Устройство для регулирования параметров микроклимата в теплице

 

Изобретение относится к тепличному овощеводству и цветоводству. Цель изобретения - повышение точности регулирования и эффективности полива. Устройство содержит приемник инфракрасного излучения I, который контролирует температур) поверхности листьев растений. В состав блока управления входит пороговое устройство 2, вычислительный блок 3, блок ком.мутации 4, таймер 5, блок памяти 6 и внешний блок управления с линиями связи 11. Исполнительный орган содержит систему трубопроводов 10 с форсунка.ми дисперсного увлажнения 9, электронасос 7 и электромагнитные вентили 8. Приемник инфракрасного излучения воспринимает температуру листвы. Если температура выше нормы, подается сигнал на включение системы увлажнения. Вода по системе трубопроводов подается к форсункам дисперсного увлажнения и равномерно распределяется по поверхности листьев растений. Температура листвы в по.мещении снижается. Устройство позволяет осуществлять многократное повторение цикла увлажнения. 1 з.п.ф-лы. 2 ил. (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1428287 А1,5ц 4 А О1 G 9 24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ вЂ” — ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13 "

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4142324/30-15 (22) 11.08.86 (46) 07.10.88. Бюл. № 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт источников тока и Центральное экспериментальное конструкторско-технологическое бюро «Промтеплица» (72) С. С. Шариков, И. В. Сгибнев, 3. М. Дашевский, Н. В. Коломоец, В. Г. Копаев, В. И. Краснов, В. Г. Ермаков и Н. В. Кирюхина (53) 631 044(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1189391, кл. А Ol В 9/24, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА В

ТЕГ1ЛИЦЕ (57) Изобретение относится к тепличному овощеводству и цветоводству. Цель изобретения — повышение точности регулирования и эффективности полива. Устройство содержит приемник инфракрасного излучения 1, который контропируеп температуру поверхности листьев растений. В состав блока управления входит пороговое устройство 2, вычислительный блок 3, блок коммутации 4, таймер 5, блок памяти 6 и внешний блок управления с линиями связи 11. Исполнительный орган содержит систему трубопроводов 10 с форсунками дисперсного увлажнения 9, электронасос 7 и электромагнитные вентили 8. Приемник инфракрасного излучения воспринимает температуру листвы.

Если температура выше нормы, подается сигнал на включение системы увлажнения.

Вода по системе трубопроводов подается и форсункам дисперсного увлажнения и равномерно распределяется по поверхности листьев растений. Температура листвы в помещении снижается. Устройство позволяет осуществлять многократное повторение цикла увлажнения. 1 з.п.ф-лы. 2 ил.

1428287

3S

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в устройствах для регулирования параметров микроклимата в теплицах, предназначенных преимущественно для выращивания овощных культур, например огурцов, томатов и т. п.

Цель изобретения — повышение точности регулирования и эффективности полива.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для регулирования параметров мик,роклимата в теплице; на фиг. 2 — структурная схема устройства.

Устройство содержит приемник 1 инфракрасного излучения, пороговое устройство 2, вычислительный блок 3, блок 4 коммутации, таймер 5, блок 6 памяти, электронасос 7, электромагнитные вентили 8, форсунки 9 дис. персного увлажнения, трубопроводы 10, внешний блок ll управления с линиями 12 связи. Выход приемника 1 инфракрасного излучения подключен .к входу порогового устройства 2. На первый вход вычислительного блока 3 подключен выход порогового устройства 2, на второй вход подключен выход внешнего блока 1 управления, на третий вход — первый выход таймера 5, на четвертый вход — выход блока 7 памяти.

Первый выход вычислительного блока 3 соединен с входом внешнего блока 11 управления, второй выход — с входом таймера 5, второй выход которого подключен к первому входу блока 6 памяти. Третий выход вычислительного блока 3 соединен с вторым входом блока 6 памяти и четвертый выход соединен с входом блока 4 коммутации, один выход которого подключен к электронасосу 7, а остальные выходы блока 4 коммутации присоединены к электромагнитным вентилям 8 (фиг. 1, показан лишь один электромагнитный вентиль).

