專利名稱：一種沼氣定時溫控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子控制裝置技術領域，尤其涉及一種沼氣定時溫控裝置。
背景技術：
沼氣池是在我國農(nóng)村廣為推廣的一項應用技術。利用沼氣可以說是利用當?shù)刭Y源獲取能源的一種積極有效的方法。利用沼氣作為能源不僅涉及對沼氣池的加溫，還涉及對沼氣池的控溫和保溫。
目前，對沼氣池溫控的方法有通過在沼氣池上安裝太陽能裝置來實現(xiàn)對沼氣池的加溫；在沼氣池內(nèi)安裝熱風爐和電爐裝置等來實現(xiàn)對沼氣池的控溫；通過在沼氣池上搭建暖棚來實現(xiàn)對沼氣池的保溫。但是在沼氣池上安裝太陽能裝置給沼氣池加溫所存在的不足是加熱時間不可控制、 加熱能量難以控制。而在沼氣池內(nèi)安裝熱風爐和電爐裝置所存在不足是完全是使用電能來給沼氣池控溫，運行成本高。在沼氣池上搭建暖棚來給沼氣池實現(xiàn)控溫所存在的不足時 加熱時間不可控制、加熱能量難以控制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種沼氣定時溫控裝置，該裝置通過單片機控制第一溫度傳感器檢測發(fā)酵液溫度，并與設定溫度比較，若檢測到溫度低于設定溫度時，啟動加熱裝置以加熱沼氣池，進而使沼氣池在不同時刻維護不同溫度。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案。
一種沼氣定時溫控裝置，包括箱體和線路板；所述箱體包括按鍵組，用于設定時間和其對應的溫度；在所述箱體內(nèi)設有線路板；所述線路板包括單片機、存儲器和計時器； 所述存儲器分別與所述按鍵組和所述單片機相連，用于存儲所述按鍵組所設定的時間和其對應的溫度；所述單片機分別與設置在一沼氣池內(nèi)的第一溫度傳感器、濃度傳感器、設置在沼氣池外部的加熱裝置、設置在一循環(huán)水管內(nèi)的水泵以及與設置在所述線路板上的存儲器連接；所述單片機用于獲取第一溫度傳感器檢測所得的發(fā)酵液溫度和讀取計時器的當前時間，根據(jù)所述當前時間及所述存儲器中的所設定的時間和其對應的溫度以獲得相應的設定溫度，并將發(fā)酵液溫度與設定溫度進行比較，若發(fā)酵溫度小于設定溫度時，所述單片機觸發(fā)所述加熱裝置并對發(fā)酵液進行加熱，以使發(fā)酵液溫度達到設定溫度。
可選的，所述第一溫度傳感器為一數(shù)字式的溫度傳感器，用于檢測發(fā)酵液溫度。
進一步，所述沼氣定時溫控裝置進一步包括第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器設置在沼氣池內(nèi)的循環(huán)水管旁，并與所述單片機連接，用于檢測循環(huán)水管的水溫。
進一步，所述箱體還包括顯示屏，所述顯示屏與所述單片機連接，用于顯示時間和發(fā)酵液溫度。
進一步，所述箱體進一步包括指示燈，所述指示燈與所述單片機連接，用于指示當前沼氣池的沼氣是否可用。
進一步，所述加熱裝置包括甲烷點火裝置和電加熱裝置。
進一步，所述電加熱裝置設置在沼氣池外部的循環(huán)水管上，用于當濃度傳感器檢測到甲烷濃度小于閾值時，單片機觸發(fā)電加熱裝置以對沼氣池外部的循環(huán)水管進行加熱。
進一步，所述甲烷點火裝置包括一電磁閥，所述甲烷點火裝置設置在沼氣池頂部， 用于當濃度傳感器檢測到甲烷濃度大于閾值時，單片機觸發(fā)甲烷點火裝置以對沼氣池外部的循環(huán)水管進行加熱。
