CC BY
17УДК 62
К.В. Дагаев
МОДЕРНИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ В ИНКУБАТОРЕ
Одной их основных проблем современных домашних инкубаторов является нарушение температурного режима. Решением проблемы перегрева или превышения температурного режима, а так же проблемы ручной перенастройки температуры каждого инкубационного периода. является модернизация автоматической системы управления температурой инкубатора.
Ключевые слова: инкубация, терморегулятор, нагреватель, модернизация.
Введение. Температура в инкубаторе. Этот параметр является самым наиважнейшим из всех параметров инкубации птицы. Многие начинающие птицеводы сталкиваются с проблемой установки и подержания необходимого температурного режима и контроля за ним.
Автоматизация процесса терморегуляции в инкубаторе является одним из решений данной проблемы. Модернизация алгоритма управления температурой в инкубаторе заключается в исключении из режима работы ручной переустановки температуры, и добавлении автоматического режима ежесуточного охлаждения.
Анализ объекта модернизации
Объектом модернизации является домашний инкубатор «Золушка-1». Этот бытовой прибор предназначен для проведения инкубации в домашних условиях. Применяется для вывода цыплят, гусят, утят и птенцов других видов. Прибор оснащен автоматическим переворотом яиц, прост и надежен в эксплуатации.
Для создания оптимальных условий выводка для каждого вида птиц имеются свои требования к поддержанию температурно-влажностного режима (таблица 1).
Таблица 1
Таблица соответствия температуры и дней требуемых для инкубации.
Вид птиц Время инкубации. Дн. Дни инкубации Температура, С Прекращение переворачивания Опрыскивание
Куры 21 1-2 39 С 19 дня Нет
3-18 38,5
19 38t
20-21 37,5
Существенный недостаток, присущий всем инкубаторам этого типа - разная температура по высоте. В прохладном помещении она может достигать 1°С и более на 1см, т.е. разница температур вверху и внизу яйца более 4°С. [1, с. 5]
Если температура поверхности куриных яиц превышает указанный выше уровень, то необходимо снизить температуру воздуха в инкубаторе и применить охлаждение. Яйца охлаждают до 32-34°С в течение 15-30 минут. Медленное охлаждение теплым воздухом эффекта не дает. Восстановление температуры в инкубаторе после охлаждения должно происходить за 30-50 минут (чем быстрее, тем лучше).
Опасность перегрева яиц возникает в летнее время, когда температура воздуха превышает 30°С. В таких случаях яйца охлаждают два раза в сутки - утром и вечером (без выноса их из инкубатора) продуванием воздуха. Во время охлаждения лотки устанавливаются в горизонтальное положение.
Продолжительность охлаждения от 10 до 40 минут, в зависимости от температуры воздуха помещения и возраста зародышей. В конце охлаждения температура поверхности куриных яиц снижается до 31-32 °С.
© Дагаев К.В., 2016.
Научный руководитель: Ломакин Игорь Владимирович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Приборостроение и автоматизированный электропривод», Казанский государственный энергетический университет, Россия.
Таким образом, алгоритм работы инкубатора до модернизации можно представить в виде схемы (Рис. 1).
Рис. 1. Алгоритм инкубатора без модернизации.
Сам алгоритм работы инкубатора «Золушка-1» в комментариях не нуждается. Однако, с точки зрения программной реализации, имеются определенные особенности. Очевидно, что такой алгоритм можно реализовать только с помощью команд управления, выполняя в каждой точке разветвления алгоритма операции управления для выбора требуемых функций в программе [3, с. 17].
Модернизация алгоритма работы
Процесс функционирования сложных технических систем характеризуется большим числом этапов и наличием сложных логических связей. Составлять алгоритм функционирования таких систем сразу не всегда возможно, да и нецелесообразно. Более рационально весь процесс разбить на отдельные этапы, для которых составить частные алгоритмы, а затем объединить их в один.
10, если в счетчике I единиц;
Г =\
[1, если в счетчике иное количество единиц.
При проектировании различных автоматизированных или автоматических систем необходимо четко представлять, как они будут работать. Функционирование системы описывается математически, словесно или какими-нибудь иными методами. Конечной целью описания работы системы является построение ее структурной или функциональной схемы.
В настоящее время получили широкое распространение алгоритмические методы формализованного описания процессов контроля и управления.
Алгоритм функционирования технической системы - это точное предписание, устанавливающее порядок выполнения системой операций по контролю и управлению объектом.
В настоящее время для символического описания алгоритмов применяются:
- логические схемы алгоритмов (ЛСА);
- матричные схемы алгоритмов (MCA);
- граф-схемы алгоритмов (ГСА).
При проектировании технической системы обычно используются все три формы алгоритмического описания.
Сам процесс составления алгоритма на одном из формализованных языков называют алгоритмизацией. Основным требованием к алгоритмам СКУ является их детерминированность, т.е. отсутствие неоднозначности и неопределенности. В символической операторной форме алгоритм записывается в виде последовательности операторов. Элементарная операция - это любое действие, которое нецелесообразно расчленять на поддействия [4, с. 12 ].
