Устройство для регулирования содержания углекислого газа в воздухе теплицы

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству , в частности, к промышленному овощеводству и цветоводству защищенного грунта. Цель изобретения - оптимизация процесса фотосинтеза и экономия природного газа путем непрерывного контроля и регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы. Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы содержит датчик 1 концентрации углекислого газа, выполненный в виде газоанализатора с электрическим выходом. Датчик 2 облучения растений выполнен в виде фотогенератора. В качестве датчика 3 температуры внутреннего воздуха использована термопара. Датчики установлены в теплице на высоте расположения растений и подключены к соответствующим входам вычислительного блока 4. Длительность выходных импульсов импульсного регулятора 5 пропорциональна величине входного сигнала, а полярность - полярности выхода вычислительного блока 4. Согласующий блок 6 связан с входом двухпозиционного регулятора 7. В состав двухпозиционного регулятора 7 входит реверсивный привод 8, задатчик 9 концентрации углекислого газа, элемент 10 сравнения и фильтр 11. Выход согласующего блока 6 соединен с входом генератора 12 углекислого газа. Устройство позволяет сократить срок вегетации и повысить урожайность. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„150 g) 4 А 0 1 Г 9/24, 9/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4323993/30-15 (22) 03.11,87 (46) 23.09.89. Бюл. Р 35 (71) Кировский сельскохозяйственный институт (72) А.И.Панкратов, В.И.Стяжкин, Д.И.Бритвин и В.И.Коркин (53) 631.344.8 (088.8) (56) Прищеп Л.Г. Эффективная электрификация защищенного грунта.-М.: Колос, 1980, с ° 29-31. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВОЗДУХЕ ТЕПЛИЦЫ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к промыщленному овощеводству и цветоводству защищенного грунта, Цель изобретения — оптимизация процесса фотосинтеза и экономия природного газа путем непрерывного контроля и регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы. Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы со2 держит датчик 1 концентрации углекислого газа, выполненный в виде гаэоанализатора с электрическим выходом.

Датчик 2 облучения растений выполнен в виде фотогенератора. В качестве датчика 3 температуры внутреннего воздуха использована термопара. Датчики установлены в теплице на высоте расположения растений и подключены к соответствующим входам вычислительного блока 4. Длительность выходных импульсов импульсного регулятора 5 пропорциональна величине входного сигнала, а полярность — полярности выхода вычислительного блока 4. Согласующий блок 6 связан с входом двухпоэиционного регулятора 7. В состав двухпоэиционного регулятора 7 входит реверсивный привод 8,задатчик 9 концентрации углекислого газа, элемент 10 сравнения и фильтр 11. Выход согласующего блока 6 соединен с входом генератора

12 углекислого газа. Устройство позволяет сократить срок вегетации и повысить урожайность. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

999

3 1508

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к промышленному овощеводству и цветоводству защищенного грунта.

Цель изобретения — оптимизация процесса фотосинтеза и экономия природного газа путем непрерывного контроля и регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы; на фиг, 2 — функциональная схема генератора углекислого газа; на фиг. 3 — функциональная схема согласующего блока, (первый вариант);фиг.4 — то же, второй вариант; на фиг, 5 — структурная схема вычислительного блока; на фиг.6 — графическая зависимость фотосинтеза растений в функции от концентрации углекислого газа и .облучения; на фиг,7 графическая зависимость фотосинтеза растений в функции от концентрации углекислого газа и температуры воздуха в теплице.

Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы содержит цатчик I концентрации углекислого газа, выполненный в виде газоанализатора с электрическим вь ходом, датчик 2 облучения растений, выполненный в виде фотогенератора, датчик 3 температуры внутреннего воздуха, выполненный в виде термопарБ, которые расположены в теплице на вы-. соте растений и выходы которых подключены к входам вычислительного блока 4. Выход вычислительного блока (положительной или отрицательной полярности) подключен к входу импульс ного регулятора 5, длительность выходных импульсов которого пропорциональна величине входного сигнала, а полярность — полярности выхода вычислительного блока 4, Выход импульсного регулятора 5 через согласующий блок 6 подключен к входу двухпозиционного регулятора 7,включающего реверсивный привод 8, задатчик 9 концентрации углекислого газа, элемент

10 сравнения и фильтр 11, включенные между собой последовательно, при этом выход согласующего блока 6 подключен к входу реверсивного привода 8 регулятора 7 концентрации углекислого газа, выход — Я фильтра 11 подключен к

+ входу генератора углекислого газа, а второй вход элемента 10 сравнения к выходу датчика 1 концентрации углекислого газа.

Фильтр 11 представляет собой два параллельно включенных тиристора различной структуры, подключенных к источнику питания, управляющие элект" роды тиристоров подключены к выходам элемента 10 сравнения, а раздельные выходы тиристоров подключены к входам генератора 12 углекислого газа.

Генератор 12 углекислого газа содержит горелку 13 атмосферного типа, >5 помещенную внутри камеры коробчатого сечения. Внутри этой камеры содержат ся запальный механизм 14 и термопара

15. Горелка сообщается с источником природного газа трубопроводом, на ко"

20 тором установлен электромагнитный клапан 16. Схема управления генератором 12 содержит логическую схему

3/ДЕРЖКА 17, вход которой подключен к выходу + E фильтра 11, а выходы— к входу электромагнитного клапана 16 и запальному механизму 14, и логическую схему ЗАПРЕТ 18, выход которой подключен к вхоцу электромагнит-. ного клапана 16, один вход — к выхо30 ду термопары, а второй, запрещающий,к выходу отрицательной полярности— фильтра 11, вход термопары 15; соединен с выходом горелки 13, Одним технологическим входом горелки является поток природного газа, вторым— выход запального механизма 14, вторым выходом горелки 13 является поток углекислого газа СО

Согласующий блок 6 содержит два

40 тиристорньгх ключа 19 и 20, катушки

21 и 22 реверсивного магнитного пускателя и фильтра 23, содержащего две емкости, каждая из которых включена параллельно одной из катушек 21 и 22.

45 Тиристорный ключ 19 с катушкой 21 и тиристорный ключ 20 с катушкой 22 образуют две параллельные цепи, подключенные к зажимам 24 и 25 источника переменного тока. Управляющий электрод тиристорного ключа 19 подключен к выходу положительной полярности импульсного регулятора 5, а управляющий электрод тиристорного ключа

20 — к выходу отрицательной полярности импульсного регулятора 5.

Вычислительный блок 4 содержит канал 26 вычисления оптимального с точки зрения фотосинтеза значения концентрации углекислого газа в возду5 150 хе теплицы в функции от облучения F, канал 27 вычисления оптимального с точки зрения фотосинтеза значения концентрации углекислого газа CO ф в функции от температуры t внутренB него воздуха теплицы, канал 28 вычисления задаваемой (при которой фотосинтез будет иметь максимум) концентрации углекислого rasa и канал

29 вычисления разности +ЙСО< между текущим значением концентрации СО в воздухе теплицы и задаваемым СО

При этом входы каналбв 26 и 27 подключены к выходам датчиков 2 и 3 облучения F растений и температуры te внутреннего воздуха теплицы, а выходы — к входам канала 28 вычисления СО > выход которого связан с входом канала 29 вычисления разности

+ДСО, второй вход которого подключен к выходу датчика 1 концентрации углекислого газа в воздухе теплицы, а выход канала 29 — к входу импульсного регулятора 5. Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы работает следующим образом.

8999 6 где СΠ— оптимальное значение

1 концентрации углекислого rasa в воздухе тепли

5 цы. при текущем значении облучения F растений;

СО „ — максимальное значение

"1 концентрации углекисло10 го газа, при облучении

F — р сто

Т вЂ” постоянная, определяемая экспериментальным путем, зависящая от ви-, да и стадии развития растений (фиг.6).