Устройство работает следующим образом. . Сигнал с приемника 1 инфракрасного излучения поступает в пороговое устройство 2 (содержащее задатчик температуры в диапазоне 25 — 45 С с точностью +0,5 С), в котором происходит его сравнение с уставкой (величина которой определяется видом растения), и в случае превышения величины сигнала значения уставки, в вычислительное устройство 3 подается сигнал. В случае, если внешний блок 11 управления не блокирует выполнение команды на включение системы снятия перегрева — исполнительного органа (что возможно при ограниченности водных ресурсов тепличного хозяйства), то вычислительный блок 3 обращается к блоку 6 амяти, в котором хранятся значения временных уставок, определяющих работу исполнительных механизмов, одновременно обращаясь к таймеру 6 и выдавая блоку 4 коммутации команду на включение электронасоса 7.

После окончания первого временного интервала, необходимого для создания электронасосом 7 определенного давления в системе и составляющего величину порядка однойдвух минут (и если к этому времени не поступает команда на работу резервного насоса или не происходит блокировка дальнейшего выполнения команд), вычислительным блоком 3 стимулируется коммутация питания для работы первого электромагнитного вентиля 8, который работает в течение второго временного интервала, хранящегося в памяти. Электромагнитный вентиль

8 открывается и в форсунки поверхностного орошения 9 через трубопровод 10 поступает охлаждающая влага, которая распыляется в зоне верхнего участка листвы (Фиг. 1). Капельки влаги, попадающие на поверхность листьев, испаряются, поглощая тепловую энергию, в результате чего происходит снижение температуры листвы, что регистрируется приемником 1 инфракрасного излучения. Для предотвращения гидравлических ударов в системе при резком закрытии электромагнитных вентилей 8 используется сдвиг периода их работы при последовательном включении, причем интервал перекрытия работы электромагнитных вентилей 8 определяется инерционностью их включения и также заносится в блок памяти.

После завершения работы последнего электромагнитного вентиля 8 (или их группы, количество которых зафиксировано в блоке 6 памяти) вычислительный блок 3 выжидает в течение интервала, хранящегося в блоке 6 памяти. Если к этому моменту не снят сигнал от порогового устройства 2, повторяется цикл впрыскивания и поверхностного орошения, а в противном случае на блок 4 коммутации подается сигнал на отключение электронасоса 7.

В функции внешнего блока 11 управления, касающиеся работы системы испарительного охлаждения воздуха, входит контроль очередности работы «локальных» блоков управления системы испарительного охлаждения, устанавливаемых в каждой теплице и содержащих блоки 2 — 6 (к внешнему блоку 11 управления могут подключаться от двух до 20 «локальных» блоков управления, что связано с количеством теплиц, питающихся от единого насоса или их группы); подсчет и запоминание количества циклов работы системы испарительного охлаждения воздуха, например, за сутки; блокировка работы системы при повышенной влажности воздуха в теплице; выдача временной задержки (длительностью 30 — 90 с) на включение системы испарительного охлаждения, связанной с необходимостью покинуть тепличницам зону распыла влаги, с одновременной выдачей звукового предупреждающего сигнала.

Кроме того, внешний блок 11 управления осуществляет ряд других функций, не связанных с работой системы испарительного охлаждения воздуха.

1428287

Работа такого блока может быть реализована, например, на базе серийно выпускаемых контроллеров.

Рассмотрим один из вариантов выполнения отдельных блоков устройства.

Таймер 5 осуществляет контроль временных режимов импульсного дождевания в теплице.

Таймер 5 состоит из генератора временных импульсов, например секундных, выполненного на базе интегральных микросхем типа К 176 ИЕ5 или ИЕ 12 и кварцевого резонатора и электронного вентиля с применением триггеров, как и в вычислительном блоке 3. Электронный вентиль управляется командами вычислительного блока 3. Сигналы с генератора временных импульсов подаются в вычислительный блок 3, где поступают через электронный вентиль на один из счетчиков импульсов. При прохождении электронного вентиля таймера в одном из двух возможных положений сигнал от таймера поступает в блок 6 памяти, где запоминается и может служить источником информации о функционировании устройства и .количестве проведенных за сутки поливов.

