Устройство для автоматического регулирования облучения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 59 4 С 05 21) 4033281/24-24 22) 06.03.86 46) 30.05.87, Бюл 71) Кировский сел завод тех СоюзпромКолесо установки ниеводств 09, рис. огическ обонные довани втоматизация Л.В.Совреме в животноводМ.: Колос, 18,ектро иственныи кох тве и расте, с. 108 инст (72) тутА,И.Панкритвин,ков621.503. оркин,и П.Ф.П атов, В.И .В.Смирно Д.И. возчи (53) (56) Матю водс Коло р О.Сия произфермах. М.: Кумин лД. Элек ние. М. тановка "Луч" молодняка отных и птиатации. ПасСорокский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 55 (088.8) Кудрявцев И.Ф., Шк нина Л.Н. Автоматиз твенных процессов н с, 1976. Жилинскии Ю.М., рическое освещение и об Колос, 1982.Автоматизированная у для обогрева и облучени сельскохозяйственных жи цы. Инструкция по экспл порт ЗКЭ.065,001 - А-ПС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЛУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования сельскохозяйственных процессов и может быть использовано дляоблучения растений в теплице, молодняка животных и птиц, освещения вптичниках. Изобретение позволяет оптимизировать облучение по продолжительности в течение суток и интенсивности в течение светового дня сучетом естественного облучения. Поддействием изменяющегося солнечного1314306 оставитель А.Исправниковаехред М.Ходанич Коррек Тиг в Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Редактор А, Заказ 2212/ 8 ТирахБНИИПИ Государпо делам из035, Москва, Ж 8 б 4 Подписноественного комитета СССРобретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/51314306облучения изменяется сопротивление крытия тиристоров. Это приводит к из 1 датчика облучения, появляется сигнал менению фазы открытия тиристоров разбаланса на выходе измерительного блока тиристоров 9 и изменению моста 5 и в зависимости от знака сиг- напряжения на зажимах облучатенала разбаланса срабатывает одно из лей 10. Имитация светового дня выходных реле усилителя-демодулято- осуществляется задатчиком 11 интенра 6 и срабатывает реверсивный мик- сивности облучения с приводом. 3 з.п. родвигатель узла смещения фазы от- ф-лы,5 ил.Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования сельскохозяйственных процессов и может быть использовано для облучения растений в теплицах, молодняка животных и птицы, освещения в птичниках,Цепь изобретения - оптимизация облучения по продолжительности в течение счток и по интенсивности в течение светового дня с учетом естественного облучения.На фиг.1 изображена Функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг,2 - принципиальная схема устройства; на фиг.З - принципиальная схема блока импульсно-Фазового управления открьтием тиристоров; на фиг.4- принципиальная схема усилителя-демодулятора и измерительного моста с за датчиком дифференциала и интенсивности облучения; на фиг.5 - зависимости опорного напрякения, напряжения разбаланса измерительного моста и их25 суммы от времени 5 а - при отсутствии разбаланса; 5 б - при напряжении разбаланса, совпадающего пс направлению в первый полупериод; 5 в - при напряжении разбаланса, совпадающего с опорным напряжением во второй полу- период),Устройство содержит задатчик 1 ,продолкительности облучения, выполненный в ниде реле времени с суточ ной программой с двигателем 1, и контактом 1 , привод 2 задатчика интенсивности облучения, блок 3 управления, датчик 4 облучения, измерительный мост 5, три плеча которого 40 образованы резисторами 5 и 5 и 5 и 5, усилитель-демодулятор 6,узел 7 смещения фазы открытия тиристоров, блок 8 импульсно-фазового управления, блок 9 тиристоров с тиристорами 91 -96, облучатели 10, задатчик 11 интенсивности облучения, задатчик 12 минимального напряжения, представляющий собой конечный микровыключатель с двумя размыкающими контактами 12, и 12, задатчик 13 дифференциала, содержащий резистор 13 и переменный резистор 13, задатчик 14 номинального напряжения и балластные сопротивления 15.