В канале 27 аналогично вычисляет15 ся значение концентрации углекислого газа, при которой достигается мак»

20 симум фотосинтеза при текущем значении температуры t внутреннего воз6 духа по зависимости т

CO> = СО „ (1 — е ), Текущее значение концентрации углекислого газа СО (1 контролируется датчиком 1, облучение F растений— датчиком 2, температура te внутреннего воздуха — датчиком 3. Информация от датчиков 1 — 3 поступает на вход вычислительного блока 4, где на основании алгоритма

СО, = f (F tq) 25 где СΠ— оптимальное значение кон,4е центрации углекислого газа;

СΠ— максимальное значение

Я,к концентрации углекислого газа при температуре te -+ оо

Т < — постоянная, определяемая е экспериментально, зависящая от вида и стадии раз35 вития растений (фиг.7).

В канале 28 вычисляется среднее арифметическое значение концентрации

CO на основании алгоритма где СΠ— задаваемая (оптимальная) концентрация углекислого газа в воздухе теплицы, при которой имеет место максимум фотосинтеза растений; — текущее значение температуры внутреннего воздуха теплицы;

F — текущее значение облучения растений, вырабатывается сигнал + h,СО положительной или отрицательной полярности, величина которого пропорциональна разности текущего и задаваемого значений концентрации углекислого газа, а знак — знаку отклонения текущего зна- чения от оптимального СО . При этом канал 26 вычисляет значение функции

СО = СО ц, (1 -е ), СО zF + СО 2 в

40 СО

Э в канале 29 — разность + дСО между текущим значением концентрации углекислого газа СО и вычисленным СО

45 Сигнал 2 Д СО поступает на вход импульсного регулятора 5, что приводит к появлению сигнала на выходе в виде импульсов, длительность которых зависит от значения входного сигнала, 5р а полярность пропорциональна полярности выхода импульсного регулятора.

В результате на входе тиристорного ключа 19 (20) согласующего блока 6 появляется управляющий сигнал. При положительном знаке d СО открывается тиристорный ключ 19 и по цепи зажим 25 источника питания — катушка 21 реверсивного магнитного пускателя— катод тиристора 19 — зажим 24 источ1508999

Зр ника питания протекает ток положительной полуволны переменного напряжения, и привод 8 включается, обеспечивая настройку.задатчика 9 в со5 ответствии с выходом +hCO . Надежное удержание контактов магнитного пускателя при включении катушки 21 в отсутствующий отрицательный полупериод достигается включением фильтра 23 параллельно катушке 21. При смене знака выхода АСО на отрицательный аналогично открывается цепь зажим 24 источника переменного напряжения— тиристорный ключ 20 — катушка 22 и вторая емкость фильтра 23 — зажим 25 источника питания. При этом привод 8 реверсируется и.переводит задатчик 9 концентрации углекислого газа в положение, предписанное вычислительным 20 блоком 4. Так как привод 8 задатчика 9 концентрации углекислого газа в воздухе теплицы включается импульсами, которые имеют тенденцию и к снижению длительности по мере при- 25 ближения текущего значения концентрации углекислого газа к предписанному, перерегулирование исключается.

Заданное задатчиком 9 значение концентрации углекислого газа непрерывно сравнивается элементом 10 с текущим значением, измеряемым датчиком 1, и при их несоответствии на входефильтра 11 появляется сигнал положительной или отрицательной полярности, который 35 поступает на управляющие электроды тиристоров фильтра 11. В зависимости от полярности сигнала на входе элемента 10 сравнения на генераторе 12 углекислого газа появляется один из 4р двух сигналов на входах + Я . Если заданное значение концентрации углекислого газа СО превьппает текущее энаI чение СО, имеет место сигнал на входе положительной полярности, который 45 . включает логическую схему ЗАДЕРЖКА 17

