CN110319599A - 一种温室热风炉节能加热控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温室热风炉节能加热控制装置，包括炉膛室、热风炉、温度传感器、MCU控制器和PWM功率模块，所述热风炉的下部设置有炉膛室，直流电机上安装有风扇，且直流电机、温度传感器、MCU控制器和PWM功率模块一起构成节能控制装置。该温室热风炉节能加热控制装置，结构设置合理，使用温度传感器实时监测温室内空气温度信息，MCU控制器根据测量温度值与所设定的温度范围之间的关系，输出PWM控制信号，PWM信号经过PWM功率模块被放大之后，用于驱动直流电机，电机转动速度决定着风扇的转速，能对温室内温度进行监测并能控制热风炉进风口处的风扇转速，从而实现对燃料燃烧速度以及热量产生速度的控制，能够为温室作物生长提供适宜环境。

Description

一种温室热风炉节能加热控制装置

技术领域

本发明涉及农业温室加热节能控制技术领域，具体为一种温室热风炉节能加热控制装置。

背景技术

加热能耗占据温室冬季生产成本的很大比例，因此减少温室加热能耗对于提高温室生产的经济效益具有重要意义，热风炉是我国温室冬季使用最为广泛的加热设备，与热水管道相比，热风炉具有安装简便、易维护、易操作、预热时间短、升温快等优点，但是，在加热过程中，不易控制热风炉的加热程度，传统上，采用简单的开关控制，则不仅运行能耗大，而且容易导致室内温度的剧烈波动，为此，本发明提出了一种温室热风炉加热节能控制装置。

为了解决以上所提出的热风炉所存在的缺陷和不足，急需改善热风炉的技术，该温室热风炉节能加热控制装置，整体结构设置合理，主要设置有直流电机、热风炉、温度传感器、MCU控制器和PWM功率模块，使用温度传感器实时监测温室内空气温度信息，MCU控制器根据测量温度值与所设定的温度范围之间的关系，输出PWM控制信号,该PWM信号经过PWM功率模块被放大之后，用于驱动直流电机，电机转动速度决定着风扇的转速，从而影响热风炉内燃料燃烧的速度，进而影响了所产生的热量，产生的热量通过，本发明提供的装置，能对温室内温度进行监测并能控制热风炉进风口处的风扇转速，从而实现对燃料燃烧速度以及热量产生速度的控制，能够为温室作物生长提供适宜环境，从而提供一种温室热风炉节能加热控制装置。

发明内容

1.需要解决的技术问题

本发明解决的技术问题在于，克服现有技术的热风炉在加热过程中，不易控制热风炉的加热程度，传统上，采用简单的开关控制，则不仅运行能耗大，而且容易导致室内温度的剧烈波动的缺陷，提供一种温室热风炉节能加热控制装置。所述一种温室热风炉节能加热控制装置具有整体结构设置合理，主要设置有直流电机、热风炉、温度传感器、MCU控制器和PWM功率模块，使用温度传感器实时监测温室内空气温度信息，MCU控制器根据测量温度值与所设定的温度范围之间的关系，输出PWM控制信号,该PWM信号经过PWM功率模块被放大之后，用于驱动直流电机，电机转动速度决定着风扇的转速，从而影响热风炉内燃料燃烧的速度，进而影响了所产生的热量，产生的热量通过，本发明提供的装置，能对温室内温度进行监测并能控制热风炉进风口处的风扇转速，从而实现对燃料燃烧速度以及热量产生速度的控制，能够为温室作物生长提供适宜环境等特点。

2.技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种温室热风炉节能加热控制装置，包括炉膛室、热风炉、温度传感器、MCU控制器和PWM功率模块,所述热风炉的下部设置有炉膛室，炉膛室的底部设置有底座,底座的底部设置有底板，且炉膛室的环面左侧安装有人孔,炉膛室的环面前侧开设有进料口；所述热风炉环面左侧设置有进气口，且进气口上安装有直流电机，直流电机上安装有风扇，且直流电机、温度传感器、MCU控制器和PWM功率模块一起构成节能控制装置，并且热风炉的环面右侧设置有出气口，且出气口的外端口通向电磁换热器设置，并且电磁换热器的上端开口连接有热风输出管道,热风输出管道的右侧开口连接有烟道支管。

