Устройство контроля параметров микроклимата

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Гируцкий Иван Иванович Кучинский Андрей Юрьевич Лучина Евгений Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Устройство контроля параметров микроклимата, включающее психрометрический датчик относительной влажности и температуры воздуха с электрическими выходами, отличающееся тем, что дополнительно содержит емкостной датчик влажности воздуха с электрическим выходом и микропроцессорный контроллер, причем выходы датчиков соединены с входами микроконтроллера, а микроконтроллер содержит программу расчета температуры, влажности и скорости движения воздуха.(56) 1. Лебедев П.Т. Микроклимат помещений для животных и методы его исследования. . Россельхозиздат, 1973. - С. 47-48. 2. Лебедев П. Т. Микроклимат помещений для животных и методы его исследования. . Россельхозиздат, 1973. - С. 44-46. 3. Научно-производственное предприятие Элемер. Преобразователи измерительные температуры и влажности ИПТВ. Паспорт. 4. Лебедев П.Т. Микроклимат помещений для животных и методы его исследования. . Россельхозиздат, 1973. - С. 38-43. 5. Герасимович Л.С., Цубанов А.Г. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. - Мн. Ураджай, 1993. - С. 11. 20712005.09.30 Полезная модель относится к приборам для измерения параметров микроклимата, а конкретно к системам автоматического контроля параметров микроклимата, например, в животноводческих помещениях, и может быть использована для автоматизации системы управления технологическими процессами. Известно устройство для измерения скорости движения воздуха - кататермометр 1. Кататермометр представляет собой спиртовой термометр с увеличенной чувствительной частью(резервуаром) шарообразной или цилиндрической формы. Прибор обеспечивает измерение скорости движения воздуха в диапазоне от 0,01 м/с и выше. Устройство работает следующим образом спиртовой резервуар кататермометра погружают в стаканчик с горячей водой (6575 С) и выдерживают до тех пор, пока спирт заполнит 1/4-1/3 верхнего ампулообразного расширения капилляра. Вытирают кататермометр досуха и подвешивают в точку исследования. Замечают по секундной стрелке время охлаждения кататермометра с 38 С до 35 С. Измерения повторяют 3-4 раза. Затем по известным выражениям находят скорость движения воздуха. Однако такой метод определения скорости движения воздуха очень трудоемок, требует наличия оператора, не обеспечивает непрерывности и достаточной точности измерения, кроме того, в измерениях присутствует субъективный фактор. Также для измерения скорости движения воздуха существует анемометр 2. Анемометр состоит из подвижной крыльчатки, которая надета на подвижный вал. Вал соединен системой зубчатых колес со стрелкой на циферблате, которая показывает скорость движения воздуха. Принцип действия анемометра таков воздух давит на подвижные крылья или чашечки крыльчатки и приводит их во вращение, которое через систему шестерен передает вращение на стрелку циферблата. Однако анемометры не обеспечивают точное измерение скорости движения воздуха при малой скорости движения воздуха. Кроме этого, анемометры определяют только ламинарную составляющую движения воздуха, в то время, как в сельскохозяйственных объектах преобладает турбулентная составляющая. Еще одним недостатком является наличие движущихся частей, что снижает надежность прибора. Известно устройство, измеряющее температуру и относительную влажность воздуха, и имеющее электрические выходы ИРТВ (измеритель-регулятор температуры и влажности) с датчиком ИПТВ (измеритель-преобразователь температуры и влажности) 3. Прибор ИРТВ состоит из чувствительных элементов и преобразователя. Чувствительные элементы представляют собой датчик сопротивления для измерения температуры и полупроводниковый датчик для измерения относительной влажности воздуха. Преобразователь обрабатывает сигнал чувствительных элементов и преобразовывает их в унифицированный аналоговый сигнал 05 мА или 420 мА. Вторичный прибор ИПТВ имеет световой индикатор для отображения температуры и относительной влажности воздуха. Для приема сигнала имеются унифицированные аналоговые входы. Принцип действия устройства следующий температура измеряется термосопротивлением, а влажность - емкостным датчиком с учетом температуры воздуха. Сигнал преобразовывается в унифицированный и передается на вход измерителя-регулятора температуры и влажности ИРТВ, обрабатываются им, и на экране прибора высвечивается температура и влажность воздуха. Устройство обеспечивает непрерывное измерение температуры и относительной влажности воздуха. Недостатком такой системы является невозможность адаптировать такое устройство различным типам датчиков, а также необходимость наличия оператора для снятия показаний прибора. Также для измерения температуры и влажности применяется датчик психрометрического типа 4. Прибор состоит из двух термометров, один из которых покрыт тканью, постоянно смоченной водой. Принцип действия его основан на измерении разности показаний сухого и смоченного термометров. Величина относительной влажности воздуха определяется по психрометрической таблице в зависимости от показаний смоченного термометра и разности показаний сухого и смоченного термометров. В качестве термометров можно использовать как обычные спиртовые термометры, так и электрические. Психрометрический датчик обеспечивает непрерывное измерение температуры и относительной влажности воздуха. Однако у пси 2 20712005.09.30 хрометрических термометров имеется зависимость показаний относительной влажности от аспирации, т.