Устройство для автоматического контроля микроклимата в помещении

 

Изобретение касается контроля параметров микроклимата в закрытых производственных помещениях и м.б. использовано для контроля микроклимата кондиционируемых помещении производства изделий микроэлектроники , медицинской и радиопромышленности . Цель - повышение оперативности контроля. Устройство содержит датчики 1-5 скорости движения воздуха , температуры воздуха, температуры поверхности, контактирующей с воздушной средой, относительной влажности воздуха и уровня запыленности воздушной среды соответственно , соответствующие этим датчикам задатчики . 6-9 скорости движения воздуха, температуры воздуха, относительной влажности воздуха и уровня запыленности воздушной среды, а также пять блоков сравнения 10-13, 19, блок 14 вычисления интегрального показателя микроклимата, включающий блок 15 извлечения квадратного корня, три умножителя 16-18, два сумматора 20, 23, блок 21 вычисления влагосодержания воздуха в помещении, поро

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 05 D 23/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4690063/24 (22) 04.04.89 (46) 07.04.92. Бюл. hL 13 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) В.Ф. Лубенцов, И.Г, Болдырева, Ю.Г.

Колпиков и Л.А. Афонин (53) 621.555.6 (088.8) (56) Сазонов А.А. и др. — Информационноизмерительная система параметров микроклимата и технологических сред (ИИСПАМИТЕКС). Проспект московского института электронной техники. М., 1988. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИИ (57) Изобретение касается контроля параметров микроклимата в закрытых производственных помещениях и м.б. использовано для контроля микроклимата кондициониру„„5U„„1725201 А1 емых помещений производства изделий микроэлектроники, медицинской и радиопромышленности. Цель — повышение оперативности контроля. Устройство содержит датчики 1 — 5 скорости движения воздуха, температуры воздуха, температуры поверхности, контактирующей с воздушной средой, относительной влажности воздуха и уровня запыленности воздушной среды соответственно, соответствующие этим датчикам задатчики . 6 — 9 скорости движения воздуха, температуры воздуха, относительной влажности воздуха и уровня запыленности воздушной среды, а также пять блоков сравнения 10-13, 19, блок 14 вычисления интегрального показателя микроклимата, включающий блок 15 извлечения квадратного корня, три умножителя 16 — 18, два сумматора 20, 23, блок 21 вычисления влагосодержания воздуха в помещении, поро1725201

20

45 говый элемент 22, пять блоков 24, 47-50 сигнализации, блок 25 выбора параметра, подключаемого на сигнализацию, включающий четыре формирователя 26-29 модуля отклонения измеряемых параметров от задания, блок 30 селектирования сигналов по

Изобретение относится к области контроля параметров микроклимата в закрытых производственных помещениях и может. быть использовано для контроля микроклимата кондиционируемых помещений и роизводства изделий микроэлектроники, медицинской и радиопромышленности, Известно устройство автоматического контроля параметров микроклимата, содержащее датчики температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха и уровня запыленности воздушной среды, задатчики указанных параметров, блоки сигнализации предельных отклонений измеряемых параметров от задания, блоки сравнения по числу измеряемых параметров, подключенные к датчикам и соответствующим задатчикам (информационноизмерительная система параметров микроклимата и технологических сред).

Недостатком известного устройства является отсутствие автоматического контроля интегрального показателя микроклимата по отдельным измерениям взаимосвязанных параметров и отсутствие сигнализации отклонения этого показателя от допустимых значений, что в конечном итоге не обеспечивает оперативности контроля, Целью изобретения является повышение оперативности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит датчик температуры поверхности, контактирующей с воздушной средой, блок сигнализации отклонения интегрального показателя микроклимате оТ заданных значений верхней и нижней границ, блок вычисления интегрального показателя микроклимата, включающий блок извлечения квадратного корня, первый, второй и третий умножители, пятый блок сравнения, первый и второй сумматоры, блок вычисления влагосодержания воздуха в помещении и пороговый элемент, блок выбора параметра, подключаемого на сигнализацию, включающий первый, второй, третий и четвертый формирователи модуля отклонений измеряемых параметров от задания, входы которых являются максимуму модуля отклонения, четыре компаратора 31-34, четыре элемента Н Е 35-38, четыре элемента И (39-42), четыре ключа

