SE413974C - Sett och apparat for reglering av temperaturen i vexthus - Google Patents

Description

'7819611-9 40 betydande mängd solljusenergi, varigenom övergången från dagförhållanden till nattförhållanden i växthuset innebär en chockartad reducering av den totala energitillförseln till växterna, om regleringen är strikt bunden till upp- rätthållande av ett visst börvärde på temperaturen i växthuset under dagen och ett visst lägre börvärde på denna temperatur under natten med beaktande av enbart den energiekonomiska aspekten vad gäller lämplig differens mellan dessa båda bör- värden.

Med insikt härom och i syfte att undanröja den chock- verkan som växterna - enligt vad det visat sig - kan komma att utsättas för vid soliga och varma dagar, och uppnå optimal ekonomi med avseende på såväl energiförbrukning som odlings- resultat föreslås enligt uppfinningen ett sätt och en apparat för utövning av sättet med de kännetecken som framgår av patent- kravet 1 resp. 4.

Till förtydligande av uppfinningen skall ett par för närvarande föredragna utföranden därav beskrivas närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka FIG. l är ett diagram, vilket åskådliggör solljusinten- sitetens variation med tiden, FIG. 2 är ett diagram, som åskådliggör inställt börvärde på temperaturen i växthuset vid olika tidpunkter, FIG. 3 är ett blockschema över ett utförande av apparaten enligt uppfinningen, FIG. 4 är ett diagram, som åskådliggör relationen mellan inställt börvärde på nattemperaturen och infallande sol- ljusenergi, samt FIG. 5 är ett blockschema över ett annat utförande av apparaten enligt uppfinningen.

I diagrammet enligt FIG. l är intensiteten på det ljus som infaller i växthuset angiven i lux på diagrammets ordinata, medan tiden är angiven på diagrammets abskissa. Ljusintensiteten i lux är indirekt relaterad till solljuseffekten i kal/cm2/ minut. Under dagen stiger ljusintensiteten successivt från ett värde vid eller nära noll för att mitt på(dagen nå ett maximum och sedan åter sjunka till ett värde vid eller nära noll, som sedan bibehålles under natten. Den under kurvan i FIG. l av- gränsade ytan representerar den totalt tillförda solljusenergi- 40 7810611-'9 mängden i kal/cmz. Hittills har man vid regleringen av tempe- raturens börvärde inte alls tagit hänsyn till den solljus- energimängd som tillföres växterna under dagen, utan man har ställt regulatorn för växthusets värmeaggregat på en förut- bestämd temperatur under dagtid för att sedan under natten av ekonomiska skäl ha temperaturen inställd på ett förutbestämt lägre börvärde. Detta är åskådliggjort i FIG. 2, som visar börvärdet för temperaturen i växthuset på diagrammets ordinata och tiden på diagrammets abskissa. Den heldragna linjen visar temperaturförloppet enligt konventionell regleringsmetod, var- vid omkopplingen från den högre dagstemperaturen till den lägre nattemperaturen, och vice versa, sker i beroende av ett kopp- lingsur.

Uppfinningen är baserad på insikten om att den infallande solljusenergimängden måste beaktas vid fastläggande av natt- temperaturen på så sätt att mot en större solljusenergimängd skall svara ett högre börvärde på nattemperaturen i växthuset, såsom är markerat med en streckad linje i FIG. 2, för und- vikande av att växterna utsättes för en chockverkan vid över- gång från dagstemperatur till nattemperatur.

Ett föredraget utförande för åstadkommande av denna reg- lering av börvärdet på nattemperaturen på sådant sätt, att nattemperaturen ökas i proportion till solljusenergimängden, är visat i FIG. 3.

Apparaten enligt FIG. 3 innefattar en fotocell 10, som avkänner intensiteten på det i växthuset infallande solljuset och lämnar en mot ljusintensiteten proportionell elektrisk signal till en integrator ll. Denna integrator lämnar en över tiden integrerad signal, som representerar den under viss tid i växthuset infallande solljusenergimängden och som tillföres en komparator 12. Solljusenergimängden kan också mätas indirekt genom avkänning av en storhet, som är beroende av solljusenergi- mängden. Förutom signalen från integratorn ll tillföres kompa- ratorn l2 även en referenssignal från en spänningskälla 13, exempelvis en potentiometer. Varje gång signalen från integra- torn ll till komparatorn l2 når upp till värdet på referens- signalen från referensspänningskällan 13, lämnar komparatorn 12 en puls dels till en räknare l4, dels till integratorn ll, varvid räknaren räknas upp ett steg och integratorn nollställes för att på nytt integrera signalen från fotocellen 10 från noll 7a1oe11-9 l5 40 till det av referensspänningskällan l3 bestämda maximivärdet.

