Устройство автоматического регулирования температуры в секционированных картофелехранилищах

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СоветскнкСоциалистическиеРеспублик и 983665(51)М. Кл,с присоединением заявки РЙ-. 505 0 23/19 3 Ьеударстаеккве кекитет ьь.ФР аа делай кзобретеник и открытийП, Вовнюк, М. А. Мариненко, Г, В. Родин и . А;,.Щусеввт сАй институГ .". г . , 1 в1 Ленинградский ордена Ленина электротехничес им. В. И. Ульянова (Ленина )(54) УСТРОЙСТВО А ВТОМАТИНЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В СЕКЦИОНИРОВАННЫХ КАРТОфЕЛЕХРАНИЛИЩА1Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано во всей случаях регулирования температурного режима в помещениях.Известны системы автоматического регулирования температуры нескольких обьектов одним регулятором, которые выполнены в виде устанавливаемых в регулируемых обьектах датчиков темпе-.о ратуры, соединенных через безрелейное коммутирующее устройство с регулятором, который выдает через это же коммутирующее устройство управляющие сигналы в исполнительные устройства для регулирования температуры. В качестве регуляторов в этих устройствах исполь.зуется измерительный мост с электронным усилителем Г 1 .Наиболее близким по технической сушо ности является система автоматического регулирования температуры в секционированных картофелехранилишах, содержащая датчики температуры картофеля 2в секциях, соединенные с входами безрелейного коммутирующего устройства,выход которого соединен с мостовойсхемой, другой вход которой подсоединен к выходу датчика температуры наружного воздуха, а выход мостовой схемы подключен к последовательно соединенным усилителю, задатчику, второмуусилителю и блоку регулирующих реле Г 2,В осенний и весенний периоды в мостовой схеме подключается датчик наружного воздуха и система регулированияисполнительными механизмами настраивается на их включение при температуренаружного воздуха меньшей температурыкартофеля в секциях. Это позволяет эффективно использовать для охлаждения картофеля наружный воздух при низких температурах, В зимний период хранения картофелядатчик наружного воздуха отключаетсяот мостовой схемы и регулированиепроисходит в соответствии с температурой картофеля в секциях.3 9838Недостатком устройства является его низкая помехоустойчивость, что приводит к необходимости использовать трехпроводные линии (а следовательно, дорогостоящие специальные кабели) и низкоомные датчики температуры.Иель изобретения - повышение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство автоматического регулирования температуры в секционированных картофелехранилищах, содержащее датчики температуры по числу секций и соединенные последовательно блок управления, коммутатор, первый усили тель, задатчик температуры, второй уси-, литель и блок регулирующих реле, содержит сумматор по числу секций, соеди- . ненные с выходом датчика температуры ,и включенные последовательно вычитатель, элемент сравнения, ключевой элемент и фильтр нижних частот выходом подключенный к второму входу вычитателя и к одному из информационных входов коммутатора, ключевой элемент вторым ,входом связан с выходом датчика температуры, в третьим входом - с соответствующим выходом блока управления,.причем входы сумматора соединены с выходами вычитателей каждой секции, а выход - с вторыми входами элементов сравнения каждой секции. 10 На чертеже показана структурная схема устройства.Устройство содержит в каждом канале З 5последовательно соединенные датчик 1температуры, блок 2 согласования, вычитатель 3, соединенный с другим своим входом через последовательно соединенные ключевой элемент 4 и фильтр 4 в5 нижних частот, а выход вычитвтеля3 в каждом канале соединен с входомэлемента 6 сравнения, выход которогоподключен к второму входу элемента 4,третий вход которого соединен с соответствуюшим выходом блока 7 управления и соответствующим входом коммутатора 8, информационные входы которогоподключены к выходам фильтров 5 нижних частот. Вторые входы элементов 6 50объединены и подключены к выходу сумматора 9, выходы которого подключенык выходам вычитателей 3. Выход коммутатора 8 через последовательно соединенные первый усилитель 10, задатчик 5511 температуры, второй усилитель 12подключен к блоку 13 регулирующихреле,Блоки 1,10-13 имеют прежнее назначение и могут быть выполнены по аналогии с известным устройством вв основе современной микросхемотехники,Блок 2 служит для получения нормализованного сигнала (аналогового напряжения), пропорционального температуре, и может быть выполнен, на основе полу- моста, включенного в инвертирукяцую цепь операционного усилителя, Вычитагель 3 построен на основе операционного усилителя. Элемент 4 служит для передачи входного сигнала на свой выход при поступлении импульса от блока 7 и при наличии разрешающего логического сигнала от элемента 6 в противном случае элемент 4 закрыт. Элемент 6 может быть построен на основе микросхемы 590 КН 2, выпускаемой.