43 — 46, блок 51 отображения информации и индикации, включающий пять элементов

52 — 56 индикации. 1 ил. входами блока, которые соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого блоков сравнения, блок селектирования сигналов по максимуму модуля отклонения, соединенный входами с выходами формирователей модуля отклонений, первый, второй, третий и четвертый компараторы, подключенные одними входами к выходу первого, второго, третьего и четвертого формирователя модуля отклонений, другими входами — к выходу блока селектирования, а выходами — соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого элементов НЕ, первый, второй, третий и четвертый элементы И, каждый из которых подключен входами соответственно к выходу первого элемента НЕ и выходам второго, третьего и четвертого компараторов, к выходу второго элемента НЕ и выходам первого, третьего и четвертого компараторов, к выходу третьего элемента НЕ и выходам первого, второго и четвертого компараторов, к выходу четвертого элемента НЕ и выходам первого, второго и третьего компараторов, выходы элементов И являются выходами блока, а также содержащее первый, второй, третий и четвертый ключи, подключенные управляющими входами к соответствующим выходам блока выбора параметра, подключаемого на сигнализацию, информационными входами — к выходам первого, второго, третьего и четвертого блоков сравнения, и соединенные с входами соответствующих блоков сигнализации предельных отклонений измеряемых параметров от задания, причем вход блока извлечения квадратного корня соединен с выходом датчика скорости движения воздуха, а выход — с входом первого умножителя, второй вход которого подключен к выходу второго умножителя, вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, подключенного входом к выходу датчика температуры воздуха, вход третьего умножителя подключен к выходу первого сумматора, входы которого соединены с выходами датчиков температуры воздуха и температуры поверхности, 1725201

10

20

55 контактирующей с воздушной средой, входы блока вычисления влагосодержания воздуха в помещении подключены к выходам датчика относительной влажности и температуры воздуха, а вход порогового элемента — к датчику запыленности воздушной среды, выходы первого и третьего умножителей блока вычисления влагосодержания воздуха в помещении и порогового элемента подключены к входам второго сумматора, соединенного выходом с блоком сигнализации отклонения интегрального показателя микроклимата от заданных значений верхней и нижней границ.

На чертеже представлена блок-схема устройства автоматического контроля микроклимата в помещении.

Устройство автоматического контроля микроклимата в помещении содержит датчики скорости движения 1 воздуха, температуры 2 воздуха, температуры 3 поверхности, контактирующей с воздушной средой, относительной влажности:4,воздуха, уровня запыленности 5 воздушной среды, задатчики скорости движения 6 воздуха, температуры 7 воздуха, относительной влажности 8 воздуха, уровня запыленности

9 воздушной среды, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 блоки сравнения, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков скорости движения 1 воздуха, температуры 2 воздуха, относительной влажности 4 воздуха, уровня запыленности 5 воздушной среды и задатчиков

6 — 9, блок 14 вычисления интегрального показателя микроклимата, включающий блок

15 извлечения квадратного корня, соединенный с выходом датчика 1, первый 16, второй 17 и третий 18 умножители, вход второго умножителя 17 подключен к выходу пятого блока 19 сравнения, соединенного с датчиком 2 температуры, а выход — к входу первого умножителя 16. Вход третьего умножителя 18 подключен к выходу первого сумматора 20, входы которого подключены к выходу датчика 2 температуры воздуха и выходу датчика 3 температуры поверхности, контактирующей с воздушной средой, блок 21 вычисления влагосодержания воздуха в помещении, входы которого подключены к выходу датчика 2 температуры воздуха и к выходу датчика 4 относительной влажности, пороговый элемент 22, подключенный к входу датчика 5 уровня запыленности воздушной среды, выходы первого 16, третьего 18 умножителей, блока 21 и порогового элемента 22 подключены к входу второго сумматора 23, выход которого является выходом блока

