NO793264L - Fremgangsmaate og apparat for regulering av temperaturen i veksthus. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og apparat for å regulere temperaturen i drivhus med omstilling av temperaturens skal.-verdi mellom en høyere dagstemperatur og en lavere nattetemperatur.

Det er vanlig at slik omstilling mellom ulike tempera-

turer styres av et koplingsur, som ved egnede tidspunkter på

døgnet ved overgang fra dag til natt henholdsvis fra natt til dag, omkopler regulatoren for drivhusets varmeaggregat fra en på for-

hånd innstilt dagstempera.tur til en på forhånd innstilt nattetemperatur og vice versa. Det er derved selvfølgelig av interesse på grunn av økonomiske synspunkter å ikke holde høyere tempera-

turer om natten i drivhuset enn det som trengs foråt plantene skal trives og ikke skal hemmes i tilveksten, blomstringen eller fruktsetningen.

Det er imidlertid konstatert at den nattetemperaturen,

som i løpet av en stor del av året er idealJtemperatur for plant-

ene, i en annen del av året når forholdene i løpet av dagen er de mest gunstige for plantene i påfallende høy grad virker hemmen-

de på platene. Grunnen til dette har til nå vist seg å være at plantene i løpet av dagen tilføres en betydelig mengde sollys-

energi, hvorigjennom overgangen fra dagforhold til nattforhold i drivhuset utgjør en sjokkartet redusering av den totale energi-tilførselen til plantene, dersom reguleringen er strengt bundet til opprettholdelsen av en viss skal-verdi på temperaturen i

drivhuset i løpet av dagen og en viss lavere skal-verdi på denne temperaturen i løpet av natten med hensyn kun til den energi-økonomiske aspekten som gjelder egnede forskjeller mellom disse begge skal-verdier.

Med viten herom og i den hensikt å unngå denne sjokk-virkningen som plantene fv, ifølge hva som har vist seg- kan komme til å bli utsatt for ved solrike og varme dager, og å oppnå optimal økonomi med hensyn til såvel energiforbruket som dyrknings-resultåtet foreslås ifølge oppfinnelsen en fremgangsmåte og. et apparat for utførelse av fremgangsmåten med det karakteristiske som fremgår av patentkravene.

For å tydeliggjør oppfinnelsen skal et par foretrukne utførelsesformer beskrives nærmere i det følgende med henvisning til vedfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et diagram som viser sollysintensitetens variasjoner med tiden, Fig. 2 viser, et diagram som viser innstilte skal-^verdier for .temperaturen i drivhuset ved ulike tidspunkter, Fig. 3 viser et blokkdiagram over en utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen, Fig. 4 viser et diagram som viser forholdet mellom inn-? stilt skal-verdi for natt-temperaturen og innfallende sollysenergi, og Fig. 5 viser et blokkdiagram over. en annen utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen.

På diagrammet ifølge fig. 1 er intensiteten av det innfallende lys i drivhuset angitt i lux på diagrammets ordinat, mens tiden er angitt på diagrammets abscisse. Lysintensiteten

i lux er indirekte relatert til sollyseffekten i kal/cm 2/min.

I løpet av dagen stiger lysintensiteten suksessivt fra en verdi ved eller i nærheten av null for å nå et maksimum midt på dagen, og siden igjen synke til en verdi ved eller nær null, som siden opprettholdes i løpet av natten. Den under kurven på fig. 1 av-grensede flate representerer den totale tilførte sollysenergimengden i kal/cm 2. Til nå har man ved reguleringen av temperaturens skal-verdi ikke i det hele tatt tatt hensyn til den sollysenergimengde som tilføres planten i løpet av dagen, men man har stilt regulatoren for drivhusets varmeaggregat på en forutbestemt temperatur under dagtid for siden i løpet av natten og av økonomiske grunner å ha innstilt temperaturen på en forutbestemt lavere skal-verdi. Dette er vist på fig. 2, som viser skal-verdien for temperaturen i drivhuset på diagrammet ordinat og siden på diå^-grammets abscisse. Den heltrukne linjen viser temperaturforløpet ifølge vanlige reguleringsmetoder, hvorved omkoplingen fra den

høye dagstemperaturen til den lavere nattetemperatur og vice versa, skjer i avhengighet av et koplingsur.

Oppfinnelsen ér basert på den innsikt om at den innfallende solenergimengden må tas. hensyn til ved.fastlegningen av nattetemperaturen på en slik måte at til en større sollysenergimengde skal svare en høyere skal-verdi på nattetemperaturen i drivhuset, slik som er markert med den strekede linjen på fig. 2, for å unngå at plantene utsettes for en sjokkvirkning ved overgangen fra dagtemperatur til nattetemperatur.

