RU2052240C1

RU2052240C1 - Device for determining position of louver-type screen

Info

Publication number: RU2052240C1
Application number: RU9393009923A
Authority: RU
Inventors: В.П. Шарупич
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1993-02-25
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: device comprises an illumination transmitter with a photosensitive unit and amplifier at the output, installed on the base of a semispherical lens, and microlouvers disposed in the lens and connected with their position transmitters which latter are connected with a program controller and an analog-to- digital converter. The microlouvers are combined into paired sections while the photosensitive unit has the form of three photocells whose optical sensitivity zones are disposed respectively in the sprectral ranges of 400-500, 500-600 and 600-700 nm. The corresponding microlouvers of different sections of each pair are disposed contrary to each other on different sides from the lens axis of symmetry. The microlouvers of each pair of section are made of a material with preset coefficient of passing the incident optical flow in the spectral ranges, respectively, of 400-500, 500-600 and 600-700 nm. EFFECT: invention provides for adjustment of sprectral composition of natural and artificial lighting of plants in a hothouse thus increasing their cropping power. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к управлению параметрами микроклимата в теплицах. The invention relates to agriculture, namely to the management of microclimate parameters in greenhouses.

Известно устройство для определения положения жалюзийного экрана, содержащее датчик освещенности, включающий фоточувствительный узел с усилительным элементом на выходе, установленный на основании полусферического рассеивателя, и размещенные под сводом последнего микрожалюзи, соединенные посредством групповых тяг с выходами их приводов и с датчиками их положения, которые связаны с программным контроллером, при этом выход усилительного элемента соединен с последним через аналого-цифровой преобразователь. A device for determining the position of a louvered screen, comprising a light sensor, comprising a photosensitive assembly with an amplifying element at the output, mounted on the basis of a hemispherical diffuser, and placed under the arch of the last microblinds, connected via group rods to the outputs of their drives and to their position sensors, which are connected with a software controller, while the output of the amplifier element is connected to the latter through an analog-to-digital converter.

Однако влияние такого устройства на регулирование микроклимата в теплице недостаточно, так как повышается лишь естественная освещенность. However, the influence of such a device on the regulation of the microclimate in the greenhouse is not enough, since only the natural light increases.

Цель изобретения расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности управления жалюзийными экранами в теплицах с искусственным досвечиванием растений. The purpose of the invention is the expansion of the scope of the device by providing the ability to control louvered screens in greenhouses with artificial illumination of plants.

Это достигается тем, что в устройстве для определения положения жалюзийного экрана, содержащем датчик освещенности, включающий фоточувствительный узел с усилительным элементом на выходе, установленный на основании полусферического рассеивателя, и размещенные под сводом последнего микрожалюзи, соединенные посредством групповых тяг с выходами их приводов и с датчиками их положения, которые связаны с программным контроллером, при этом выход усилительного элемента соединен с последним через аналого-цифровой преобразователь согласно изобретению, микрожалюзи посредством групповых тяг соединены в секции, объединенные в пары, а фоточувствительный узел выполнен в виде фотоэлемента, зона чувствительности которого расположена в спектральном диапазоне 400-700 нм, при этом соответствующие микрожалюзи различных секций каждой пары расположены напротив друг друга по разные стороны от вертикальной плоскости симметрии полусферического рассеивателя, причем микрожалюзи каждой пары секций выполнены из материала с заданным значением коэффициента пропускания падающего оптического потока в смежных спектральных областях в диапазоне 400-500 нм. This is achieved by the fact that in the device for determining the position of the louver screen containing a light sensor, including a photosensitive assembly with an amplifying element at the output, mounted on the basis of a hemispherical diffuser, and placed under the arch of the last microblinds, connected via group rods with the outputs of their drives and with sensors their positions that are associated with the software controller, while the output of the amplifier element is connected to the latter via an analog-to-digital converter according to acquisition, microblinds through group rods are connected in sections, combined in pairs, and the photosensitive node is made in the form of a photocell, the sensitivity zone of which is located in the spectral range 400-700 nm, while the corresponding microblinds of different sections of each pair are located opposite each other on opposite sides the vertical plane of symmetry of the hemispherical diffuser, and the microblinds of each pair of sections are made of material with a given value of the transmittance of the incident optical flow in adjacent spectral regions in the range of 400-500 nm.

