Устройство для регулирования температуры и облученности в теплицах

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН цу4 А 01 G 9/26

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ..- °

Н А ВТОРСМОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ эм4,11Я ; (2 l ) 3849529/30-15 (22) 24.01.85 (46) 15.06.88. Бюл. Ф 22 (71) Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР (72) И.M.Mèõàéëåíêo и Н.Н.Мякишев (53) 631 .1 71 (088 .8) (56) Беликов Ю.М;, Стеценко Н.А. Регулирование температуры воздуха в теплицах с учетом естественной освещенности. — Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1979, М - 12, стр.7-8 . (54) УСТР011СТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ И ОБЛУЧЕННОСТИ В ТЕПЛИЦАХ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и служит для поддержания микроклимата в теплицах. Цель изобретения — повышение точности регулирования температуры. Сигнал от датчика ll температуры через блок 13 сравнения поступает на первый вход регулятора 18 температуры, на второй вход которого поступает сигнал от датчика 12 освещенности. Регулятор !

8 температуры формирует сигнал!

40229! управления клапаном 4 системы 2 отопления. Сигнал от датчика 12 освещенности через блок 21 частотного преобразования, интегратор 22, блок 23 сравнения, блок 30 нулевой индикации поступает на пусковое устройство !О системы .9 искусственного освещения.

Одновременно с выхода блока 2! импульсный сигнал подается на вход блока 33 частотного преобразования частота — код, где. он преобразуется в код, пропорциональный мощности облучения. При вычитании кодов блоков

23 и 33 на втором блоке 32 сравнения определяется момент времени, с которого необходимо начать увеличение температуры теплоносителя в системе

2 отопления, чтобы исключить перерегулирование температуры воздуха в теплице 1 при отключении системы 9 искусственного освещения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно устройствам для регулирования параметров микроклимата в теплицах, оборудованных система-, ми отопления и„искусственного освещения.

Цель изобретения — повышение точности регулирования "температуры, На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — структурная схема блока формирования кода задания.

Устройство для регулирования температуры и облученности в теплице 1 содержит систему 2 отопления, имеющую источник 3, регулировочный клапаЙ

4 с исполнительным приводом 5, цирку ляционный насос 6, прямой трубопровод

7 и трубопровод 8 обратной циркуляции, систему 9 искусственного освещения с пусковым устройством 10, датчик !I температуры, датчик 12 освещенности, блок 13 сравнения, блок

13 сравнения, блок задания температуры, выполненный s виде трехполюсного ключевого элемента 14 с управляющим входом и с тремя задатчиками 15 — 17.

Кроме того, устройство содержит pery» лятор 18 температуры, нормирующий преобразователь 19, согласующий блок

20, блок 21 частотного преобразования сигнала освещенности, интегратор

22 сигнала освещенности„ первый блок 23 сравнения кодовых сигналов по освещенности, блок 24 формирования кода задания по освещенности, дешифратор 25, таймеры 26 - 29, первый 30 и второй 31 блоки нулевой индикации, второй блок 32 сравнения кодовых сигналов BO освещенности, блок 33 преобразования частота — код.

Блок задания температуры выполнен

5 в виде трехполюсного ключевого элемента 14 с управляющим входом и с тремя задатчиками .15 — 17. Дат- ° чик 12 освещенности подключен к второму входу регулятора 18 тем10,пературы и через блок 21 частотного преобразования сигнала освещенности — к входам интегратора 22 сигнала освещенности и блока 33 преобразования частоты — кода, выходы

f5 которых подключены соответственно к первому 23 и второму 32 6локам сравнения кодЬвых сигналов. На второй . вход первого блока 23 сравнения кодовмх сигналов подключен блок 24 формирования кода задания по освещенности, 20 а второй вход второго блока 32 сравнения кодовых сигналов соединен с выходом первого блока 23 сравнения кодовых сигналов. Выходы обоих блоков

23,32 сравнения кодовых сигналов подключены соответственно к входам первого 30 и второго 3! блоков нулевой