14 вычисления интегрального показателя микроклимата и соединен с пятым блоком

24 сигнализации, блок 25 выбора параметра, подключаемого на сигнализацию, включающий первый 26, второй 27, третий 28 и четвертый 29 формирователи модуля отклонений измеряемых параметров от задания, подключенные к выходам первого 10, второго 11, третьего 12 и четвертого 13 блоков сравнения, блок 30 селектирования сигналов по максимуму модуля отклонения, первый 31, второй 32, третий 33 и четвертый 34 компараторы, инвентирующие входы которых подключены к выходу блока 30 селектирования, а неинвертирующие входы компараторов 31-34 и входы блока 30 селектирования — к выходам первого

26, второго 27, третьего 28 и четвертого 29 формирователей модуля отклонений измеряемых параметров от задания, первый 35, второй 36, третий 37 и четвертый 38 элементы НЕ, входы которых подключены соответственно к выходам первого 31, второго 32, третьего 33 и четвертого 34 компараторов, входы первого элемента И 39 подключены к выходу первого элемента НЕ 35 и выходам второго 32, третьего 33 и четвертого 34 компараторов, входы второго элемента И 40 — к выходу второго элемента НЕ 36 и выходам первого 31, третьего 33 и четвертого 34 компараторов, входы третьего элемента И 41 подключены к выходу третьего элемента Н Е

37 и выходам первого 31, второго 32 и четвертого 34 компараторов, входы третьего элемента И 41 — к выходу третьего элемента

НЕ 37 и выходам первого 31, второго 32 и четвертого 34 компараторов, входы четвертого элемента И 42 — к выходу четвертого элемента НЕ 38 и выходам первого 31, второго 32 и третьего 33 компараторов, выход каждого из элементов И подключен соответственно к управляющему входу первого 43; второго 44, третьего 45 и четвертого 46 ключей, вход которых подключен соответственно к выходу первого 10, второго 11, третьего 12 и четвертого 13 блоков сравнения, а выходы ключей 43 — 46 — к входам первого 47, второго 48, третьего 49 и четвертого 50 блоков сигнализации предельных отклонений измеряемых параметров от задания, блок 51 отображения информации и индикации, включающий первый 52, второй 53, третий 54, четвертый

55 и пятый 56 элементы индикации.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в зависимости от технологических требований к микроклимату помещения на задатчиках 6 — 9 устанавливают заданные значения контролируемых параметров, на пятом блоке 24 сигнализа1725201 ции (выполненном, например, по схеме трехпозиционного элемента, работающего в компараторном режиме) — значения верхней и нижней границ интегрального показателя микроклимата, а на блоках 47 — 50 сигнализации — значения верхней и нижней границ отклонений измеряемых параметров от задания, С помощью датчика 1 производится слежение за скоростью движения воздуха в помещении и его сигнал через блок 15 извлечения квадратного корня поступает на вход первого умножителя 16, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго умножителя 17 на постоянный коэффициент. На вход второго умножителя 17 поступает сигнал с выхода пятого блока 19 сравнения, пропорциональный разности (37,8 — 6), где Π— температура воздуха в помещении, измеряемая датчиком 2 температуры. Сигнал с выхода датчика 3 температуры поверхности, контактирующей с воздушной средой (например, температуры окружающих стен), поступает на вход первого сумматора 20, на другой вход которого поступает сигнал с выхода датчика 2. Выходной сигнал первого сумматора 20, пропорциональный сумме температур, поступает на вход третьего умножителя 18, где умножается на постоянный коэффициент, Одновременно сигнал с выхода датчика

2 температуры воздуха и сигнал с выхода датчика 4 относительной влажности воздуха поступает на входы блока 21, который вычисляет влагосодержание d воздуха в помещении по формуле:

62,2 70 .0Ь-1

4 44(0+ 773. 75)/<000) + 42ln(&+273,25)

4 g i((0+273.15) 10001+Юп(9 73.15)

Р5-57 10 Е;„ где P(7 — барометрическое давление воздуха; а1, аг — постоянные; е — основание натурального логарифма;

1и — символ натурального логарифма;

p — относительная влажность воздуха в помещении;

Π— температура воздуха в помещении.