Один ее выходной сигнал включает электромагнитный клапан 16, второй— запальное устройство 14. Природный газ через открытый клапан 16 поступает к запальному механизму 14 и воспламеняется. Факел запального меха-. низма омывает горячий спай термопары

15, на выходе которой появляется термоэлектродвижущая сила. После полного прогрева термопары 15 ее выходной сигнал, поступающий через логическую схему ЗАПРЕТ на вход катушки электромагнитного клапана 16, удерживает клапан в среднем положении после исчезновения входного сигнала от логической схемы ЗАДЕРЖКА. Длительность этого входного сигнала настраивается равной или более времени прогрева термопары. В таком положении электромагнитный клапан 16 направляет природный газ к горелке 13 и запальному механизму 14, что обеспечивает нормальное функционирование генератора

12 углекислого газа.

По мере насьпцения воздуха теплицы углекислым газом концентрация его приближается к заданной, а эатемпревьппает ее. В этом случае исчезает сигнал на входе положительной полярности генератора 12 углекислого газа и появляется отрицательный, который является запрещающим для термопары. Выходной сигнал термопары 15 через логическую схему ЗАПРЕТ не проходит, электромагнитный клапан 16 закрывается, перекрывая поток природного газа от источника к горелке

13, и генератор 12 углекислого газа отключается. Повторный его запуск осуществляется аналогично рассмотренному. !

Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы позволяет экономить природный гаэ и интенсифицировать фотосинтез растений, что в свою очередь ведет к сокращению сроков вегетации и повьппению урожайности.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы, содержащее датчик концентрации углекислого газа, двухпоэиционный регулятор с задатчиком концентрации углекислого газа и генератор углекислого газа, включающий камеру сгорания с термопарой, запальным механизмом и горелкой, последние из которых сообщены с электромагнитным клапаном, установленным на трубопроводе подачи природного газа в теплицу, связаны с источником природного газа, а выход горелки соединен с входами термопары и датчика концентрации углекислого газа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью оптимизации процесса фотосинтеза растений и экономии природного газа путем непрерывного контроля и регулирования

9 1508999 10 концентрации углекислого газа в воздухе теплицы, оно снабжено датчиками облучения растений и температуры внутреннего воздуха теплицы, вычислительным блоком, импульсным регулятором, согласующим блоком, причем выходы датчиков концентрации угле кислого газа, облучения растений и температуры внутреннего воздуха теплицы соединены с соответствующими входами вычислительного блока, выход которого через импульсный регулятор связан с входом согласующего блока, 4 при этом выход последнего подключен к входу двухпозиционного регулятора, выход которого соединен с входом генератора углекислого газа.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что двухпозиционный регулятор снабжен последовательно соединенными задатчиком концентрации углекислого газа, элементом сравнения и фильтром, а задатчик концентрации углекислого газа оснащен приводом, вход которого является входом двухпозиционного регулятора, а выходом последнего служит выход фильтра, при этом второй вход элемента сравнения связан с соответствующим выходом датчика концентрации углекислого газа.

3. Устройство по п.1 и 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что генератор углекислого газа снабжен логическими схемами ЗАДЕРЖКА и ЗАПРЕТ, при этом запрещающий вход последней соединен с выходом отрицательной полярности двухпозиционного регулятора, другой вход связан с выходом термопары, а выход схемы ЗАПРЕТ вЂ” с первым выводом катушки реле электромагнитного

20 клапана, второй вывод которой соедй нен с первым выводом логической схемы ЗАДЕРЖКА, причем второй выход последней связан с входом запального механизма, а вход подключен к выходу

25 положительной полярности двухпозиционного регулятора.

1508999

Составитель Л.Пантелеева

Редактор Н,Лазаренко Техред И.Верес Корректор В.Гирняк

Заказ 5744/2 Тираж 621 Подписное ударственного комитета по изобретениям и открытиям ж ГКНТ ССС

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101