Räknaren 14 kommer sålunda att mottaga pulser från komparatorn 12, vilka med avseende på pulstätheten representerar intensi- teten på den infallande solstrålningen, sådan denna mätes av fotocellen 10, och med avseende på antalet pulser över viss tid representerar den under denna tid i växthuset infallande solljusenergimängden.

.Signalen från fotocellen 10 tillföres även en komparator l5, för att signalen från fotocellen i denna komparator skall jämföras med en referenssignal, vilken erhålles från en refe- rensspänningskälla 16, exempelvis.en potentiometer. Referens- signalen från spänningskällan 16 motsvarar därvid en förut- bestämd solljusintensitet, exempelvis på den nivå som är mar- kerad med en streckad horisontell linje i FIG. l, och när sig- nalen från fotocellen 10 ökar från ett värde vid eller i när- heten av noll på grund av tilltagande solljusintensitet och därvid passerar värdet på referenssignalen från 16, d v s i punkten D i FIG. l, avger komparatorn 15 en signal till räk- naren 14 för nollställning av denna. När signalen från foto- cellen l0 ligger under den nivå på solljusintensiteten som är markerad med den streckade linjen i FIG. 1 och bestämmes av referenssignalen från spänningskällan 16, lämnar komparatorn en signal till integratorn ll för att hålla denna noll- ställd under natten. I punkterna D och N i FIG. l, som repre- senterar övergången från natt till dag resp. från dag till natt, kommer integratorn ll sålunda att aktiveras resp. att nollställas.

Signalen från räknaren 14 tillföres en digital/analog- omvandlare l7, som omvandlar det i räknaren uppräknade antalet pulser till en likspänning, vilken tillföres en förstärkare l8. Från en potentiometer 19 eller annan spänningskälla uttaqes en förspänning till förstärkaren 18, vilken bestämmer utspän- ningen från förstärkaren vid insignalen noll, och från en potentiometer 20 uttages genom negativ återkoppling en för- spänning till förstärkaren 18, vilken bestämmer lutningen på förstärkarens karakteristik, vilken är negativ, så att en högre insignal motsvaras av en relativt sett lägre utsignal.

Insignalen till förstärkaren 18 representerar den under viss tidsperiod i växthuset infallande solljusenergimängden i kal/ mamæmuwmmmnñàdwmfüfiühærwmæmæu 40 7810611-'9 det antal grader, varmed temperaturen skall sänkas vid över- gång från dagstemperatur till nattemperatur. Högre solljus- energimängd svarar därvid mot ett mindre antal grader. Den nämnda tidsperioden bestämmes av fotocellen 10 i kombination med komparatorn 15 och dess referensspänningskälla 16, i det att räknaren 14 nollställes och börjar en ny uppräkning i punkten D i FIG. J och i punkten N i FIG. l i och med att integratorn ll därvid noll- ställes. Det i räknaren 14 uppräknade värdet på den infallande solljusenergimängden (= antalet räknade pulser från komparatorn 12) står sålunda kvar i räknaren 14, tills räknaren efter uppräkningen av räknaren 14 avbrytes natten åter nollställes i punkten D.

Utsignalen från förstärkaren 18 kommer följaktligen att representera ett högre eller lägre temperaturvärde, beroende på hur mycket solljusenergi som har infallit i växthuset under dagen. Samtidigt med att integratorn ll nollställes av signalen från komparatorn 15 i punkten N i FIG. 1, användes utsignalen från komparatorn 15 till att direkt eller indirekt ställa om en strömbrytare 21 från normalt frånslaget läge till tillslaget läge. Därigenom överföres utsignalen från förstärkaren 18 till en subtraherare 22, vilken från en potentiometer 23 eller annan spänningskälla tillföres en annan insignal, som representerar det högre börvärde på temperaturen i växthuset som skall gälla under dagtid. Detta värde kan ställas in med potentiometern 23.

När strömbrytaren 21 är frånslagen under dagtid, kommer signalen från subtraheraren 22 att vara lika med (eller direkt propor- tionell mot) signalen från potentiometern 23, eftersom denna signal då inte minskas med signal från förstärkaren 18. Utsig- nalen från subtraheraren 22 styr en regulator 24 för växthusets värmeaggregat, och när enbart signalen 23 styr denna regulator, hålles sålunda värmeaggregatet inställt för bibehållande av den förinställda dagstemperaturen i växthuset.

