Овощи и фрукты можно хранить до весны при соблюдении определенной температуры и влажности. В промышленных овощехранилищах для поддержания необходимой температуры используют холодильные установки. У этого способа есть недостатки: высокая стоимость холодильной установки и затраты на электроэнергию и обслуживание. Кроме этого, при прямом охлаждение воздуха на испарителе холодильной установки намерзает лёд. Но наша страна расположена в средней полосе и даже за полярным кругом. Поэтому когда овощи и фрукты закладываются на зиму, то температура воздуха ночью опускается до 4гр. и ниже.
Это позволяет построить овощехранилище, не требующее больших затрат на строительство и эксплуатацию (простое в обслуживании). Его можно оборудовать в подвальном помещении здания, на балконе и т.д. [1].
Микроклимат в хранилище будет поддерживать электроника. Снизить температуру в хранилище после закладки плодов можно принудительной подачей холодного ночного воздуха. Днем, когда температура воздуха повышается – вентиляцию останавливают. В ноябре – декабре температура в хранилище приближается близкой к заданному уровню, а температура уличного воздуха становится отрицательной, охлаждение останавливают. При дальнейшем снижении температуры в хранилище воздух в нем подогревают. Обычно ее не снижают ниже -2гр и потому намерзания инея не происходит. Относительную влажность поддерживают на уровне 92 -95%. Увлажнением воздуха при положительной температуре добиваются снижения температуры в хранилище на 1 – 5гр. Процессы охлаждения и нагревания воздуха автоматизированы. Электронный блок контролирует температуру внутри и вне хранилища и в зависимости от ситуации включает вентилятор, нагнетающий холодный уличный воздух, либо включает нагреватель. Принципиальная электрическая схема термостабилизатора представлена на рис.1. Принцип работы заключается в следующем: по положительному фронту тактового импульса ОДНОВРЕМЕННО вырабатываются импульсы соответствующие температурам – заданной верхней хранилища(DD1.1), заданной нижней хранилища (DD1.2), внутренней текущей хранилища(DD2.1), внешней среды(DD2.2).
Датчиками температуры служат термисторы с отрицательным ТКС.
С помощью резистора R2 устанавливается длительность импульса соответствующая верхней температуре в хранилище (самая малая длительность импульса). Резистор R3 устанавливает длительность импульса соответствующую нижней температуре в хранилище (длительность импульса больше длительности импульса верхней температуры). Одновибратор DD2.1 вырабатывает импульс, длительность которого соответствует внутренней температуре в хранилище, а одновибратор DD2.2 вырабатывает импульс соответствующий температуре внешней среды. Импульсы с задатчиков верхней и нижней температур поступают на устройство сравнения импульсов по длительности. Сравнение верхней и нижней температур
(их соответствующих длительностей импульсов) происходит в D – триггерах DD3.1,DD3.2 (происходит сравнение с температурой внешней среды), в триггерах DD4.1,DD4.2 происходит сравнение с температурой внутри хранилища. Для этого на информационные входы триггеров подаются импульсы с прямых выходов задатчиков верхней и нижней температур, а на тактовые входы подаются инверсные импульсы с датчиков температур внешней и внутренних температур. Как известно сигнал с информационного входа D-триггера передается на его выход по фронту тактового импульса. Если в момент действия фронта тактового импульса (СИ) на информационном входе будет присутствовать высокий уровень, то он будет передан на прямой выход триггера, а если низкий-то на выходе будет действовать низкий уровень. Это уровень будет сохраняться до прихода следующего тактового импульса. На микросхеме DD5 выполнен логический элемент «исключающее ИЛИ». Сигнал на его выходе (выв.3DD5.1) появится в случае различия входных сигналов. Если входные сигналы одинаковые (1и1, 0 и 0), то на его выходе будет присутствовать 0. Две единицы получаются если температура среды выше обоих температур внутри хранилища. Два нуля – если температура среды ниже обоих температур внутри хранилища.
Работа устройства охлаждения терморегулятора отражена на временных диаграммах рис.2. На рисунке использованы следующие обозначения: СИ – синхроимпульсы, Тв – верхняя заданная температура в хранилище, Тн – нижняя заданная температура в хранилище, Тср – температура окружающей среды (уличная), Твн – внутренняя текущая температура. Пусть температура внешней среды будет выше верхней заданной температуры хранилища. Длительность импульса соответствующая этой температуре будет самой маленькой. В результате на прямых выходах D-триггеров DD3.1,DD3.2 присутствуют высокие уровня напряжения (1), и поэтому на выходе «исключающего ИЛИ» низкий уровень напряжения (0). Приток холодного воздуха выключен.