本發(fā)明一種沼氣定時溫控裝置的積極效果是(O通過單片機的控制和加熱裝置的加熱，使沼氣池在不同的時刻維持不同的溫度， 進而沼氣池溫度不易受天氣變化影響；(2)在非用氣高峰時刻降低沼氣池溫度，使得沼氣池中發(fā)酵物的消耗減小，最大效率地利用生物質(zhì)能；(3)在用氣高峰時設定溫度高，提高產(chǎn)氣率；非用氣時間設定溫度低，節(jié)約發(fā)酵原料。


圖I是本發(fā)明一種沼氣定時溫控裝置的結(jié)構示意圖。
圖2是本發(fā)明一種沼氣定時溫控裝置的線路板的結(jié)構示意圖。
圖3是本發(fā)明一種沼氣定時溫控裝置各部件設置在沼氣池的結(jié)構示意圖。
圖4是本發(fā)明一種沼氣定時溫控裝置的單片機的連接示意圖。
圖中的標號分別表不:11、箱體；111、按鍵組； 112、顯示屏；113、指示燈；12、線路板；121、單片機；122、存儲器；123、第一溫度傳感器控制電路；124、濃度傳感器控制電路；125、加熱裝置控制電路；126、水泵控制電路；127、第二溫度傳感器控制電路；13、第一溫度傳感器；14、濃度傳感器；15、加熱裝置；151、甲烷點火裝置；152、電加熱裝置；16、第二溫度傳感器；20、沼氣池；21、循環(huán)水管；23、水泵；24、甲烷；25、發(fā)酵液。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明一種沼氣定時溫控裝置的實施方式做詳細說明。
參見圖I 圖4，一種沼氣定時溫控裝置，包括箱體11和線路板12。在所述箱體 11內(nèi)設有線路板12。所述線路板12包括單片機121、存儲器122、計時器(圖中未示)、第一溫度傳感器控制電路123、濃度傳感器控制電路124、加熱裝置控制電路125、水泵控制電路 126以及第二溫度傳感器控制電路127。
所述箱體11包括按鍵組111，其設置在箱體11的表面，所述按鍵組111與所述單片機121連接，用于輸入時間和其對應的溫度。根據(jù)已定義的不同時間對應不同的關系表， 相關的工作人員通過所述按鍵組111來進行設置時間和其對應的溫度。例如，每天的5點4至7點、10點至12點、15點至17點是用氣高峰，設置的設定溫度為30°C;17點至4點是夜間溫度，設置的設定溫度為15°C ;其余時間，設置的設定溫度為20°C，進而可以實現(xiàn)不同時間維持不同溫度。
所述存儲器122分別與所述按鍵組和所述單片機相連，用于存儲所述按鍵組111 所設定的時間和其對應的溫度。
所述單片機121通過第一溫度傳感器控制電路123與設置在沼氣池20內(nèi)的第一溫度傳感器連接13 ;所述單片機121通過濃度傳感器控制電路124與設置在沼氣池20內(nèi)的濃度傳感器14連接；所述單片機121通過加熱裝置控制電路125與設置在沼氣池20外部的加熱裝置15連接；所述單片機121通過水泵控制電路126與設置在一循環(huán)水管21內(nèi)的水泵23連接；所述單片機121與設置在所述線路板12上的存儲器122連接；所述單片機121與設置在所述線路板12上的計時器(圖中未示)連接。所述單片機121用于獲取第一溫度傳感器13檢測所得的發(fā)酵液25溫度，讀取計時器的當前時間，根據(jù)所述當前時間及存儲器122中所設定時間和其對應的溫度以獲得對應的設定溫度，并將發(fā)酵夜溫度與設定溫度進行比較，當發(fā)酵液25溫度小于設定溫度時，所述單片機121觸發(fā)所述加熱裝置15和開啟循環(huán)水管21內(nèi)的水泵23，以對發(fā)酵液25進行加熱，進而使發(fā)酵液25溫度達到設定溫度。在本發(fā)明的具體實施方式