в промышленности. Фильтр 5 нижних частот служит для сглаживания импульсной последовательности на своем входе и может быть построен нв основе операционного усилителя с высокоомным входом, например 140 УД 8, по известным схемам фильтров Баттерворта. После пропускания фильтра должна составлять (0,01 - 0,1) т, где Г частота тактовых импульсов, Элемент 6 построен на основе операционного усилителя, работающего в пороговом режиме, Блок 7 управления в простейшем случае может состоять из выпускаемых в промышленности микросхем, а именно распределителя импульсов и генератора тактовых импульсов, В этом случае блок 7 формирует на своих выходах непрерывную импульсную последовательность. Кроме того, блок 7 может дополнительно содержать реле времени, с помощью которого импульсная последовательность формируется только в отдельные моменты времени, например 4-6 раз в сутки, Реле времени может иметь исполнение на базе микросхем расширенной 155 серии или же на базе, операционных усилителей с высокоомным входом 140 УД 8 (интегратор в этом случае имеет постоянные разряды в несколько часов). Коммутатор 8 состоит из набора аналоговых ключей, выходы которых обьединены, Сумматор 9 построен по обычной схеме суммирукецего усилителя с коэффициентом передачи по, каждой составляющей равным 1(М, где М число каналов.Устройство работает следующим образом,.55 На каждом выходе блока 7 формирует- ся последовательность импульсов, которая поступает на управляющий вход элемента 4 в. каждом канале. При отсутствии аномальных помех элементы,6 каждого канала находятся в состоянии 1"и тактовый импульс открывает элемент4, импульс,амплидуда которого пропорциональна температурекартофеля, поступает на Вход фильтра 5, где после осреднения формируется аналоговый сигнал, пропорциональный температуре.Благодаря осреднениюбольшого числаизмерений в фильтре 5 происходит сглаживание небольших помех с нормальным 15законом распределения. Импульсная аномальная помеха резко изменяет выходное напряжение блока 2 и выходное напряжение вычитателя 3 также резко возрастает, в результате чего элемент 6 уста навливается в состояние "О и запрещает открывание элемента 4, т.е. аномальный сбой не проходит на Вход фильтра 5. т.е, осуществляется нелинейнаяфильтрация сбоя (его отбрасывание), 25Импульсные аномальные сбои имеют незначительныедлительности и поэтомумогут быть пропущены лишь два-триотсчета подряд, за это время фильтр 5,имея большую постоянную времени, неразрядится и его выходное напряжениесоответствует действительному значе-нию температуры.В устройстве автоматически изменяется допустимый уровень аномальныхвыбросов, который формируется на выходе сумматора 9, так как на его входпоступают выходные напряжения от вычитателей 3 всех каналов. Это сделано длятого, чтобы в момент включения, покаеше фильтры 5 работают не в установившемся режиме (или же в моменты резкого увеличения помех) отбрасывать,только аномальные сбои с очень высоким уровнем, так как при малом допустимом уровне на выходе сумматора 9могут отбрасываться и не "зашумленныеотсчеты, Таким образом, в переходномрежиме, а также в режиме сильныхпомех в устройстве формируется оценкатемпературы благодаря нелинейной фильтрации сбоев Кроме того, в устройстве осуществляется линейная и нелинейная. фильтрации как флюктуационных, так и аномальных помех, благодаря этому значительно повьппается помехоустойчивость и .надежность всего устройства и появляется воэможность использования обычного кабеля от датчиков температуры, что резкоснижает его стоимость.Кроме того, увеличение помехоустой-чивости всего устройства приводит кувеличению точности регулирования температуры. Например, результаты расчетов и эксперимента показывают, чтоустройство практически исключает возникновение перерегулирования от аномальных сбоев, т,е. точность регулирования увеличивается в 5 - 10 раэ взависимости от реальной интенсивностианомальных сбоев. Практические результаты хранения картофеля показывают,что отклонения от заданных режимов(перерегулирование + 1 С) приводит кепорче (5 + 10%) картофеля,Применение данного устройства позволит получить экономический эффектдо нескольких тысяч рублей в год дляодного хранилища с вместимостью более 100 тонн картофеля.Формул а из обретенияУстройство автоматического регули-,рования температуры в секционированных картофелехранилишах, содержащеедатчики температуры по числу секцийи соединенные последовательно блокуправления, коммутатор, первый усилитель, зддатчцк температуры, второй усилитель и блок регулирующих реле, о т -ли ч ающееся тел, что,с цельюповышения надежности устройства, оносодержит сумматор по числу секций,соединенные с выходом датчика температуры ц включенные последовательно вычитатель, элемент сравнения, ключевойэлемент и фильтр нижних частот, выходом подключенный к второму входу вычитателя ц к одному цз информационныхвходов коммутатора, ключевой элементвторым входом связан с выходом датчика температуры, а трет им входом - ссоответствующим выходом бпока управления, причем входы сумматора соединены с выходами вычитателей каждойсекции, а выход - с вторыми .входамиэлементов сравнения каждой секции.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Калугина К). П. Система автоматического поддержания температурногорежима в картофелехранилцше. "Новостисх науки и практцкц",1968,% 1,с. 15,2. Авторское свцдетсльство СССРЛо 174391, кл, 6 05 Р 23/19, 1963Составитель Л, ЗарубинРедактор А, Козориз Техред Л,Пекарь Корректор,А. Фе Заказ 9921/5 С б., д. 4 аушск лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная Тираж 914НИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, ЪЪтквц, ЖП одписно комитета открытМй