Выходной сигнал блока 21 вычисления влагосодержания воздуха в помещении, а также выходные сигналы первого 16 и треть его 18 умножителей поступают на вход в орого сумматора 23, На сумматоре 23 формируется сигнал, пропорциональный интегральному показателю микроклимата, значение которого рассчитывается по формуле

Н = 0,24 (0+ Оп) + 0,1 d — 0,09 (37,8-В) vv, где 0 — температура воздуха в помещении;

65 — температура поверхности, контактирующей с воздушной средой;

d — влагосодержание;

v — скорость движения воздуха.

На один из входов этого сумматора поступает сигнал с выхода порогового элемента 22, на вход которого поступает значение сигнала с выхода датчика 5 уровня запыленности. Если значение сигнала превышает пороговое значение уровня запыленности, установленное на пороговом элементе 22, то последний срабатывает и на его выходе появляется ненулевой сигнал, например число "2" в соответствующем коде, которое поступает на один из входов второго сумматора 23. Результирующий сигнал, пропорциональный интегральному показателю микроклимата в помещении, поступает с выхода второго сумматора 23 на вход пятого блока 24 сигнализации.

При нарушении границ блок 24 сигнализации выдает сигнал, который поступает на вход блока 51 отображения информации и индикации, "зажигает" элемент 55 индикации этого блока и выдает сигнал оператору о выходе микроклимата за норму. Оповещение может осуществляться текстовым сообщением на экране дисплея либо с помощью зажигания индикаторных лампочек (например, светодиодов). Одновременно с помощью блоков 10 — 13 сравнения осуществляется слежение за отклонениями контролируемых параметров от заданных значений. Сигналы, пропорциональные отклонениям, поступают с выходов блоков

10 — 13 сравнения на соответствующие формирователи модулей 26 — 29 отклонения и на входы ключей 43-46.

Если за счеттепловыделений и перераспределения тепловых потоков в помещении отклонение температуры воздуха в данный момент времени в помещении максимально, то на выходе блока 30 селектирования, имеющего количество входов, равное числу контролируемых параметров, будет действовать сигнал, равный модулю отклонения температуры воздуха в помещении от заданного значения, т,е. равный по модулю сигналу на выходе второго формирователя 27 модуля отклонения. Сигнал с выхода блока 30 селектирования поступает в качестве сигнала уста вки одновременно на инвентирующие входы всех компараторов 31 — 34, на другие (неинвентирующие) входы которых поступают сигналы с соответствующих формирователей

26 — 29 модуля отклонения. В результате чего на выходе компаратора 32 управляющий сигнал будет отсутствовать. В это время на выходе первого 31, третьего 33 и, 1725201

5

20

45

50 четвертого 34 компараторов будет действовать сигнал, равный логической единице. В связи с этим на выходе блока 25 выбора параметра, подключаемого на сигнализацию, появится командный сигнал, соответствующий логической единице и сформированный вторым элементом И, т.е. элементом 40, причем на выходе первого 39, третьего 41 и четвертого 42 элементов И будет логический нуль. Поэтому будет замкнут только второй ключ 44, на управляющий вход которого поступит сигнал с выхода второго элемента 40 и на вход второго блока 48 сигнализации поступит сигнал с выхода второго блока 11 сравнения, пропорциональный отклонению температуры в помещении от задания. В блоке 48 сигнализации поступившее отклонение сравнивается с заданными значениями верхней и нижней границ.