Привод 2 задатчика интенсивности облучения сопержит реле 16 времени с обмоткой 16, и замыкающими контактами 16 и 16, реверсизный микродвигатель 17 и конечные микровыключатели 18 и 19.Блок 3 управления состоит из реле 20 включения, представляющего собой реле времени с обмоткой 20, и двумя замыкающими с задержкой Г, при размыкании контактами 20 и 20 з, реле 21 задержки смещения фазы открытия тиристоров, представляющего собой реле времени с обмоткой 21 и размыкающими с задержкой с при размыкании контактами 21 и промежуточного реле 22 с обмоткой 22, и замыкающими контактамиУсилитель-демодулятор 6 содержит блок 23 питания, фазочувствительный усилитель 24, триггерные узлы 25 и 26, реле 27 с обмоткой 27, и замыкающим контактом 27 и реле 28 с обмот 2кой 28, и замыкающим контактом 28.Блок 8 импульсно-фазового управления содержит три узла по числу фаз, каждый из которых состоит из переменного резистора 29, емкостей 30,1314306 и 30, переменных резисторов 31 и 31 и динисторов 32 и 32Узел 7 смещения фазы открытия тиристоров содержит реверсивный микро- двигатель 33 и конденсатор 34. 5Блок 23 питания содержит диоды 35,-35, фильтры на конденсаторах 36, -36 э и резисторе 37, токоограничивающий резистор 38, сигнальную лампу 39 и трансформатор 40. 1 Офаэочувствительный усилитель 24 выполнен на транзисторах 41-41, конденсаторах 42,-42 и резисторах 43-43.Триггерный узел 25 состоит.из 15 транзисторов 44 и 44, резисторов 45, -45, переменного резистора 46 и конденсатора 47.Триггерныйузел 26 состоит иэ транзисторов 48, и 48, резисторов 20 49-49, переменного резистора 50 и конденсатора. 51.В приводе 2 задатчика интенсивности облучения реверсируемый вал микродвигателя 17 кинематически соединен с контактами конечных микровыключателей 18 и 19, а сами микровыключатели 18 и 19 установлены относительно вала с возможностью перемещения по окружности и фиксации в за- З 0 данном положении.Датчик 4 облучения - фоторезистор, установленный на уровне расте - ний в теплице, на который воздействует сумма естественного Р (1), соз даваемого солнцем, и искусственного Р,(Ре), создаваемого облучателями, облучения. Он включен в одно из плеч измерительного моста 5 (фиг.4)выходом ЬЕ,.40Измерительный мост 5 имеет четыре плеча сопротивлений, одним иэ которых является датчик 4 облучения. Остальные плечи образуют резисторы 5 и 5 з и 5, и 5. Диагональ питания 45 выводами 1( и Л подключена к обмотке (6 В) переменного тока блока 23 питания усилителя-демодулятора 6, а измерительная диагональ выходом +с; соединена со входом задатчика 1 диф ференциала. В блоке 23 питания четыре вторичных обмотки служат источниками питания триггерных узлов 25 и 26 (24 В), реле 27 и 28 (28 В), задатчика 13 дифференциала (2 В) и измерительногомоста 5 (6 В). 4Усилитель-демодулятор 6 представляет собой трехпозиционный регулятор с зоной нечувствительности (дифференциалом).Тиристоры 9 -96 попарно включены встречно-параллельно между собой и последовательно облучателям 10 и балластным сопротивлениям 15 в трехфазную сеть переменного тока по схеме "звезда" с нейтралью. Узловые точки тиристоров с облучателями соединены через выводы К и, и блока 8 импульсно-фазового управления открытием тиристоров с выводами емкостей 30, а управляющие электроды тиристоров через выводы а-е - с выходами цепей динисторов.Облучатели 10 - дугоразрядные лампы - состоят из стеклянного баллона, внутри которого помещена ртутно- кварцевая горелка (трубка), заполненная инертным газом с добавлением ртути, Внутренняя стенка баллона покрыта люминофором. Облучатели включены в сеть переменного тока последовательно с тиристорами.Задатчик 11 (фиг.4) интенсивности облучения - это переменный резистор, включенный параллельно резистору 5 плеча измерительного моста 5, подвижный контакт которого кинематически соединен с реверсивным выходом микро двигателя 17 привода 2 задатчика ин тенсивности облучения. Задатчик 12 минимального напряжения представляет собой конечный микровыключатель с двумя размыкающими контактами, кинематически связанными с реверсивным выходом микродвигателя 33. Задатчик 14 номинального напряжения по конструктивному исполнению аналогичен задатчику 12 минимального напряжения, но имеет один размыкающий контакт, включенный последовательно второй обмотке реверсивного микродвигателя 33. Задатчики 12 и 14 установлены с возможностью перемещения относительно оси вала микродвигателя по окружности и фиксации в заданном положении.