CN102981531A

CN102981531A - 一种沼气定时温控装置

Info

Publication number: CN102981531A
Application number: CN2012104868372A
Authority: CN
Inventors: 胥飞
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: CN102981531B

Abstract

一种沼气定时温控装置，包括箱体和线路板，所述箱体包括按键组，用于设定时间和其对应的温度；在箱体内设有线路板；线路板包括单片机、存储器和计时器；所述存储器用于存储按键组所设定的时间和其对应的温度；所述单片机分别与第一温度传感器、浓度传感器、加热装置、水泵以及存储器连接；所述单片机用于获取第一温度传感器检测所得的发酵液温度和读取计时器的当前时间，根据当前时间及所设定的时间和其对应的温度以获得相应的设定温度，并将发酵液温度与设定温度进行比较，当发酵液温度小于设定温度，单片机触发加热装置以对发酵液进行加热，使得发酵液温度达到设定温度。本装置实现沼气池在不同的时刻维持不同的温度。

Description

一种沼气定时温控装置

技术领域

本发明涉及电子控制装置技术领域，尤其涉及一种沼气定时温控装置。

背景技术

沼气池是在我国农村广为推广的一项应用技术。利用沼气可以说是利用当地资源获取能源的一种积极有效的方法。利用沼气作为能源不仅涉及对沼气池的加温，还涉及对沼气池的控温和保温。

目前，对沼气池温控的方法有：通过在沼气池上安装太阳能装置来实现对沼气池的加温；在沼气池内安装热风炉和电炉装置等来实现对沼气池的控温；通过在沼气池上搭建暖棚来实现对沼气池的保温。

但是在沼气池上安装太阳能装置给沼气池加温所存在的不足是：加热时间不可控制、加热能量难以控制。而在沼气池内安装热风炉和电炉装置所存在不足是: 完全是使用电能来给沼气池控温，运行成本高。在沼气池上搭建暖棚来给沼气池实现控温所存在的不足时：加热时间不可控制、加热能量难以控制。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种沼气定时温控装置，该装置通过单片机控制第一温度传感器检测发酵液温度，并与设定温度比较，若检测到温度低于设定温度时，启动加热装置以加热沼气池，进而使沼气池在不同时刻维护不同温度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种沼气定时温控装置，包括箱体和线路板；所述箱体包括按键组,用于设定时间和其对应的温度；在所述箱体内设有线路板；所述线路板包括单片机、存储器和计时器；所述存储器分别与所述按键组和所述单片机相连，用于存储所述按键组所设定的时间和其对应的温度；所述单片机分别与设置在一沼气池内的第一温度传感器、浓度传感器、设置在沼气池外部的加热装置、设置在一循环水管内的水泵以及与设置在所述线路板上的存储器连接；所述单片机用于获取第一温度传感器检测所得的发酵液温度和读取计时器的当前时间，根据所述当前时间及所述存储器中的所设定的时间和其对应的温度以获得相应的设定温度，并将发酵液温度与设定温度进行比较，若发酵温度小于设定温度时，所述单片机触发所述加热装置并对发酵液进行加热，以使发酵液温度达到设定温度。

可选的，所述第一温度传感器为一数字式的温度传感器，用于检测发酵液温度。

进一步，所述沼气定时温控装置进一步包括第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在沼气池内的循环水管旁，并与所述单片机连接，用于检测循环水管的水温。

进一步，所述箱体还包括显示屏，所述显示屏与所述单片机连接，用于显示时间和发酵液温度。

进一步，所述箱体进一步包括指示灯，所述指示灯与所述单片机连接，用于指示当前沼气池的沼气是否可用。

进一步，所述加热装置包括甲烷点火装置和电加热装置。

进一步，所述电加热装置设置在沼气池外部的循环水管上，用于当浓度传感器检测到甲烷浓度小于阈值时，单片机触发电加热装置以对沼气池外部的循环水管进行加热。

进一步，所述甲烷点火装置包括一电磁阀，所述甲烷点火装置设置在沼气池顶部，用于当浓度传感器检测到甲烷浓度大于阈值时，单片机触发甲烷点火装置以对沼气池外部的循环水管进行加热。

