Линейка оборудования для автоматизированных систем управления микроклиматом

Представлены элементы автоматизированных систем управления микроклиматом, разработанные специалистами компании «ЭнергоПромТ» для обеспечения технологической независимости российских сельхозпредприятий. Раскрыты особенности датчиков температуры и относительной влажности, датчиков концентрации углекислого газа и аммиака, датчиков перепада давления и других элементов системы управления.

ООО «ЭнергоПромТ», г. Челябинск

скачать pdf >>

Стабильное увеличение объемов производства сельскохозяйственной продукции в России на протяжении нескольких лет во многом достигается благодаря автоматизации производственной ба­зы: ферм, тепличных хозяйств, птицефабрик, инкубаторов, агропромышленных, животноводческих комплексов и других объектов. 

Сердцем таких систем является интеллектуальный контроллер управления, способный регулировать параметры микроклимата – температуру, влажность, содержание в воздухе углекислого га­за (СО₂) и аммиака (NH₃), которые выделяются в процессе жизнедеятельности животных, а также перепад давления (дифференциальное давление воздуха), по которому определяют, насколько хорошо работает вытяжная вентиляция.

Характерным представителем выпускаемых компанией систем управления микроклиматом является модель ACC 220.1.X4.U.X5.1.THCR (рис. 1) – регулятор температуры, влажности, углекислого га­за и разрежения. К регулятору может подключаться разный комплект датчиков. Это могут быть датчики для измерения:
- температуры окружающего воздуха в диапазоне от –40 до +60 °C;
- влажности – от 0 до 100 %;
- углекислого газа – от 0 до 2000/5000/10 000/20 000 ppm в зависимости от заказа;
- дифференциального давления (разрежения) – от 0 до 200/500 Па в зависимости от заказа.

Рис. 1. Лицевая панель контроллера автоматизированной системы управления микроклиматом ACC 220.1.X4.U.X5.1.THCR

Исполнительными механизмами в системах микроклимата служат различные электроприводы. 

Резистивные датчики температуры (отдельные модели представлены на рис. 2) из поликарбоната/текаформа или нержавеющей стали имеют степень защиты оболочки до IP68 и разное номинальное сопротивление. Работу датчика обеспечивает встроенный терморезистор, сопротивление которого обратно пропорционально изменению температуры. В числе датчиков этого ти­па – аналоги изделий, изготовленных известными зарубежными производителями: сдвоенный 2ДТ‑П (аналог Petersime SP‑035195), ДТ‑10К.1.12х30.ПОМ-С.2Х (аналог SF.7), ДТ‑18К.1.12х30.ПОМ-С.2Х (аналог Dol12), ДТ‑30К.1.12х30.ПОМ-С.2Х (аналог P‑RTS‑2 ROTEM).

Рис. 2. Резистивные датчики температуры: а – настенный; б – цилиндрический; в – цилиндрический с резьбой

Датчики относительной влажности ДВ 24, а также влажности и температуры воздуха ДВТ 240 (рис. 3) различных модификаций (аналоги датчиков Petersime, JUMO, DOL, ROTEM, ТЕКО, SCOV). Эти датчики относятся к емкостному ти­пу, изменение влажности или температуры воздуха в них преобразуется в изменение электрической емкости конденсатора. Воздух подается на сенсор высокой чувствительности, осуществляющий первичное измерение параметра. Затем эта информация передается на плату обработки данных, где преобразуется в аналоговые выходные сигналы напряжения постоянного то­ка ли­бо выходные токовые сигналы, прямо пропорциональные величинам первичных измерений температуры и влажности на сенсоре. Для защиты сенсора от загрязнения во входном канале установлен съемный фильтр. Датчики относительной влажности и температуры выпускаются в различных исполнениях. Это могут быть настенные или выносные устройства с клеммным разъемом или кабелем, некоторые модели оборудованы ЖК-дисплеем для онлайн-контроля результатов измерений.

Рис. 3. Линейка датчиков относительной влажности и температуры воздуха

Датчики углекислого газа (СО₂) ти­па ДУГ 24, аналоги измерительных устройств, выпускаемых под брендами DOL, E+E Electronik, Fancom, JUMO, Petersime. Это оборудование то­же производится в разных исполнениях, которые могут различаться: способом установки (настенный, канальный или цилиндрический) и подсоединения (разъем или кабель); диапазоном измерений; видом выходного сигнала (аналоговый напряжения или токовый, цифровой RS‑485 Modbus RTU). Во всех типах датчиков используется метод измерения с помощью недисперсионных инфракрасных сенсоров (NDIR-сенсоров), обладающих отличными характеристиками избирательности, стабильности и точности, что обусловлено применением качественных прецизионных компонентов. Корпус датчиков выполнен из термопластичного полимера с высокой прочностью (поликарбоната), степень защиты корпуса IP54. Уникальная PTFE-мембрана обеспечивает защиту чувствительных элементов от попадания во­ды, грязи и пы­ли, а также возможность функционирования измерительного устройства в условиях повышенной влажности (более 95 %). Рабочие температуры для датчиков СО₂ находятся в диапазоне от 0 до +50 °C. Особенностью датчиков, разработанных специалистами челябинской компании, является возможность оптимизировать параметры управления производительностью вентиляционных систем прямо в процессе мониторинга концентраций углекислого га­за. Таким образом можно снизить потери тепловой энергии в помещении, особенно зимой. Внешний вид датчиков СО₂ различного исполнения представлен на рис. 4, основные технические характеристики – в табл. 1.