25 ного освещения и с вторым входом второго блока 31 нулевой индикации, выход которого соединен с управляющим входом трехполюсного ключевого элемен35 та 14 °

Выход рлока 24 формирования кода задания по освещенности подключен к входу дешифратора 25, соединенного индикации. Выход первого блока 30 нулевой индикации соединен с пусковым

30 устройством 1О системы 9 искусственl4() 9) по освещенности выполнен в виде регу- l0

20

55 выходом с пусковыми входами таймеров

26 — 29, выходы которых одновременно подключены к управляющему входу трехполюсного ключевого элемента 14 блока задания температуры и к второ" му входу первого блока 30 нулевой индикации.

Блок 24 формирования кода задания лируемого генератора 34 импульсов, например мультивибратора, в одном из плеч которого установлен переменный резистор 35, положение которого отградуированно в единицах облученности. Генератор 34 импульсов управля.— ется таймером 36 и пусковым устройством 37 и подключен к счетчику 38 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

При выключенной системе 9 искус,ственного освещения температура воз-! духа в теплице l измеряется датчиком 1l, сигнал которого сравнивается на блоке 13 сравнения с сигналом задатчика 16, при этом ключевой элемент 14 находится в исходном положении а.

Если температура воздуха в теплице 1 больше заданной, то на выходе блока 13 сравнения появляется отрицательный сигнал, который поступает иа первый вход регулятора 18 температуры, где он преобразуется в сиг- . нал ".Иеньше" включения, воздействующий на согласующий блок 20, который в свою очередь включает в обратном направлении исполнительный привод 5 трехходового смесительного клапана

4, Одновременно уменьшается расход теплоносителя в прямом трубопроводе

7 и .увеличивается расход теплоносителя в трубопроводе 8 повторной циркуляции, что приводит к уменьшению температуры теплоносителя, поступающего в систему 2 отопления, до тех ,пор, пока температура в теплице 1 не станет. равной заданной.

Если температура воздуха в тепли= це 1 ниже заданной, то иа выходе блока 13 сравнения появляется положительный сигнал, а с выхода регулятора 18 температуры — сигнал "Больme" который, воздействуя на блок

20 согласования, включает исполни" тельный привод 5 трехходового смесительного клапана 4 в прямом направленни. При этом одновременно увеличи30

Э вается расход теплоносителя в прямом трубопроводе 7 и уменьшается расход теплоносителя в трубопроводе 8 повторной циркуляции, что приводит к увеличению температуры теплоносителя, поступающего в систему 2 отопления до тех пор, пока температура воздуха в теплице 1 не станет равной заданной.

При необходимости включения системы 9 искусственного освещения сначала на блоке 24 формирования кода задания по освещенности устанавливается облученность и включается пусковое устройство 37, которое в свою очередь, запускает генератор 34 импульсов и таймер 36. Последний отсчитывает saданный интервал времени, в течение которого импульсы генератора 34 подсчитываются счетчиком 38. Как только таймер 36 отключает генератор 34 импульсов, на выходе блока 24 формируется код, отражающий величину задания. Этот код заносится на первый вход первого блока 23 сравнения и на дешифратор 25, который пропорционально величине задания запускает соответствующий таймер 26 — 28 или 29.

При этом таймер 26 формирует самый короткий по длительности . импульс включения, таймер 29 — самый длительный, а таймеры 27 и 28 — импульсы промежуточной длительности. Самый короткий импульс таймера 26 включения соответствует самой минимальной величине заданной облученности, самый длительный импульс таймера 29 — максимально возможной величине заданной облученности, а импульсы таймеров 27 и 28 — соответственно 50 и 75Х максимально возможной величины задания.

Например, если величина задания составляет до 50Х максимально возможной величины облученности, то дешифратор 25 запускает таймер 27, который формирует импульс соответствующей длительности, который на время своей длительности переводит ключевой элемент 14 в положение в, подключая к блоку 13 сравнения задатчик 15 с меньшей величиной задающего сигнала по сравнению с задатчиком 16.