При достижении величиной отклонения верхней или нижней границ блок 48 сигнализации выдает сигнал о нарушении границ температурой воздуха в помещении, который поступает на вход блока 51 индикации и "зажигает" элемент 53 индикации. Второй ключ 44 будет замкнут до тех пор, пока абсолютное значение отклонения какого-то другого контролируемого параметра не превысит абсолютного значения отклонения данного сигнала, т.е. сигнала на выходе второго блока 11 сравнения. После чего ключ 44 разомкнется, а другой ключ соответствующего информационного канала замкнется, Такое избирательное подключение контролируемых параметров на сигнализацию обеспечивает подключение того информационного (измерительного) канала на сигнализацию, в котором в текущий момент времени имеется максимальное по модулю отклонение контролируемого параметра. При этом интегральный показатель микроклимата вычисляется непрерывно и контроль превы-, шения этим показателем заданных границ осуществляется постоянно с помощью пя-сго блока 24 сигнализации.

Таким образом, изобретение обеспечивает непрерывный контроль интегральн,го показателя микроклимата и избирательный контроль отдельных его параметров, именно тех, которые в данный момент времени имеют максимальное отклонение от нормы, что повышает оперативносгь и эффективность контроля, Формула изобретения

Устройство автоматического контроля микроклимата в помещении, содержащее датчи ки температуры, относител ь ной влажности, скорости движения воздуха и запыленности воздушной среды и задатчики укаэанных параметров, попарно подключенные к входам соответствующих блоков сигнализации предельных отклонений измеряемых параметров от задания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что; с целью повышения оперативности контроля, устройство содержит датчик температуры поверхности, контактирующей с воздушной средой, блок сигнализации отклонения интегрального показателя микроклимата от заданных значений верхней и нижней границ, блок вычисления интегрального показателя микроклимата, включающий блок извлечения квадратного корня, первый, второй и третий умножителя, пятый блок сравнения, первый и второй сумматоры, блок вычисления влагосодержания воздуха в помещении и пороговый элемент, блок выбора параметра, подключаемого на сигнализацию, включающий первый, второй, третий и четвертый формирователи модуля отклонения измеряемых параметров от задания, входы которых являются входами блоков, которые соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого блоков сравнения, блок селектирования сигналов по максимуму модуля отклонения, соединенный входами с выходами формирователей модуля отклонения, первый, второй, третий и четвертый компараторы, подключенные одними входами к выходу первого, второго, третьего и четвертого формирователей модуля отклонений, а другими входами — к выходу блока селектирования, а выходами — соответственно к входам первого второго, третьего и четвертого элементов НЕ, первый, второй, третий и четвертый элементы И, каждый из которых подключен входами соответственно к выходу первого элемента НЕ и выходам второго, третьего и четвертого компараторов, к выходу второго элемента НЕ и выходам первого, третьего и четвертого компараторов, к выходу третьего элемента

НЕ и выходам первого, второго и четвертого компараторов, к выходу четвертого элемента Н Е и выходам первого, второго и третьего компараторов, выходы элементов

И являются выходами блока, а также содержащее первый, второй, третий и четвертый ключи, подключенные управляющими входами к соответствующим выходам блока выбора параметра, информационными — к выходам первого, второго, третьего и четвертого блоков сравнения, а соединенные с входами соответствующих блоков сигнализации предельных отклонений измеряемых параметров от задания, I 725201

15

25

35

45

Составитель В. Лубенцов

Техред М,Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор В. Данко

Заказ 1176 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 причем вход блока извлечения квадратного корня соединен с выходом датчика скорости движения воздуха, а выход — с входом первого умножителя, второй вход которого подключен к выходу второго умножителя, вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, подключенного входом к выходу датчика температуры воздуха, вход третьего умножителя подключен к выходу первого сумматора, входы которого соединены с выходами датчиков температуры воздуха и температуры поверхносги, контактирующей с воздушной средой, входы блока вычисления влагосодержания воздуха в помещении подключены к выходам датчика относительной влажности и температуры воздуха, а вход порогового элемента

5 — к датчику запыленности воздушной среды, выходы первого и третьего умножителей блока вычисления влагосодержания воздуха в помещении и порогового элемента подключены к входам второго сумматора, 10 соединенного выходом с блоком сигнализации отклонения интегрального показателя микроклимата от заданных значений верхней и нижней границ.