В предпочтительном варианте выполнения устройства микрожалюзи объединены в три пары секций, причем микрожалюзи первой пары секций выполнены из материала с заданным значением коэффициента пропускания оптического потока в спектральном диапазоне 400-500 нм, второй пары секций в области 500-600 нм, а третьей пары секций в диапазоне 600-700 нм. In a preferred embodiment, the microblinds are combined into three pairs of sections, the microblinds of the first pair of sections being made of material with a given optical transmittance in the spectral range of 400-500 nm, the second pair of sections in the region of 500-600 nm, and the third pair of sections in the range of 600-700 nm.

На фиг. 1 изображено устройство для определения положения жалюзи в теплице с системой искусственного облучения; на фиг. 2 схема устройства; на фиг. 3 четырехэлектродная лампа с системой измерения спектрального состава света; на фиг. 4 узкоспектральный жалюзийный экран, вертикальное положение жалюзи; на фиг. 5 то же, промежуточное положение; на фиг. 6 датчик измерения спектрального состава искусственного света; на фиг. 7 датчик измерения спектрального состава естественного света; на фиг. 8 датчик измерения спектрального состава естественного света; вид сверху. In FIG. 1 shows a device for determining the position of the blinds in a greenhouse with an artificial irradiation system; in FIG. 2 diagram of the device; in FIG. 3 four-electrode lamp with a system for measuring the spectral composition of light; in FIG. 4 narrow-spectrum blinds screen, vertical position of the blinds; in FIG. 5 same, intermediate position; in FIG. 6 sensor measuring the spectral composition of artificial light; in FIG. 7 sensor measuring the spectral composition of natural light; in FIG. 8 sensor measuring the spectral composition of natural light; view from above.

Устройство для определения положения жалюзийного экрана размещено в теплице 1 под скатами остекленной кровли 2. Теплица 1 оборудована многоярусными узкостеллажными гидропонными установками (МУГУ), на наклонных стойках 3 которых установлены растильни-лотки 4 для выращивания растений 5. Теплица 1 оснащена источниками оптического излучения 6, размещенными вне каркасов установки, и источниками оптического излучения 7, размещенными внутри каркасов. В качестве источников оптического излучения 6 и 7 могут быть использованы ртутные газоразрядные лампы. Устройство содержит датчик освещенности 9, включающий фоточувствительный узел с усилительным элементом на выходе. Датчик освещенности 9 установлен на основании полусферического рассеивателя 10, под сводом которого размещены выполненные в виде светофильтров микрожалюзи 11, 11' и 11", соединенные посредством групповых тяг 12 с выходами их приводов 13 и с герконовыми датчиками 14 их положения, контролирующими угол поворота или длину групповых тяг 12. Датчики 14 связаны с программным контроллером 15, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем 16. A device for determining the position of the louvre screen is located in greenhouse 1 under the slopes of the glazed roof 2. Greenhouse 1 is equipped with multi-tier narrow-rack hydroponic units (MUGU), on the inclined racks 3 of which there are plant-tray 4 for growing plants 5. The greenhouse 1 is equipped with optical radiation sources 6, placed outside the frames of the installation, and sources of optical radiation 7 placed inside the frames. As sources of optical radiation 6 and 7 can be used mercury discharge lamps. The device comprises a light sensor 9, including a photosensitive unit with an amplifying element at the output. The light sensor 9 is installed on the basis of a hemispherical diffuser 10, under the arch of which there are microblinds 11, 11 'and 11 "made in the form of light filters, connected by means of group rods 12 with the outputs of their drives 13 and with reed sensors 14 of their position, controlling the rotation angle or length group links 12. Sensors 14 are connected to a software controller 15, the output of which is connected to an analog-to-digital converter 16.

