专利名称：畜舍有害气体和温度自动控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属畜舍环境自动控制方面的内容，其特别适合于一般中小型规模的畜舍，自动控制畜舍的有害气体和温度。
家畜畜舍内的有害气体和温度与家畜的健康和生产性能有着密切的关系，不同畜种对有害气体的限量和温度范围要求各不相同，根据不同的畜种把畜舍内的有害气体控制在规定的限量以内，以及把畜舍温度控制在适宜温度范围以内，对于充分发挥家畜的生产性能是至关重要的。畜舍内的有害气体以氨气对家畜的危害最大，通常都采用人工控制换气风机的方法来样除畜舍内的有害气体；用人工控制排风风机的方法控制畜舍的温度。人工控制换气方法的最大缺点是人对氨气的敏感程度因人而异，无法把家畜畜舍的氨气浓度定量控制在家畜允许的浓度以下，特别是夜间，更难控制，若畜舍的换气风机夜间常停，畜舍内的有害气体得不到及时排除，使家畜蒙受高浓度有害气体的危害；若畜舍的换气风机夜间常开，在低温季节又会导致畜舍的温度过低；人工控制排风风机控制畜舍温度也存在难以定量控制和夜间不易控制的问题，严重地影响家畜的健康和生产性能。
本实用新型的目的是提供一种能够实时自动控制畜舍内有害气体和温度的装置，在适宜温度范围内，有害气体(氨气)浓度超过家畜所允许的浓度时，该装置就可自动启动换气电机，排除畜舍的氨气和其它有害气体，把畜舍的有害气体浓度定量控制在家畜所允许的浓度以下；当舍温低于家畜适宜温度范围的下限时，能够自动停止换气电机，减少畜舍内的热量损失，阻止温度的下降；当畜舍温度高于家畜适宜温度范围的上限时，它能同时开启换气和排风电机，加大畜舍内的空气流动，防止温度继续上升，减少高温对家畜的不良影响，达到自动控制畜舍的有害气体和温度以及提高家畜生产力之目的。
本实用新型是这样实现的，它主要由有害气体检测电路、防抖电路、温度区间控制电路、换气电机驱动电路和排风电机驱动电路构成。气体检测电路实时检测畜舍内的有害气体，若畜舍内的氨气浓度等于大于设定的浓度时，气体检测电路输出高电平。为防止畜舍的有害气体浓度在设定值附近波动产生的脉冲电平引起电机的频繁启动，导致电机的损坏和对电网的干扰，气体检测电路不直接接换气电机驱动电路。温度区间控制电路主要由两个温度调节器构成，一个用作设定畜舍温度的上限；一个设定畜舍温度的下限，考虑到畜舍温度在设定值附近变化时，会引起温度调节器触点的抖动，这种抖动也是引起电机频繁启动的原因之一，因此把设定温度下限的温度调节器和气体检测电路串联后接在防抖电路以前(防抖电路能够滤掉上述原因产生的脉冲分量)，换气电机驱动电路串接在最后，因此有害气体或温度在设定值附近变化产生的脉冲电平就不能通过防抖电路驱动换气电机驱动电路，解决了电动机频繁启动的问题。而畜舍有害气体浓度等于大于设定值时，气体检测电路输出的高电平可顺利的通过防抖电路，驱动换气电机驱动电路，启动换气电机，排除畜舍的有害气体。另外当畜舍温度因换气过程或舍外温度太低使其等于低于设定的下限时，串接在这个回路中的温度调节器就自动断开气体检测电路和换气电机驱动电路的联系，停止换气的进行，以减少畜舍内热量的损失和舍外冷空气的侵入，防止畜舍温度继续下降。设定温度上限的温度调节器主要用于控制排风电机驱动电路，当畜舍温度等于高于设定的上限时，可直接驱动排风电机驱动电路，启动排风电机，加大畜舍的空气流动，防止舍温继续上升，减少高温对家畜的危害；同时也可通过防抖电路驱动换气电机驱动电路，启动换气电机，这也有助于畜舍的降温(一般情况换气电机的排风量小于排风电机的排风量)。另外，这种控制方式对于用一组电机兼控畜舍的换气和排风的情况，也是较为方便的。
