Дослідження схеми автоматичного керування  обладнання для обігріву теплиць та парників.

Мета роботи: Дослідити роботу схеми керування  автоматизованого обладнання для обігріву теплиць та парників.

.

Правила техніки безпеки: Відповідно до інструкції

 

Зміст та послідовність виконання завдання

1.           Ознайомитися з обладнанням робочого місця і розділом "Загальні теоретичні відомості.”

2.                 Ознайомитися з призначенням, будовою обладнання для обігріву теплиць та парників.

3.           Ознайомитися з роботою принципової електричної схеми обладнання для обігріву теплиць та парників.

4.           Ознайомитися з призначенням, будовою та налаштуванням терморегулятора РТ-16/D1

5.           Скласти схему, яка вказана на рисунку 3

6.           Після перевірки схеми викладачем подати напругу.

7.           Провести програмування  терморегулятора на задану температуру.

8.           Провести дослідження схеми автоматизованого обладнання для обігріву теплиць та парників .

9.           Оформити звіт по лабораторній роботі.

10.       Після закінчення роботи навести порядок на робочому місці.

 

 

 

Після виконання завдань студент повинен знати:

 

1. Призначення, будову та розміщення обладнання для обігріву теплиць та парників.

2. Роботу принципової  електричної схеми керування  обладнання для обігріву теплиць та парників.

3. Призначення та налаштування  терморегулятора.

 

Після виконання завдань студент повинен уміти:

 

1. Складати принципову електричну схему керування автоматизованого обладнання для обігріву теплиць та парників.

2. Проводити налагодження терморегулятора на задану температуру.

3. Знаходити несправності в роботі принципової електричної схеми керування автоматизованого обладнання для обігріву теплиць та парників

 

Завдання для звіту

 

1.                 У звіті повинно бути найменування роботи, мета, короткі відомості з розділу: "Загальні теоретичні відомості”.

2.                 Принципова електрична схема керування автоматизованого обладнання для обігріву теплиць та парників.

3.                 Функціонально – технологічна  схема обладнання для обігріву теплиць та парників.

4.                 Скласти специфікацію на ТЗА.

5.                 Висновок.

 

ЗАГАЛЬНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

 

Норми технологічного проектування споруд закритого ґрунту (НТП—СХ) передбачають:

автоматичне регулювання температури і вологості повітря;

температури води в системі підґрунтового обігрівання;

температури поливної води і розчинів мінеральних добрив;

концентрації добрив у розчині та вуглекислоти в повітрі;

автоматизацію процесів поливу, підживлення і досвічування рослин;

закриття вентиляційних фрамуг при швидкості вітру понад 10 м/с.

Для кожного виду рослин характерні свої оптимальні режимні параметри та допустимі відхилення від оптимальних.

Тепловий режим культиваційних споруд підтримується за допомогою автоматичних систем обігрівання і вентиляції. Він визначається потужністю джерел тепла, а також конструктивними особливостями споруд. Точність підтримання заданої температури—в межах ±1°С. Крім того, задана температура повинна узгоджуватись з рівнем освітленості, що пов'язане з фізіологічними особливостями життєдіяльності рослин. Технологічні норми також регламентують максимальну температуру 30 °С (для розсади 26°С) мінімальну— 15 °С (не більше доби).

Автоматизація технологічних операцій у захищеному ґрунті дає істотний ефект:

збільшується продуктивність і поліпшуються умови праці,

заощаджується паливо й електроенергія,

знижується захворюваність посадкового матеріалу і  дорослих рослин,

підвищується врожайність і скорочуються терміни дозрівання рослин і овочів. Умови праці і побуту робітників на автоматизованих тепличних комплексах не гірше, а іноді краще, ніж на промислових підприємствах.

У малих теплицях і парниках рівень автоматизації по контролі і керуванню мікрокліматом поки невисокий і обмежується в основному одним параметром — температурою.

На тепличних комплексах промислового типу автоматичні контроль і керування використовують практично для багатьох параметрів, а саме:

температури і вологості ґрунту і повітря,

змісту вуглекислого газу,

ступеня освітленості,

температури води для поливу ґрунту,

зволоження повітря, вентиляції і швидкості переміщення повітря в теплиці,

 концентрації розчинів мінеральних добрив ґрунту,

режимів живлення стелажів гідропонних теплиць, значення рН і інших параметрів.

Для вибору оптимального режиму відповідно до зовнішніх погодних умов передбачене автоматичне спостереження за ними і зміна внутрішніх параметрів мікроклімату.

Автоматизація обігріву парників і утепленого ґрунту як досить простих споруд захищеного ґрунту зводиться до автоматичного керування температурою ґрунту і повітря в залежності від погодних умов, виду і віку рослин (рис 1).

