, установленный в почве и подключенный к первому входу элемента сравнения блока управления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено генератором инфранизкой частоты, задатчиком минимальной и максимальной температуры с усили телем напряжения, задатчиком средней температуры и усилителем разности напряжений, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения блока управления, первый вход соединен с выходом задатчика максимальной и минимальной температуры, а второй вход подключен к выходу задатчика средней температуры, вход задатчика максимальной и минимальной температуры соединен с выходом генератора инфранизкой частоты.;

ll86

Изобретение относится к специальному климатическому оборудованию селекционногенетических центров и предназначено для воспроизведения различных почвенно-климатических условий при проведении научных исследований, связанных с изучением действия неблагоприятных факторов среды на рост и развитие сельскохозяйственных культур.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства. 10

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — узел сопряжения вала сельсина и часового механизма устройства; на фи . 3 — вид А на фиг. 2; на фиг. 4 — графики выходных напряжений элементов устройства: I — генератора инфра.—. низкой частоты, I I — задатчика минимальной и максимальной температуры, I I I — задатчика средней температуры почвы, IY — усилителя разности напряжений.

Устройство для регулирования температуры почвы в установках искусственного климата состоит из генератора 1 инфранизкой частоты (период 24 ч), задатчика 2 минимальной (ночной) и максимальной (дневной) температуры почвы, управляющий вход которого подключен к выходу генератора 1 инфранизкой частоты, задатчика 3 средней температуры почвы, усилителя 4 разности напряжений, на входы которого подключен выход задатчика минимальной и максимальной температуры почвы и выход задатчика средней темпера4 туры почвы, а выход его связан с одним из входов элемента 5 сравнения блока 6 управления, к второму входу элемента 5 сравнения подключен датчик 7 температуры 3S почвы, причем выход блока 6 управления связан с блоком 8 питания термоэлектрического охладителя 9, внутри последнего размещены емкости 10 с почвой и растениями.

Генератор 1 инфранизкой частоты включает 40 в себя трансформатор 11 напряжения с вторичными обмотками 12 и 13, сельсин 14, часовой механизм 15 с электрическим самоподзаводом, рабочий вал 16 механизма соединен с валом 17 ротора сельсина при помощи фрикционной муфты 18, выпрямитель 19, конденсатор 20, постоянные резисторы 21. 25, переменный резистор 26 и операционный усилитель

27. Причем напряжение на зажимах обмотки

12 трансформатора ll больше напряжения 50 на зажимах обмотки ротора сельсина 14 при любом значении угла поворота вала последнего.

Ротор сельсина 14 враша тся с помощью . механизма l5 таким образом, что за 24 ч 55 он совершает один оборот. Так как действуюч шее значение напряжения на зажимах обмотки ротора сельсина 14 при вращении его вала

147 2 изменяется по закону косинуса, то напряжение на выходе выпрямителя 19 равно алгебраической сумме действующих значений напряжений на зажимах обмоток 12 трансфррматора 11 и ротора сельсина 14, т, е. содержит постоянную и переменную синусоидальные составляющие. Переменным резистором 26 осуществляется корректировка выделения переменной составляющей напряжения на выходе генератора 1.

Задатчик 2 минимальной и максимальной температурм почвы состоит из компаратора

28 напряжения, связанного с выходом генератора 1 инфранизкой частоты, и к выходу которого через диоды 29 и 30 подключены реле 31 и 32 делителей опорного напряжения, выполненных на постоянных 33 и 34 и переменных 35 и 36 резисторах, усилителя 37 напряжения, вход которого через замыкавшие контакты 38 и 39 реле 31 и 32 подключается к делителям опорного напряжения, резисторной оптопары 40, источник излучения которой через ограничивающий резистор 41 подключен к выходу усилителя 37 напряжения, а приемник излучения (фоторезистор) с помощью дополнительного резистора 42 образует делитель напряжения, подключенный с одной стороны к выходу генератора инфранизкой частоты, а с другой — к выходу усилителя 4 разности напряжений, к второму входу которого подключен задатчик 3 средней температуры почвы.

Узел сопряжения вала 17 ротора сельсина с часовым механизмом состоит из фрикционной муфты 18, на полумуфтах которой крепятся индикаторный диск 43 (со стороны вала часового механизма) и указатель 44 максимума (со стороны вала ротора сельсина). В одной плоскости с индикаторным диском 43 на корпусе 45 устройства устанавливается указатель 46 текущего времени.

