устройство для регулирования температуры в улье

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры в улье, содержащее датчик внутриульевой температуры, первую и вторую схемы сравнения, микрофон, микрофонный усилитель, первый и второй полосовые фильтры, силовой коммутирующий элемент, нагреватель, клеммы для подключения источника питания, при этом микрофон через микрофонный усилитель связан с входами полосовых фильтров, выходы которых соединены с соответствующими входами второй схемы сравнения, первый выход датчика внутриульевой температуры соединен с входом первой схемы сравнения, первый выход нагревателя - с первым входом силового коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с первой клеммой для подключения источника питания, второй вход силового коммутирующего элемента соединен с второй клеммой для подключения источника питания, первая и вторая клеммы для подключения источника питания соединены с шинами питания датчика внутриульевой температуры, первой схемой сравнения, микрофонного усилителя, первого и второго полосовых фильтров, второй схемы сравнения, отличающееся тем, что введены датчик внешней температуры, задатчик внешней температуры, третья схема сравнения, светоизлучатель, фотоприемник, усилитель-формирователь импульсов, блок начальной установки, блок управления задатчиком внутриульевой температуры, управляемый задатчик температуры, триггер, первый и второй элементы И, первый выход датчика внешней температуры соединен с первым выходом задатчика внешней температуры и с входом третьей схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом триггера и вторым входом блока начальной установки, первый выход управляемого задатчика температуры соединен с входом первой схемы сравнения, первый выход которой соединен с первым входом второго элемента И, второй выход первой схемы сравнения соединен с первым входом блока начальной установки, первый выход которого соединен с вторым входом триггера, а второй выход - с первым входом блока управления задатчиком температуры, выход первого элемента И соединен с третьим входом триггера и с вторым входом блока управления задатчиком температуры, выход второй схемы сравнения соединен с вторым входом второго элемента И, выход блока управления задатчиком температуры - с управляющим входом управляемого задатчика температуры, выход триггера - с первым входом первого элемента И, выход фотоприемника - с входом усилителя-формирователя импульсов, его выход соединен с вторым входом первого элемента И, светоизлучатель оптически связан с фотоприемником, выход второго элемента И соединен с управляющим входом силового коммутирующего элемента, первая и вторая клеммы для подключения источника питания соединены с шинами питания светоизлучателя, фотоприемника, усилителя-формирователя, первого элемента И, блока начальной установки, триггера, управляемого задатчика температуры, датчика внешней температуры, задатчика внешней температуры, третьей схемы сравнения, блока управления задатчиком температуры, второго элемента И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области пчеловодства и может найти применение на индивидуальных и коллективных пасеках.

Известно устройство для регулирования температуры в улье (1). Однако это устройство не обеспечивает адаптивную настройку оптимальной температуры в улье по отношению изменяющейся внешней. Поэтому возможны перегревы, провоцирующие вылет пчел при низких температурах, что ведет к ослаблению пчелосемей.

Известно устройство для регулирования внутриульевой температуры (2), содержащее датчик температуры, подключенный к первому входу схемы сравнения, второй вход которой соединен с задатчиком температуры, а выход связан с управляющим входом первого реле, управляемый выход которого соединен с нагревателем, микрофон с микрофонным усилителем, первым и вторым полосовыми фильтрами, второй схемой сравнения и вторым реле, при этом микрофон через микрофонный усилитель связан с входами полосовых фильтров, выходы которых соединены с соответствующими входами второй схемы сравнения, выход которой подключен к управляющему входу второго реле, при этом управляемый выход второго реле соединен последовательно с управляемым выходом первого реле и нагревателем.

Недостатком устройства является узкие функциональные возможности по оптимизации внутриульевой температуры.