上述的温室热风炉节能加热控制装置，其中，所述进料口的左侧铰接有外门，且进料口的右侧方设置有卡板，并且外门为可翻转结构，同时外门的右侧手柄可卡合于卡板上。

上述的温室热风炉节能加热控制装置，其中，所述底座内开设有落渣室，且底座的环面前侧开设有出渣口，并且出渣口外侧铰接有出渣口门，同时出渣口门为可翻转结构。

上述的温室热风炉节能加热控制装置，其中，所述炉膛室内设置有炉膛，并且炉膛室与底座之间隔有钢筋混凝土网板。

上述的温室热风炉节能加热控制装置，其中，所述热风炉的上端面中部设置有出烟口，且出烟口上连接有烟道主管，并且烟道支管的上端口连接在烟道主管上。

上述的温室热风炉节能加热控制装置，其中，所述热风炉上出气口和出烟口的开口内侧均安装有不锈钢过滤网板，热风炉的内侧壁面上铺设有一层隔热板。

上述的温室热风炉节能加热控制装置，其中，所述温度传感器通过电性关系与MCU控制器连接在一起，且MCU控制器与PWM功率模块之间通过PWM信号连接，并且PWM功率模块与直流电机之间电性连接。

3.有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)该温室热风炉节能加热控制装置，整体结构设置合理，主要设置有直流电机、热风炉、温度传感器、MCU控制器和PWM功率模块，使用温度传感器实时监测温室内空气温度信息，MCU控制器根据测量温度值与所设定的温度范围之间的关系，输出PWM控制信号,该PWM信号经过PWM功率模块被放大之后，用于驱动直流电机，电机转动速度决定着风扇的转速，从而影响热风炉内燃料燃烧的速度，进而影响了所产生的热量，产生的热量通过，本发明提供的装置，能对温室内温度进行监测并能控制热风炉进风口处的风扇转速，从而实现对燃料燃烧速度以及热量产生速度的控制，能够为温室作物生长提供适宜环境；

(2)热风炉的内部结构设置，热风炉内部设置有炉膛,炉膛室的底部空间即为炉膛室的内部空间，用于燃烧燃料，底座用于接收燃料渣落灰，以及直流电机连接在热风炉上的进气口上，用于引入空气，电磁换热器安装在热风炉上的出气口上，用于传输热量，更加节能，以及热风炉上的烟道主管和出烟口的设置用于传输烟气，热风炉的整个设置简便合理，方便使用。

附图说明

图1为本发明结构的正视示意图；

图2为本发明结构的内部结构示意图；

图3为本发明结构实现温室热风炉加热节能控制装置的原理图。

图中：1、底板，2、出渣口门，3、底座，4、炉膛室，5、外门，6、卡板，7、出气口，8、电磁换热器，9、热风输出管道，10、烟道支管，11、烟道主管，12、出烟口，13、进气口，14、直流电机，15、热风炉，16、人孔，17、落渣室，18、钢筋混凝土网板，19、炉膛，20、隔热板，21、温度传感器，22、MCU控制器，23、PWM功率模块，24、进料口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种温室热风炉节能加热控制装置，包括底板1、出渣口门2、底座3、炉膛室4、外门5、卡板6、出气口7、电磁换热器8、热风输出管道9、烟道支管10、烟道主管11、出烟口12、进气口13、直流电机14、热风炉15、人孔16、落渣室17、钢筋混凝土网板18、炉膛19、隔热板20、温度传感器21、MCU控制器22、PWM功率模块23和进料口24,进料口24的左侧铰接有外门5，且进料口24的右侧方设置有卡板6，并且外门5为可翻转结构，同时外门5的右侧手柄可卡合于卡板6上，热风炉15的下部设置有炉膛室4，炉膛室4的底部设置有底座3,底座3的底部设置有底板1，底座3内开设有落渣室17，且底座3的环面前侧开设有出渣口，并且出渣口外侧铰接有出渣口门2，同时出渣口门2为可翻转结构，炉膛室4内设置有炉膛19，并且炉膛室4与底座3之间隔有钢筋混凝土网板18，且炉膛室4的环面左侧安装有人孔16,炉膛室4的环面前侧开设有进料口24，热风炉15环面左侧设置有进气口13，且进气口13上安装有直流电机14，直流电机14上安装有风扇，且直流电机14、温度传感器21、MCU控制器22和PWM功率模块23一起构成节能控制装置，温度传感器21通过电性关系与MCU控制器22连接在一起，且MCU控制器22与PWM功率模块23之间通过PWM信号连接，并且PWM功率模块23与直流电机14之间电性连接，并且热风炉15的环面右侧设置有出气口7，且出气口7的外端口通向电磁换热器8设置，并且电磁换热器8的上端开口连接有热风输出管道9,热风输出管道9的右侧开口连接有烟道支管10，热风炉15的上端面中部设置有出烟口12，且出烟口12上连接有烟道主管11，并且烟道支管10的上端口连接在烟道主管11上，热风炉15上出气口7和出烟口12的开口内侧均安装有不锈钢过滤网板，热风炉15的内侧壁面上铺设有一层隔热板20。