En foretrukket utførelsesform for å oppnå denne reguleringen av skal-verdien på nattetemperaturen på en slik måte at nattetemperaturen økes proporsjonalt med sollysenergimengden, er vist på fig. 3.

Apparatet ifølge fig. 3 omfatter en fotocelle 10, som avføler intensiteten på det i.veksthuset innfallende sollys og. gir et med lysintensiteten proporsjonalt elektrisk signal til en integrator 11. Denne integratoren gir et over tiden integrert signal, som representerer den i løpet av en viss tid inn i drivhuset fallende sollysenergimengde og som tilføres en komparator 12. Sollysenergimengden kan også måles indirekte gjennom avføling av en størrelse som er avhengig av sollysenergimengden. Foruten signalet fra integratoren 11 tilføres komparatoren 12 også et referansesignal fra en spenningskilde 13, eksempelvis et potensiometer. Hver gang signalet fra integratoren 11 til komparatoren

12 når opp til verdien på referansesignalet fra referansespenningskilden 13, avgir komparatoren 12 en puls dels til en teller 14,, dels til integratoren 11, hvorved telleren teller opp et trinn

og integratoren null-stilles for'på nytt å integrere signalet

fra fotocellen 10 fra null til det av referanséspenhingskilden

13 bestemte maksimalverdi. Telleren 14 kommer således til å motta pulser fra komparatoren 12 hvilke med hensyn til pulstettheten representerer intensiteten på den innfallende solstrålingen,

slik som denne måles av fotocellen 10, og med hensyn til antallet pulser oveir en viss tid representerer den i løpet av denne tid i drivhuset innfallende sollysenergimegnde.

Signalet fra fotocellen 10 tilføres også en komparator 15 foråt signalet fra fotocellen i denne komparatoren skal sammen-liknes med et referansesignal, som fås fra en referansespenningskilde 16, eksempelvis et potensiometer. Referansesignalet fra spenningskiIden 16 tilsvarer derved en forutbestemt sollysintensitet, eksempelvis på det nivå som er markert med en streket horisontal linje på fig. 1, og når signalet fra fotocellen 10 øker fra en verdi ved eller i nærheten av null på grunn av tiltakende sollysintensitet og derved passerer verdien på referansesignalet fra 16, d.v.s. i punktet D på fig. 1, avgir komparatoren 15 et signal til telleren 14 .for nullstilling av denne. Når signalet fra fotocellen 10 ligger under det nivå på sollysintensiteten som er markert med den strekede linjen på fig. 1 og bestemmes av referansesignalet fra spenningskilden 16, avgir komparatoren 15 et signal til integratoren 11 for å holde denne nullstilt i løpet av natten. I punktene D og N på fig. 1, som representerer overgangen fra natt til dag, henholdsvis fra dag til natt, kommer integratoren 11 således til å aktiveres resp. til å nullstilles.

Signalene fra telleren 14 tilføres en digital/analog-omformer 17, som omformer det i telleren opptatte antall pulser til en likespenning, som tilføres en forsterker 18. Fra et potensiometer 19 eller annen spenningskilde uttas en forspenning til forsterkeren 18, hvilken bestemmer utgangsspenningen fra forsterkeren ved inngangssignalet null, og fra et potensiometer 20 uttas gjennom negativ tilbakekopling en forspenning til forsterkeren 18, hvilken bestemmer hellingen på forsterkerens karak-teristikk, hvilken er negativ, slik at høyere inngangssignal til-svares av et relativt sett lavere utgangssignal. Inngangssignalet til forsterkeren 18 representerer den under en viss tidsperiode i drivhuset innfallende sollysenergimengde i kal/cm 2, mens utgangssignalet fra denne forsterkeren representerer det antall grader, hvormed temperaturen skal senkes ved overgang fra dagstemperatur til nattetemperatur. Høyere sollysenergimengde tilsvarer derved et mindre antall grader. Den nevnte tidsperioden bestemmes av fotocellen 10 i kombinasjon med komparatoren 15

og dens referansespenningskilde 16, i det telleren 14 nullstilles og begynner en ny opptelling i punktet D på fig. 1 og opptellingen av telleren 14 avbrytes i punktet N på fig. 1 i og med at integratoren 11 derved nullstilles. Den i telleren 1.4 opptalte verdi på den innfallende sollysenergimengden (= antallet talte pulser fra komparatoren 12) står således tilbake i telleren 14, til telleren etter natten igjen nullstilles i p nktet D.