В качестве приемника 1 инфракрасного излучения предлагается использовать инфракрасные радиационные пирометры с углом визирования порядка 5 — 10 .

Вычислительный блок 3 может быть выполнен из двух счетчиков временных импульсов, один из которых предназначен для отсчета временных интервалов работы, другой — для отсчета временных интервалов работы электромагнитных вентилей 8, счетчики могут быть выполнены с использованием серийных интегральных микросхем типа К 155 ИЕ7, K 155 ИЕ 25, трех ячеек памяти для занесения (типа оперативно-запоминающего устройства) и для временного хранения информации о величине временных отрабатываемых интервалов. В одну ячейку последовательно заносят цифровые значения интервала выдержки работы электронасоса 7 для вкл1очения электромагнитных вентилей 8 и после их выключения. В две другие ячейки заносят соответственно временной интервал сдвига между выключением очередного электромагнитного вентиля 8 и включением последующего и впемя работы каждого электромагнитного вентиля 8. Последующий интервал для упрощения устройства может быть общим для всех вентилей. В качестве элементной базы ячеек памяти могут быть использованы микросхемы К!55 РУ2 или К! 76 РМ1, К561, РУ2Л.

Для сравнения занесенных в ячейки временных интервалов с реально прошедшим временем в вычислительном блоке 3 имеются три компаратора (элементная база та же, что и в пороговом устройстве), которые при совпадении этих значений вырабатывают управляющие работой таймера 5, блока 4 комму5

1О

55 тации и блока 6 памяти сигна1hl. Коммутация прохождения сигна loB осуществ.1яется в блоке с пом01цью неско, 1 ьKIIx элен 1 ронных вентилей, построенных на основе асинхронных триггеров или универсальнblx

УК-триггеров с использованием микросхем типа 114ТР1А, 134TB I или, например, К!55ТВ15, К500ТВ135 и логического элемента «И», например, на микросхеме 204ЛИ!.

Кроме того. в составе вычислительного блока 3 имеется ряд вспомогательных элементов, обеспечивающих согласование соответствующих электрических параметров элементов блока.

Блок 4 коммутации содержит дешифратор, выполненный, например на интегральной микросхеме типа КР 34ИДЗ или

К155ИД1, источник напряжения, электронные ключи (элементная база та же, что и в вычислительном блоке 3). управляемые дешифратором, по количеству соответствующих числу электромагнитных вентилей 8, и электронный ключ на базе RS-триггера, управляющего работой электронасоса 7 по сигналу соответствующего компаратора вычислительного блока 3. В зависимости от мощностей потребляемых электромагнитными вентилями 8 возможна установка в блоке более сильных реле или тиристоров, подающих напряжение на вентили и пускатель электронасоса.

Блок 6 памяти содержит три ячейки памяти для запоминания временных интервалов по сдвигу периодов работы электромагнитных вентилей 8, задержке начала Ilx

Bh.1þ÷BíH5(Относительно включения э.1ектронасоса 7, периоду ожидания после срабатывания всех вентилей, счетчик количества пусков системы, У ячеек памяти (Ho количеству электромагнитнblx вентилей, используемых в системе), в которых хранится информация о номере вентиля и времени его раооты, счетчики ячеек памяти могут быть выполнены на той же элементной базе, что в вычислитель|юм блоке 3, кнопочные именные электромеханические устройства, сопряженные посредством коммутаторов, выполнеHHblx, например, на базе микросхем серии К500,. 1М с соответствующими ячейками памяти, Л триггеров, вырабатывающих команды на переключение Л электронных вентилей после снятия информации с ячеек памяти времени работы электромагHHTHblx вентилей 3, и один трип ср, вырабатывающий сигнал после срабатывания всех задейc TBoBd H Hblx вентилей. В описываемом варианте блока 6 памяти предусмотрено соответс1вие количества электромеханических устройств количеству ячеек памяти для повышения надежности системы при кратковременном отключении питания (не требуется вновь заносить временные уставки). В других вариантах возможно использование одного механического устройства для занесения всех уставок.