不同作物生长所需要的适宜温度范围不同，同一种作物在不同生长时间所需要的温度也有所不同，因此，针对不同种类的作物，均把作物的生长周期划分为若干个阶段，在一个阶段，设置合适的温度范围。

首先，温度传感器实时获取室内温度值，并发送给MCU控制器，在控制器设置了模糊控制算法，能够根据温度测量值与所设定的范围的关系以及温度变化率的大小而输出对应的PWM信号，由于该信号带不动直流风扇电机，因此对控制器输出的PWM信号进行放大，为此，使用了PWM功率模块，该PWM模块的输出用以驱动直流电机，并带动风扇转动，风扇转动速度决定了进入热风炉炉膛的风量，而风量又决定了热风炉炉膛内燃料燃烧的速度，从而控制了热量产生的速度，由此，实现了从温度监测到热风炉热量产生多少的闭环控制过程。

设定的温度上限记为T_H，下限记为T_L，上下限的平均值记为T_a，上下限与中心值的最大偏差记为ΔT(ΔT＝(T_H-T_L)/2)。温度测量值记为T_in，根据温室环境控制的经验，针对温度测量值与设定的平均值之间的偏差E(E＝T_in-T_a)，设定了如表1所示的赋值表。

表1偏差语言变量E赋值表

针对温度偏差的变化率EC(EC＝E/Δt,Δt为采样周期)，也设置了类似的赋值表，如表2所示。

表2偏差变化率EC赋值表

风扇转速的最大值记为R，即风扇的转速范围为(0，R)，由于风扇转速无所谓正负之分，因此根据实际转速U与转速范围的关系，设置了如表3所示的风扇转速赋值表。

表3转速U赋值表

根据上述温度偏差、偏差变化率和风扇转速的赋值表，结合实际温室控制经验，制定了如下的模糊控制规则：

(1)If E＝PB and EC＝PB or PM or PS,then U＝PB

(2)If E＝PB and EC＝NM or NS,then U＝PM

(3)If E＝PB and EC＝NB,then U＝PS

(4)If E＝PM and EC＝PB or PM,then U＝PB

(5)If E＝PM and EC＝PS,then U＝PM

(6)If E＝PM and EC＝NS,then U＝PS

(7)If E＝PM and EC＝NM or NB,then U＝O

(8)If E＝PS and EC＝PB,then U＝PM

(9)If E＝PS and EC＝PM,then U＝PS

(10)If E＝PS and EC＝PS or NS or NM or NB,then U＝O

(11)If E＝NS or NM or NB,then U＝O

上述模糊控制规则所对应的规则表如表4所示。

表4模糊控制规则表

如图1-3所示，图中展示本设备的整体结构设置，主要设置有直流电机14、热风炉15、温度传感器21、MCU控制器22和PWM功率模块23，使用温度传感器21实时采集温室内的空气温度信息，并发送给MCU控制器22，根据测量温度值与所设定温度范围的关系，MCU控制器22执行模糊控制方法，并输出PWM信号，该PWM信号经过PWM功率模块23之后，用以驱动直流电机14，并带动风扇转动，风扇转速决定着进入热风炉炉膛的空气多少，从而影响燃料的燃烧速度以及产生热量的多少，所产生的热量影响温室内空气温度，而温度传感器21能够实时监测室内温度，由此构成闭环控制系统。

如图2所示，图中展示热风炉15的内部结构设置，热风炉15内部设置有炉膛19,炉膛室4的底部空间即为炉膛室4的内部空间，用于燃烧燃料，底座3用于接收燃料渣落灰，以及直流电机14连接在热风炉15上的进气口13上，用于引入空气，电磁换热器8安装在热风炉15上的出气口7上，用于传输热量，更加节能，以及热风炉15上的烟道主管11和出烟口12的设置用于传输烟气，热风炉15的整个设置简便合理，方便使用。