本发明一种沼气定时温控装置的积极效果是：

（1）通过单片机的控制和加热装置的加热，使沼气池在不同的时刻维持不同的温度，进而沼气池温度不易受天气变化影响；

（2）在非用气高峰时刻降低沼气池温度，使得沼气池中发酵物的消耗减小，最大效率地利用生物质能；

（3）在用气高峰时设定温度高，提高产气率；非用气时间设定温度低，节约发酵原料。

附图说明

图1是本发明一种沼气定时温控装置的结构示意图。

图2是本发明一种沼气定时温控装置的线路板的结构示意图。

图3是本发明一种沼气定时温控装置各部件设置在沼气池的结构示意图。

图4是本发明一种沼气定时温控装置的单片机的连接示意图。

图中的标号分别表示：

11、箱体； 111、按键组； 112、显示屏； 113、指示灯；

12、线路板；121、单片机；122、存储器；

123、第一温度传感器控制电路；124、浓度传感器控制电路；

125、加热装置控制电路；126、水泵控制电路；

127、第二温度传感器控制电路；

13、第一温度传感器；14、浓度传感器；15、加热装置；

151、甲烷点火装置；152、电加热装置；

16、第二温度传感器；

20、沼气池；21、循环水管；23、水泵；

24、甲烷；25、发酵液。

具体实施方式

以下结合附图对本发明一种沼气定时温控装置的实施方式做详细说明。

参见图1～图4，一种沼气定时温控装置，包括箱体11和线路板12。在所述箱体11内设有线路板12。所述线路板12包括单片机121、存储器122、计时器（图中未示）、第一温度传感器控制电路123、浓度传感器控制电路124、加热装置控制电路125、水泵控制电路126以及第二温度传感器控制电路127。

所述箱体11包括按键组111，其设置在箱体11的表面，所述按键组111与所述单片机121连接,用于输入时间和其对应的温度。根据已定义的不同时间对应不同的关系表，相关的工作人员通过所述按键组111来进行设置时间和其对应的温度。例如，每天的5点至7点、10点至12点、15点至17点是用气高峰，设置的设定温度为30℃；17点至4点是夜间温度，设置的设定温度为15℃；其余时间，设置的设定温度为20℃，进而可以实现不同时间维持不同温度。

所述存储器122分别与所述按键组和所述单片机相连，用于存储所述按键组111所设定的时间和其对应的温度。

所述单片机121通过第一温度传感器控制电路123与设置在沼气池20内的第一温度传感器连接13；所述单片机121通过浓度传感器控制电路124与设置在沼气池20内的浓度传感器14连接；所述单片机121通过加热装置控制电路125与设置在沼气池20外部的加热装置15连接；所述单片机121通过水泵控制电路126与设置在一循环水管21内的水泵23连接；所述单片机121与设置在所述线路板12上的存储器122连接；所述单片机121与设置在所述线路板12上的计时器（图中未示）连接。所述单片机121用于获取第一温度传感器13检测所得的发酵液25温度，读取计时器的当前时间，根据所述当前时间及存储器122中所设定时间和其对应的温度以获得对应的设定温度，并将发酵夜温度与设定温度进行比较，当发酵液25温度小于设定温度时，所述单片机121触发所述加热装置15和开启循环水管21内的水泵23，以对发酵液25进行加热，进而使发酵液25温度达到设定温度。在本发明的具体实施方式中，所述单片机121为AT89C51的单片机。当然，所述单片机也替换为本领域技术人员所熟知的处理模块，比如PLC控制器，MCU控制器或CPU等。

所述箱体11进一步包括显示屏112，设置在箱体11的表面，所述显示屏112与所述单片机121连接，用于显示时间和发酵液25温度。

所述箱体11进一步包括指示灯113，设置在箱体11的表面，所述指示灯113与所述单片机121连接，用于指示沼气池20的当前沼气是否可用，以便于用户使用沼气。

较佳的，所述第一温度传感器13为一数字式的温度传感器，比如18B20数字式温度传感器。所述第一温度传感器13设置在沼气池内，且可准确地检测到发酵液温度。由于采用数字式第一温度传感器，相对于模拟第一温度传感器，其精确度更好，使用更方便灵活。

