Преобразователь температура частота

ТЕРМОМЕТР ЦИФРОВОЙ

Термометром можно быстро (за 1 секунду) и точно измерить температуру тела человека, температуру растворов, воды, воздуха, фоторастворов и т.д.

Цифровой термометр предназначен для измерения температуры в диапазоне от 0 до 99,9 °С. От известных конструкций его отличает довольно широкий диапазон измеряемых температур, простота конструкции и налаживания.

Недостатком термометра является невозможность измерения отрицательных температур.

диапазон измеряемых температур. 0. 99,9 °С,

разрешающая способность. 0,1 °С;

точность измерения: в диапазоне 10. 90°С. 0,1 °С;

в диапазоне 0. 99,9 °С. 0,3 °С;

время измерения температуры. 1 с;

время индикации температуры. 3 с.

Габариты 136Х100Х50 мм, масса 0,3 кг.

Функциональная схема термометра показана на рис. 1. Прибор состоит из пяти основных блоков: преобразователя температура—частота (блок 1), генератора прямоугольных импульсов (блок 2), счетчика импульсов с дешифратором (блок 3), блока питания (4) и индикатора (блок 5).

Блок 1 преобразует прямое падение напряжения на датчике (диоде) в частоту. Импульсы с выхода преобразователя-интегратора заполняют прямоугольные импульсы, идущие с генератора, и далее поступают на счетчик — блок 3, который преобразует эти пакеты импульсов в код управления семисегментными индикаторами. Во время счета импульсов индикаторы не горят — они заперты сигналом, приходящим с генератора, который также вырабатывает сигнал сброса показаний в конце цикла индикации. Блок питания 4 вырабатывает все необходимые напряжения для питания блоков термометра.

Принципиальная схема термометра изображена на рис. 2. Ее можно взять здесь (57 Кб). За основу устройства взят преобразователь температура — частота в электронном термометре с непосредственным отсчетом [4]. Температурная зависимость падения напряжения на р-п переходе при фиксированном токе через него и малая нелинейность характеристики температура — напряжение позволяют применять полупроводниковые диоды в качестве датчиков температуры. С такими датчиками можно изготавливать электронные термометры, не вводя в приборы специальные линеаризующие устройства. В преобразователе используется датчик — диод VD5, падение напряжения на котором необходимо для работы интегратора. Интегратор собран на операционном усилителе DA2 К574УД1Б, имеющем большую скорость нарастания выходного напряжения, чем обеспечивается высокая скорость отслеживания и достигается точность преобразования, равная 0,1 °С. Когда интегрирующий конденсатор С3 заряжается до напряжения —10 В, интегратор сбрасывается однопереходным транзистором VT2. Опорное напряжение, задающее порог отпирания однопереходного транзистора и стабилизирующее ток через датчик VD5, обеспечивается термостабилизированньш стабилизатором VD3, VD4. Выходное напряжение интегратора через дифференцирующую цепочку C4R16 поступает на токовый ключ—транзистор VT3, формирующий пакеты импульсов. На базу VT3 приходят сигналы преобразователя и генератора прямоугольных импульсов. Генератор собран на операционном усилителе DA1 К140УД8Б, обеспечивающем выходное напряжение прямоугольной формы с периодом 4 с. Скважность импульсов устанавливается резистором R2 так, что отношение длительности импульса к паузе равно 1:3. За время длительности импульса, равное 1 с, на вход счетчика поступают импульсы, количество которых пропорционально измеряемой температуре за время паузы, равное 3 с, эта информация высвечивается индикатором. Во время счета индикаторы заперты напряжением —15 В, приходящим с генератора. После подсчета количества импульсов, пропорционального измеряемой температуре, ключ VT3 закрывается, лампы HL1— HL3 в течение 3 с высвечивают информацию, хранящуюся в счетчиках DD1 — DD3. В конце периода индикации транзистор VT1 и дифференцирующая цепочка C2R9 формируют импульс сброса показаний счетчиков. Для улучшения стабильности работы генератора в качестве конденсатора С1 применяется конденсатор К73П-3 с малыми токами утечки и хорошей термостабильностью.

Блок питания (рис. 3) собран по распространенной схеме. Схема блока питания - здесь (20 Кб). Опорные напряжения формируются стабилитронами VD2—VD6. Сердечник трансформатора питания инеет сечение 2,5 см 2. Его первичная обмотка намотана проводом ПЭВ 0,1 и содержит 5000 витков. Вторичные обмотки II и III намотаны проводом ПЭВ 0,14 и содержат 2х400 витков; обмотка IV—20 витков провода ПЭВ 0,31.

