Устройство для автоматического проветривания теплиц
DEVICE FOR AUTOMATIC AIR VENTILATION OF GREENHOUSES

Изобретение относится к устройствам, которые предназначены для автоматического регулирования и поддержания температурного режима в парниках и теплицах путем проветривания, что избавляет от необходимости ходить в теплицу ради управления системой проветривания.
Известно устройство для автоматического регулирования теплового режима в теплицах, содержащие датчик температуры, соединенный через систему рычагов с фрамугой. Датчик температуры выполнен в виде цилиндра со штоком, соединенным с рычагами. Внутри цилиндра размещен твердый наполнитель с большим коэффициентом объемного расширения и жидкостью. При повышении температуры твердый наполнитель расширяется, с помощью жидкости выталкивает шток, открывающий через рычаги фрамугу (RU 2136142).
Известно устройство для автоматического регулирования теплового режима в теплицах, включающее жестко закрепленный на раме датчик температуры, блоки и гибкие тяги. Подвижный конец датчика температуры жестко связан через систему блоков и гибких тяг с форточками. При повышении температуры твердый наполнитель расширяется, с помощью жидкости выталкивает шток, который через систему гибких тяг и блоков открывает фрамугу (RU 2033027).
Недостатком данных регуляторов является высокая теплоинерционность, заторможенная чувствительность резких скачков температур.
Наиболее близким техническим решением является устройство автоматического проветривания теплиц, включающее П-образную металлическую раму с системой крепления на верхнем продольном несущем элементе теплицы в непосредственной близости от форточки, на которой жестко закреплен электродвигатель постоянного тока, с понижающим редуктором, наружный и внутренний концевые выключатели и металлическая резьбовая штанга, прикрепленная одним концом к выходному валу редуктора, второй конец штанги свободно вращается в отверстии в противоположном от электродвигателя конце рамы, при этом на резьбовой штанге расположена металлическая резьбовая втулка с прикрепленной к ней металлической площадкой, на которой посредством шарнира закреплен один конец металлической тяги, состоящей из двух регулируемых частей, а второй конец тяги снабжен шарниром для крепления к форточке теплицы, также на площадке закреплены специальные стопоры для концевых выключателей - по одному для внутреннего и наружного, кроме того, в состав системы входит блок управления и блок питания, при этом блок управления включает в себя цифровой датчик температуры и микропроцессорный блок, принимающий информацию об измеренной температуре от датчика и выдающий в зависимости от программы, необходимый сигнал на реле, через которые подается питающее напряжение на двигатель, а также набор управляющих реле, через которые на двигатель подается прямое или инвертированное напряжение питания (RU 135486).
Недостатком указанного устройства является сложность монтажа устройства привода форточек, большой расход электроэнергии и сложность настройки концевых выключателей для обеспечения плотного закрытия форточки. Наличие погрешности срабатывания концевых выключателей может привести к неплотному закрытию форточек и лишней потери тепла в холодное время и при сильном ветре.
Целью изобретения является обеспечение простого монтажа устройства привода, снижение электропотребления, обеспечение всегда плотного закрытия фрамуг, а также удешевление конструкции за счет подсоединения одного устройства сразу к двум форточкам, расположенным друг напротив друга и повышение эффективности проветривания за счет открытия форточек сверху вниз.
Эта цель достигается устройством для автоматического проветривания теплицы, как изложено в формуле изобретения. Предложенное устройство содержит электропривод на основе мотор-редуктора с валом вращения, жестко закрепленный в центре на раме теплицы, блок управления мотор-редуктором на основе микроконтроллера с электронным датчиком температуры и измерителем тока потребления мотор-редуктора и две гибкие тяги, передающие усилие с вала мотор-редуктора на две форточки, открывающиеся сверху вниз под действием пружины и/или гравитации. Гибкие тяги выполнены в виде строп, намотанных широкой стороной стропы в одном направлении на вал мотор-редуктора, ширина которого равна или больше ширины стропы, причем первые концы гибких тяг соединены вместе и зафиксированы без скольжения на валу вращения, а вторые концы гибких тяг разделены и присоединены при помощи эластичного элемента к форточкам. Устройство содержит регулировку длины каждой из гибких тяг и минимум два ролика, направляющих гибкие тяги таким образом, чтобы от шкива до роликов гибкие тяги двигались вместе, а от роликов до форточек раздельно. Режимы проветривания отличаются разными температурами открытия и закрытия форточек. Программный код микроконтроллера обеспечивает периодическое включение мотор-редуктора в направлении открытия форточки при температуре выше оптимального диапазона и периодическое включении мотор-редуктора в направлении закрытия форточки при температуре ниже оптимального диапазона. Длительность периода каждого включения мотор-редуктора в направлении закрытия форточек подобрана так, что она должна быть больше чем длительность периода включения в направлении открытия форточек и меньше чем время одного оборота вала мотор-редуктора. Период включения мотор-редуктора рассчитан таким образом, чтобы он был достаточным для установления температуры в теплице с необходимой точностью. Число включений мотор-редуктора в направлении открытия форточек обеспечивает угол открытия не более 90 градусов, а число включений мотор-редуктора в направлении закрытия форточек обеспечивает плотное закрытие форточек, которое определяется блоком управления по увеличению тока потребления мотор-редуктором. Блок управления и мотор-редуктор помещены во влагозащищенный корпус и работают от компактного, независимого от электросети источника питания гальванического типа (батареек). Заряда устройства хватает на весь сезон вегетации. Блок управления вместе с приводом легко снимается и также легко устанавливается.