本装置可把畜舍的有害气体(氨气)自动控制在规定的浓度以下，克服了人工无法定量控制和夜间不能控制的问题，从而使家畜免受高浓度有害气体的危害；温度区间自动控制可把畜舍的温度控制在能够充分发挥家畜生产力的适宜温度范围以内，避免了人工控制过程使家畜经常蒙受高温或低温危害的情况。另外防抖电路有效解决了有害气体和温度在设定值附近波动时引起电动机的频繁启动，从而避免了由此引起电机损坏和对电网干扰的问题。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
附
图1是该装置的外观图，附图2是该装置的后板面示意图，附图3是该装置的原理图，它主要由有害气体检测部分和温度控制部分及换气排风部分构成，其特征是有害气体检测部分由气体检测电路(1)和(2)组成，温度控制部分由温度区间控制电路组成，换气排风部分设有换气电机驱动电路(4)和排风电机驱动电路(5)，在换气电机驱动电路(4)之前还接有防抖电路(3)。在附
图1中，装置顶部1、2是两个氨气传感器Q1、Q2的五芯插座。在装置的前板面上，3是自动运行开关K1、4是温控开关K2，5-9是发光二极管指示器，其中5是发光二极管D3，6是发光二极管D5，以显示装置的工作状态；7是发光二极管D7，9是发光二极管D6，指示畜舍的氨气浓度是否超过设定值；8是发光二极管D9，指示畜舍的温度是否超过设定的上限值。10、11是设定氨气浓度的线性指针电位器W1和W2。12是电源开关。13是温度调节器T2的旋钮，设置适宜温度范围的下限，14是温度调节器T1的旋钮，设置适宜温度范围的上限。在图2的后板面上，15是温度调节器T1的感温探头插孔，16是温度调节器T2的感温探头插孔，17是接线端子排，其中(0)号端子接零线，(1)、(2)、(3)号端子接交流接触器1CJ-3CJ，(4)、(5)、(6)号端子接交流接触器4CJ-6CJ。
气体检测电路(1)主要由半导体氨气传感器Q1和电阻R1串联，R1的一端端接地，另一端通过电阻R4接电压比较器IC1的同相输入端；电阻R3、线性指针电位器W1和电阻R6串联后，由W1的中间抽头经电阻R5接IC1的反相输入端；发光二极管D6和电阻R10串联后接Q3的集电极，及电阻R9接三极管Q3的基极所构成。气体检测电路(2)和气体检测电路(1)的结构相同。其中由三极管Q3、电阻R9、R10、发光二极管D6组成的气体检测指示电路，由Q1、R1、R3、W1、R6构成测量电桥的四个桥臂，与电压比较器IC1组成气体测量部分，另外电容C1和电阻R7串联后接在IC1的输出端和地之间，其作用是防止电路产生振荡。有害气体(氨气)检测原理是这样的畜舍氨气浓度增加时，半导体氨气传感器Q1的导电率随之增加，电阻R1上的压降也即同相输入端的电位也相应增加，不同的氨气浓度与电阻R1上的压降有一一对应的关系。调整线性指针电位器W1，使反相输入端的对地电位和不同氨气浓度下电阻R1上的压降对应相等，并把线性指针电位器W1在不同氨气浓度下对应的阻值改标为对应的氨气浓度，若畜舍内的氨气浓度小于线性指针电位器W1设定的浓度时，同相输入端的电位就低于反相输入端的电位，电压比较器输出低电平；若畜舍内的氨气浓度大于线性指针电位器W1设定的氨气浓度时，电压比较器输出高电平。这个高电平一路经R9驱动三极管Q3使D6发光，指示畜舍的氨气浓度等于大于线性指针电位器W1设定的氨气浓度；另一路经二极管D1、电阻R21、温度调节器T2的触点1、3使防抖电路(3)的三极管Q5饱和导通，经防抖电路(3)延时后输出高电平，驱动换气电机驱动电路(4)，启动换气电机工作，排除畜舍的氨气和其它有害气体。这样调整线性指针电位器W1，就可通过换气电机把畜舍的氨气控制在W1指示的浓度以下。
