УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ С ГИДРОБИОНТАМИ

Полезная модель относится к рыбоводству и может быть использована при искусственном разведении рыб в индустриальных системах для инкубации икры, подращивания личинок и т.д.
Известно, что при переменном температурном режиме инкубации продолжительность эмбрионального развития биологических объектов воспроизводства (рыб и др.) при снижении температуры увеличивается или уменьшается при ее повышении. Контроль за температурой воды является необходимым и действенным мероприятием для выявления патологий развития (замедления роста или нарушений синхронности).
Известен "Измеритель-регулятор двухканальный ОВЕН ТРМ202" с интерфейсом RS-485, применяемый в технологическом оборудовании широкого профиля (1). Измеритель-регулятор температуры предназначен для измерения в различных средах температуры, давления и др. физических величин (датчиками только одного типа). Он содержит датчики температуры, термопары, электромагнитное реле, оптопары, уставки каналов, цифровые фильтры, цифроаналоговые преобразователи, индикаторы, вычислитель разности, двухпозиционные регуляторы, аналоговые регуляторы, измерители, регистраторы, модуль интерфейса RS-485, программу-конфигуратор MASTER SCADA™ (1).
Недостатком этого прибора является его сложность, связанная с многофункциональностью и необходимостью постоянного компьютерного обеспечения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является выбранный в качестве прототипа термометр цифровой (2) на 2-х микросхемах И, содержащий счетчик, схему сброса, блок вычисления с индикатором и триггер, предназначенный для измерения температуры среды при помощи термопреобразователя, независимо от его термочастотной характеристики, подключенный к первому входу первой схемы, второй вход которой соединен с выходом формирователя измерительного интервала, а выход подключен к входному регистру, состоящему из десятичных счетчиков, выходы которого через мультиплексор подключены к входу дешифратора, делитель, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а первый выход подключен к входу формирователя измерительного интервала. При этом входы триггера соединены соответственно с выходом формирователя измерительных интервалов и первым выходом схемы сброса, а выход подключен к первому входу второй схемы, второй вход которой соединен с вторым выходом делителя частоты, а выход подключен к входу счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами мультиплексора и входом схемы сброса, второй выход которой соединен с установочными входами регистра и делителя, а третий выход подключен к управляющему входу блока вычисления, вход которого соединен с выходом дешифратора.
Блок вычисления включает в себя блок ключей, управляющие входы которых соединены с входом блока вычисления, а выходы подключены к обмоткам реле, контакты которых включены параллельно контактным группам клавиатуры программируемого микрокалькулятора, выходы индикатора которого через дешифратор подключены к блоку сигнализации.
Недостатками прототипа являются отсутствие блока расчета значений температуры по заданным программам, а также выполнение устройства на микросхемах.
Целью настоящей полезной модели является повышение точности измерений температуры, упрощение структурной схемы и операции контроля развития биологического объекта в водной среде с переменной температурой в режиме автоматической регистрации показаний, позволяющее:
- повысить эффективность процесса воспроизводства биологических объектов за счет постоянного регулирования температурного режима;
- снизить трудоемкость мониторинга температуры водной среды с гидробионтами.
Эта цель достигается тем, что устройство содержит датчик температуры, генератор импульсов (термопреобразователь с частотным выходом), блок сигнализации, счетчик, индикаторы, регистр, клавиатуру, выход частотозадающей цепи генератора прямоугольных импульсов подключен к входу схемы синхронизации, выход которой соединен с входом разрешения счетчика, а ее входы управления соединены с выходами микроконтроллера, снабженного программой-диспетчером формирования сигналов, входы которого подключены к выходам счетчика, а выходы - к входам регистра, выход которого соединен с входом 6-значного индикатора, к входам клавиатуры, индикатора состояния и блока сигнализации, при этом устройство оснащено блоком питания.
Технической задачей полезной модели является осуществление контроля температуры воды с блока управления устройства с возможностью задания для каждого канала (водного объекта) программного обеспечения операции суммирования произведений текущих значений температуры (в градусах) на дискретное время (в часах) при неограниченной общей продолжительности измерений и совмещение на индикаторе полученных результатов, обеспечение возможности определения номера стадии развития гидробионта (например, икры), соответствующей текущему времени, проведения корректировки показаний на их соответствие действительным значениям (номеру стадии), определяемой традиционным способом.
Техническая задача решается за счет применения в устройстве схемы синхронизации, а также специальной программы - диспетчера формирования сигналов, поступающих через микроконтроллер на входы регистра и индикатора и расчета произведений текущих значений температуры среды на дискретность и поправочный коэффициент, учитывающий продолжительность развития объекта при текущей температуре по сравнению с заданной контрольной в оптимальном диапазоне (См. заявку на изобретение №2009124514 от 26.06.2009 г. «Способ контроля развития гидробионтов, например, осетровых рыб в раннем онтогенезе».
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит датчик температуры 1, генератор прямоугольных импульсов 2, блок звуковой сигнализации 3, схему синхронизации 4, счетчик 5, микроконтроллер 6, регистр 7, цифровой 6-значный индикатор 8, блок питания 9, клавиатуру 10 и индикатор состояния 11.
Устройство работает следующим образом.