Utgangssignalet fra forsterkeren 18 kommer følgelig til

å representere en høyere eller lavere temperaturverdi, avhengig av hvor mye sollysenergi som har falt inn i drivhuset i løpet av dagen. Samtidig med at integratoren 11 nullstilles av signalet fra komparatoren 15 i punktet N på fig. 1, anvendes utgangssignalet fra komparatoren 15 til å direkte eller indirekte å omstille en strømbryter 21 fra normalt avslått stilling til påslått stilling . Derved overføres utgangssignalet fra forsterkeren 18 til en subtraherer 22, fra hvilken et potensiometer 23 eller annen spenningskilde tilføres et annet inngangssignal som representerer den høyere skal-verdien på temperaturen i drivhuset som skal gjelde i løpet av dagen. Denne verdien kan innstilles med et potensiometer 23. Når strømbryteren 21 er avslått i løpet av dagen kommer signalet fra subtrahereren 22 til å .være lik med (eller direkte proporsjonal med) signalet fra potensiometeret 23, ettersom dette signal da ikke minskes med signalet fra forsterkeren 18. Utgangssignalet fra subtrahereren 22 styrer en regulator 24 for drivhusets varmeaggregat og når kun signalet 23 styrer denne regulatoren holdes således, varmeaggregatet innstilt for bibeholdelse av den på forhånd innstilte dagstemperatur i drivhuset.

Når strømbryteren 21 er påslått, kommer imidlertid signalet fra potensiometeret 23 til å reduseres i subtrahereren 22 med en verdi som tilsvarer forskjelden mellom den innstilte skal-verdien på dagstemperaturen i drivhuset og skal-verdien på nattetemperaturen som bør velges med hensyn til den i løpet av dagen forekommede sollysenergimengde. Jo høyere sollysenergimengden er desto mindre verdi sennkes signalet fra potensiometeret 23 med i subtrahereren 22, d.v.s. jo høyere blir nattetemperaturen som innstilles på varmeaggregatets regulator 24.

Dette er vist på diagrammet på fig. 4, der ordinaten angir nattetemperaturens skal-verdi (utgangssignalet fra subtrahereren 22) og abscissen angir verdien på innfallende sollysenergi (utgangssignalet fra forsterkeren 18). Diagrammet angir relasjonen mellom nattetemperaturens skal-verdi og verdien på innfallende sollysenergi ved regulering av nattetemperaturens skal-verdi med anvendelse av apparatet i fig. 3. Digital/analog-omformeren gjør at reguleringen kommer til å skje i små trinn. 2-biters D/A-omformingen gir 4 trinn, hvorved reguleringen følger den heltrukne kurven, og 8-biters 256 trinn, hvorved reguleringen tilnærmet følger den strekede kurven. I realiteten skjer reguleringen også i dette tilfellet trinnvis, men i små trinn på 0,01 - 0,05°C. Enda mindre trinn kan oppnås dersom D/A-omformeren omfatter ytterligere biter.

Samtidig med at integratoren 11 aktiveres i punktet D,

avslås strømbryteren 21 før overgangen til dagtemperatur.

I utførelsen ifølge fig. 5 er enheten 10 — 15 anordnet og relaterte til hverandre på samme måte som i utførelsen på fig. 3. Utgangssignalet fra komparatoren 15 påvirker kun integratoren 11 og telleren 14. Tilsvarende til strømbryteren 21 savnes på

fig. 5.

Utgangssignalet fra telleren 14 tilføres hver av de tre komparatorer 25a, 25b og 25c. Hver av disse komparatorer til-føres dessuten et referansesignal fra en innstillbar referansespenningskilde 26a henholdsvis 26b henholdsvis 26c og de respektive komparatorene avgir et.utgangssignal når signalet fra telleren 14 overskrider det referansesignal som tilføres de an-gjeldende komparatorer. Derved er referansesignalet innstilt på stigende verdi, slik at referansespenningskilden 26a har lavest verdi og referansespenningskilden 26c høyest verdi. Verdiene kan

. tilsvare eksempelvis 0, 50 og 100 kal/cm<2>.

Utgangssignalene fra komparatorene 25a, 25b og 25 c tilføres en portkrets 27 (logikk). Deftné portkrets har tre inn-ganger a, b og c tilsluttet de respektive komparatorene 25a, 25b og 25 c og tre utganger d, e og f, som er tilsluttet hver sine tre relespoler 28a, 28b og 2 8c. Portene i portkretsen 27 er således koplet slik at nettet ved et inngangssignal'.'pår kun inngangen a på grunn av at signalene fra telleren 14 er høyere enn ref eransesignalet fra ref eransespenningskilden 26a, gir strøn til relespolen 28a fra utgangen d, ved inngangssignal på begge inngangene a og inngangen b på grunn av at signalene fra telleren 14 er høyere enn såvel referansesignalet fra referansespenningskilden 26a som referanse^signalet fra referansespenningskilden 26b, gir strøm til kun relespolen 28b fra utgangen e og ved inngangssignal på alle tre inngangene a, b, c på grunn av at signalene fra telleren 14 er høyere enn referansesignalene fra alle tre referansespenningsk.ildene 26a, 26b og 26c, gir strøm til kun relespolen 28c fra utgangen f. Oppbygningen av en portkrets (logikk) ved denne funksjonen er velkjent for. fagmannen og er derfor ikke beskrevet i nærmere detaljer.