När strömbrytaren 21 är tillslagen, kommer emellertid sig- nalen från potentiometern 23 att i subtraheraren 22 reduceras med ett värde som motsvarar skillnaden mellan det inställda bör- värdet pâ dagstemperaturen i växthuset och det börvärde på natt- temperaturen, som bör väljas med hänsyn till den under dagen förcakonuuarxdu ßolljusenerqiml-ïinqden. Ju högre solljjusenerçyixnänqclen är, desto mindre värde sänkes signalen från potentiometern 23 med i subtraheraren 22, d v s desto högre blir den nattemperatur 7810511-9 40 som inställes på värmeaggregatets regulator 24.

Detta är åskådliggjort i diagrammet enligt FIG. 4, där ordinatan anger nattemperaturens börvärde (utsignalen från subtraheraren 22) och abskissan anger värdet på infallande solljusenergi (utsignalen från förstärkaren 18). Diagrammet anger relationen mellan nattemperaturens börvärde och värdet på infallande solljusenergi vid reglering av nattemperaturens börvärde med användning av apparaten i FIG. 3. Di9ital/anal°9' omvandlaren gör att regleringen kommer att ske i små steg; 2-bitars D/A-omvandling ger 4 steg, varvid regleringen följer den heldragna kurvan, Och 8-bitars 256 steg, varvid regleringen närmelsevis följer den streckade kurvan. I realiteten sker reg- leringen också i detta fall stegvis men i små steg på 0,01 - 0,05°C. Ännu mindre steg kan uppnås, om D/A-omvandlingen om- fattar ytterligare bitar (vilket kommer att motsvara 0,0l - 0,05°C per steg).

Samtidigt med att integratorn ll aktiveras i punkten D, slår strömbrytaren 21 från för övergång till dagstemperatur.

I utförandet enligt FIG. 5 är enheterna l0 - 15 anordnade och relaterade till varandra på samma sätt som i utförandet enligt FIG. 3. Utsignalen från komparatorn l5 påverkar endast integratorn ll och räknaren l4; motsvarighet till strömbrytaren 21 saknas i FIG. 5.

Utsignalen från räknaren l4 tillföres vardera av tre komparatorer 25a, 25b och 25c. Vardera av dessa komparatorer tillföras dessutom en referenssignal från en ställbar referens- spänningskälla 26a resp. 26b resp. 260, och de respektive kom- paratorerna avger en utsignal, när signalen från räknaren 14 överskrider den referenssignal som tillföres ifrågavarande komparator. Därvid är referenssignalerna inställda på stigande värden, så att referensspänningskällan 26a har lägsta värdet och referensspänningskällan 26c högsta värdet. värdena kan mot- svara exempelvis O, 50 och lO0 kal/cm2.

Utsignalerna från komparatorerna 25a, 25b och 25c till- föres ett grindnät 27 (logik). Detta grindnät har tre ingångar a, b och c, anslutna till de respektive komparatorerna 25a, 25b och 25c, och tre utgångar d, e och f, som är anslutna till var sin av tre reläspolar 28a, 28b och 28c. Grindarna i grind- nätet 27 är så kopplade, att nätet vid en insignal på enbart ingången a på grund av att signalen från räknaren 14 är högre 40 7810611-9 än referenssignalen från referensspänningskällan 26a,lämnar ström till reläspolen 28a från utgången d, vid insignal på både ingången a och ingången b på grund av att signalen från räknaren 14 är högre än såväl referenssiqnalen från referens- spänningskällan 26a som referenssignalen från referensspännings- källan 26b, lämnar ström till enbart reläspolen 28b från utgången e och vid insignal på alla tre ingångarna a, b, c på grund av att signalen från räknaren 14 är högre än referenssignalerna från alla tre referensspänningskällorna 26a, 26b och 26c, lämnar ström till enbart reläspolen 28c från utgången f. Upp- byggnaden av ett grindnät (logik) med denna funktion är välkänd för fackmannen och torde därför inte behöva beskrivas i detalj.