Микрожалюзи 11, 11' и 11" посредством групповых тяг 12 соединены в секции, объединенные в три пары, при этом соответствующие микрожалюзи различных секций каждой пары расположены напротив друг друга по разные стороны от вертикальной плоскости симметрии полусферического рассеивателя 10. Фоточувствительный узел выполнен в виде трех фотоэлементов, зоны оптической чувствительности которых расположены в спектральных диапазонах 400-500, 500-600 и 600-700 нм соответственно. Соответствующие микрожалюзи 11, 11' и 11" различных секций каждой пары расположены напротив друг друга по разные стороны от вертикальной плоскости симметрии полусферического рассеивателя 10, например, микрожалюзи 11 первой пары секций выполнены из материала с заданным значением коэффициента пропускания оптического потока в спектральном диапазоне 400-500 нм, второй пары секции 11' в области 500-600 нм, а третьей пары секций 11" в диапазоне 600-700 нм при этом "суммарно" зоны расположены в спектральном диапазоне 400-700 нм без перекрытия между собой. The microblinds 11, 11 'and 11 "are connected by sections 12 in groups combined in three pairs, while the corresponding microblinds of different sections of each pair are located opposite each other on opposite sides from the vertical plane of symmetry of the hemispherical diffuser 10. The photosensitive assembly is made in the form of three photocells whose optical sensitivity zones are located in the spectral ranges 400-500, 500-600 and 600-700 nm, respectively. The corresponding microblinds 11, 11 'and 11 "of different sections of each pair are located having fused each other on opposite sides of the vertical plane of symmetry of the hemispherical diffuser 10, for example, the microblinds 11 of the first pair of sections are made of material with a given optical transmittance in the spectral range 400-500 nm, the second pair of section 11 'in the region of 500-600 nm and the third pair of sections 11 "in the range of 600-700 nm while the" total "zones are located in the spectral range of 400-700 nm without overlapping.

Аналого-цифровой преобразователь 16 служит для преобразования аналогового сигнала в цифровой код. Программируемый контроллер 15 предназначен для обработки показаний интегральной естественной освещенности и ее спектральных составляющих в диапазонах 400-500 нм, 500-600 нм и 600-700 нм, запоминания кода датчиков положения 14 микрожалюзи 11, 11' и 11", запоминания интегральной и дифференциальной составляющих естественного излучения от естественного источника света, передачи их на устройство связи 17 с устройства, далее на регулятор совмещенного спектрального состава 18 для перевода жалюзи 19, 19' и 19", установленных под кровельным ограждением теплицы 1 (см. фиг. 2) посредством электроприводов 20 и групповых тяг 21 в положение, обеспечивающее максимальное пропускание естественного света за один оборот заданный спектральный состав света, а также подачи команды на изменение электрической мощности газоразрядных промежутков источника излучения 6 посредством датчиков 22, групповых тяг 21 и шкафа управления 23. An analog-to-digital converter 16 is used to convert an analog signal into a digital code. Programmable controller 15 is designed to process the readings of integrated natural illumination and its spectral components in the ranges 400-500 nm, 500-600 nm and 600-700 nm, memorize the code of position sensors 14 microblinds 11, 11 'and 11 ", memorize the integral and differential components natural radiation from a natural light source, transferring them to the communication device 17 from the device, then to the combined spectral composition regulator 18 for transferring the blinds 19, 19 'and 19 "installed under the roof fence of the greenhouse 1 (see Fig. 2) by means of electric drives 20 and group rods 21 to a position that provides maximum transmission of natural light per revolution for a given spectral composition of light, as well as commanding to change the electric power of the gas-discharge gaps of the radiation source 6 by means of sensors 22, group rods 21 and a control cabinet 23.

Четырехэлектродная газоразрядная лампа 6 (см. фиг. 3) содержит электроды 24, электрические выводы 25, плазму "синего" света 26 плазму "зеленого" света 27, плазму "красного" света 28. В качестве источника света можно применять лампы типа ДМ4-6000, ДМ4-3000 и ДМ4-750. Источники оптического излучения 7 эксплуатируются при неизменяемом постоянном напряжении и спектральном составе света. A four-electrode discharge lamp 6 (see Fig. 3) contains electrodes 24, electrical leads 25, a plasma of blue light 26, a plasma of green light 27, a plasma of red light 28. Lamps of the DM4-6000 type can be used as a light source , DM4-3000 and DM4-750. Sources of optical radiation 7 are operated with constant voltage and spectral composition of light.

Узкоспектральный жалюзийный экран (см. фиг. 4 и 5) состоит из тяг 21, связанных с электроприводами 20 жалюзи 19, 19' и 19", поворотных кронштейнов 24, подвески 25 и элемента 26, соединяющего группу жалюзи 19, 19' и 19". The narrow-spectrum louvre screen (see Figs. 4 and 5) consists of rods 21 connected to electric drives 20 of the blinds 19, 19 'and 19 ", pivoting brackets 24, pendants 25 and element 26 connecting the group of blinds 19, 19' and 19" .

Датчики 22 измерения спектрального состава искусственного света (см. фиг. 6) скомпонованы в блок датчиков с выводами электропитания 27. The sensors 22 measuring the spectral composition of artificial light (see Fig. 6) are arranged in a block of sensors with power leads 27.