За время длительности импульса, формируемого таймерам 27, на выходе блока 13 сравнения формируется отрицательный сигнал как и в случае пре1вышения температуры воздуха в теплице

1 заданного значения При этом за этот интервал времени уменьшается

1402291

Температура теплоносителя, поступаю- оперативных изменениях освещенности щего в систему 2 отопления на величи" в теплице за счет влияния естествен-1 . у, пропорциональную длительности ного света.. ого и тервала, что равносильно ве" 5 Сигнал датчика 12 освещенности ичине заданной облученности, уста" преобразуется на выходе блока 21 в овленной на блоке 24 формирования частоту следования импульсов, котоОда задания. Учитывая, что величина рые йа интеграторе 22 преобразуются блученности пропорциональна мощности в соответствующий код .который вычи э р истемы искусственного Освещения, то,10 тается из кода задания, занесенного еличина, на которую уменьшается тем". на блок 23 сравнения от блока 24 ература теплоносителя при включении формирования кода задания. Разностаймера 27, пропорциональна мощности ный код с выхода блока 23 сравнения сточников искУсственного света, т ° е ° подается на бл 30

° . подаетея на лок нулевой индика("* .„ епловому возмущению. .15 цин и на вычитающий вх цин и на вычитающий вход второго

ПРи отключении таймеРа 27 ключевОй Qäo 32 сра нен сравнения. емент 14 опять переводится В исходное положение а. Одновременно ну- Одновременно с Выхода блока вой сигнал таймера 27, воздействуя импульсный сигнал подается на вход на блок 30 нулевой индикации, вызыва- 2g блока 33 преобразования частота— ер на его выходе пусковой импульс, код, на котором этот сигнал преоб аступающий на пусковое устройство зуется в код, пропорциональный теку1,которое включает систему 9 искус- щей мощности облучения. Кодовый сигвенного освещения. нал поступает на второй блок 32

При включении системы 9 искусст- 25 сравнения, где он вычитается из выв нного освещения в теплицу 1 посту- ходного кода блока 23. Разностный код п ет дополнительный тепловой поток .блока 32 воспринимается вторым блоком о ламп, который компенсирует сниже- . 31 нулевой индикации. При вычитании н е теплового потока от системы 2 кодов блоков 23 и 33 на втором блоке о оплнния, которое произошло при 30 32 сравнения определяется момент вре-.

,в лючении таймера 27. Учитывая, что мени после отключения ламп системы 9 в здушный объем теплицы 1 имеет боль- искусственного освещени я, с которого ! ш о инерционность к изменениям тем- . необходимо начинать увеличение темпе п ратуры теплоносителя по сравнению . Ратуры теплоносителя в системе 2 ото;с,тепловым потоком от ламп, то пред-. 35 пленияФ чтобы исключить перерегулиров рительное снижение этой температуры ванне температуры воздуха в теплице пОзволяет исключить перерегулирова- 1» при отключении системы 9 искусстнйе и колебание температуры воздуха .Венного освещения, в теплице 1, так как трехходовой смеI с тельный клапан 4 устанавливается 40 Этот момент времени соответствует. сразу в положение, близкое к тепло- нулевому сигналу на вйходе второго ваму балансу в теплице 1. блока 32 сравнения, при котором блок

8 процессе работы системы 9 ис- 31 нУлевой индикации пеРеводит клюкусственыогo освещения сигнал oт чеВОЙ элемент 14 В,ПОЛОжение с, поддатчика 12 освещенности поступает íà 45 ключаЯ К блоку 13 сРавнениЯ задатчик нормирующий преобразователь 19 и . . . 17 с большим задающим сигналом по блок 21 частотного преобразования. сравнению с исходным задатчика 16. С выхода нормирующего преобразовате- Такое изменение задающего сигнала ля. l9 сигнал поступает на второй вход 1воспиринимается как сигнал снижения регулятора 18 температуры, где îí 50 температуры воздуха в теплице 1, и воспринимается как сигнал увеличения регулятор 18 температуры включает температуры воздуха в теплице 1. Это исполнительный механизм 5 трехходовов свою очередь вызывает дополнитель- го смесительного клапана 4 в прямом

we уменьшение температуры теплоно-, направлении, При этом за время до мосителя, поступающего в систему. 2 мента отключения системы 9 искусственотОпления, чем устраняются малые ного освещения температура теплоносиОшибки в установке теплового баланса геля в системе 2 отопления уменьшаI в теплице, возникающие как при вклю- ется на величину, пропорциональную чениях таймеров 26 — 29,так и при - текущей мощности облучения.