中，所述單片機121為AT89C51的單片機。當然，所述單片機也替換為本領域技術人員所熟知的處理模塊，比如PLC控制器，MCU控制器或CPU等。
所述箱體11進一步包括顯示屏112，設置在箱體11的表面，所述顯示屏112與所述單片機121連接，用于顯示時間和發(fā)酵液25溫度。
所述箱體11進一步包括指示燈113,設置在箱體11的表面,所述指示燈113與所述單片機121連接，用于指示沼氣池20的當前沼氣是否可用，以便于用戶使用沼氣。
較佳的，所述第一溫度傳感器13為一數(shù)字式的溫度傳感器，比如18B20數(shù)字式溫度傳感器。所述第一溫度傳感器13設置在沼氣池內(nèi)，且可準確地檢測到發(fā)酵液溫度。由于采用數(shù)字式第一溫度傳感器，相對于模擬第一溫度傳感器，其精確度更好，使用更方便靈活。
所述沼氣定時溫控裝置進一步包括第二溫度傳感器16，所述第二溫度傳感器16 設置置于沼氣池20內(nèi)的循環(huán)水管21中，并通過設置在線路板121上的第二溫度傳感器控制電路127與所述單片機121連接，用于檢測循環(huán)水管21的水溫。任何時候若循環(huán)水管21 的水溫大于35°C時，通過單片機121的控制停止加熱，防止高溫損害產(chǎn)甲烷菌。
所述加熱裝置15包括甲烷點火裝置151和電加熱裝置152。所述電加熱裝置152 設置在沼氣池20外部的循環(huán)水管21上，并對在沼氣池20外部的循環(huán)水管21加熱。所述甲烷點火裝置151包括一電磁閥(圖中未示)，所述甲烷點火裝置151設置在沼氣池20頂部， 用于接收單片機121指令，并對沼氣池20外部的循環(huán)水管21加熱。若當單片機121測得發(fā)酵液25溫度低于設定溫度時，則觸發(fā)加熱裝置15。同時所述單片機121通過設置在沼氣池20內(nèi)的濃度傳感器14 (即為甲烷濃度傳感器)來檢測甲烷24的濃度是否足以點燃，若可以，則觸發(fā)甲烷點火裝置151，并開啟循環(huán)水管21內(nèi)的水泵23以加熱沼氣池20。若檢測甲烷24的濃度不足以點燃，則觸發(fā)電加熱裝置152來加熱沼氣池，直至發(fā)酵液25溫度達到設定溫度。其中，當采用甲烷點火裝置151加熱過程中，若發(fā)酵液25溫度達到設定溫度加 2°C的時候，才關閉甲烷點火裝置151停止加熱。當采用電加熱裝置152加熱過程中，溫度上升時，加熱持續(xù)時間減少；溫度降低時，加熱持續(xù)時間增加。
圖4是本發(fā)明一種沼氣定時溫控裝置的單片機的連接示意圖。所述單片機121不僅與所述顯示屏112、指示燈113和按鍵組111連接，同時也與甲烷點火裝置151、電加熱裝置152以及水泵23連接。所述單片機121根據(jù)設定的時間、所測得的發(fā)酵液溫度、甲烷濃度并通過接通甲烷管觸發(fā)甲烷點火裝置151，或通過觸發(fā)電加熱裝置152，并開啟循環(huán)水管 21內(nèi)的水泵23，以對沼氣池進行加熱，進而使沼氣池在不同時間維持不同溫度。尤其保證了冬季沼氣的正常使用，也節(jié)省了非用氣時間的生物質(zhì)能。
接下來給出上述技術方案的實施例。
實施一當前的時間為上午11點，其對應的設定為30°C 步驟110 :單片機通過第一溫度傳感器13獲取發(fā)酵液的當前溫度。
第一溫度傳感器13檢測到發(fā)酵液的當前溫度為20°C。
步驟120 :單片機通過計時器獲得當前時間。
當前時間為11點。
步驟130 :根據(jù)所述當前時間及所述存儲器中所設定的時間和其對應的溫度以獲得相應的設定溫度。