Фотоэлемент включает датчики измерения спектрального состава (см. фиг. 7, 8). Датчик имеет корпус 28, установленный на подшипнике 29 основания, усилитель 9 с клеммами 30, служащими для вывода электрического сигнала, соответствующего уровню и спектральному составу естественного света. На основании усилителя 9 смонтированы фотодиод 31, размещенный под вращающимся светоизмерительным барабаном 32, имеющим интегральный 33 и узкоспектральные 34, 35 и 36 каналы, а также микропривод 37 датчика, связанный с датчиком положения 14. The photocell includes sensors for measuring spectral composition (see Fig. 7, 8). The sensor has a housing 28 mounted on a bearing 29 of the base, an amplifier 9 with terminals 30 used to output an electrical signal corresponding to the level and spectral composition of natural light. On the basis of the amplifier 9, a photodiode 31 is mounted, located under a rotating light-measuring drum 32, having an integral 33 and narrow-spectral channels 34, 35, and 36, as well as a sensor micro drive 37 connected to the position sensor 14.

Устройство для определения положения жалюзийного экрана теплицы работает по следующему алгоритму. The device for determining the position of the louvre screen of the greenhouse operates according to the following algorithm.

При определении положения микрожалюзи 11, 11' и 11", обеспечивающего максимальную естественную освещенность в теплице, в начале процесса регулирования определяют по датчикам 14 положения микрожалюзи 11, 11' и 11", затем программируемый контроллер 15 подает сигнал на электроприводы 13, которые перемещают микрожалюзи 11, 11' и 11" из предыдущего положения в соответствии с датчиками положения 14. Обеспечив максимальную естественную освещенность путем поворота жалюзи 19, 19' и 19" на тот же угол, что и микрожалюзи 11, 11' и 11", микрожалюзи останавливаются. При этом в датчике освещенности 8 посредством микропривода 37 интегральный фильтр 33 устанавливается напротив приемника излучения фотодиода 31 в соответствии с датчиками положения 14. When determining the position of the microblinds 11, 11 'and 11 ", providing maximum natural illumination in the greenhouse, at the beginning of the regulation process, the position of the microblinds 11, 11' and 11" is determined by the sensors 14, then the programmable controller 15 sends a signal to the actuators 13 that move the microblinds 11, 11 'and 11 "from the previous position in accordance with the position sensors 14. After providing maximum natural illumination by turning the blinds 19, 19' and 19" at the same angle as the micro blinds 11, 11 'and 11 ", the micro blinds stop. Moreover, in the light sensor 8 by means of a micro drive 37, an integral filter 33 is installed opposite the radiation detector of the photodiode 31 in accordance with the position sensors 14.

При определении спектральных составляющих естественной освещенности для создания оптимальной совмещенной освещенности теплицы аналого-цифровой преобразователь 16 подает сигнал на поочередной перевод светоизмерительного барабана 32 в положении 34, 35, 36, обеспечивающие их установку напротив приемника излучения 31 и измерения спектpальных составляющих интегрального излучения в областях 400-500 нм, 500-600 нм, 600-700 нм. When determining the spectral components of natural illumination to create the optimal combined illumination of the greenhouse, the analog-to-digital converter 16 sends a signal to alternately translate the light-measuring drum 32 at position 34, 35, 36, providing them to be installed opposite the radiation receiver 31 and to measure the spectral components of the integral radiation in the regions 400- 500 nm, 500-600 nm, 600-700 nm.

Максимальное значение интегральной естественной освещенности с канала 33 датчика 8, спектральные составляющие естественного света в диапазонах 400-500 нм, 500-600 нм и 600-700 нм, соответствующие им коды положения датчиков 14 и 14' записываются в программируемом контроллере 15, после чего вырабатывается команда на перевод микрожалюзи 11, 11' и 11" в положение, обеспечивающее максимальную освещенность, а также передачу спектральных составляющих естественного света в диапазонах 400-500 нм, 500-600 нм и 600-700 нм в регулятор совмещенного спектрального состава 18. С программируемого контроллера 15 через устройство связи 17 с теплицей подается команда на регулятор совмещенного спектрального состава 18, где вырабатывается команда на поворот жалюзи 19, 19' и 19" теплицы посредством электроприводов 20 с помощью тяг 21 в помещение, обеспечивающее максимальное пропускание света за один оборот. The maximum value of the integrated natural illumination from channel 33 of the sensor 8, the spectral components of natural light in the ranges 400-500 nm, 500-600 nm and 600-700 nm, the corresponding position codes of the sensors 14 and 14 'are recorded in the programmable controller 15, and then generated the team to transfer the microblinds 11, 11 'and 11 "to a position that provides maximum illumination, as well as the transfer of the spectral components of natural light in the ranges 400-500 nm, 500-600 nm and 600-700 nm to the regulator of the combined spectral composition 18. With of the programmable controller 15 through the communication device 17 with the greenhouse, a command is sent to the regulator of the combined spectral composition 18, where a command is generated to turn the blinds 19, 19 'and 19 "of the greenhouse by means of electric drives 20 using rods 21 into the room, providing maximum light transmission in one revolution.