1402291

При обнулении кода на выходе первого блока 23 сравнения, что говорит о достижении облученности растений, заданный первый блок 30 нулевой ин5 дикации, воздействуя на пусковое устройство 10, отключает систему 9 искусственного освещения, а воздействуя на второй блок 31 нулевой индикации, возвращает ключевой элемент

14 в исходное положение а.

К моменту выключения системы 9 искусственного освещения трехходовй смесительный клапан 4 уже занимает положение, соответствующее новому 15 тепловому балансу в теплице 1. При этом небольшие ошибки в определении этого положения устраняются коррекцией работы регулятора 18 по сигналу датчика 12 освещенности, который в >р данном случае измеряет только мощность естественного света. Уменьшение сигнала датчика 12 воспринимается как сигнал уменьшения температуры воздуха в теплице 1, что вызывает 25 дополнительное увеличение температуры теплоносителя в системе 2 отопления.

Устройство позволяет учитывать влияние как медленных изменений ес- зд тественной освещенности, так и быстрые изменения освещенности при коммутациях ламп искусственного освещения, что исключает перерегулирование температуры воздуха в теплицах.

Таким образом достигается цель изобретения, а именно повышение точности регулирования температуры.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования температуры и облученности в теплицах, содержащее систему отопления и систе- му искусственного освещения, датчик температуры, датчик освещенности, регулятор температуры, блок задания температуры, блок сравнения темпера-. туры, подключенный к исполнительному приводу регулирующего клапана си стемы отопления, о т л и ч а ющ е е с я тем,что, с целью повыше« ния точности регулирования температу-ры, оно снабжено блоком частотного преобразования сигнала освещенности, блоком формирования кода задания !10 освещенности, блоком преобразования частота — код, дешифратором, первым и вторым блоками сравнения кодовых сигналов по освещенности, первый и вторым блоками нулевой индикации, интегратором сигнала освещенности и четырьмя параллельно соединенными таймерами для включения различных по длительности импульсов, причем блок задания температуры выполнен в виде трехполюсного ключевого элемента с управляющим вХодом и с тремя задатчиками, при этом датчик освещенности подключен к второму входу регулятора температуры и через блок частотного преобразования сигнала освещенности— к входам интегратора сигнала освещенности и блока преобразования частота — код, выходы которых соответственно подключены к первому и второму блокам сравнения кодовых сигналов, на вторые входы которых подключены соответственно блок формирования кода задания по освещенности и выход первого блока сравнения кодовых сигналов, а- выходы обоих блоков сравнения кодовых сигналов подключены соответственно к входам двух блоков нулевой индикации, выход первого блока нулевой индикации одновременно соединен с системой искусственного освещения и с вторым входом второго блока нулевой индикации, выход которого соединен с управляющим входом трехпслюсного ключевого элемента блока задания температуры, а выход блока формирования кода задания по освещенности дополнительно подключен к входу дешифратора, соединенного выходом с пусковыми входами таймеров, выходы которых одновременно подключены к управляющему входу трехполюсного ключевого элемента блока задания температуры и к второму входу первого блока нулевой индикации.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, блок формирования кода задания освещенности выполнен в виде регулируемого генератора импульсов, управляемого пусковым устройством, и счетчика импульсов, подключенного к генератору импульсов, 1402291 фиг. 2

Составитель Г.Шарков

Техред А.Кравчук

Корректор А. Тяско

Редактор Н. Слободяник

Тираж. 661

Заказ 2798/2

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4