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На рис.1 изображена схема устройства для автоматического проветривания теплицы. Устройство содержит: жестко закрепленную на каркасе теплицы раму - 1, влагозащищенный корпус, в котором размещен мотор-редуктор, блок управления мотор-редуктором с электронным датчиком температуры - 2, гибкие тяги - 3, ролики (направляющие блоки) - 4, форточки теплицы - 5, шкив - 6, эластичный элемент крепления - 7. Тяги намотаны в одном направлении на шкив, жестко насаженный на вал мотор-редуктора, причем одни концы гибких тяг перед намоткой на шкив соединены вместе, зафиксированы на шкиву без скольжения. Вторые концы гибких тяг разделены и присоединены к форточкам, при этом устройство содержит регулировку длины каждой из гибких тяг и минимум два ролика, направляющих гибкие тяги таким образом, чтобы от шкива до роликов гибкие тяги двигались вместе, а от роликов до форточек раздельно.
Работает устройство следующим образом.
При отклонении температуры внутри теплицы от запрограммированной, микроконтроллер в зависимости от знака отклонения включает питание мотор-редуктора определенной полярности. При повышении температуры происходит включение мотор-редуктора в направлении открытия форточек, вал мотор-редуктора начинает вращаться, усилие с вала синхронно передается на гибкие тяги, которые через направляющие блоки подсоединены к противоположно расположенным форточкам теплицы, происходит ослабление натяжения и удлинение гибких тяг в результате разматывания их со шкива. При ослаблении натяжения, под действием веса и/или пружины форточки приоткрываются. Поскольку форточки открываются сверху вниз, а теплый воздух стремится вверх, то даже небольшое открытие одновременно двух форточек приводит к эффективному проветриванию теплицы. Период включения мотор-редуктора должен быть достаточным для установления температуры в теплице с необходимой точностью, например 1-3 минуты. При понижении температуры ниже оптимального диапазона происходит включение мотор-редуктора в направлении закрытия форточек. Гибкие тяги наматываются на шкив и тянут за собой форточки.
Программный код микроконтроллера обеспечивает периодическое включение мотор-редуктора в направлении открытия форточки при температуре выше оптимального диапазона и периодическое включение мотор-редуктора в направлении закрытия форточки при температуре ниже оптимального диапазона. Для обеспечения устойчивой работы привода форточек с помощью гибких тяг, длительность включения мотор-редуктора должна быть меньше, чем время одного оборота вала мотор-редуктора. Кроме того, программный код микроконтроллера обеспечивает конечное число включений мотор-редуктора в направлении открытия форточек, которое обеспечивает угол открытия форточек не более 90 градусов. При циклической работе "открыть-закрыть" во избежание чрезмерного открытия форточки (более 90 градусов) программный код микроконтроллера обеспечивает длительность каждого включения мотор-редуктора в направлении закрытия форточек больше, чем длительность включения в направлении открытия форточек.
Число включений мотор-редуктора в направлении закрытия форточек ограничено только условием плотного закрытия форточек, которое определяется блоком управления по увеличению тока потребления мотор-редуктором. Это гарантирует плотное закрытие форточек, что и предотвращает избыточные потери тепла при низкой уличной температуре и сильном ветре. Регулировка длины гибких тяг осуществляется в состоянии форточки "закрыто" с целью плотного закрытия одновременно обеих форточек. Плотному закрытию одновременно двух форточек помогает эластичный элемент, например отрезок резинки, с помощью которого гибкая тяга крепится к форточке.
Оптимальный диапазон температур в теплице зависит от вида выращиваемых растений. Так для томатов он составляет (24-32)ºС.
Закрытие начинается при температуре 24°C, что является наиболее благоприятной температурой для роста большинства растений. Вес форточек, натяжение ремня и мощность двигателя сбалансированы. Предложенное устройство позволяет поддерживать температуру внутри тепличного сооружения в заданных программой оптимальных значениях. Система автоматического управления проветриванием имеет электропитание низкого напряжения и может автономно работать от 8 пальчиковых батарей ААА в течение всего сезона вегетации.
Такое устройство позволяет достичь поставленные цели: обеспечивает простой монтаж устройства привода и его демонтаж для зимнего хранения; снижение электропотребления; обеспечение всегда плотного закрытия фрамуг; удешевление конструкции за счет подсоединения одного устройства сразу к двум форточкам; избавляет от необходимости ходить в теплицу ради управления системой проветривания.