單片機121根據(jù)所述存儲器122中所設定的時間和其對應的溫度，獲得設定溫度為 30。。。
步驟140 比較發(fā)酵液溫度和設定溫度。
由于發(fā)酵液25溫度為20°C，小于設定溫度30°C，故單片機121觸發(fā)加熱裝置15。
步驟150:當發(fā)酵液溫度小于設定溫度時，所述單片機觸發(fā)所述加熱裝置并對發(fā)酵液進行加熱，以使發(fā)酵液溫度達到設定溫度。
步驟155 :通過濃度傳感器檢測甲烷濃度是否大于閾值。
在單片機121觸發(fā)所述加熱裝置15之前，單片機121通過濃度傳感器14檢測甲烷24濃度是否大于閾值。若濃度傳感器14檢測到甲烷24濃度大于閾值時，單片機121觸發(fā)甲烷點火裝置151，以對沼氣池外部的循環(huán)水管21進行加熱，同時開啟循環(huán)水管21內(nèi)的水泵23，以加快發(fā)酵液溫度達到設定溫度(此處為30°C)。在實際加熱過程中，由于甲烷點火裝置151啟動后，其加熱功率大于發(fā)酵液耗散熱量且功率不能調(diào)整。故甲烷點火裝置151 啟動后，發(fā)酵液溫度緩慢上升到設定溫度加2°C (此處為32°C)后才停止加熱，待發(fā)酵液溫度降低到設定溫度。若發(fā)酵液溫度達到設定溫度立即停止加熱，則易造成發(fā)酵液溫度很快將低于設定溫度而重新啟動甲烷點火裝置151進行加熱，而這種頻繁啟動將損壞甲烷加熱點火裝置151以及水泵23。
實施二 當前的時間為晚上20點，其對應的設定為15°C 步驟210 :單片機通過第一溫度傳感器13獲取發(fā)酵液的當前溫度。
第一溫度傳感器13檢測到發(fā)酵液的當前溫度為10°C。
步驟220 :單片機通過計時器獲得當前時間。
當前時間為晚上20點。
步驟230 :根據(jù)所述當前時間及所述存儲器中所設定的時間和其對應的溫度以獲得相應的設定溫度。
單片機121根據(jù)所述存儲器122中所設定的時間和其對應的溫度，獲得設定溫度為 15。。。
步驟240 比較發(fā)酵液溫度和設定溫度。
由于發(fā)酵液25溫度為10°C，小于設定溫度15°C，故單片機121觸發(fā)加熱裝置15。
步驟250:當發(fā)酵液溫度小于設定溫度時，所述單片機觸發(fā)所述加熱裝置并對發(fā)酵液進行加熱，以使發(fā)酵液溫度達到設定溫度。
步驟255 :通過濃度傳感器檢測甲烷濃度是否大于閾值。
在單片機121觸發(fā)所述加熱裝置15之前，單片機121通過濃度傳感器14檢測甲烷24濃度是否大于閾值。當濃度傳感器14檢測甲烷24濃度小于閾值時，單片機121觸發(fā)電加熱裝置152對沼氣池外部的循環(huán)水管21進行加熱，同時開啟循環(huán)水管21內(nèi)的水泵23， 以加快發(fā)酵液溫度達到設定溫度(此處為20°C)。電加熱裝置152啟動后，其加熱功率可在單片機121的控制下進行調(diào)節(jié)。發(fā)酵液溫度達到設定溫度后，電加熱功率將逐步降低；若發(fā)酵液溫度低于設定溫度，電加熱功率將逐步升高，直至電加熱功率等于發(fā)酵液耗散熱量，進而保持發(fā)酵液溫度基本恒定。當采用電加熱裝置152加熱過程中，溫度上升時，加熱持續(xù)時間減少；溫度降低時，加熱持續(xù)時間增加。
本發(fā)明通過單片機的控制和加熱裝置的加熱，使沼氣池在不同時間維持不同溫度。尤其保證了冬季沼氣的正常使用，也節(jié)省了非用氣時間的生物質(zhì)能。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，但上述優(yōu)選實施例并非用以限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以權利要求界定的范圍為準。