Как только температура внешней среды станет ниже верхней температуры внутри хранилища, на прямых выходах триггеров DD3.1,DD3.2 появятся различные сигналы (0 на DD.31, 1 на DD3.2). Это приведёт к включению вентилятора нагнетающего холодный воздух окружающей среды. В случае достижения температуры внутри хранилища нижней границы, на прямых выходах триггеров DD3.1,DD3.2 появятся низкие уровни напряжения (0) и в соответствии таблицы истинности «исключающего ИЛИ» это приведет к отключению притока холодного уличного воздуха. Логические элементы DD6.1,DD6.2 служат для индикации работы устройства охлаждения. Если температура окружающей среды больше верхней и нижней заданных температур, то светятся светодиоды VD1,VD2. Нагрузочная способность микросхемы DD6 составляет 2мА по каждому выходу. Светодиоды желательно поставить суперяркими. Если температура окружающей среды меньше верхней и нижней заданных температур, то светодиоды VD1,VD2 не светят. При температуре окружающей среды находящейся внутри заданного диапазона хранилища светит тот, или иной светодиод. Работой нагревательной установки управляет RS- триггер на логических элементах «2И-НЕ» DD7.3,DD7.4. Приоритетным сигналом для этих элементов является низкий уровень напряжения «0». Для недопущения одновременного появления низкого уровня напряжения на обоих входах триггера (запретное состояние), служат логические элементы DD7.1,DD7.2. Логические элементы DD6.3,DD6.4 служат для отображения состояния внутренней температуры хранилища (находится она внутри заданного диапазона температур или нет). Временные диаграммы работы нагревательной установки показаны на рис.2 в нижней части. Если внутренняя температура хранилища выше заданных верхней и нижней, то на прямых выходах D – триггеров DD4.1,DD4.2 будут присутствовать высокие уровни напряжения (1). Тогда на выходе логического элемента DD7.1 появится низкий уровень (0), а на выходе логического элемента DD7.2 появится высокий уровень напряжения (1). Такому состоянию входных сигналов триггера соответствует выключенное состояние нагревательной установки (0 на выв.10 DD7.4). Если внутренняя температура хранилища стала меньше верхней заданной, то прямом выходе DD4.2 появится низкий уровень напряжения (0). Это приведет к появлению высоких уровней напряжения (1) на выходах логических элементов DD7.1,DD7.2, что соответствует режиму хранения информации RS – триггера: т.е. он не изменяет своего состояния. И лишь при понижении внутренней температуры в хранилище ниже нижней заданной на прямых выходах DD4.1,DD4.2, установятся низкие уровни напряжения, что привет к изменению состояния RS – триггера и включению нагревателя. Выключится нагреватель только при достижении внутренней температуры в хранилище - верхней заданной температуры. Таким образом, достигается двухпозиционный режим работы нагревателя. Для защиты от влаги датчики внешней и внутренней температуры помещены в тонкостенную металлическую трубку, и выводы герметизированы эпоксидной смолой. Увеличение тепловой инерции датчиков не оказывает влияние на работу термостабилизатора, т.к. температура в хранилище меняется медленно. Для хранилища объёмом 20 – 100м3 для подачи уличного воздуха необходимо установить оконный вентилятор производительностью 3000м3. Для подогрева воздуха в хранилище подойдут различные бытовые тепловентиляторы (тепловые пушки). Мощность выбирают из расчета 8 – 10Вт на 1м3 объёма хранилища. Открывают и закрывают вентиляционные отверстия приводом от электромагнита или электродвигателя. Увлажнитель может быть выполнен различным способом (постоянно смоченная водой х/б ткань, помещенная в поток воздуха). Требуемую ширину петли « гистерезиса» между верхней и нижней температурами устанавливают в соответствии с нормами на тот или иной продукт хранения. Следует учесть тот факт, что температура в хранилище на различных уровнях от пола может различаться на несколько градусов. Необходимо предварительно определить распределение температуры на различных уровнях от пола.