Relespolene 28a, 28b, 28c inngår i releene méd kon- takter 29a og 29a', 29b og 29b' samt 29c og 29c'. En spenningskilde 30, til hvilken det vanlige potensiometeret for innstilling av skal-verdien på nattetemperaturen i drivhuset normalt er tilsluttet, er i dette tilfellet tilsluttbår over relekontakten 29a, 29b, og 29c med potensiometrene 31a, 31a og 31c, hvilke er inn-stil ibare på ulike spenninger tilsvarende tre ulike skal-verdier på nattetemperaturen, nemlig potensiometeret 31a ve den laveste forekommende nattetemperatur. og potensiometeret 31c ved den høyest forekommende nattetemperatur. Spenningene fra de tre potensiometrene kan en av gangen tilføres regulatoren 24 for drivhusets varmeaggregat via den andre kontakten i hvert av releene. Avhengig av hvilken verdi telleren 14 gir til komparatorene 25a, 25b og 25c kommer således en av relespolene 28a, 28b og 28c til å få strøm for innkopling av de tilhørende rele-kontaktene i tur og orden i avhengighet av målt sollysenergimengde, slik at det fås en trinnvis økning av nattetemperaturens skal-verdi ifølge den heltrukne linjen inntegnet på kurven på fig. 4.

Ved utførelsen ifølge fig. 5 skjer omkoplingen mellom dagtemperatur og nattetemperatur på vanlig måte ved anvendelse av et koplingsur, slik at et potensiometer, som angir dagtempera-turens skal-verdi er innkoplet i løptet av dagen, mens et av potensiometrene 31a, 31b og. 31c er innkoplet i løpet av natten.

Det er givetvis mulig å anordne reguleringen av nattetemperaturen i flere trinn enn tre når der er tale om apparatet ifølge fig. 5.

Regulatoren 24 styrer driften av varmeaggregatet i drivhuset, slik at dette gjennom intermittent drift gir den opp-varmingen som kreves for at temperaturens virkelig verdi ved hvert i.tidspunkt skal stemme overens så høye som mulig med den på forhånd innstilte skal-verdi. Eventuelt kan regulatoren også styre, ventilasjonslukene i drivhuset.

De ulike elektroniske enhetene, slik som integratorene, komparatorene og tellerne har ikke blitt beskrevet i detalj,.da de anses å liggen innenfor rammen av det som er kjent for fagmannen på området.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til de to beskrevne utføielsesformene, men kan modifiseres innenfor rammen av kravene.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å regulere temperaturen i drivhus med omstilling av temperaturens skal-verdi mellom en. høyere dagstemperatur og en lavere nattetemperatur, karakterisert ved at den i drivhuset i løpet av dagtid innfallende sollysenergimengde måles direkte eller indirekte og at nattetemperaturen innstilles i avhengighet av sollysenergimengden på en.høyere verdi ved høyere sollysenergimengde.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nattetemperaturen økes trinnvis i avhengighet av økende sollysenergimengde.

3. Apparat for å regulere temperaturen i drivhus med omstilling av temperaturens skal-verdi mellom en høyere dagstemperatur og en lavere nattetemperatur gjennom fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved en anordning (10-14) for måling av den i drivhuset under dagtid innfallende solenergimengde og en av denne anordningen styrt regu-leringsinnretning (17 - 23, 25-29) for å innregulere en varme-regulator (24) for drivhusets oppvarmingsanordning til høyere nattetemperatur ved høyere målt solenergimengde..

4. Apparat ifølge krav 3, karakterisert ved at reguleringsinnretningen (17-23) omfatter en anordning (23) for på forhåndsinnstilling av en mot en. forutbestemt skal-verdi på dagstemperaturen tilsvarende signal og en anordning (18, 19, 20, 22) for senking av dette signal i omvendt proporsjon til målt solenergimengde.

5. Apparat ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved en anordning (15, 16, 21) for inn- henholdsvis utkopling av anordningen (18, 19, 20, 22) for senking av den mot den forut-bestemte skal-verdi på dagtemperaturen tilsvarende signal i avhengighet av underskridelse henholdsvis overskridelse av en forutbestemt intensitet i innfallende sollys.

6. Apparat ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at reguleringsinnretningen (25-29) omfatter en anordning for innstilling av varmeregulatoren (24) trinnvis i omvendt proporsjon med målt solenergimengde.