防抖电路(3)主要由三极管Q5的基极接温度调节器T2的触点3，Q5的集电极接继电器J，继电器的常开触点J1串接在电源V+和集成电路555之间，电阻R23接在集成电路555的2、6脚和地之间，电容C3接在555的4、8脚和2、6脚之间，及电阻R22和常开触点J2串联后并接在电容C3两端所构成。其中集成电路555、电容C3-C4、电阻R22、R23组成的延时电路构成，继电器的常开触点JI串接在电源V+和延时电路之间，其作用是控制延时电路的供电；常闭触点J2和电阻R22串联后并接在电容器C3两端，构成C3的快速放电电路。它的工作原理是这样的若畜舍的氨气浓度在设定值附近波动，气体检测电路(1)或(2)输出的电平也和这种波动同步地高低变化，以及温度在设定值附近波动时，温度调节器触点的抖动都会使得三极管Q5截止、导通交替变化。当Q5导通时，继电器的常开触点J1闭合，常闭触点J2断开，电容C3开始充电，但这种波动变化的周期远小于延时电路的延时时间，555的2、6脚的电压高于1/3V+，555复位，3脚呈低电平；而Q5截止时，常开触点J2断开，延时电路失电，常闭触点J2闭合，迅速放掉电容C3上的电荷，555的3脚呈零电位，都不能驱动换气电机驱动电路(4)，有效地解决了有害气体或温度在设定值附近波动引起电动机频繁启动的问题。而对于畜舍有害气体等于大于设定值时，气体检测电路输出的高电平；或畜舍温度等于大于设定的温度上限时，电源V+经电阻R25和二极管D0提供的高电平，都能使Q5连续饱和导通，经延时电路延时后，集成电路555的3脚输出高电平，驱动换气电机驱动电路(4)，启动换气电机工作。
换气电机驱动电路(4)主要由三个光电耦合器IC4-IC6的输入端串联后接三极管Q6的集电极，IC4的输出端接电阻R33、R39、电容C7和可控硅SCR1；IC5的输出端接电阻R34、R40、电容C8和可控硅SCR2；IC6的输出端接电阻R35、R41、电容C9和可控硅SCR3所构成。三个光电耦合器IC4-IC6的输入端串联后接三极管Q6的集电极，目的是简化可控硅的驱动电路，即用一个三极管同时控制三个可控硅的触发电路，其中光电耦合器IC4、电阻R33、R39和电容C7构成可控硅SCR1的触发电路；光电耦合器IC5、电阻R34、R40和电容C8构成可控硅SCR2的触发电路；光电耦合器IC6、电阻R35、R41和电容C9构成可控硅SCR3的触发电路。另外每个可控硅网端接有阻、容元件，其作用是防止交流接触器断电瞬间产生的过电压使可控硅误触发或击穿损坏。它的工作原理是这样的若防抖电路(3)输出为低电平，三极管Q6截止，IC4-IC6内部的可控硅切断SCR1-SCR3的触发电路，可控硅SCR1-SCR3关断；若防抖电路(3)输出为高电平，三极管Q6饱和导通，同时驱动三个串联的光电耦合器IC4-IC6，IC4-IC6内部的可控硅导通，接通SCR1-SCR3的触发电路，使三个可控硅同时触发导通，交流接触器1CJ-3CJ吸合，启动换气电机工作。