Балластные сопротивления - это лампы накаливания, которые включены параллельно облучателям 10 по одной на каждую фазу.Устройство работает следующим образом.13143 характеристике. Продолжительность облучения в течение суток, время включения и отключения устройства задается настройкой программы задатчика 1. В заданное время утром замыкается контакт 5 1 и остается замкнутым в течение 2всего свеТового дня, обеспечивая по дачу напряжения сети на все элементы цепей управления. При этом включаются под напряжение обмотка 20, реле 10 включения и подводится напрякение к обмотке промежуточного реле 22, обмотке 21, реле 21, задатчику 11 интенсивности облучения усилителю-демодулятору 6 и микродвигателю 33 уз" 15 ла 7 смещения Фазы открытия тиристоров, Замыканием контактов О и 20 э включаются цепи обмотки промежуточного реле 22 и обмотки реле 21 смещения Фазы открытия тиристоран. При 20 включенном реле 20 двигатель реле 21 смещения фазы открытия тиристоров приводит ва вращение кулачковое устройство привода контактов 21 , которые по окончании задержкиразмы 25 каются, включая блок 8 импульсно-Фазового управления. Время задержки ь настраивается вручную, а длительность ее выбирается равной или более времени прогрева и зажигания облучате- ЗО лей и уточняется по их технической В момент включения устройства на датчик 4 облучения действует только естественное (от солнца) Е(ь) облучение, так как обдултели разогреваются и облучение Г( ) отсутствует, Если естественное облучение соответствует заданному зацатчиком .11, та выход =. Г измерительного моста 5 равен нулю и на транзистор 4 Фазачувствительного усилителя 24 мскду базой и эмиттером поступает опорное напряжение Б , выход усилителя-.демодулятора 6 отсутствует, а двигатель 33 узла 7 смещения фазы открытия тиристоров не работает, Если облучение отличается от заданного зада кчиком 1 1, то равновесие измерительного моста 5 нарушается за счет приращения сопротивления ьК, датчика 4, появляется сигнал + Е йа выходе моста 5, знак этого сигнала разбаланса пропорционален направлению отклонения облучения (выше ипи ниже заданного). Напряжение рзбаланса измерительного моста 5 спгается с опорным напряжением Б и суммарное напряжение Х.а 06 6(Фиг,5) прикладывается между эмиттером и базой транзистора 41 первого каскада усиления фазочувствительного усилителя 24.Когда измерительный мост 5 сбалансирован, опорный сигнал Бподдерживает транзистор 41 в открытом состоянии. Конденсаторы 47 и 51 заряжа,ются, поддерживая на выходах делителей напряжения на резисторах 45 з и 454, 46 и 49 з и 49 и 50 постоянные потенциалы, К базам транзисторов 44 и 8 прикладывается отрицательное смещение, поэтому они находятся в открытом состояниях, транзисторы 44, и 48 находятся в закрытом состояниях, а реле 27 и 28 лишены питания. При наличии сигнала разбалансЯ, превышающего опорный сигьал знак входного напряжения в адин палупериод остается прежним, а в другой будет противоположным. Соответственна в один полупериод транзистор 41 остается открытым, а в другой закроется, Открытый транзистор пропускает ток в ту цепь, которая присоединена коллектором к отрицательному в данный момент потенциалу обмотки О-О блока 23 питания. В другой цепи ток отсутствует в оба полупериода, поскольку проводящая полярность источника питания совпадает повремени с закрытым состоянием транзистора, а открытое состояние трнзистора - с непровадящей по отношению к транзистору полярностью источника питания. Входное напряжение первой цепи будет продолжать поддерживать открытым транзистор 44 (или 48 ), а вьхадное напряжение второй цепи станет близким нулю, чта приведет к опракидь;ванию триггерного узла 25 (или 6). В результате транзистор 48 закроется, а транзистор 48 откроется (или транзистор 44 закроется, а 44откроется) в