1428287

К преимуществам предлагаемого устройства следует отнести, то, что в устройстве за счет применения инфракрасного приемника излучения с оптимальным углом визирования осуществляется регистрация именно температуры поверхности листвы с автоматическим усреднением температуры на площади в несколько десятков кв, см, поскольку в приемнике инфракрасного излучения происходит регистрация сигнала, пропорционального потоку лучистой энергии изayqaeMoro контролируемой поверхностью листвы, который определяется температурой поверхности и углом визирования приемника. Например, при характерном размере листа 10 см и расстоянии поверхности листа

50 см угол визирования составляет 5, а при меньшей величине угла визирования не достигается достаточная степень усреднения поверхностной температуры и фактически регистрируется точечная температура, что приводит к снижению точности регулирования.

:В случае, если угол визирования выбирается превышающим 10 при расстоянии от поверхности листвы 1 м и более, может происходить снижение точности измерения температуры и соответственно регулирования вследствие увеличенного поступления фонового излучения. Таким образом, оптимальный диапазон величин угла визирования инфракрасного приемника излучения составляет

5 — 10 . За счет выполнения в устройстве исполнительного органа в виде трубопроводов с форсунками дисперсного усложнения, которые равномерно распределяют влагу на поверхности листвы, электромагнитных вентилей и электронасоса, достигается снижение инерционности процесса регулирования и соответственно повышается точность регулирования вследствие того, что форсунки поверхностного орошения осуществляют впрыскивание и распыление влаги в наиболее нагретую зону верхнего слоя листвы, а поглощение избыточной тепловой энергии в листве происходит путем высокоэффективного и малоинерционного процесса испарения. Блок управления в устройстве обеспечивает уставку предельно допустимой температуры листвы для каждого вида растений, сравнение с сигналом, поступающим с инфракрасного приемника излучения, автоматическое управление электромагнитными вентилями и электронасосом, обеспечивая оптимальные временные интервалы работы этих узлов исполнительного органа, а при необходимости переход к внешнему управлению.

Это позволяет повысить точность регулирования параметров микроклимата в теплице в процессе длительной эксплуатации.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования параметров микроклимата в теплице, содержащее блок управления, вход которого соединен с датчиком температуры, и исполнительный орган, связанный с выходом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования и эффективности полива, датчик температуры выполнен в виде приемника инфракрасного излучения, а в качестве исполнительного органа использована система трубопроводов с форсунками дисперсного увлажнения, оснащенная электромагнитными вентилями и электронасосом, при этом блок управления включает пороговое устройство, вычислительный блок, блок коммутацйи, таймер, блок памяти и линии связи с внешним блоком управления, причем выход приемника инфракрасного излучения подключен к входу порогового устройства, выход которого связан

30 с первым входом вычислительного блока, а первый выход последнего соединен с входом блока коммутации, первый выход которого подключен к электронасосу, а остальные — к электромагнитным вентилям, причем вторые выход и вход вычислительного блока свя35 заны соответственно с первыми входом и выходом блока памяти, второй вход которого соединен с первым входом таймера, при этом второй выход и первый вход последнего присоединены соответственно к третьим входу и выходу вычислительного блока, четвертые вход и выход которого сообщены линиями связи с внешним блоком управления.

2. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что приемник инфракрасного излучения

45 имеет угол визирования 5 в 10 . иэнпитн у Иван у

° !!!!!

1 ф в «в

5 ф

Гф I I

Составитель .I. Пантелеева

Редактор М. Бланар ТехредИ. Верее Корректор H. Король

Заказ 4887/4 Тираж 66l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4!5

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

KI г

« ъ

«

1 !! ! !

« «Ь

«

%ъ с з ! ф с

1!

« ) . с ! l 1 3

1!

1

1 !