Для устранения этих недостатков в устройство для регулирования температуры в улье, содержащее датчик внутриульевой температуры, первую и вторую схемы сравнения, микрофон, микрофонный усилитель, первый и второй полосовые фильтры, силовой коммутирующий элемент, нагреватель, клеммы для подключения источника питания, при этом микрофон через микрофонный усилитель связан с входами полосовых фильтров, выходы которых соединены с соответствующими входами второй схемы сравнения, первый выход датчика внутриульевой температуры соединен с входом первой схемы сравнения, первый выход нагревателя соединен с первым входом силового коммутирующего элемента, второй вход которого соединен с первой клеммой для подключения источника питания, второй вход силового коммутирующего элемента соединен со второй клеммой для подключения источника питания, первая и вторая клеммы для подключения источника питания соединены с шинами питания датчика внутриульевой температуры, первой схемой сравнения микрофонного усилителя, первого и второго полосового фильтров, второй схемы сравнения введены датчик внешней температуры, задатчик внешней температуры, третья схема сравнения, светоизлучатель, фотоприемник, усилитель-формирователь импульсов, блок начальной установки, блок управления задатчиком внутриульевой температуры, управляемый задатчик температуры, триггер, первый элемент И, второй элемент И, первый выход датчика внешней температуры соединен с первым выходом задатчика внешней температуры и с входом третьей схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом триггера и со вторым входом блока начальной установки, первый выход управляемого задатчика температуры соединен с входом первой схемы сравнения, первый выход которой соединен с первым входом второго элемента И, второй выход первой схемы сравнения соединен с первым входом блока начальной установки, первый выход которого соединен со вторым входом триггера, а второй выход с первым входом блока управления задатчиком температуры, выход первого элемента И соединен с третьим входом триггера и со вторым входом блока управления задатчиком температуры, выход второй схемы сравнения соединен со вторым входом второго элемента И, выход блока управления задатчиком температуры соединен с управляющим входом управляемого задатчика температуры, выход триггера соединен с первым входом первого элемента И, выход фотоприемника соединен с входом усилителя - формирователя импульсов, его выход соединен со вторым входом первого элемента И, светоизлучатель оптически связан с фотоприемником, выход второго элемента И соединен с управляющим входом силового коммутирующего элемента, первая и вторая клеммы для подключения источника питания соединены с шинами питания светоизлучателя, фотоприемника, усилителя-формирователя, первого элемента И, блока начальной установки, триггера, управляемого задатчика температуры, датчика внешней температуры, задатчика внешней температуры, третьей схемы сравнения, блока управления задатчиком температуры, второго элемента И.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для регулирования температуры в улье: датчик внешней температуры - 1, задатчик внешней температуры - 2, третья схема сравнения - 3, датчик внутриульевой температуры -4, управляемый задатчик температуры - 5, первая схема сравнения - 6, светоизлучатель - 7, фотоприемник - 8, блок начальной установки 9, усилитель-формирователь импульсов - 10, триггер 11, первый элемент И 12, блок управления задатчиком температуры 13, микрофон 14, микрофонный усилитель 15, первый полосовой фильтр 16, второй полосовой фильтр 17, вторая схема сравнения 18, второй элемент И 19, силовой коммутирующий элемент 20, нагреватель 21, клеммы для подключения источника питания 22, первый выход схемы сравнения 23, второй выход схемы сравнения 24, первый выход начальной установки 25, второй выход начальной установки 26.

Конструктивно устройство для регулирования температуры в улье выполнено в отдельном корпусе. Светоизлучатель 7 и фотоприемник 8 устанавливаются на входе контролируемого летка и через разъем соединяются с устройством, другие летки улья закрываются. Микрофон 14 - выносной, место его расположения в улье устанавливается в ходе отладки. Нагреватель 21 и устройство располагаются на дне улья. Датчик внешней температуры 1 располагается на внешней стороне улья.