зависимости от направления отклонения облучения от заданного, Открывшись, транзистор 48, (44) вызывает срабатывапие реле 28 (7). При изменении знака разбаланс измерительного моста 5 срабатывает реле 27 (28), Контакты 27 и 28 репе 27 и 28, срабатываягпопеременна при каждой смене знака разбаланс измерительного моста 5, реверсирует микродвигатель ЗЗ, что приводит к перемецению подвижных контактов репе 22 на величину Л 1, а это приводит к изменению сопротивления резисторов 29 и постоянной Т времени13143 Отрицательная полуволна переменного тока протекает по цепи: нейтраль И - балластное сопротивление 15 - вывод к - емкость 30 - переменный резистор 29 - емкость 30 - зажим А1питающей сети. Емкости перезаряжаются с обратной полярностью до пробоя динистора 32, . В цепи управляющего электрода тиристора 9 протекает ток управления аналогично вышеописанному для положительной полуволны. Тиристор Об 89 открывается, пропуская ток отрицательной полуволны. Следующая положительная полуволна переменного тока пропускается тиристором 9 и так далее. При этом в зависимости от величины сопротивления резистора 29, установленного узлом 7 смещены фазы открытия тиристора, постоянная Т времени заряда емкостей меняется, изменяется фаза открытия тиристоров и действующее значение напряжения на зажимах облучателей. Однако тиристоры одной фазы при данной настройке имеют одинаковую фазу открытия. Подстроечные резисторы 31, и 31) ограничивают ток цепей управления, Узлы фаз В и С блока 8 импульсно-фазового управления работают аналогично,При подаче на облучатели 10 напряжения сети 220 В (номинальное напряжение) в трубке возникает дуговой разряд в парах ртути, создающий интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое, воздействуя на люминофор баллона, преобразуется в видимый свет. Для запуска дугоразрядных облучателей применяется стандартная пускорегулирующая аппаратура, Процесс запуска (до полного испарения ртути) длится 15-20 мин при номинальном напряжении, после чего разряд между электродами становится устойчивым и сопровождается номинальной светоотдачей. При напряжении ниже номиналь ого облучатели не запускаются (не возникает дуговой разряд). После запуска и прогрева облучателей 10 при номинальном напря-. жении они могут работать при напряжении ниже номинального до 157. При этом потребляемая ими мощность и облучение снижаются со 100 до 507. Таккак при пониженном напряжении запуск облучателей невозможен, то независимо от команд поступающих от датчика, блок 8 импульсно-Фазового управления контактами 21 реле 21 за держки смещения фазы открытия тиристоров отключается на все время запуска облучателей 1 О, Требуемая фаза смещения открытия тиристоров 9-96 устанавливается только по окончании запуска облучателей 10 и размыкания контактов 21 . К моменту размыкания контактов 21 на датчик 4 облучения действует суммарное облучение Г (г.) и Г.(Ге), поэтому по команде усилителя-демодулятора б подвижные контакты переменныхО ч 306 5055 9 131резисторов 29 перемешаются в положение, при котором блок 8 импульснофазового управления имеет наибольшеезначение постоянной Т времени и Фазасмещения открытия тиристоров макси. мальна. Но из-за того, что контакты21 замкнуты, этот сигнал на тиристоры 9-96 не поступает. После размыкания контактов 21 начинается переходный процесс и тиристоры 9-9 б выводятся на открытие при такой фазе, которая обеспечит суммарное облучение,установленное задатчиком 11,Если установившийся режим наступает при номинальном напряжении, то перемещение подвикцого контакта резистора 29 прекращается, так как движением вала микродвигателя 33 контактзадатчика 1 ч номинального напряженияразмыкается и микродвигатель 33 отключается, чем обеспечивается защитарезистора 29 от поломок. Второе крайнее положение подвижного контактаэтого резистора ограничено положениемзадатчика 12 минимального напряжения,Если устройство отрабатывает командына дальнейшее снижение напряжения, аоно уже равно минимальному, при котором его снижение приведет к его срыву, один контакт задатчика 12 размыкает цепь реверсивного микродвигателя 33, а второй - цепь обмотки 20реле включения. Контакт 20 размыкаетоби возвращаются в замкнутое состояние,подготавливая цепи блока 8 импульсно-фазового управления к запуску облучателец 10 прц номинальном напряжении. 