Для увеличения точности измерения во всем диапазоне 0. 99,9 °С можно использовать кварцевый генератор секундных импульсов, схема которого показана на рис. 4 . Задающий генератор собран на микросхеме DD1 в одном корпусе с двумя делителями частоты. Коэффициент деления первого делителя равен 2 9. а второго 2 15. Генератор с кварцевым резонатором Z1 формирует последовательность импульсов частотой 2 15 Гц (32768 Гц). Эти импульсы подаются на 15-разрядный делитель частоты. На выходе 5 микросхемы DD1 частота генератора понижается до 1 Гц. Для получения прямоугольных импульсов со скважностью 2 и периодом 2 с применен делитель частоты на D-триггере (микросхеме DD2>. С выхода 1 этой микросхемы снимается сигнал частотой 0,5 Гц. Этот сигнал подается на сетки ламп HL1—HL3 и резистор R5, сопротивление которого необходимо уменьшить до 10 кОм. Генератор, собранный по приведенной схеме, имеет хорошую временную и температурную стабильность. В случае использования кварцевого генератора следует переделать печатную плату с учетом изменения схемы (удаляются детали DA1, VD1—VD2, R1—R4, С1). Использование кварцевого генератора и термокомпенсированного конденсатора СЗ в преобразователе температура — частота позволяет снизить погрешность измерения в диапазоне 0. 99,9°С до 0,1 °С и менее. Время индикации показаний в этом варианте составляет 1 с.

Конструкция и детали. В термометре применены постоянные резисторы МЛТ 0,125, подстроечные резисторы R13, R14—СП5-3 проволочные, многооборотные. Применение однооборотных резисторов нежелательно, так как пороги срабатывания интегратора должны быть выставлены очень точно. Резистор R15— СПЗ-1Б или СПЗ-22. Конденсатор С3—К10-23 или КМ4, КМ5. Его лучше составить из нескольких конденсаторов, имеющих ТКЕ разных знаков, так, чтобы суммарный ТКЕ был близок к нулю. Эти меры необходимы для обеспечения максимальной точности измерения температуры. Для этой же цели в преобразователе используется ОУ К574УД1Б. Если достаточна точность измерения не более 0,3. 0,5°С, можно использовать ОУ К140УД8Б. Конденсатор С1 в генераторе может быть заменен другим, имеющим изоляцию из фторопласта или тефлона, соответствующей емкости и габаритов. Транзисторы блока питания VT1, VT2 могут быть КТ502, КТ503; КТ201, КТ203. Счетчик может быть построен на ИС серии К155, но тогда возрастет потребляемая мощность, потребуется внести изменения в блок питания и блок индикации прибора. Датчик прибора — германиевый точечный диод Д9. Его выводы согнуты в одну сторону, припаяны к кабелю с фторопластовой изоляцией, на половину корпуса надета трубка из полихлорвинила. Когда датчик опускается в токопроводящую среду, нужно следить, чтобы он не погружался более чем на половину длины корпуса. Для работы в агрессивных средах, с кислотами и щелочами, датчик следует защитить эпоксидной смолой, обеспечивающей его изоляцию и хорошую теплопроводность. Если возникает необходимость использования нескольких датчиков, расположенных в разных местах при точности измерения не более 0,3. 0,5 °С, можно использовать датчики КД518А, предварительно отобрав их по одинаковому падению напряжения при токе через диод 1 мА, также потребуется установить переключатель П2К на необходимое количество датчиков. Для измерения температуры фоторастворов на корпусе датчика можно закрепить кусочек пробки или. пенопласта так, чтобы подводящие концы датчика были изолированы, а корпус касался измеряемой среды и плавал на ее поверхности.

