Устройство для регистрации прямой солнечной радиации

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПРЯМОЙ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Стрибук Петр Васильевич Казеев Юрий Иванович Кривонощенко Владимир Иванович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Устройство для регистрации прямой солнечной радиации, содержащее актинометр с термобатареей, электрически соединенной с регистрирующим устройством, отличающееся тем, что регистрирующее устройство выполнено в виде электронного блока и табло, при этом вход электронного блока электрически соединен с термобатареей, а вход табло электрически соединен с выходом электронного блока. 45982008.08.30 Полезная модель относится к измерительной технике в области метеорологии, в частности к актинометрии. Известно устройство для регистрации прямой солнечной радиации, содержащее актинометр с термобатареей, электрически соединенной с регистрирующим устройством 1. В известном устройстве в качестве регистрирующего устройства используется стрелочный гальванометр типа ГСА-1 для измерения в цепи термобатареи тока, пропорционального прямой солнечной радиации. Внутреннее сопротивление стрелочного гальванометра сравнимо с сопротивлением термобатареи актинометра (несколько десятков Ом). Сопротивление изготовленных для актинометров термобатарей всегда различно, и поэтому каждый гальванометр необходимо перед измерениями калибровать, причем в паре только с одним актинометром, а затем проводить измерения только с этой парой гальванометр-актинометр. Операция калибровки увеличивает трудоемкость процесса измерений. Кроме того, точность измерений за счет визуального определения положения стрелки на шкале гальванометра очень низкая,1/3 деления шкалы. При измерениях с помощью гальванометра можно определить только мгновенные значения измеряемой величины. Для расчета средних значений за час, за сутки, за месяц обслуживающий персонал метеостанции должен проводить большое количество измерений и вычислений, что сокращает функциональные возможности актинометра, увеличивает трудоемкость процесса измерений и обработку результатов при работе за длительные промежутки времени. Гальванометр устанавливается рядом с актинометром на метеоплощадке, поэтому при достаточно низких или высоких температурах окружающей среды снижается точность и надежность его измерений. При обработке результатов измерений показания гальванометра умножают на переводной множитель, соответствующий данной температуре окружающего воздуха, что также увеличивает трудоемкость процесса измерений. Задачей разработки полезной модели является повышение точности измерений устройства для регистрации прямой солнечной радиации, расширение его функциональных возможностей и уменьшение трудоемкости процесса измерений. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для регистрации прямой солнечной радиации, содержащем актинометр с термобатареей, электрически соединенной с регистрирующим устройством, в отличие от прототипа, регистрирующее устройство выполнено в виде электронного блока и табло, при этом вход электронного блока электрически соединен с термобатареей, а вход табло электрически соединен с выходом электронного блока. Выполнение регистрирующего устройства в виде электронного блока, электрически соединенного с термобатареей, и табло, электрически соединенного с электронным блоком, обеспечивает непрерывное автоматическое измерение и обработку выходного сигнала с термобатареи актинометра и вывод сигнала на индикаторы электронного блока и табло для визуального наблюдения и последующей регистрации оператором как мгновенных,так и усредненных значений выходного сигнала за заданный промежуток времени. Входное сопротивление электронного блока значительно выше сопротивления термобатареи актинометра, вследствие чего не требуется операции калибровки каждой пары регистрирующее устройство-актинометр. Поэтому один и тот же электронный блок можно использовать для измерений с любым актинометром. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для регистрации прямой солнечной радиации. Устройство для регистрации прямой солнечной радиации содержит актинометр 1, в котором установлена термобатарея 2, изготовленная из последовательно соединенных термопар. Выводы термобатареи 2 с помощью выходного кабеля 3 соединены со входом электронного блока 4, выход которого электрически связан со входом табло 5. 