排风电机驱动电路(5)由光电耦合器IC7-IC9、可控硅SCR4-SCR6、电容C6、C10-C12、C16-C18、电阻R36-R38，R42-R44、R48-R50和交流接触器4CJ-6CJ组成。它和换气电机驱动电路(4)的差别，仅在于三个光电耦合器IC7-IC9输入端串联后一端直接接地，另一端经电阻R26接温度调节器T1的触点3，而其它部分完全与换气电机驱动电路(4)相同。它是这样工作的当畜舍温度高于温度调节器T1设定的温度范围上限时，T1的触点1、3连通，电源经温度调节器T1的触点1、3、电阻R26直接驱动三个输入端串联的光电耦合器IC7-IC9，可控硅SCR4-SCR6触发导通，启动排风电机。
温度区同控制电路是这样实现的温度调节器T1的触点1接电源；触点2接开关K1，触点3接电阻R25、R26和R27；温度调节器T2的触点1接电阻R21，触点3接防抖电路(3)中三极管Q5的基极。T1调整在家畜适宜温度范围的上限，T2调整在家畜适宜温度范围的下限。当畜舍的温度下降到家畜适宜温度范围的下限时，T2的触点1、3断开，防抖电路(3)中的三极管Q5基极开路，防抖电路(3)的输出为低电平，换气电机驱动电路(4)中三极管Q6截止，换气电机停止，以减少畜舍内热量的损失和舍外冷空气的侵入，阻止舍温的继续下降。当畜舍温度高于家畜适宜温度范围的上限时，温度调节器T1的触点1、2断开，1、3接通，电源经电阻R27驱动发光二极管D9发光，指示畜舍的温度超过适宜温度范围的上限；经电阻R26驱动排风电机驱动电路(5)，启动排风电机(有条件可把排风电机改为制冷设备)、加速畜舍内的空气流动，阻止畜舍温度继续上升，减少高温对家畜的影响。从而把畜舍温度控制在温度调节器T1、T2设定的范围以内，实现了畜舍的温度区间控制。另外电源经电阻R25、二极管D0、电阻R21、温度调节器的触点1、3使防抖电路(3)输出高电平，驱动换气电机驱动电路(4)，启动换气电机，这也有助于畜舍的降温，同时也便于有些畜舍用一组电机控制畜舍的排风和换气的情况。
开关K2(K1、K2互锁)闭合后，装置的工作在单一的温度区间控制状态。而本装置的核心是畜舍有害气体和温度的自动控制，仅当更换氨气传感器或氨气传感器损坏时它可作为临时的一种控制模式。
实施例一、装置用于自动控制蛋鸡场的蛋鸡鸡舍，三台风扇直径为700毫米的风机，由交流接触器1CJ、2CJ、3CJ控制，作换气风机用；三台风扇直径为1200毫米的风机，由交流接触器4CJ、5CJ、6CJ控制，作排风风机用。蛋鸡鸡舍的适宜温度范围为10-24℃，设定温度调节器T1为24℃，温度调节器T2为10℃。鸡舍的氨气限量为20PPM，考虑到畜舍的氨气浓度小些为宜，调整线性指针电位器W1、W2，设定氨气浓度为15PPM。接通开关K1，装置就工作在自动控制状态，当畜舍温度在10-24℃范围内，只要畜舍氨气浓度等于大于15PPM，换气电机就被启动，排除畜舍的氨气和其它有害气体；畜舍的氨气浓度小于15PPM时，换气就自动停止；当畜舍温度等于高于24℃时，换气和排风电机都被启动，加速畜舍内的空气流动，减少高温对家畜的影响；当畜舍温度等于低于10℃时，换气电机自动停止，减少畜舍的热量损失，防止舍温继续下降，实现自动控制鸡舍的有害气体和温度之目的。