Если речь идет об алгоритме функционирования системы, то элементарными операциями будут действия, выполняемые отдельными функциональными блоками, устройствами или оператором, например: включить, измерить, передать, ввести данные и т.п. Если же речь идет об алгоритме функционального блока или устройства, то и операции будут соответствующего масштаба, определенного действиями отдельных элементов блока.
Символы элементарных операций обозначаются заглавными латинскими буквами с индексами (А1, В5, Ci) и называются функциональными операторами или просто операторами. Для определенности начальную и конечную операции обозначают символами А0 и Ак, соответственно.
Часто последовательность выполнения операций зависит от некоторых условий (например, от результатов предшествующей операции контроля). Символы таких условий принято обозначать малыми буквами p, q, r с индексами и называть логическими условиями (ЛУ) или логическими операторами.
При этом логические условия могут принимать только два значения;
Г 1, если ЛУ p выполняется
Pi =\ '
[0, если ЛУ p не выполняется
Признаком появления или необходимости введения ЛУ является наличие слов «если ..., то ...» в словесном описании алгоритма.
Граф-схема алгоритмов (ГСА) является наиболее наглядной, хотя и громоздкой формой представления алгоритма. Основные условные обозначения операторов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Условные обозначения операторов
Условное обозначения Название Примечания
) 1 Начальный оператор Имеет только один выход и ни одного входа
IM ... " Конечный оператор Может иметь множество входов, но не имеет ни одного выхода
С А. )
2 И -- \ Ai Функциональный оператор Может иметь множество входов и только один выход.
Логический оператор Может иметь множество входов и только два выхода.
Окончание таблицы 2
Условное обозначения Название Примечания
1 ? Знак переноса на одном листе Внутри знака ставится номер оператора которому передается управление или номер оператора от которого передается управление
b т Знак переноса на другой лист Внутри знака ставится номер оператора которому передается управление или номер оператора от которого передается управление
Для составления алгоритма необходимо:
1) провести детальный анализ алгоритмизируемого процесса и разбить его на элементарные операции;
2) составить перечень операций и присвоить им соответствующие символы операторов;
3) выделить ЛУ, от которых зависит последовательность операций, и присвоить им соответствующие символы логических операторов;
4) изобразить процесс в виде ГСА, соблюдая необходимую последовательность выполнения операторов;
5) выполнить проверку алгоритма на детерминированность.
Для составления нового модернизированного алгоритма воспользуемся теми же операторами, что и в исходном, исключая операторы переустановки температуры В1, В2, В3 и В4, и добавляя один оператор условия:
Pl3 =
0 - прошло больше 22 часов;
1 - прошло меньше 22 часов;
2)
Алгоритм работы инкубатора «Золушка-1» показан на рисунке 2.
Рис. 2. Модернизированный алгоритм работы инкубатора «Золушка-1»
В ходе модернизации алгоритма работы инкубатора «Золушка-1»:
- исключена ручная переустановка температуры, что привело к отсутствию необходимости постоянного надзора за температурными режимами инкубации;
- добавлен автоматический режим охлаждения яиц на некоторое время, что способствовало устранению перегрева яиц;
- добавлен датчик температуры, который следит за тем, чтобы температура не возрастала выше и не понижалась ниже допустимой температуры инкубационных периодов.
Таким образом, достигается необходимая стабильность и точность поддержания температуры. Такой точности более, чем достаточно для «идеального» инкубатора.
Выводы
Температура- один из важнейших параметров работы инкубатора. При различных режимах инкубации она отличается по абсолютному значению, но должна быть обязательно стабильной и, что очень важно, равномерной во всем объеме инкубатора и особенно, в той его части, где расположены яйца.
Равномерность распределения температуры могла бы привести к почти 100% выводимости (при соблюдении других условий). Однако, легко стабилизировать температуру в одной точке, например, вблизи температурного датчика, гораздо труднее - во всем объеме инкубатора.
Введение в режим работы инкубатора дополнительных устройств температурной защиты в виде исключения ручной переустановки температуры и введение системы автоматического охлаждения, как средства защиты от перегрева, позволяют защитить эмбрионы в аварийных ситуациях.
Такой способ, позволяет увеличить процент выводимости и лучше активизирует процесс развития зародыша.
Библиографический список
1.ОСТ 10 321-2003. Яйца куриные инкубационные. Технические условия.- М.: Минсельхоз России, 2003.-
20с.
2.ОСТ 46 185-85. Инкубация яиц куриных. Технологический процесс. Основные параметры.- М.: МСХ СССР, 1986
3.Иванов, Ю. И. Микропроцессорные устройства систем управления: учебное пособие / Ю.И. Иванов, Э. В. Югай. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. - 133 с.
4.Корнеев, Н.В. Теория автоматического управления с практикумом: учебное пособие для студентов вузов / Н.В. Корнеев, Ю,С. Кустарев, Ю.Я. Морговский.-М.: Издательский дом «Академия, 2008.- 224 с.
5.Руководство по эксплуатации инкубатора бытового «Золушка-1» 70-220/12
ДАГАЕВ КИРИЛЛ ВИКТОРОВИЧ - магистрант института Электроэнергетика и электротехника, Казанский государственный энергетический университет, Россия.