所述沼气定时温控装置进一步包括第二温度传感器16，所述第二温度传感器16设置置于沼气池20内的循环水管21中，并通过设置在线路板121上的第二温度传感器控制电路127与所述单片机121连接，用于检测循环水管21的水温。任何时候若循环水管21的水温大于35℃时，通过单片机121的控制停止加热，防止高温损害产甲烷菌。

所述加热装置15包括甲烷点火装置151和电加热装置152。所述电加热装置152设置在沼气池20外部的循环水管21上，并对在沼气池20外部的循环水管21加热。所述甲烷点火装置151包括一电磁阀（图中未示），所述甲烷点火装置151设置在沼气池20顶部，用于接收单片机121指令，并对沼气池20外部的循环水管21加热。若当单片机121测得发酵液25温度低于设定温度时，则触发加热装置15。同时所述单片机121通过设置在沼气池20内的浓度传感器14（即为甲烷浓度传感器）来检测甲烷24的浓度是否足以点燃，若可以，则触发甲烷点火装置151，并开启循环水管21内的水泵23以加热沼气池20。若检测甲烷24的浓度不足以点燃，则触发电加热装置152来加热沼气池，直至发酵液25温度达到设定温度。其中，当采用甲烷点火装置151加热过程中，若发酵液25温度达到设定温度加2℃的时候，才关闭甲烷点火装置151停止加热。当采用电加热装置152加热过程中，温度上升时，加热持续时间减少；温度降低时，加热持续时间增加。

图4是本发明一种沼气定时温控装置的单片机的连接示意图。所述单片机121不仅与所述显示屏112、指示灯113和按键组111连接，同时也与甲烷点火装置151、电加热装置152以及水泵23连接。所述单片机121根据设定的时间、所测得的发酵液温度、甲烷浓度并通过接通甲烷管触发甲烷点火装置151，或通过触发电加热装置152，并开启循环水管21内的水泵23，以对沼气池进行加热，进而使沼气池在不同时间维持不同温度。尤其保证了冬季沼气的正常使用，也节省了非用气时间的生物质能。

接下来给出上述技术方案的实施例。

实施一：当前的时间为上午11点，其对应的设定为30℃

步骤110：单片机通过第一温度传感器13获取发酵液的当前温度。

第一温度传感器13检测到发酵液的当前温度为20℃。

步骤120：单片机通过计时器获得当前时间。

当前时间为11点。

步骤130：根据所述当前时间及所述存储器中所设定的时间和其对应的温度以获得相应的设定温度。

单片机121根据所述存储器122中所设定的时间和其对应的温度，获得设定温度为30℃。

步骤140：比较发酵液温度和设定温度。

由于发酵液25温度为20℃，小于设定温度30℃，故单片机121触发加热装置15。

步骤150: 当发酵液温度小于设定温度时，所述单片机触发所述加热装置并对发酵液进行加热，以使发酵液温度达到设定温度。

步骤155：通过浓度传感器检测甲烷浓度是否大于阈值。

在单片机121触发所述加热装置15之前，单片机121通过浓度传感器14检测甲烷24浓度是否大于阈值。若浓度传感器14检测到甲烷24浓度大于阈值时，单片机121触发甲烷点火装置151，以对沼气池外部的循环水管21进行加热，同时开启循环水管21内的水泵23，以加快发酵液温度达到设定温度（此处为30℃）。在实际加热过程中，由于甲烷点火装置151启动后，其加热功率大于发酵液耗散热量且功率不能调整。故甲烷点火装置151启动后，发酵液温度缓慢上升到设定温度加2℃（此处为32℃）后才停止加热，待发酵液温度降低到设定温度。若发酵液温度达到设定温度立即停止加热，则易造成发酵液温度很快将低于设定温度而重新启动甲烷点火装置151进行加热，而这种频繁启动将损坏甲烷加热点火装置151以及水泵23。