е. показания этих датчиков зависят от скорости движения воздуха. Задачей полезной модели является повышение эффективности технологического процесса управления микроклиматом путем непрерывного измерения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха и обработки данных измерений микроконтроллером с учетом всех факторов данного технологического процесса. Для решения этой задачи предлагается устройство контроля параметров микроклимата, включающее психрометрический датчик относительной влажности и температуры воздуха с электрическими выходами, где дополнительно содержится емкостной датчик влажности воздуха с электрическим выходом и микропроцессорный контроллер, причем выходы датчиков соединены с входами микроконтроллера, а микроконтроллер содержит программу расчета температуры, влажности и скорости движения воздуха. На фиг. 1 изображена схема работы устройства. Устройство состоит из измерителяпреобразователя температуры и влажности ИПТВ 1, психрометрического датчика 2, их встроенных преобразователей 3 и микроконтроллера 4. Устройство работает следующим образом. Воздух с температуройи относительной влажностьюсо скоростьюпроходит через датчик ИПТВ и психрометрический датчик и с помощью их встроенных преобразователей преобразовывается в электрический ток. Далее электрический ток поступает на аналоговые входы микроконтроллера и в зависимости от его величины по заданной программе вычисляются температура, относительная влажность и скорость движения воздуха. На основании вычисленных параметров воздуха производится автоматическое управление технологическим процессом, которое может производиться при помощи этого же микроконтроллера. Расчет параметров воздуха микроконтроллером производится по разработанной математической модели. Расчет относительной влажности воздуха производится по следующей формуле,- нижний и верхний пределы унифицированного выходного сигнала датчика влажности ИПТВ, мА- текущее значение унифицированного выходного сигнала датчика влажности, мА. Расчет скорости движения воздуха производится по выражению, полученному из психрометрической формулы прыжка, где ,- температура смоченного и сухого термометров психрометрического датчика,- максимальное парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе при температуреир - атмосферное давление, Па А - психрометрический коэффициент. Максимальное парциальное давление водяного пара при температуре от -30 до 88 С дано в табл. 1.7 5. Для вычисления максимального парциального давления пара при данной температуре была получена формула, которая описывает табличные данные с погрешностью не более 0,5 в диапазоне температур от 0 до 50 С(24,027)2,096. Психрометрический коэффициент А связан со скоростью движения воздуха следующим выражением, , с,- величины, зависящие от размера и формы чувствительного элемента датчика вида смачиваемого фитиля теплопроводности фитиля. Величины а, , с иопределяются опытным путем для каждого психрометрического датчика. Таким образом, выражение, показывающее зависимость между скоростью движения воздуха, температурой влажного и сухого термометров и относительной влажностью, будет выглядеть так Для определения этих величин создан экспериментальный стенд (фиг. 2). В качестве психрометрического датчика взяты два термометра сопротивления ТСП 100. Для создания потока воздуха применяется вентилятор. Скорость движения воздуха измеряется при помощи анемометра. Для данного датчика были получены следующие параметры 0,050,150,00112,95.таблице приведены данные по скорости движения воздуха,измеренные анемометром и рассчитанные по расчетным формулам при данных величинах а, , с и . При скорости движения воздуха 0,2 м/с анемометр не обеспечивает точное измерение, поэтому для этого значения приведено только расчетное значение скорости движения воздуха и соответствующие ему значения температуры. Экспериментальные и расчетные данные скорости движения воздуха при относительной влажности, равной 78 измеренная, м/с Температура сухого термометра, С Температура мокрого термометра, Свычисленная, м/с Относительная погрешность,Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.