1 Коцтакт 20 реле 20 включенияразмыкает цепь обмотки реле 22 включения и его контакты, обесточивая цепи управляющих электродов тиристоров,отключает тиристоры 9, -9. Напряже-ние с облучателей 10 снимается и облучение осуществляется только естественным излучением солнца, Приснижении солнечного облучения запускоблучателей 10 произойдет аналогичноописанному выше,Ложные срабатывания устройства при кратковременных увеличениях естественного облучения, что имеет место при кратковременных разрывах облачности, исключается задерккой , реле 20 включения, которые независимо от команды на отключение, поступившей на его обмотку 20 не размыкает контакты 20 г и 20 з. Контакты 20 г и 20 з 5 О 5 20 25 30 35 40 45 размыкаются, если увеличившееся солнечное облучение будет оставатьсядольше, чем время задержки Г,Имитация естественного измененияоблучения в течение светового дняпри туманной и облачной погоде илинедостаточном естественном облучениив зимнее время осуществляется задатчиком 11 и его приводом 2, которыеработают следующим образом. При замыкании контактазадатчика 1 прогдолжительности облучения напряжениеподается на обмотку 16реле 16 времени, Одна программа этого реле настраивается на управление контактами1 бг, а вторая - контактами 16 з. Призамыкании контакта 1 бг реверсивныймикродвигатель, питаемый обмоткой 161,вращает вал в том направлении, прикотором подвижный контакт переменного резистора задатчика 11 интенсивности облучения перемещается в сторонуувеличения до максимального. Ход подвижного контакта резистора ограниченв крайнем положении микровыключателем 8, контакт которого, размыкаясь,отключает микродвигатель 17 при крайнем полокении контакта резистора 11.осле этого контакт 16 размыкается иостается в этом состоянии до утраследующих суток. В вечернее времявключается контакт 16 , микродвигатель реле 16 времени реверсируется иимитация захода солнца осуществляетсяз обратном порядке. Прц этом ход под,зикцого контакта переменного резистора ограничен конечным микровыключателем 19.По окончании светового дця задатчик 1 продолжительности облученияконтактом Т отключает устройство отсети и все элементы цепей управленияостаются подготовленными к имитациивосхода солнца и запуска облучателейпри номинальном напряжении сети,Величина зоны нечувствительности (дифференциала) усилителя-демодулятора 6 настраивается вручную переменцым резистором 13 задатчика 13 диф 2ференциала в зависимости от скорости естественного изменения облучения и агротехнического допуска на отклонение облучения. При использовании предлагаемогоустройства для управления освещениемптичников и инфракрасным облучениеммолодняка животных ц птицы применя 1314306 1245 50 55 ется выносной датчик и усилитель-де"модулятор соответствующих типов. Использование предлагаемого устройства сокращает расход электрической энергии на облучение, повышает урожайность при выращивании овощей в защищенном грунте, а в животноводстве - продуктивность животных. Формула изобретения 1. Устройство для автоматического регулирования облучения, содержащее измерительный мост, усилитель- демодулятор, блок тиристоров, узел смещения фазы открытия тиристоров, блок импульсно-фазового управления, задатчик дифференциала, задатчики номинального и минимального напряжений, первые выходы которых соединены с входами узла смещения фазы открытия тиристоров, выход которого подключен к первому входу блока импульсно-фазового управления, первые выходы которого соединены с первыми входами тиристорного блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью оптимизации облучения по продолжительности в течение суток и по интен.