Рис 1. Обігрівання повітря теплиці за допомогою обігрівача ПЛЕН

 

Найпоширеніший спосіб автоматичного керування температурою в парниках заснований на принципі періодичного включення і відключення нагрівальних елементів за допомогою  терморегулятора в залежності від температури всередині парника. Комплектний пристрій керування режимом роботи нагрівальних елементів ПЛЕН на одну групу,  показаний на рисунку 2. Пристрій складається з автоматичного вимикача 1 та терморегулятора  2, який має на виході контактну групу з комутаційною здатністю до 16 А напругою 250В.

Рисунок 2. Комплектний пристрій для керування обігрівом: 1  - автоматичний вимикач; 2 - Терморегулятор РТ-16/D1.

 

Принципова електрична схема керування обігрівом в теплиці показана на рисунку 3.

Рисунок 3. Принципова електрична схема пристрою для керування обігрівом в теплиці.

 

В принциповій електричній схемі керування обігрівом в теплиці передбачено тільки автоматичне керування. Здійснюється воно за допомогою терморегулятора Р. Живлення 220В поступає на нього через автоматичний вимикач QF. До виводів 6, 7, 8 терморегулятора підключений датчик температури ВК, який знаходиться в місці підтримання мікроклімату в теплиці. На терморегуляторі виставлено дві температури максимальна, при якій вимикається обігрів і мінімальна, при якій вмикається обігрів. При температурі нижче заданої мінімальної замикається  нормально розімкнений контакт 3, 4, що приводить до подача напруги на  нагрівний елемент ЕК, яким являється обігрівач ПЛЕН. При нагріві до температури, яка відповідає максимальній, цей контакт розмикається і напруга на нагрівні елементи ЕК не подається. Наступне вмикання нагрівних елементів відбудеться, коли температура знизиться нижче нижнього значення, що виставлена на терморегуляторі.

  

Терморегулятор РТ-16/D1

 

Терморегулятор РТ-16/D1 призначений для вимірювання і автоматичної підтримки температури в заданому діапазоні в різних системах клімат - контролю та інших технологічних процесах , де дозволяють конструктивні особливості.

 

Терморегулятор РТ-16/D1 проводить вимірювання температури і постійно утримує температуру робочого середовища шляхом управління зовнішніми нагрівальними агрегатами. Прилад має 1 канал двопозиційного регулювання ( включено , виключено) .

Рисунок 4. Зовнішній вигляд терморегулятора РТ-16/D1

 

Технічна характеристики :

- Межі регулювання температур: від 0 до +125 º С;

- Діапазон вимірювання  температур: від -50 до +125 º С;

- Комутуєма здатність реле : 16А/250В ;

- Напруга живлення: ~ 220В;

- Датчик температури: зовнішній цифровий DS18B20 (довжина кабелю ~ 2м) ;

- Дискретність : 1 º С;

- Кількість розрядів цифрового індикатора : 3 ;

- Висота цифр світодіодного індикатора : 10мм ;

- Споживана потужність не більше: 3Вт;

- Температура навколишнього середовища: від +5 º С до +50 º С;

- Степінь захисту: ІР20

- Розмір терморегулятора : 90x52x65мм .

Функціональні можливості

• індикація поточної температури датчика на світлодіодному індикаторі ;

• збереження параметрів при відключенні живлення в незалежній пам'яті ;

• світлодіодний індикатор подачі напруги на підключене навантаження ;

• релейний вихід з перекидним контактом .

Налаштування

Дня нормальної роботи приладу необхідно встановити дві величини :

Твп - температуру верхньої межі регулювання ,

Тнв - температуру нижньої межі регулювання .

Неможливо встановити Твп нижче встановленого значення Т_НП і навпаки , значення Т_НП вище встановленого Твп . При необхідності виставити значення Твп нижче встановленого значення Т_НП , спочатку необхідно зменшити значення Т_НП до заданого , після цього зменшувати значення Твп до заданого . Аналогічно, при необхідності виставити значення Т_НП вище встановленого значення Твп , спочатку необхідно збільшить значення Твп до заданого , після цього збільшувати значення Т_НП до заданого .

Установка верхньої межі .

Натисніть кнопку ▲ протягом щонайменше 3 сек. Миготливе значення температури сигналізує про вхід в режим редагування. Кнопками ▲ або ▼ встановіть потрібне значення. Через 3 сек після останнього натискання кнопки дані запишуться в пам'ять терморегулятора , на індикаторі висвітиться поточна температура на датчику.

 Установка нижньої межі .

Натисніть кнопку ▼ і утримуйте не менше 3 сек. Миготливе значення температури сигналізує про вхід в режим редагування. Кнопками ▲ чи ▼ встановіть потрібне значення. Через 3 сек після останнього натискання кнопки дані запишуться в пам'ять терморегулятора , на індикаторі висвітиться поточна температура на датчику.