二、装置用于自动控制种猪场的怀孕母猪猪舍，两台风扇直径为1200毫米和一台风扇直径为700毫米的风机，分别接在换气电机驱动电路(4)中的交流接触器1CJ-3CJ上，即用一组电机兼控猪舍的换气与排风。怀孕母猪的适宜温度为11-15℃，氨气限量为30PPM，设定温度调节器T1、T2的温度分别为15℃和11℃，设定氨气浓度为20PPM，考虑到冬季换气和排风过程猪舍内的温度变化较快，冬季可只投入一台700毫米和一台1200毫米的风机(其它季节可同时投入三台)。当舍温在11-15℃范围以内时，若氨气浓度等于大于20PPM，这组电机便自动启动，排除畜舍的氨气和其它有害气体，小于20PPM时，就停止换气；当舍温高于15℃，也是启动这组电机调节畜舍的温度；当因风机工作期间或因舍外温度太低，使猪舍温度等于低于11℃时，这组风机便自动停止，实现自动控制猪舍的有害气体和温度之目的。
权利要求1.畜舍有害气体和温度自动控制装置，它主要由有害气体检测部分和温度控制部分及换气排风部分构成，其特征是有害气体检测部分由气体检测电路(1)和(2)组成，检测电路(1)和(2)的结构相同，温度控制部分主要由两个温度调节器构成，一个设定在畜舍温度的上限，另一个设定温度的下限，设定在温度下限的温度调节器和气体检测电路(1)串联后接在防抖电路(3)之前，在防抖电路(3)和气体检测电路(1)分别串接有换气电机驱动电路(4)和排风电机驱动电路(5)。
2.根据权利要求1所述的畜舍有害气体和温度自动控制装置，其特征在于气体检测电路(1)主要由半导体氨气传感器Q1和电阻R1串联，R1的一端端接地，另一端通过电阻R4接电压比较器IC1的同相输入端，电阻R3、线性指针电位器W1和电阻R6串联后，由W1的中间抽头经电阻R5接IC1的反相输入端，发光二极管D6和电阻R10串联后接Q3的集电极，及电阻R9接三极管Q3的基极所构成。
3.根据权利要求1所述的畜舍有害气体和温度自动控制装置，其特征在于防抖电路(3)主要由三极管Q5的基极接温度调节器T2的触点3，Q5的集电极接继电器J，继电器的常开触点J1串接在电源V+和集成电路555之间，电阻R23接在集成电路555的2、6脚和地之间，电容C3接在555的4、8脚和2、6脚之间，及电阻R22和常开触点J2串联后并接在电容C3两端所构成。
4.根据权利要求1所述的畜舍有害气体和温度自动控制装置，其特征在于换气电机驱动电路(4)主要由三个光电耦合器IC4-IC6的输入端串联后接三极管Q6的集电极，IC4的输出端接电阻R33、R39、电容C7和可控硅SCR1，IC5的输出端接电阻R34、R40、电容C8和可控硅SCR2，IC6的输出端接电阻R35、R41、电容C9和可控硅SCR3所构成。
5.根据权利要求1所述的畜舍有害气体和温度自动控制装置，其特征在于在排风电机驱动电路(5)中，由三个光电耦合器IC7-IC9的输入端串联后一端直接接地，另一端经电阻R26接温度调节器T1的触点3所构成的电路。
6.根据权利要求1所述的畜舍有害气体和温度自动控制装置，其特征在于由温度调节器T1的触点1接电源，触点2接开关K1，触点3接电阻R25、R26和R27，由温度调节器T2的触点1接电阻R21，触点3接防抖电路(3)中三极管Q5的基极构成的温度区间控制电路。
专利摘要本实用新型是一种自动控制畜舍有害气体和温度的装置,特别适合于一般中小型畜舍自动排除畜舍的有害气体和控制畜舍的温度。主要特征是该装置由有害气体检测电路和温度区间控制电路及排风电机和换气电机的驱动电路构成。具有实时控制畜舍的有害气体和温度的功能,能够自动把畜舍的有害气体浓度控制在设定的浓度以下,把畜舍的温度控制在家畜的适宜温度范围以内,达到提高家畜生产力之目的。
文档编号A01K1/00GK2281644SQ96248210
公开日1998年5月20日 申请日期1996年10月25日 优先权日1996年10月25日
发明者张明海 申请人:胜利油田师范专科学校