權利要求
1.一種沼氣定時溫控裝置，包括箱體和線路板，其特征在于，所述箱體包括按鍵組，用于設定時間和其對應的溫度；在所述箱體內(nèi)設有線路板；所述線路板包括單片機、存儲器和計時器；所述存儲器分別與所述按鍵組和所述單片機相連，用于存儲所述按鍵組所設定的時間和其對應的溫度；所述單片機分別與設置在一沼氣池內(nèi)的第一溫度傳感器、濃度傳感器、設置在沼氣池外部的加熱裝置、設置在一循環(huán)水管內(nèi)的水泵以及與設置在所述線路板上的存儲器連接；所述單片機用于獲取第一溫度傳感器檢測所得的發(fā)酵液溫度和讀取計時器的當前時間，根據(jù)所述當前時間及所述存儲器中所設定的時間和其對應的溫度以獲得相應的設定溫度，并將發(fā)酵液溫度與設定溫度進行比較，當發(fā)酵液溫度小于設定溫度時，所述單片機觸發(fā)所述加熱裝置并對發(fā)酵液進行加熱，以使發(fā)酵液溫度達到設定溫度。
2.如權利要求I所述的一種沼氣定時溫控裝置，其特征在于，所述第一溫度傳感器為一數(shù)字式溫度傳感器，用于檢測發(fā)酵液溫度。
3.如權利要求I所述的一種沼氣定時溫度裝置，其特征在于，還包括第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器設置在沼氣池內(nèi)的循環(huán)水管旁，并與所述單片機連接，用于檢測循環(huán)水管的水溫。
4.如權利要求3所述的一種沼氣定時溫控裝置，其特征在于，所述箱體還包括顯示屏，所述顯示屏與所述單片機連接，用于顯示時間和發(fā)酵液溫度。
5.如權利要求4所述的一種沼氣定時溫控裝置，其特征在于，所述箱體還包括指示燈，所述指示燈與所述單片機連接，用于指示當前沼氣池的沼氣是否可用。
6.如權利要求I所述的一種沼氣定時溫控裝置，其特征在于，所述加熱裝置包括甲烷點火裝置和電加熱裝置。
7.如權利要求6所述的一種沼氣定時溫控裝置，其特征在于，所述電加熱裝置設置在沼氣池外部的循環(huán)水管上，用于當濃度傳感器檢測到甲烷濃度小于閾值時，單片機觸發(fā)電加熱裝置以對沼氣池外部的循環(huán)水管進行加熱。
8.如權利要求6所述的一種沼氣定時溫控裝置，其特征在于，所述甲烷點火裝置包括一電磁閥，所述甲烷點火裝置設置在沼氣池頂部，用于當濃度傳感器檢測到甲烷濃度大于閾值時，單片機觸發(fā)甲烷點火裝置以對沼氣池外部的循環(huán)水管進行加熱。
全文摘要
一種沼氣定時溫控裝置，包括箱體和線路板，所述箱體包括按鍵組，用于設定時間和其對應的溫度；在箱體內(nèi)設有線路板；線路板包括單片機、存儲器和計時器；所述存儲器用于存儲按鍵組所設定的時間和其對應的溫度；所述單片機分別與第一溫度傳感器、濃度傳感器、加熱裝置、水泵以及存儲器連接；所述單片機用于獲取第一溫度傳感器檢測所得的發(fā)酵液溫度和讀取計時器的當前時間，根據(jù)當前時間及所設定的時間和其對應的溫度以獲得相應的設定溫度，并將發(fā)酵液溫度與設定溫度進行比較，當發(fā)酵液溫度小于設定溫度，單片機觸發(fā)加熱裝置以對發(fā)酵液進行加熱，使得發(fā)酵液溫度達到設定溫度。本裝置實現(xiàn)沼氣池在不同的時刻維持不同的溫度。
文檔編號G05D23/30GK102981531SQ20121048683
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權日2012年11月27日
發(fā)明者胥飛 申請人:上海電機學院