Устройство работает следующим образом. Электропитание подается с клемм для подключения источника питания 22 на устройство для регулирования температуры в улье. Блок начальной установки 9 вырабатывает сигнал начальной установки, который через первый и второй выходы 25, 26 начальной установки устанавливает триггер 11 и блок управления задатчиком температуры 13 в исходное начальное состояние. На выходе триггера 11 устанавливается высокий "единичный" уровень, который поступает на первый вход первого элемента И 12 и не блокирует его работу. Пчеловод с помощью задатчика внешней температуры 2 задает внешнюю температуру (весной обычно +9^oC), ниже которой пчелам вылетать нежелательно. Если внешняя температура ниже +9^oC, то на выходах третьей 3 и второй схем сравнения установлены высокие "единичные" уровни. Высокий "единичный" уровень на выходе третьей схемы сравнения 3 не оказывает влияния на работу триггера 11. Высокий "единичный" уровень на выходе второй схемы сравнения 18 не блокирует работу второго элемента И. Устройство анализирует вылет пчел по оптической информации, получаемой от фотоприемника 8. Пчелы, вылетающие из улья, пересекают световое излучение светодиода 7. Фотоприемник 8 регистрирует вылетающих пчел, и на его выходе формируются импульсы, которые поступают на усилитель-формирователь 10. С выхода усилителя-формирователя 10 импульс, регистрирующий пролет пчелы, проходит через второй вход первого элемента И 12 поступает на второй вход триггера 11 и на второй вход блока управления задатчиком температуры 13, состоящего из счетчика, на выходе которого устанавливается первая кодовая комбинация. На выходе триггера 11 устанавливается низкий "нулевой" уровень, который блокирует дальнейшую работу блока управления задатчиком температуры 13. Последующие импульсы, формируемые усилителем-формирователем 10 при каждом вылете пчел, не изменяют состояние блока управления задатчиком температуры 13. Первая кодовая комбинация с выхода блока управления задатчиком температуры 13 поступает на управляющий вход управляемого задатчика температуры 5. Температура внутри улья регистрируется датчиком внутриульевой температуры 4. С помощью управляемого задатчика температуры 5 первая кодовая комбинация устанавливает меньшую температуру нагрева, которая обеспечивает минимальное снижение температуры нагрева. Установленное значение температуры сравнивается на первой схеме сравнения 6, которая выдает запирающий сигнал низкого "нулевого" уровня на выход схемы сравнения 23. Этот низкий "нулевой уровень" поступает через первый вход второго элемента И 19 на управляющий вход силового коммутирующего элемента 20, который отключает подачу электропитания с клемм 22 на нагревательный элемент 21. Температура нагревателя 21 снижается, например, на 1/5 часть ее прежнего значения. Температура датчика внутриульевой температуры 4 также снижается. При сравнении в первой схеме сравнения 6 со значением, выдаваемым управляемым задатчиком температуры 5, на первом выходе схемы сравнения 23 появляется высокий "единичный" уровень, который, проходя через первый вход второго элемента И 19, разблокирует силовой коммутирующий элемент 20, включая подачу электропитания с клемм 22 на нагреватель 21. На втором выходе схемы сравнения 24 формируется низкий "нулевой" импульс, который поступает на первый вход блока начальной установки 9. С первого выхода начальной установки 25 импульс низкого "нулевого" уровня устанавливает триггер 11 в исходное начальное состояние, на выходе которого устанавливается высокий "единичный" уровень. Состояние блока управления задатчиком температуры 13 не изменяется. Первый элемент И 12 разблокируется. Если в улье по-прежнему жарко, то пчелы будут вылетать из улья, что будет регистрироваться фотоприемником 8. Содержимое счетчика блока управления задатчиком температуры 13 снова увеличивается на единицу, опять осуществляется снижение температуры нагрева на 1/5, а в сумме уже на 2/5 части ее первоначального значения. Если пчелы продолжают вылетать, то температура нагревателя продолжает снижаться до тех пор, пока полностью не отключится нагреватель 21. Если пчелы при понижении температуры нагревателя 21 прекратили вылетать из улья, то это означает, что в улье установилась оптимальная температура, необходимая на данный момент пчелам. Содержимое счетчика блока управления задатчиком температуры 13 фиксируется. Если внешняя температура (температура вне улья) выше +9^oC, то пчелы могут вылетать из улья. При наличии внешней температуры выше +9^oC третья схема сравнения 3 выдает сигнал в виде низкого "нулевого" уровня, поступающего на первый вход триггера 11, на выходе которого устанавливается низкий "нулевой" уровень. Он блокирует прохождение импульсов через первый элемент И 12. Состояние нагрева нагревателя 21 фиксируется. Судить о перегреве, т. е. о наличии оптимальной температуры, по вылету пчел в этом случае нельзя, тогда необходимо провести анализ интенсивных составляющих звукового спектра в диапазоне частот 90-180 Гц и 200-400 Гц [2]. Звуковые сигналы пчелиной семьи регистрируются микрофоном 14, усиливаются микрофонным усилителем 15, с выхода которого в указанном диапазоне частот выделяются первым 16 и вторым 17 полосовыми фильтрами. Выделенные интенсивности звуковых сигналов сравниваются второй схемой сравнения 18. При перегреве интенсивность звука в диапазоне 90-180 Гц превосходит интенсивность звука в диапазоне 200-400 Гц. На выходе второй схемы сравнения 18 устанавливается низкий "нулевой" уровень, который в виде управляющего воздействия поступает через второй элемент И 19 на силовой коммутирующий элемент 20, отключая нагреватель 21. Если внешняя температура снова стала ниже 9^oC, то на выходе третьей схемы сравнения снова устанавливается высокий "единичный" уровень. По переходу из низкого "нулевого" уровня в высокий "единичный" уровень, поступающего через второй вход в блок начальной установки 9, вырабатывается сигнал начальной установки, который через первый 25 и второй 26 выходы устанавливает триггер 11 и блок управления задатчиком температуры 13 в исходное начальное состояние, что снова будет соответствовать максимуму нагрева нагревателя. Дальше в зависимости от внешней температуры. Если внешняя температура намного ниже 9^oC, то максимальная температура нагревателя 21 может оказаться оптимальной, а если нет, то процесс понижения температуры внутри улья повторится до оптимальной.

Таким образом, предлагаемое устройство для регулирования температуры воздуха в улье позволяет оптимизировать температуру нагрева, необходимую пчелам в данный период развития пчелосемьи. Это значительно снизит трудозатраты пчеловода по установлению оптимальной температуры с помощью ручной регулировки. С помощью предлагаемого устройства для регулирования температуры отпадает необходимость присутствия пчеловода на пасеке, пчелы сами в зависимости от степени развития данной пчелосемьи и с учетом внешней температуры улицы "установят" необходимую им температуру подогрева.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 1727752, A 01 К 47/00

2. Авторское свидетельство СССР N 1625460, A 01 К 47/00п