实施二：当前的时间为晚上20点，其对应的设定为15℃

步骤210：单片机通过第一温度传感器13获取发酵液的当前温度。

第一温度传感器13检测到发酵液的当前温度为10℃。

步骤220：单片机通过计时器获得当前时间。

当前时间为晚上20点。

步骤230：根据所述当前时间及所述存储器中所设定的时间和其对应的温度以获得相应的设定温度。

单片机121根据所述存储器122中所设定的时间和其对应的温度，获得设定温度为15℃。

步骤240：比较发酵液温度和设定温度。

由于发酵液25温度为10℃，小于设定温度15℃，故单片机121触发加热装置15。

步骤250: 当发酵液温度小于设定温度时，所述单片机触发所述加热装置并对发酵液进行加热，以使发酵液温度达到设定温度。

步骤255：通过浓度传感器检测甲烷浓度是否大于阈值。

在单片机121触发所述加热装置15之前，单片机121通过浓度传感器14检测甲烷24浓度是否大于阈值。当浓度传感器14检测甲烷24浓度小于阈值时，单片机121触发电加热装置152对沼气池外部的循环水管21进行加热，同时开启循环水管21内的水泵23，以加快发酵液温度达到设定温度（此处为20℃）。电加热装置152启动后，其加热功率可在单片机121的控制下进行调节。发酵液温度达到设定温度后，电加热功率将逐步降低；若发酵液温度低于设定温度，电加热功率将逐步升高，直至电加热功率等于发酵液耗散热量，进而保持发酵液温度基本恒定。当采用电加热装置152加热过程中，温度上升时，加热持续时间减少；温度降低时，加热持续时间增加。

本发明通过单片机的控制和加热装置的加热，使沼气池在不同时间维持不同温度。尤其保证了冬季沼气的正常使用，也节省了非用气时间的生物质能。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims

1.一种沼气定时温控装置，包括箱体和线路板，其特征在于，所述箱体包括按键组,用于设定时间和其对应的温度；在所述箱体内设有线路板；所述线路板包括单片机、存储器和计时器；所述存储器分别与所述按键组和所述单片机相连，用于存储所述按键组所设定的时间和其对应的温度；所述单片机分别与设置在一沼气池内的第一温度传感器、浓度传感器、设置在沼气池外部的加热装置、设置在一循环水管内的水泵以及与设置在所述线路板上的存储器连接；所述单片机用于获取第一温度传感器检测所得的发酵液温度和读取计时器的当前时间，根据所述当前时间及所述存储器中所设定的时间和其对应的温度以获得相应的设定温度，并将发酵液温度与设定温度进行比较，当发酵液温度小于设定温度时，所述单片机触发所述加热装置并对发酵液进行加热，以使发酵液温度达到设定温度。

2.如权利要求1所述的一种沼气定时温控装置，其特征在于，所述第一温度传感器为一数字式温度传感器，用于检测发酵液温度。

3.如权利要求1所述的一种沼气定时温度装置，其特征在于，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器设置在沼气池内的循环水管旁，并与所述单片机连接，用于检测循环水管的水温。

4.如权利要求3所述的一种沼气定时温控装置，其特征在于，所述箱体还包括显示屏，所述显示屏与所述单片机连接，用于显示时间和发酵液温度。

5.如权利要求4所述的一种沼气定时温控装置，其特征在于，所述箱体还包括指示灯，所述指示灯与所述单片机连接，用于指示当前沼气池的沼气是否可用。

6.如权利要求1所述的一种沼气定时温控装置，其特征在于，所述加热装置包括甲烷点火装置和电加热装置。

7.如权利要求6所述的一种沼气定时温控装置，其特征在于，所述电加热装置设置在沼气池外部的循环水管上，用于当浓度传感器检测到甲烷浓度小于阈值时，单片机触发电加热装置以对沼气池外部的循环水管进行加热。

8.如权利要求6所述的一种沼气定时温控装置，其特征在于，所述甲烷点火装置包括一电磁阀，所述甲烷点火装置设置在沼气池顶部，用于当浓度传感器检测到甲烷浓度大于阈值时，单片机触发甲烷点火装置以对沼气池外部的循环水管进行加热。