сивности в течение светового дня с учетом естественного облучения, устройство дополнительно содержит датчик облучения, задатчик интенсивности облучения с приводом, задатчик продолжительности облучения, блок управления, облучатели и балластные сопротивления, причем задатчик продолжительности облучения подключен к сети переменного тока, выход задатчика продолжительности облучения соединен с входом привода задатчика интенсивности облучения, первым входом усилителя-демодулятора и с первым входом блока управления, первый выход привода задатчика интенсивности облучения подключен к входу задатчика интенсивности облучения, выход кото.рого соединен с первым входом измерительного моста, второй вход которого подключен к выходу датчика облучения, а третий вход - к первому выходу усилителя-демодулятора, выход измерительного моста соединен с первым входом задатчика дифференциала, второй вход которого подключен к второму выходу усилителя-демодулятора, выход задатчика дифференциала соединен с вторым входом усилителя-демоду 5 10 15 20 25 30 35 40 лятора, подключенного вторым и третьим выходами соответственно к первым входам задатчиков минимального иноминального напряжений, вторые входы которых кинематически связаны спервым и вторым выходами узла смещения фазы открытия тиристоров, второй:выход задатчика минимального напря-;жения подключен к второму входу блока управления, первые выходы которого соединены с вторыми входамиблока импульсно-фазового управления,подключенного вторыми выходами к выходам блока тиристоров, входам облучателей и входам балластных сопротивлений, третьи выходы блока импульсно-фазового управления соединены стретьими входами блока управления,вторые выходы которых соединены свторыми входами блока тиристоров, выходы облучателей, балластных сопротивлений, узла смещения фазы открытиятиристоров, второй выход привода задатчика интенсивности облучения итретьи выходы блока управления подключены к нейтрали сети переменноготока, с фазами которой соединеныпервые входы блока тиристоров и третьи входы блока импульсно-фазовогоуправления,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок тиристоров содержит шесть тиристоров, соединенных между собой попарно встречно-параллельно, причем первые точкисоединения анодов и катодов тиристоров являются первыми входами блокатиристоров, вторые точки - его выходами, а управляющие электроды тиристоров - вторыми входами блока тиристоров. 3. Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что привод задатчика интенсивности облучения содержит реле времени и реверсивный микродвигатель с двумя конечными микровыключателями, причем первый вывод обмотки реле времени соединен с первыми выводами первого и второго замыкающих контактов реле времени и является входом привода задатчика интенсивности облучения, вторые выводы первого и второго замыкающих контактов через первую и вторую обмотки реверсивного микродвигателя подключены к первым выводам размыкающих контактов первого и второго микро- выключателей соответственно, вторые3выводы которых а также второй вывод обмотки реле времени соединены и являются вторым выходом привода задатчика интенсивности облучения, выход микродвигателя является первым выходом привода задатчика интенсивности облучения;4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит реле включения, реле задержки смещения фазы открытия тиристоров и промежуточное реле, причем первые выводы обмоток реле включения, промежуточное реле и реле задержки смещения фазы открытия тирис - торов соединены и являются первым входом блока управления, второй вывод обмотки реле задержки смешения фазы 1 ч 30 б 14открытия тиристоров через первый замыкающий с задержкой при размыканииконтакт реле включения подключен ктретьему выходу блока управления, скоторым соединен первый вывод второгозамыкающего с задержкой при размыкании контакт реле включения, второйвывод которого подключен к второмувыводу обмотки промежуточного реле, 10 первые выводы шести замыкающих контактов промежуточного реле являютсявторыми выходами блока управления,а их вторые выводы - третьими входами блока управления, первыми выхо дами которого являются выводы трехразмыкающих с задержкой при размыкании контактов реле задержки смещения фазы открытия тиристоров.