Reläspolarna 28a, 28b och 28c ingår i reläer med kontakter 29a och 29a', 29b och 29b' samt 29c och 29c'. En spänningskälla , till vilken den vanliga potentiometern för inställning av börvärdet på nattemperaturen i växthuset normalt är ansluten, är i detta fall över reläkontakterna 29a, 29b och 29c anslutbar till potentiometrar 3la, 3lb och 3lc, vilka är inställbara på olika spänningar, motsvarande tre olika börvärden på nattempera- turen, nämligen potentiometern 3la på den lägsta förekommande nattemperaturen och potentiometern 3lc på den högsta förekom- mande nattemperaturen. Spänningarna från de tre potentiometrarna kan en i sänder tillföras regulatorn 24 för växthusets värme- aggregat via den andra kontakten i vartdera reläet. Beroende på vilket värde räknaren l4 lämnar till komparatorerna 25a, 25b och 25c, kommer sålunda endera av reläspolarna 28a, 28b och 28c att erhålla ström för tillslagning av de tillhörande reläkontakterna i tur och ordning i beroende av uppmätt solljusenergimängd, så att det erhålles en stegvis skeende ökning av nattemperaturens börvärde enligt den med heldragna linjer inritade kurvan i FIG. 4.

Vid utförandet enligt FIG. 5 sker omkopplingen mellan dags- temperatur och nattemperatur på konventionellt sätt med använd- ning av ett kopplingsur, så att en potentiometer, som anger dags- temperaturens börvärde, är inkopplad under dagen, medan endera av potentiometrarna 3la, 3lb och 3lc är inkopplad under natten.

Det är givetvis möjligt att anordna regleringen av natt- temperaturen i flera steg än tre ifråga om apparaten enligt FIG. 5.

Regulatorn 24 styr driften av värmeaggregatet i växthuset,

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 7810611-9 PATENTKRAV

1. Sätt för reglering av temperaturen i växthus genom inställning av en till växthusets värmesystem kopplad tempera- turregulator, varvid solljusintensiteten och den i växthuset under dagtid infallande solljusenergimängden mätes och natt- 'temperaturen i beroende av solljusenergimängden inställes på ett högre börvärde vid högre solljusenergimängd och ett lägre bör- värde vid lägre solljusenergimängd, k ä n n e t e c k n a t av att mätningen av den under dagtid infallande solljusenergimäng- den påbörjas, när den mätta solljusintensiteten överskrider ett förinställbart värde, och avbrytes, när solljusintensiteten underskrider detta värde, och att temperaturregulatorn med av- seende på reglering av nattemperaturen göres beroende av den uppmätta solljusenergimängden, när den mätta solljusintensite- ten underskrider det nämnda förinställbara värdet, och göres oberoende av den uppmätta solljusenergimängden, när den mätta solljusintensiteten överskrider det nämnda förinställbara vär- det.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n_a t av att börvärdet på nattemperaturen ökas stegvis i beroende av ökande uppmätt solljusenergimängd.

3. Apparat för reglering av temperaturen i växthus med omställning av temperaturens börvärde mellan en högre dagstem- peratur och en lägre nattemperatur genom sättet enligt krav 1 eller 2, innefattande en anordning (10) för mätning av solljus- intensiteten, en anordning (14) för mätning av den i växthuset under dagtid infallande solljusenergimängden och en värmeregu- lator (24) för växthusets uppvärmningsanordning med reglerdon (17-23; 25-29) för inställning på det högre börvärdet på natt- temperaturen vid högre uppmätt solljusenergimängd och på det lägre börvärdet på nattemperaturen vid lägre uppmätt solljus- energimängd, k ä n n e t“e c k n a d av en anordning (15), som är styrd av anordningen (10) för mätning av solljusintensiteten, för att i beroende av sistnämnda anordning aktivera och avakti- vera anordningen (l4) för mätning av solljusenergimängden vid 10 ' 15 7810611-9 solljusintensitetens överskridande resp underskridande av ett förinställbart värde och för att koppla värmeregulatorn (24) till och från anordningen (14) för mätning av solljusenergi- mängden vid solljusintensitetens underskridande resp överskri- dande av det nämnda värdet. _

4. Apparat enligt krav 3, k ä n n e t e c'k n~a d av att värmeregulatorns (24) reglerdon innefattar en anordning (23) för förinställning av en mot ett förutbestämt börvärde på dags- temperaturen svarande signal och en anordning (18, 19, 20, 22) för sänkning av denna signal i omvänd proportion till uppmätt solljusenergimängd.

5. Apparat enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av att reglerdonet (25-29) innefattar en anordning för inställ- ning av värmeregulatorn (24) stegvis i omvänd proportion till uppmätt solljusenergimängd. ' ' '