Прямоугольные импульсы, частота которых является функцией от температуры, с выхода генератора 2 поступает соответственно на блок звуковой сигнализации 3 и схему синхронизации 4, выход которой соединен с входом разрешения счетчика 5, При этом входы управления схемы синхронизации 4 соединены с выходами микроконтроллера 6, который вырабатывает калиброванные интервалы времени счета и сброса счетчика 5 и схемы синхронизации 4. Выходы счетчика 5 соединены со входами D1…D7 микроконтроллера 6, который считывает код счетчика 5, пропорциональный частоте импульсов, поступающих от генератора 2, которые в свою очередь зависят от показаний датчика температуры 1, включенного в частотозадающую цепь генератора 2. Микроконтроллер 6 обрабатывает код, поступающий от счетчика 5 и, в зависимости от его значений, формирует на выходах сигналы, поступающие на входы регистра 7, где формируется 7-сегментный код, поступающий затем на входы 6-значного индикатора 8, который постоянно подает на индикатор 11 2-значное текущее значение температуры, а также в зависимости от режимов индикации, устанавливаемых с клавиатуры 10 и индуцируемых индикатором состояния 11, на индикаторе 8 высвечиваются следующие показатели:
- текущее время работы (образцовое время);
- текущее время работы при текущей температуре;
- произведение текущих значений температуры и времени ее непрерывного воздействия на объект;
- номер текущей стадии.
Энергоснабжение устройства осуществляется от блока питания 9 на 220 В переменного тока с выходным напряжением 5 В постоянного тока. При текущей температуре, близкой к критической, заданной программой, с выхода микроконтроллера 6 на вход блока звуковой сигнализации 3 поступает разрешающий сигнал для включения на определенных стадиях развития звукового сигнала и индикатор состояния 11, который выдает соответствующий световой сигнал. По аналогии звуковые или световые сигналы могут применяться при проведении лечебно-профилактических обработок, организации таких емких
периодических рыбоводных мероприятий, как зачистка инкубируемой икры от отходов инкубации, отбор выклюнувшейся личинки и так далее.
Пример 1.
1. После включения питания звучит звуковой сигнал, один раз мигает зеленый светодиод "ПУСК/СТОП" и один раз красный светодиод "≥24°С ", затем светодиод "ПУСК/СТОП" светится непрерывно.
2. В этом режиме изменяют текущее время в большую или меньшую сторону кнопками "+" или "-" с дискретностью 1 час.
3. Непрерывное свечение светодиода "ПУСК/СТОП" соответствует дежурному режиму устройства. Счет времени не идет. Цифровые индикаторы высвечивают следующее:
- первые две цифры - измеряемую температуру воды;
- последующие четыре цифры (после запятой) - текущее время работы, зависящее от температуры воды. При включении устройства текущее время равно 0000, светодиоды "№ СТАД" и "ПРОИЗВЕЛ" не светятся.
При нажатии кнопки "СК" меняются высвечиваемые значения четырех индикаторов в следующем порядке:
- индикация текущего времени; светодиоды "№ СТАД" и "ПРОИЗВЕЛ" не светятся;
- индикация текущего номера стадии, светится светодиод "№СТАД";
индикация числа, равного произведению измеренной температуры и текущего времени, светится диод "ПРОИЗВЕД";
- индикация текущего времени, не зависящего от температуры воды (образцовое время).
4. После нажатия кнопки "С" на приборе, задействованной как пуск/стоп по схеме, светодиод "ПУСК/СТОП" начинает мигать, что означает, что идет процесс счета времени в соответствии с текущей температурой воды, кнопки "+" и "-" не работают.
5. Если температура воды поднимается до 24 С, начинает мигать красный светодиод "≥24°С", а при температуре воды 25°С включается продолжительный звуковой сигнал. При температуре≥25°С светодиод "≥24°С" и звуковой сигнал начинают соответственно мигать и звучать с большим периодом и длительностью.
6. В зависимости от времени работы устройства меняется и номер стадии развития от 00 до 35. При смене номера стадии прибор издает кратковременный звуковой сигнал.
7. Для изменения номера стадии на экране нажимаются кнопки "+" или "-" несколько раз до тех пор, пока не выставится требуемое значение.
8. Если в течение 20-30 с кнопки не нажимаются, то четыре индикатора времени гаснут, при этом потребление тока уменьшается. При нажатии любой кнопки свечение индикаторов восстанавливается.
Преимуществом предлагаемой полезной модели является компактность, простота конструкции устройства и его эксплуатации в течение продолжительного времени при хорошем качестве. При этом не требуется специальной подготовки персонала, так как достаточно информативно можно ознакомиться с принципом работы устройства при включении клавиши "•" на его панели установленной программы Demo, Предусмотрена также возможность оперативного вмешательства в процесс контроля с целью корректировки выходных показаний на дисплее устройства без остановки его работы. При интенсификации воспроизводства и выдерживании оптимальной загрузки рыбоводного участка в течение сезона даже такое одноканальное устройство может обеспечить получение полной информации о состоянии объектов, полученных от различных производителей и имеющих различные сроки посадки для развития, если температурный режим при этом выдерживается неизменным. Устройство подключается к сети переменного тока 220 в и потребляет не более 50 mA/ч. При обеспечении устройства заменяемыми программами, составленными по аналогии с вышеописанной, индивидуально для каждого вида объекта, культивируемого на данном рыбоводном пункте, эффективность устройства возрастает в несколько раз.