Совершенствование автоматической системы контроля за температурой зерна в зернохранилище

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Совершенствование автоматической системы контроля за температурой зерна в зернохранилище

Хранение зерна является важным этапом в зерноперерабатывающей промышленности. Проблемы, которые возникают при хранении зерна обусловлены, как правило, двумя факторами: плохим урожаем и плохим хранением.

Основная причина порчи - это отсутствие надлежащего контроля за температурой хранения зерна. Несоблюдение температурного режима способствует перемещению влаги от одной части массы зерна к другой, которая, в свою очередь, аккумулируется и вызывает порчу зерна. Самое опасное время возникает, когда хранят теплое зерно при низкой температуре зимнего периода. В зернохранилище содержится 30-60% воздуха и он соответствует температуре зерна. А при падении температуры охлаждаются и воздух, и зерно. В связи с изолирующими свойствами зерна, большая его часть и воздух в центральной части хранилища остаются примерно той же температуры, что и при закладке на хранение. Температурные различия способствуют медленному движению влаги и воздуха (возникают конвекционные потоки). В результате подобных перемещений образуется конденсат, который выпадает на хранящееся зерно и влага попадает внутрь холодного зерна. Первыми признаками такого нежелательного воздействия становится покрытие зерна коркой, а иногда и их смерзание или слипание. При обнаружении таких проявлений необходимо сразу же удалить корку и обеспечить дальнейшее хранение зерна в хорошо вентилируемом помещении.

Благодаря современным технологиям, вентиляционное оборудование возможно установить практически в любом помещении для хранения зерна. Новейшие вентиляционные системы позволяют контролировать температуру зерна, обеспечивают движение воздуха сквозь хранящееся зерно. Вентиляция, установленная в помещении для хранения зерна, позволяет поддерживать качество влажного зерна и охлаждать горячее зерно после этапа сушки.

Одним из важных этапов совершенствования условий хранения зерна и активного вентилирования является автоматизация функции контроля температуры зерна с применением современных микроконтроллеров. Необходимость в данном устройстве возникла при решении задачи контроля и стабилизации температуры зерна на одном из предприятий по обработке и хранению зерна. Современный рынок электронных комплектующих предлагает широкий ассортимент датчиков температуры. Основные отличия между ними состоят в диапазоне измеряемой температуры, напряжении питания, области применения, габаритных размерах, способах преобразования температуры, интерфейсом для взаимодействия с пользовательской управляющей системой. В настоящее время из самых популярных температурных датчиков является датчик температуры типа TCN75-5 фирмы «Microchip».

Термодатчики повсеместно используются в различных областях электроники. Это термометры, пожарные датчики сигнализации, мониторинг температуры электронной аппаратуры - усилители, источники питания, различные преобразователи, температурная защита электронных приборов, контроль технологических процессов и т.д. Используются как аналоговые, так и цифровые датчики. Преимущество цифровых датчиков в том, что исключается дополнительная погрешность измерительного канала, т.е. данные с датчика снимаются уже в «готовом» виде, возможность объединения нескольких датчиков в сеть для многозонного измерения, что упрощает коммутацию. Использование в качестве интерфейса стандартной шины «i2c» существенно упрощает стыковку с остальной аппаратурой.

В описываемой конструкции простого термореле использован недорогой цифровой датчик температуры фирмы «Microchip» типа TCN75-5,0. Малые размеры, низкая стоимость и легкость использования делают TCN75 идеальным для встраивания в различные устройства автоматики. Термометр предназначен для работы в диапазоне температур от -55 до +125 градусов, имеет дискретность 0,5 градуса, точность измерения при напряжении питания 5,0 вольт 1 градус, что идеально подходит для указанных целей. Термореле включает реле при снижении температуры ниже 40 градусов и выключает при температуре выше 55 градусов (срабатывает реле в цепи магнитного пускателя электрокаллорифера, имеется возможность изменения температуры). Принципиальная схема изображена на рисунке 1. В качестве управляющего микроконтроллера использован широко распространенный тип PIC16F84A. Светодиодный индикатор LED1 предназначен для индикации работы устройства (сигнализирует при работе). Реле Р1 должно быть рассчитано на напряжение срабатывания 12 вольт и иметь контакты, рассчитанные на коммутацию нагрузки в виде промежуточного реле в цепи магнитного пускателя электрокаллорифера. Узел на схеме рисунке 1, обозначенный как «1», можно поставить временно для контроля температуры и работоспособности устройства после изготовления. На жидко - кристаллическом индикаторе(ЖКИ). На индикаторе будет посередине отображена температура в пределах от 0 градуса до +125 градусов.