2 45982008.08.30 Электронный блок 4 включает в себя плату питания, плату измерителя и плату индикации. Плата питания содержит трансформатор 36/12, выпрямитель, стабилизатор 5 и схему защиты модема и интерфейса 485. Плата измерителя содержит аналогоцифровой преобразователь, источник опорного напряжения, микроконтроллер, термостат до 25 С, модем и интерфейс 485. Термостат поддерживает внутри электронного блока 4 постоянный интервал температуры 25 С, поэтому температура окружающей среды не влияет на точность и надежность проводимых измерений. Плата индикации содержит сдвиговый регистр со светодиодным индикатором. Табло 5 включает в себя плату табло и плату клавиатуры. Плата табло содержит блок питания 220/12, стабилизатор, микроконтроллер, часы реального времени, энергонезависимую память, модем, интерфейс 485 с гальванической развязкой, интерфейс 232, а также светодиодный и жидкокристаллический индикаторы. Плата клавиатуры содержит переключатели режимов работы табло 5. Клавиатура представляет собой матрицу кнопок 33, с помощью которой производится управление и настройка табло 5. Электронный блок 4 устанавливается на метеоплощадке в непосредственной близости от актинометра 1. Табло 5 при этом может быть размещено в помещении, где находится оператор, на расстоянии нескольких десятков или сотен метров от метеоплощадки. Устройство для регистрации прямой солнечной радиации работает следующим образом. Актинометр 1 ориентируется точно на диск солнца таким образом, чтобы поток прямой солнечной радиации падал строго перпендикулярно на внутренние, расположенные по окружности спаи термобатареи 2 и нагревал их. Наружные спаи термобатареи 2, также расположенные по окружности, конструктивно защищены от потока прямой солнечной радиации. Они имеют тепловой контакт с корпусом актинометра 1 и принимают температуру окружающего воздуха. За счет разницы температур внутренних и наружных спаев на выходе термобатареи 2 генерируется термонапряжение, пропорциональное величине прямой солнечной радиации. Это напряжение с помощью кабеля 3 поступает на вход электронного блока 4, обрабатывается им и выдается на светодиодные индикаторы электронного блока 4 и табло 5, которые одновременно отображают только мгновенные значения выходного сигнала. В зависимости от режимов работы табло 5, задаваемых оператором с помощью клавиатуры, на его светодиодном индикаторе можно отображать не только мгновенное значение выходного сигнала, но и его средние значения за час, за сутки, за месяц, а также за текущий час,текущие сутки, текущий месяц. Это достигается тем, что аналоговый сигнал с термобатареи 2 актинометра 1, поступающий на вход аналого-цифрового преобразователя электронного блока 4, преобразуется в цифровую форму, обрабатывается микроконтроллером и выводится на светодиодный индикатор электронного блока 4, который показывает мгновенное значение измеряемой величины. С помощью модема или интерфейса 485 с выхода электронного блока 4 данные обработанного сигнала передаются на плату табло 5. При этом на его светодиодном индикаторе отображается мгновенное значение выходного сигнала, а на жидкокристаллическом индикаторе - текущее время, день, число, год. Для определения среднего значения выходного сигнала за один час с помощью микроконтроллера платы табло 5 производится усреднение мгновенных значений выходного сигнала за некоторый интервал времени (например за 15 с), затем усредненные значения складываются, и сумма делится на число этих интервалов в одном часе (в данном случае на число 240). Аналогичным образом определяют средние значения выходного сигнала с термобатареи 2 актинометра 1 за одни сутки и за один месяц. 3 45982008.08.30 Таким образом, в зависимости от необходимости получения той или иной информации на светодиодном индикаторе табло 5 могут отображаться а) мгновенное значение выходного сигнала б) среднее значение выходного сигнала за час, за сутки, за месяц в) среднее значение выходного сигнала за текущий час, где текущий час - это интервал времени от начала данного часа (00 мин) до текущего момента г) среднее значение выходного сигнала за текущие сутки, где текущие сутки - это интервал времени от начала суток (00 ч 00 мин) до текущего момента д) среднее значение выходного сигнала за текущий месяц, где текущий месяц - это интервал времени от начала 1-го числа (00 ч 00 мин) нового месяца до текущего момента. Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для регистрации прямой солнечной радиации позволяет повысить точность измерений, расширить его функциональные возможности и уменьшить трудоемкость процесса измерений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4