Після введення температурних установок терморегулятор почне роботу в режимі « нагрів » : при досягненні температури Твп відбудеться відключення реле , при охолодженні до температури Т_НП реле знову включиться . ( Якщо при первісному включенні поточна температура на датчику буде більше установленого Т_НП і менше встановленого Твп , реле буде виключено до тих пір, поки температура не опуститься до Т_НП , при якій реле включиться ) .

У такому режимі терморегулятор буде підтримувати температуру об'єкта в установленому температурному діапазоні.

 

Термодатчик D18-4 в термоусадці

Датчик температури з підвищеною швидкістю реакції на зміну температури за рахунок відсутності пластикової оболонки.

Для захисту від вологості ці датчики проходять обробку в два шари спеціальним лаком

Матеріал DS18B20

Не допускається занурення датчика ( DS18В20 в термоусадній трубці) з з'єднувальним кабелем в рідкі середовища без додаткової герметизації. Герметизація повинна бути виконана зі ступенем захисту не менше IP68 (згідно ГОСТ 14254 - пилонепроникний ; повна водонепроникність ) .

 

Загальні  застереження для терморегулятора РТ-16/D1

• Не рекомендується встановлювати різницю температур , при якій відбувається часте спрацьовування реле ( з частотою 1 раз хвилину). Часті спрацювання призводить до перегріву і зносу контактів реле , що може стати причиною " злипання реле " - реле не відключить навантаження.

• Не рекомендується навантажувати реле струмом понад 80 % від вказаного максимального значення. При необхідності , використовуйте контактор (магнітний пускач , проміжне реле).

Установка

• Прилад призначений для встановлення всередині приміщень. Нормальна робота гарантується при температурі навколишнього середовища в діапазоні від +5 ° С до +50 ° С і відносній вологості від 30 до 80%. При установці в приміщеннях з підвищеною вологістю (ванна кімната , кухня , туалет , басейн , сауна і т.д.) , прибор необхідно захистити від впливу пилу і вологи з степеню захисту не менше IP54 (згідно ГОСТ 14254 - пилозахищеного ; захист від бризок , падаючих в будь-якому напрямку).

• Для захисту від коротких замикань і перевантажень в колі необхідно встановлювати автоматичний вимикач ( АВ). Усталюється в розрив фазного проводу. Номінал не повинен перевищувати максимальний струм навантаження приладу .

• Для захисту людини від ураження струмом витоку в ланцюг встановлюється пристрій захисного відключення ( УЗО) .

• Для захисту від перенапруг, викликаних розрядами блискавок використовуються грозозахисні розрядники .

• Переріз проводів, що підключаються повинні відповідати величині електричного струму, споживаного навантаженням.

 

Принцип роботи опалення ПЛЕН :

• В основу роботи нагрівача , закладений відомий принцип , відповідно до якого при протіканні електричного струму провідник виділяє теплоту. У нашому випадку провідником є стрічковий резистивний елемент , що проходить струм нагріває його до температури +45 ° С. Виділене тепло , контактно передається на алюмінієвий екран , поверхню якого нагрівається до температури +43 ° С. Тепла поверхня нагрівача випромінює м'який інфрачервоний тепловий потік з довжиною хвилі 9 -15 мкм.

• Тепловий потік інфрачервоного випромінювання поглинається поверхнею стін, підлоги , меблями , предметами інтер'єру , які перебувають у приміщенні , які в свою чергу віддають вторинне тепло нижнім верствам повітря , і теплий повітряний потік піднімається знизу вгору. Прогрів приміщення відбувається по вертикалі , температура підлоги буде вище на + 3 ° С , ніж температура повітря на рівні росту людини .

• Необхідно відзначити , що площею конвективного теплообміну є вся площа стін, підлоги і предметів , що поглинають теплові інфрачервоні промені. Багаторазове збільшення площі теплообміну створює умови для швидкої зміни температури повітря в приміщенні. Теплофізичні властивості будівель , відповідні вимогам СНіП98 , дозволяють збільшити температуру повітря з +10 ° С до + 20 ° С за 30 - 40 хвилин.

• Система променевого опалення в комплекті з пристроями терморегулювання підтримує в приміщенні заданої режим температури з паузою , коли споживання електроенергії дорівнює нулю. Нульова пауза утворюється при переході з високотемпературного режиму + 20 ° С в низькотемпературний режим + 18 ° С. У неробочий і нічний час, вихідні та святкові дні, в період відсутності людей, через програмований терморегулятор можна задати системі низькотемпературний режим роботи від +10 ° С з подальшим переходом в режим + 20 ° С.

• Система променевого опалення з щільністю потужності поверхні нагрівача в 100 Вт/м2 споживає електроенергії 10 Вт / год на квадратний метр опалювальної площі при висоті стелі 3 метри. Мала споживана потужність пояснюється характеристиками сплаву резистивного нагрівального елемента і паузами в роботі ПЛЕН .