Устройство для автоматического контроля микроклимата в помещении

(9 51)5 6 05 О 23/19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Сазонов А.А. и др. - Информационно- измерительная 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 кондиционируемых 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 10 20 25 30 35 40 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 производства 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 (информационно- измерительная 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 умно- жителя, 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,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 сигнализации (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 в 6), где О - 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 б воздуха в помещении по формуле:4Б 2,2 О еЬчЙ 440+ 273, 10)/1970 + аЬ(04073.20)4 4( К 73,15)/1000+ ФП(973.13)Р 0-7 Р 10 0;где Рб - барометрическое давление воздуха;а, аг - постоянные;е - основание натурального логарифма;1 и - символ натурального логарифма; р - относительная влажность воздуха в помещении;О - температура воздуха в помещении.Выходной сигнал блока 21 вычисления влагосодержания воздуха в помещении, в также выходные сигналы первого 16 и треть его 18 умножителей поступают на вход е:.орого сумматора 23, На сумматоре 23 формируется сигнал, пропорциональный интегральному показателю микроклимата, значение которого рассчитывается по фор- муле Н = 0,24 (О+ Оп) + 0,1 б - 0,09 (37,8-В 1 Б,где с 7 - температура воздуха в помещении; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Я 3 - температура поверхности, контактирующей с воздушной средой;б - влагосодержание;ч - 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 уставки 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 и51015 20 25 30 35 40 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,1725201 12 15 20 25 30 35 40 45 50 Составитель В. ЛубенцовТехред 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, 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.