Весь термометр собран на трех печатных платах из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На одной из них, с габаритами 130х40 мм, из двустороннего стеклотекстолита собран генератор прямоугольных импульсов со счетчиком и индикаторами (рис. 5) . На второй, с габаритами 80Х40 мм, собран преобразователь температура — частота (рис. 6) и на третьей, с габаритами 130х40 мм, собран блок питания, включая и трансформатор (рис. 7) . Платы с помощью уголков крепятся к основанию из гетинакса толщиной 3 и размером 130Х Х90 мм. Все три платы размещены s корпусе размером 135х100х50 мм, спаянном из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Корпус оклеен пленкой, имитирующей ценные породы дерева. Окно для считывания показаний яа лицевой стороне корпуса термометра закрыто оргстеклом сине-зеленого цвета. Кабель датчика наматывается на выступы на задней стенке термометра. Там же выводится и кабель питания прабора. Для калибровки термометра использовались цифровой частотомер Ч3-32 и цифровой промышленный термометр. При использовании простых термометров и частотомеров точность настройки может достигать 0,3. 0,5°С.

Для калибровки преобразователя от базы транзистора VT3 отсоединяют генератор и к выходу преобразователя (коллектор VT3) присоединяют частотомер. Предварительно резистором R15 устанавливают ток через датчик VD5, равный 1,0 мА. Затем датчик помещают в среду, имеющую температуру 100 °С (кипящая вода), одновременно контролируя температуру термометром, Резистором R14 устанавливают выходную частоту 1000 Гц. Затем датчик охлаждают до 0°С (тающий снег) и резистором R13 срывают колебания интегратора — частота 0 Гц. Эти операции повторяют 3—4 раза для устранения взаимного влияния резисторов R13 и R14. Затем присоединяют генератор к базе транзистора VT3 и резистором R2 устанавливают показания счетчика при температуре 99,9 °С, равным 99,9. После этого проверяют линейность устройства во всем диапазоне. При необходимости настройку повторяют.

А. Шамов, Г. Шик

Схема принципиальная электрическая термометра

Схема принципиальная электрическая блока питания

Принципиальная схема кварцевого генератора

Печатная плата счетчика, генератора, индикатора

Печатная плата преобразователя температура - частота

Печатная плата блока питания

Примеры типовых применений преобразователей частоты с описанием технологических процессов

Рассмотрены варианты использования преобразователей частоты для регулирования производительности насосов, вентиляторов, для автоматического поддержания температуры, управления скоростью движения конвейерами, управления механизмами подъемных кранов, управления движением пассажирских лифтов.

Регулирование производительности насосов

1. Автоматическое поддержание давления в водопроводной сети

Решаемая задача: автоматическое поддержание давления воды в подающей линии (в водопроводной сети) на заданном уровне при изменении расхода.

Параметры для сравнения: расход воды Q, частота вращения двигателя n, давление воды в сети P, потребляемая мощность Рэл. На рис. 1 представлено схематическое решение задачи. На рис. 2. — одно из практических воплощении решаемой задачи - подача воды в многоэтажный жилой дом (подкачивающая насосная станция).

Система водоподачи состоит из насоса 1, приводимого в движение электродвигателем 2. Насос и электродвигатель размещены в здании насосной станции. Преобразователь частоты 3 управляет электродвигателем. Давление в водопроводной сети измеряется датчиком давления 4, сигнал обратной святи с которого поступает на преобразователь частоты. Заданное значение давления устанавливается на пульте управления преобразователя частоты и визуально контролируется по манометру 5.

В течение суток расход воды Q значительно изменяется (краны 6 - 14 открываются и закрываются). Максимальный (пиковый) расход воды приходится на утренние и вечерние часы, в то время как ночью расход практически нулевой и днем также небольшой.

Если действующее давление воды в водопроводной сети при каком-то расходе отличается от заданного, то преобразователь частоты плавно изменяет скорость вращения двигателя и насоса так, чтобы при другом расходе (потреблении) обеспечить давление в сети. Таким образом, независимо от величины расхода воды, давление воды во всех кранах поддерживается постоянным.

Преимущества использования преобразователя частоты при поддержании заданного давления:

• снижение потребления электроэнергии,
• исключение гидроударов в сети и как следствие снижение количества аварии на трубопроводах,
• устранение ударных нагрузок на электрическую сеть при пуске электропривода.

Потребляемая мощность электродвигателя при работе с насосом существенно зависит от скорости вращения двигателя, график зависимости потребляемой мощности от частоты вращения двигателя выглядит примерно так:

2. Ручное управление производительностью насоса

В качестве примера изображена схема эстакады налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны. Нефть из наземных хранилищ 1 перекачивается насосом 2 в железнодорожные цистерны (одновременно в десяток цистерн). Управление производительностью насоса осуществляет оператор с дистанционного пульта управления 5 (в качестве пульта может использоваться управляющий компьютер). Преобразователь частоты 4 по командам оператора обеспечивает требуемую производительность путем изменения скорости вращения электродвигателя 3.