Термоэлектрический охладитель 9 конструктивно выполняется так, что его тепловыводяшие спаи располагаются со стороны внешней поверхности емкости 10, в которой выращиваются растения. Непосредственно в почву устанавливается датчик 7 температуры. Задатчик 3 и усилитель 4 содержат резисторы

47 — 51.

Устройство работает следующим образом.

Блоком 6 управления путем сравнения выходных напряжений датчика 7 температуры

I и усилителя 4 разности напряженйй осуществляется управление блоком S питания термоэлектрического охладителя 9, внутри которого размещены емкости с растениями. Причем в зависимости от величины и полярности выходкого напряжения элемента 5 сравнения устанавливается величина и полярность напря1186147

10 жения на выхошпях зажимах блока 8 питания, к которым подключен термоэлектрический охладитель 9, что приводит к охлаждению или нагреванию почвы в емкостях с почвой и растениями. 5

Суточный ход температуры почвы в емкостях 10 с растениями задается изменением выходного напряжения усилителя 4 (кривая

1У), которое пропорционально разности напряжений на его входах и соответствует при одинаковом значении сопротивлений резисторов 47 — 50: вых Ч2 . где У вЂ” напряжение на инвертируюшем входе усилителя 4 (прямая 111), значение этого напряжения задается резистором 51 задатчика 3;

Я вЂ” напряжение на инвертирующем

2 входе усилителя 4 (кривая II).

Задание программы изменения температуры почвы осуществляется следующим образом.

Поворотом вала 17 ротора сельсина до совмещения осей указателя 44 максимума и указателя 46 текущего времени устанавливается амплитудное значение отрицательной полуволны выходного напряжения генератора 1 (участки и, б кривой 1). При этом включено реле 31, которое своим контактом 38 подключает делитель напряжения, выполненный на резисторах 33 и 35, на вход усилителя 37 напряжения. Переменным резистором 35 задается максимальная температура

t почвы путем измерения напряжения на.источнике излучения резисторной оптопары 40, ч;.о, в свою очередь, приводит к изменению сопротивления фоторезистора и в целом соотноше35 ния сопротивлений последнего и дополнительного резистора 42. Пропрорционально этому соотношению уменьшается выходное напряжение генератора 1 на инвертирующем входе

40 усилнтеля 4 (участки -с1, b кривой 11).

В этом случае в тсчение времени от а до б выходное напряжение усилителя 4 равно сум.-,; ме напряжений на его входах и в середине этого временного интервала имеет максимальное значение.

Аналогичным образом при противоположном положении указателя 44 максимума перемен\ ным резистором 36 задается минимальная температура почвы (амплитуда кривой П на участке o — a). В этом случае включено

: реле 32, которое своим контактом 39 подключает делитель опорного напряжения, выполненного на резисторах 34 и 36, на вход усилителя 37.

Эксплуатация устройства значительно облегчается предварительной градуировкой утлов поворота подвижного контакта резисторов 35 и 36 в единицы измерения температуры по известному масштабу изменения выходного напряжения датчика 7 температуры в зависимости от температуры почвы. Градуировка углов поворота подвижного контакта резисторов 35 и 36 производится при амплитудных значениях выходного. напряжения генератора 1 инфракрасной частоты и отключенном задатчике 3 средней температуры почвы по выходному, напряжению усилителя 4 таким образом, что масштаб изменения выходного напряжения усилителя 4 в зависимости от угла поворота подвижного контакта резисторов, выраженного в единицах измерения температуры, одинаковый с масштабом изменения выходного напряжения датчика 7 температуры в зависимости от температуры почвы, выраженной в тех же единицах.

Так как среднее значение выходного напряжения усилителя 4 за сутки равно

ЧВЬ! х.ср Ч„Z 1г (Чз — Чц ) где МЗ вЂ” амплитуда отрицательной полуволны напряжения на инвентирующем входе усилителя; / — амплитуда положительной полуволны

1 напряжения на инвентирующем входе усилителя, то путем изменения напряжения на инвертирующем входе усилителя 4 задатчиком 3 устанавливается соответствие выходного напряжения усилителя требуемой средней суточной температуре почвы. Для удобства настройки угол поворота подвижного контакта резистора

51 аналогично градуируется в единицах измерения температуры по масштабу изменения выходного напряжения датчика 7 температуры в, зависимости от температуры. почвы.

По шкале на индикаторном диске указателя максимума корректируется программа изменения температуры почвы в реальном масштабе времени. В этом случае максимальное значение температуры почвы задается в реальном времени, считываемом по шкале указателя 46 текущего времени.

1186147

ВНИИПИ Заказ 6459/3

Тираж 742 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4