Одновременно регулятор совмещенного спектрального состава 18 посредством датчиков 22 искусственной составляющей совмещенного освещения в диапазонах 400-500, 500-600, 600-700 нм, а также шкафа управления 23 подает команду на лампы 6 в теплице на изменение спектрального состава газоразрядных промежутков, ответственных за области спектра 400-500, 500-600 и 600-700 нм и обеспечивание нормируемой совмещенной облученности. At the same time, the regulator of the combined spectral composition 18 through sensors 22 of the artificial component of the combined lighting in the ranges 400-500, 500-600, 600-700 nm, as well as the control cabinet 23 sends a command to the lamps 6 in the greenhouse to change the spectral composition of the gas-discharge gaps responsible for the region spectrum 400-500, 500-600 and 600-700 nm and providing normalized combined exposure.

При поиске положения микрожалюзи 11, 11' и 11", обеспечивающего недостающие спектральные составляющие в областях 400-500, 500-600 и 600-700 нм в совмещенном свете в теплице, программируемый контроллер 15 подает сигнал на электроприводы 13, которые поочередно перемещают жалюзи 11, 11' и 11" из положения, обеспечивающего максимальное пропускание, в положение, обеспечивающее заданный спектральный состав в соответствии с показаниями датчиков естественного спектрального состава 34, 35, 36 и показаниями датчиков искусственного спектрального состава 22 положения жалюзийных экранов 19, 19' и 19". When searching for the position of the microblinds 11, 11 'and 11 ", providing the missing spectral components in the regions 400-500, 500-600 and 600-700 nm in the combined light in the greenhouse, the programmable controller 15 provides a signal to the electric drives 13, which alternately move the blinds 11 , 11 'and 11 "from the position that provides maximum transmittance to the position that provides the specified spectral composition in accordance with the readings of the sensors of natural spectral composition 34, 35, 36 and the readings of the sensors of the artificial spectral composition 22 of the position of the stings yuziyny screens 19, 19 'and 19 ".

Использование в устройстве для определения положения жалюзийного экрана в теплице узкоспектральных жалюзи с узкоспектральным приемником естественного излучения дает возможность наряду с достижением максимальной величины естественной освещенности в теплице за один поворот экран регулировать спектральный состав естественной и искусственной составляющих совместного света, что повышает урожайность выращиваемых в теплицах культур. The use of narrow-spectrum blinds with a narrow-spectrum receiver of natural radiation in the device for determining the position of the louvre screen in the greenhouse makes it possible, along with reaching the maximum amount of natural light in the greenhouse, to adjust the spectral composition of the natural and artificial components of the combined light in one turn, which increases the yield of crops grown in greenhouses.

Claims

1. DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION OF THE BLINDING SCREEN, comprising a light sensor, including a photosensitive unit with an amplifying element at the output, mounted on the basis of a hemispherical diffuser, and placed under the roof of the latter microblinds, connected by group rods to the outputs of their drives and to their position sensors, which connected to the software controller, while the output of the amplifier element is connected to the latter through an analog-to-digital converter, characterized in that the microblinds By means of group rods, they are connected in sections combined in pairs, and the photosensitive assembly is made in the form of a photocell, the optical sensitivity zone of which is located in the spectral range 400 - 700 nm, while the corresponding blinds of the various sections of each pair are located opposite each other on opposite sides of the vertical plane symmetry of the hemispherical diffuser, and the microblinds of each pair of sections are made of material with a given value of the transmittance of the incident optical flux in adjacent Spectral areas in the range 400 - 700 nm.

2. The device according to claim 1, characterized in that the microblinds are combined in three pairs of sections, and the microblinds of the first pair of sections are made of material with a given optical transmittance in the spectral range 400 - 500 nm, the second pair of sections in the region 500 - 600 nm, and the third pair of sections in the range of 600 - 700 nm.