Решаемая задача: управление производительностью нефтяного насоса при заполнении цистерн (нефтяной насос исключительно для примера, схема управления - элементы 2, 3, 4, 5 одинаковы для любого насоса).

Параметры: производительность насоса Q, скорость вращения электродвигателя n.

Работа простая оператор нажимает кнопку «пуск» и устанавливает заданную производительность насоса, преобразователь частоты плавно разгоняет двигатель и насос до заданной скорости. По мере наполнения цистерн оператор снижает производительность насоса, чтобы плавно заполнить цистерны и исключить расплескивание продуктов.

Преимущества использования преобразователя частоты при управлении производительностью насоса:

исключение гидроударов в магистрали и как следствие снижение количества аварии на трубопроводах, продление срока службы оборудования на счет устранения ударных нагрузок на электрическую сеть и двигатель при пуске электропривода, улучшение экологической обстановки за счет исключения расплескивания нефтепродуктов.

Регулирование производительности вентиляторов

1. Автоматическое поддержание температуры воздуха в помещении

Примеров можно привести много: производственное помещение, табачная фабрика, инкубатор, теплица.

Решаемая задача: автоматическое поддержание температуры воздуха в помещении путем отвода тепла (подразумевается, что в помещении имеется источник тепла).

Параметры: температура воздуха t, расход воздуха через вентилятор Q, скорость вращения двигателя и. потребляемая энергия Pэ.

Система поддержания заданной температуры работает в автоматическом режиме по схеме с обратной связью. Преобразователь частоты 4 управляет скоростью вращения электродвигателя 5, изменяя тем самым производительность вентилятора 2. Температура в помещении оценивается датчиком температуры 3. Заданное значение температуры устанавливается с пульта управления преобразователя частоты.

Если температура воздуха отличается от заданной, то преобразователь частоты выдаст сигнал управления на двигатель. Скорость вращения двигателя и производительность вентилятора изменяются так, что температура воздуха в помещении становится равна заданному значению.

График потребления энергии в зависимости от расхода воздуха в этом случае практически аналогичен насосному применению преобразователя частоты.

При использовании преобразователя частоты обеспечивается:

точное поддержание температуры воздуха и создание оптимального микроклимата в помещении,

исключение механических регулирующих задвижек и упрощение эксплуатации системы в целом,

снижение потребления электроэнергии за счет плавного регулирования скорости двигателя (см. график).

2. Автоматическое поддержание температуры охлаждаемых жидких и газообразных продуктов

В нефтегазовом комплексе для охлаждения жидких и газообразных продуктов широко используются аппараты воздушного охлаждения и градирни. Такие же аппараты в последние годы стали активно использоваться и в других отраслях промышленности.

Основные достоинства АВО - доступность охлаждающего агента (атмосферный воздух) и простота конструкции. Одним из главных недостатков большинства работающих АВО является сложность существующей системы автоматического управления. Это приводит к повышенным затратам на электроэнергию и ремонт оборудования, нарушению технологии, снижению срока службы аппаратов.

Использование преобразователя частоты для поддержания заданной температуры охлаждаемого продукта путем изменения скорости вращения вентилятора позволяет избавиться от перечисленных недостатков АВО и экономит электроэнергию.

Решаемая задача: автоматическое поддержание температуры охлаждаемых жидких и газообразных продуктов.

Параметры: температура продукта, расход воздуха через аппарат, скорость вращения вентилятора.

В состав системы управления входят преобразователь частоты, управляющий асинхронным двигателем, пульт дистанционного управления, датчик температуры. Стандартная схема с обратной связью. Заданное на пульте управления значение температуры сравнивается с действительной температурой продукта и в случае рассогласования преобразователь частоты вырабатывает сигнал управления на двигатель.

Изменяется скорость вращения вентилятора, изменяется расход воздуха через аппарат, температура охлаждаемого продукта остается равна заданной.

Преимущества от использования частотно регулируемых приводов в АВО:

повышение надежности и экономичности систем воздушного охлаждения,

уменьшение энергозатрат,

увеличение ресурса вентиляционного оборудования,

снижение затрат на обслуживание и ремонт,

плавный пуск двигателя даже при самопроизвольной раскрутке лопастей вентилятора под воздействием конвекционных потоков.