зерно хранение температурный контроль

Принципиальная схема термореле с цифровым датчиком температуры

Преимущество цифровых датчиков в том, что исключается дополнительная погрешность измерительного канала, т.е. данные с датчика снимаются уже в «готовом» виде, возможность объединения нескольких датчиков в сеть для многозонного измерения, что упрощает коммутацию. Использование в качестве интерфейса стандартной шины существенно упрощает стыковку с остальной аппаратурой.

Питание термометра может осуществляться от батарей или от сети с использованием адаптера. Выходное напряжение адаптера должно находиться в пределах 6 - 15В при токе нагрузки 100мА. Питание от сети тоже возможно, для этого есть специальный разъем. При питании от сети термометр включен постоянно. При питании термометра от сети он все время находится во включенном состоянии. Терморегулятор собран из доступных деталей. При разработке основным критерием, была хорошая повторяемость устройства. Собран терморегулятор на микрочиповском контролере. Терморегулятор имеет два режима работы. Режим нагрева, и режим охлаждения. Режим нагрева включается, когда установленная температура включения имеет значение ниже, чем выключения. А режим охлаждения включается, когда значение температуры выключения меньше включения. Терморегулятор выставляют на максимально возможную температуру для данной установленной мощности, при достижении заданного значения температуры зерна терморегулятор с помощью последовательно коммутирующей цепочки состоящей из промежуточного реле и магнитного пускателя отключает электрокаллорифер, при снижений значения температуры электрокаллорифер включается вновь.

С точки зрения надежности регулятор снабжен автоматической системой сохранения данных, что избавляет пользователя заботиться о сохранения установок в памяти. В регуляторе встроена интеллектуальная система аварийного контроля данных в постоянной памяти, а также система контроля данных в оперативной памяти. В процессе работы регулятор проверяет данные на соответствие параметрам технической документации и при возникновении ситуации, при которой температура зерна оказывается критической или падает в недопустимую область, останавливает работу системы и производит перезагрузку данных. Настоящая функция позволяет предупредить выход из строя и предотвратить работу оборудования в аварийном режиме. Функция контроля среды позволяет контролировать исправность системы отопления или охлаждения по динамическим параметрам. Контроль по времени выхода оборудования на режим и отклонение параметра регулируемой температуры выше допустимых пределов. Контроль повреждения датчика температуры и контроль выхода температуры среды за пределы индикации регулятора. В регулятор встроена функция аварийного рестарта установок или аварийного входа в меню настройки.

С промышленной точки зрения разработка автоматизированной системы регулирования температуры зерна в зернохранилище облегчит труд оперативного персонала, способствует повышению качества вентилирования, что является важнейшим критерием эффективности условий хранения зерна. Автоматический контроль за температурой зерна высвободит количество обслуживающего персонала зернохранилища.

Литература

1. Крыкбаев М.М. Совершенствование процессов сушки зернистых материалов в сушильных барабанных агрегатах: Автореф.дис…канд. техн. наук. - Алматы, 2010.-18 с.

2. Смирнов А.Д. Архитектура вычислительных систем: Радио и связь. - Москва, 1990 г.

3. Каган Б.М. Электронно-вычислительные машины и системы: Радио и связь. - Москва, 1991 г.

Размещено на Allbest.ru