在使用该温室热风炉节能加热控制装置时，使用温度传感器21实时监测温室内空气温度信息，MCU控制器22根据测量温度值与所设定的温度范围之间的关系，输出PWM控制信号,该PWM信号经过PWM功率模块23被放大之后，用于驱动直流电机14，电机转动速度决定着风扇的转速，从而影响热风炉15内燃料燃烧的速度，进而影响了所产生的热量，产生的热量通过出气口7进入到电磁换热器8内，利用电磁换热器8进行接收热量，并通过热风输出管道9将热量输出，之后还可以进一步提高加热炉的热效率，达到节能降耗的目的，回收烟气余热，更加节能，同时电磁换热器8内的烟气可以通过烟道支管10通向烟道主管11，以及热风炉15内的大部分烟气也是通过出烟口12进入烟道主管11内，有烟道主管11输出，当热风炉15结束工作后，炉膛室4内的燃料渣会掉落到落渣室17内，打开底座3上的出渣口门2可清理出来，残余在炉膛室4内钢筋混凝土网板18上的燃料渣可以通过打开人孔16，将残渣清理细碎并通过钢筋混凝土网板18上的空隙进入到落渣室17内，方便进行清理，本发明提供的装置，能对温室内温度进行监测并能控制热风炉进风口处的风扇转速，从而实现对燃料燃烧速度以及热量产生速度的控制，能够为温室作物生长提供适宜环境。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种温室热风炉节能加热控制装置，包括炉膛室(4)、热风炉(15)、温度传感器(21)、MCU控制器(22)和PWM功率模块(23),其特征在于：所述热风炉(15)的下部设置有炉膛室(4)，炉膛室(4)的底部设置有底座(3),底座(3)的底部设置有底板(1)，且炉膛室(4)的环面左侧安装有人孔(16),炉膛室(4)的环面前侧开设有进料口(24)；所述热风炉(15)环面左侧设置有进气口(13)，且进气口(13)上安装有直流电机(14)，直流电机(14)上安装有风扇，且直流电机(14)、温度传感器(21)、MCU控制器(22)和PWM功率模块(23)一起构成节能控制装置，并且热风炉(15)的环面右侧设置有出气口(7)，且出气口(7)的外端口通向电磁换热器(8)设置，并且电磁换热器(8)的上端开口连接有热风输出管道(9),热风输出管道(9)的右侧开口连接有烟道支管(10)。

2.根据权利要求1所述的一种温室热风炉节能加热控制装置，其特征在于：所述进料口(24)的左侧铰接有外门(5)，且进料口(24)的右侧方设置有卡板(6)，并且外门(5)为可翻转结构，同时外门(5)的右侧手柄可卡合于卡板(6)上。

3.根据权利要求1所述的一种温室热风炉节能加热控制装置，其特征在于：所述底座(3)内开设有落渣室(17)，且底座(3)的环面前侧开设有出渣口，并且出渣口外侧铰接有出渣口门(2)，同时出渣口门(2)为可翻转结构。

4.根据权利要求1所述的一种温室热风炉节能加热控制装置，其特征在于：所述炉膛室(4)内设置有炉膛(19)，并且炉膛室(4)与底座(3)之间隔有钢筋混凝土网板(18)。

5.根据权利要求1所述的一种温室热风炉节能加热控制装置，其特征在于：所述热风炉(15)的上端面中部设置有出烟口(12)，且出烟口(12)上连接有烟道主管(11)，并且烟道支管(10)的上端口连接在烟道主管(11)上。

6.根据权利要求1所述的一种温室热风炉节能加热控制装置，其特征在于：所述热风炉(15)上出气口(7)和出烟口(12)的开口内侧均安装有不锈钢过滤网板，热风炉(15)的内侧壁面上铺设有一层隔热板(20)。

7.根据权利要求1所述的一种温室热风炉节能加热控制装置，其特征在于：所述温度传感器(21)通过电性关系与MCU控制器(22)连接在一起，且MCU控制器(22)与PWM功率模块(23)之间通过PWM信号连接，并且PWM功率模块(23)与直流电机(14)之间电性连接。