Управление скоростью перемещения объектов в системах непрерывною транспорта

К механизмам непрерывного транспорта, в которых используются преобразователи частоты компании, откосятся различные конвейеры и транспортеры. Они приводятся в движение асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором и используются во многих отраслях промышленности для транспортировки и перемещения горной породы и угля, сыпучих материалов, деталей машин, обрабатываемых изделий, конечной продукции и т.п.

1. Управление скоростью автомобильного конвейера

Основные элементы системы управления конвейера: пульт управления 1, преобразователь частоты 2, асинхронный двигатель 3, датчик скорости 4.

Главная цель применения преобразователя частоты: поддержание оптимальной скорости движения конвейера, значение которой устанавливается на пульте управления.

Применение частотного преобразователя кроме того обеспечивает:

длительный непрерывный режим работы;

движение транспортной ленты или другого тягового органа без пробуксовки и рывков при пуске конвейера:

плавный разгон и останов транспортной ленты.

Как следствие, уменьшается время простоя оборудования, повышается производительность конвейеров и технологических линии, снижаются трудозатраты, упрощается эксплуатация.

2. Прямое регулирование скорости вращения дозирующего шнекового питателя

Рассмотрим в качестве примера использование преобразователя частоты для регулирования скорости вращения шнекового питателя, работающего в системе точного дозирования продукта с весами непрерывного действия (взвешивания). Шнековые питатели с преобразователями частоты используются для загрузки различных печей, для подачи исходных компонентов в мельницы, дробилки, смесители и т.д.

Система точного дозирования включает: весы непрерывного взвешивания 7. шнекоаый питатель 5, транспортер подачи исходного взвешиваемого продукта, транспортер для перемещения фасованного продукта 9.

Шнек питателя приводится в движение от электродвигателя 3. Скорость вращения электродвигателя регулируется преобразователем частоты. Заданная скорость шнека устанавливается с компьютера 1. Причем величина заданной скорости меняется компьютером по мере наполнения чаши весов 6.

Наполнение начинается на большой скорости, затем при первой пороговой величине веса скорость несколько снижается, при достижении второй пороговой величины скорость становится небольшой - тем самым достигается высокая точность взвешивания. При заполнении чаши до требуемого веса компьютер выдает сигнал на останов привода. Чаша весов опрокидывается, все содержимое насыпается в мешок X. Мешки по транспортеру подаются на склад или на погрузку в транспорт.

Решаемая задача: регулирование скорости вращения шнека питателя для обеспечения точного взвешивания исходного продукта.

Параметры: скорость вращения шнека об/мин, заданная скорость вращения шнека об/мин.

Применение преобразователей частоты для регулирования скорости шнека питателя обеспечивает:

высокую точность взвешивания продукта,

повышения производительности технологической линии,

упрощение технической эксплуатации и снижение затрат.

Управление кранами и грузоподъемными механизмами

1. Регулирование скоростей движения механизмов мостового крана

Электрические краны различных конструкции используются почти во всех отраслях промышленности. Наибольшее распространение в машиностроение получили мостовые краны.

Система управления включает в свои состав:

ЧРП механизма главного подъема - преобразователь частоты 3, электродвигатель 2.

ЧРП механизма передвижения крана - преобразователи частоты 6, электродвигатели 7.

ЧРП механизма передвижения грузовой тележки - преобразователь частоты 8, электродвигатель 9.

Все электроприводы выполнены по схожим схемам: преобразователь частоты, электродвигатель, исполнительный орган. Управление электроприводами подъема и передвижения осуществляется из кабины оператора 4.

Работа: Двигатели 7 перемешают весь кран по направлению двойных стрелок. Двигатель 9 перемещает грузовую тележку влево вправо. Двигатель 2 вращает барабан 1 и поднимает груз 5 вверх вниз.

Главная цель применения преобразователя частоты: ограничение моментов и ускорений при пусках и торможениях электропривода, безударный плавный подъем и опускание груза.

Применение преобразователей частоты кроме того обеспечивает:

работу крана в широком диапазоне изменения скоростей подъема и опускания грузов различной массы с использованием обратной связи по скорости,

исключение перекосов и раскачивания груза при движении крана,

точную установку груза при его спуске.

Система управления крановыми электроприводами на основе преобразователей частоты в целом позволяет увеличить производительность крана, повысить безопасность работы, увеличить срок службы оборудования и межремонтные сроки облегчить работу оператора.