Рис. 4. Датчики углекислого газа: а – ДУГ 24 настенного исполнения; б – ДУГ 24 канального исполнения

Таблица 1. Основные характеристики датчиков углекислого газа ДУГ 24

В датчиках контроля концентраций аммиака (NH₃) серии ДАГ 24 (рис. 5) в качестве чувствительного элемента используется электрохимический сенсор, реализующий процесс переноса заряда на границах раздела двух фаз. Измеренная в воздухе рабочей зо­ны величина концентрации NH₃ также преобразуется в аналоговый выходной сигнал по то­ку или напряжению. Корпус датчика – влагозащищенный, со степенью защиты IP54, изготовлен из поликарбоната высокой прочности. В корпусе сенсора смонтированы электроды, которые разделены сепаратором, пропитанным электролитом. Все три модели датчика, которые выпускаются в настоящее время, выполнены с фланцем для монтажа на поверхность стены и стандартным промышленным разъемом, представляющим собой цилиндрический штекерный соединитель М12. Различаются модели величиной напряжения на выходе, которое составляет 0…1, 0…5 и 0…10 В для датчиков ДАГ 24.0-1.1.100.Р, ДАГ 24.0-5.1.100.Р и ДАГ 24.0-10.1.100.Р соответственно. Концентрация NH3 измеряется в пределах от 0 до 100 ppm при точности измерения 10 % (для Vmin = 1 м/с и величины то­ка нагрузки ±1 мА). При этом значение то­ка потребления не превышает величины 150 мА. Рабочая температура датчиков аммиака – 0…+50 °C, относительная влажность – 0…85 %.

Рис. 5. Датчик контроля концентраций аммиака (NH₃) серии ДАГ 24

Датчики дифференциального давления (разрежения) серий ДР 24 используются для мониторинга перепадов давления в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Их применение позволяет:
- контролировать загрязненность фильтров, установленных в системах фильтрации воздуха и управления воздушными потоками;
- контролировать и управлять системой приточно-вытяжной вентиляции.

Кроме указанных вы­ше моделей, в каталоге компании можно найти вакуумный (ДМВ‑100ПА) и жидкостный (ДМЖ‑700ПА) дифференциальные манометры.

Рассматривая вопросы автоматизации производственных процессов в сельском хозяйстве, нельзя обойти вниманием еще два важных направления. Одно из этих направлений – использование бесконтактных выключателей, встроенных в линии циркуляции кормов и концевые кормушки в системах автоматизированного кормления животных и птиц. В каталоге предприятия представлены емкостные бесконтактные выключатели (рис. 6) с резьбовыми и гладкими корпусами диаметром 18 или 30 мм, двух- и пятипроводные бесконтактные выключатели с релейным выходом и магнитные концевые выключатели, которые могут использоваться в качестве переключающих коммутационных элементов различных электросхем автоматизации. Эти устройства являются аналогами изделий бренда BERNSTEIN.

Рис. 6. Емкостный бесконтактный выключатель производства ООО «ЭнергоПромТ»

Второе направление – производство ШИМ-регуляторов, которые работают в составе системы управления микроклиматом и обеспечивают плавное регулирование освещения в помещениях, где содержат животных и птиц. Изменение освещенности позволяет создать иллюзию естественного освещения – разного в зависимости от времени суток и сезона. Например, регулятор ШИМ RPWM2 (рис. 7) разработки ООО «ЭнергоПромТ» осуществляет регулировку полевых транзисторов, меняя интенсивность освещенности в разные дни. Его конструкция предусматривает наличие встроенного тумблера для управления от внешнего источника напряжения (компьютер управления микроклиматом). Напряжение питания устройства – 12…30 В постоянного то­ка, диапазон допустимых эксплуатационных температур достаточно широк – от –40 до +60 °C.

Рис. 7. Регулятор ШИМ RPWM2

Опубликовано_в журнале ИСУП № 3(111)_2024

ООО «ЭнергоПромТ», г. Челябинск,
тел.: +7 (351) 223‑0853,
e-mail: info@energopromt.ru

Иллюстрации предоставлены компанией ООО «ЭнергоПромТ»