2. Управление движением пассажирского лифта

Следует лишь отметить, что в традиционном электроприводе лифта используются в основном двухскоростные электродвигатели. Они имеют «быструю» и «медленную» скорость. На «медленной» скорости лифт трогается, разгоняется, затормаживает, останавливается. На «быстрой» скорости лифт перемещается на основном участке пути между этажами. Но даже на «медленной» скорости невозможно обеспечить плавное трогание и плавный останов кабины.

Основным преимуществом регулируемого электропривода лифта с преобразователем частоты является возможность формирования любых требуемых пуско-тормозных режимов и возможность их настройки (корректировки) под любые индивидуальные свойства лифта, а также точное поддержание заданной скорости движения.

Схема системы управления лифтом с преобразователем частоты включает: лифтовую станцию 1, в которой размещены преобразователь частоты, устройства коммутации и защиты, система автоматики электродвигатель 2, с датчиком скорости 3 и электромеханическим тормозом 4 лебедку 5 концевые выключатели на каждом этаже 8 (минимум два выключателя на этаж, один срабатывает при подходе лифта к этажу, другой - при точном расположении кабины на этаже) пульт управления (выбора этажа) 7 в кабине лифта 6.

Система управления работает по схеме с обратной связью по скорости. Причем заданных скоростей движения кабины несколько: при перемещении между соседними этажами лифт движется с малой скоростью, при перемещении более двух этажей лифт движется с большой, так называемой, крейсерской скоростью.

Анализ ситуации выполняет электронная система (в лифтовой станции управления К которая выдает команды на преобразователь частоты. При подходе лифта к требуемому этажу срабатывает концевой выключатель 8, и скорость кабины снижается, при точном расположении кабины на этаже срабатывает второй концевой выключатель - кабина останавливается и подастся питание на электромеханический тормоз.

Решаемая задача: плавное трогание и останов кабины лифта, поддержание заданной скорости движения кабины в процессе движения.

Параметры: скорость движения кабины м/мин, заданная скорость движения м мин.

При трогании лифта с ускорением на людей находящихся в лифте действуют «сжимающие или растягивающие силы». При применении преобразователя частоты параметры ускорения настраиваются таким образом, что человек не чувствует перегрузок. Скорость изменяется по закону «S - кривой» преобразователя частоты.

Применение преобразователя частоты для управления движением лифта обеспечивает:

комфортность для пассажиров за счет плавности хода от момента трогания до полного останова кабины,

продление ресурса оборудования за счет исключения резких динамических нагрузок,

повышенную точность останова кабины,

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ О ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПЧЕЛОСЕМЕЙ. 7

1.1. Анализ физических параметров жизнедеятельности пчелиной семьи. 7

1.1.1. Распределение теплового поля в улье в различные периоды жизнедеятельности пчелосемей. 7

1.1.2. Измерители температуры в улье. 12

1.1.2.1. Терморезисторы в качестве датчиков температуры. 12

1.1.2.2. Устройство регистрации распределения теплового поля в улье с применением терморезистивных датчиков. 18

1.1.2.3. Полупроводниковые транзисторы в качестве термодатчиков. 21

1.1.2.4. Применение в качестве термодатчиков полупроводниковых диодов. 22

1.1.2.5. Устройство контроля распределения тепловых полей в улье с применением полупроводниковых диодов. 23

1.1.2.6. Измерение температуры с применением индуктивности в качестве термодатчика. 26

1.1.2.7. Преобразователи "температура - частота". 31

1.1.2.8. Преобразователь "температура-частота" на основе микросхемы с применением диодного датчика температуры. 32

1.1.2.9. Преобразователь "температура-частота" на основе микросхемы с применением резистивного датчика температуры. 34

1.1.2.10. Термопары. 36

1.1.2.10.1. Применение термопар. 40

1.1.2.10.2. Электрические принципиальные схемы усилителей для термопар. 41

1.1.3. Применение электронных вычислительных средств. 42

1.1.4. Возможности использования других электронных устрой ств дл я построения систем управления и контроля за жизнедеятельностью пчелосемей. 46

1.1.4.1. Локальный регулятор температуры. 46

1.1.4.2. Многоточечный цифровой термометр и универсальный измерительный преобразователь. 47

1.1.4.3. Управление лётной деятельностью пчёл. 51

1.2. Устройства управления жизнедеятельностью пчелосемей и контроля их параметров. 52

1.2.1. Автоматизированное устройство для содержания пчелосемей [23]. 52

1.2.2. Электронный прибор для пчелохозяйств. 56

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ. 59

2.1. Расход корма во время зимовки. 59

2.2. Теплообмен улья, заселённого пчёлами, с окружающей средой. 65

2.2.1. Теплообмен клуба пчёл с внутренней поверхностью улья. 72

2.2.2. Теплообмен улья с пчёлами с окружающей средой в летнее время и резервы увеличения выхода мёда. 76

2.2.3. Моделирование процесса зимовки пчел. 80

2.2.4. Распределение температуры пчелиного клуба во время зимовки. 86

2.3. Влажность воздуха в жизни пчёл [1]. 88

2.3.1. Параметры влажности воздуха. 88

2.3.2. Измерение влажности [6]. 89

2.3.3. Внутриульевая влажность. 92

2.3.4. Влажность воздуха в жизни пчёл. 99

2.3.5. Вентиляция гнезда пчёл. 105

2.4. Расход корма и вентиляция во время зимовки. 109

2.5. Зимовка пчёл в улье "без вентиляции". 115

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СОСТОЯНИЙ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ ПУТЁМ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ. 120

3.1. Контроль распределения теплового поля во время зимовки в исследовательских работах. 120

3.2. Дистанционный круглогодичный контроль за жизнедеятельностью пчелиных семей с применением эвм. 122

3.2.1. Круглогодичный контроль распределения тепловых полей в улье в практическом пчеловодстве. 122

3.2.2. Экспериментальные исследования. 151

3.2.3. Обработка экспериментальных данных. 156

3.2.4. Контроллер рамки для контроля распределения тепловых полей с применением термопарной сетки. 174

3.3. Контроль функционального состояния пчелиной семьи в пассивный период. 177

3.4. Определение координат положения пчелиной матки в улье. 180

3.4.1. Методика определения координат положения пчеломатки. 181

3.4.2. Расчет параметров индуктивного датчика. 183

3.4.3. Расчёт взаимоиндуктивностей. 184

ГЛАВА 4.СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ЗА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ. 187

4.1. Назначение, структура и функционирование систем. 187

4.2. Системы для управления и круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей. 187

4.2.1.Системы для круглогодичного наблюдения стационарных пасек. 188

4.2.2. Система контроля и управления жизнедеятельностью пчёл. 194

4.2.3. Система управления технологическими режимами развития пчёл. 196

4.2.4. Система контроля жизнедеятельности пчелосемей для передвижных пасек. 199

4.2.5. Контроль распределения теплового поля в улье на основе термопарных датчиков. 203

4.2.6. Система для определения координат положения пчелиной матки в улье. 205

4.2.7. Контроль напада чужих пчёл и заражения местности ядохимикатами. 209

4.2.8. Автоматизированная система для круглогодичного наблюдения за жизнедеятельностью пчелиных семей на основе бесконтактного съёма температурной информации с плоскости пчелиных рамок. 211

4.2.9. Автоматизированная система для контроля состояния пчелиных семей во время зимовки. 223

ГЛАВА.5. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ. 234

5.1. Математические методы анализа состояния пчелиных семей по распределению тепловых полей. 234

5.2. Обработка информации с датчиков системы о состоянии пчелосемьи. 241

5.2.1. Анализ состояния пчелосемьи на основе температурной информации с датчиков. 241

5.2.2. Определение вида функциональной зависимости "температура-частота". 244

5.2.3. Расчёт коэффициента корреляции с применением программы. 249

5.2.4. Экспериментальные данные. 253

5.2.5. Температура клуба пчел зимой. 266

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ                 271

6.1. Методы оценки ошибок измерения. 271

6.1.1. Методика обработки результатов измерений. 275

6.1.2. Количественная оценка погрешностей измерений параметров жизнедеятельности пчелосемьи. 278

6.2. Определение ошибок измерений. 284

6.2.1. Оценка случайной погрешности измерений. 286

6.2.2. Оценка достоверности разности средних арифметических двух независимых выборок. 293

6.2.3. Оценка существенности средней разности. 295

6.2.4. Анализ статистических характеристик при изучении качественных признаков. 296

6.2.5. Нормирование. 298

ПРИЛОЖЕНИЯ. ПРОГРАММЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ИНФОРМАЦИИ УСТРОЙСТВОМ КОНТРОЛЯ ЗА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ. 315