Устройство определения температуры поверхности и положения яйца под наседкой

 

Использование: сельское хозяйство в области птицеводства при исследованиях температурных режимов высиживания яиц наседкой с целью повышения эффективности искусственной инкубации. Сущность изобретения: устройство наряду с двумя датчиками температуры 1, 2 поверхности яйца 7, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока регистрации 3 системы контроля, снабжено датчиком наличия контакта 4 тела наседки с яйцом 7 для установки под подстилкой в центре гнезда, а в систему контроля введены коммутатор 5 датчиков температуры 1, 2 и блок управления 6, первый и второй входы которого соединены с выходом упомянутого датчика 4 наличия контакта тела наседки с яйцом 7 и первым выходом блока регистрации 7, при этом третий и четвертый входы последнего подключены к первому выходу блока управления 6 и выходу коммутатора 5 датчиков температуры 1, 2, вход которого связан со вторым выходом блока управления 6, причем датчики 1, 2 температуры поверхности яйца 7 выполнены с возможностью расположения в диаметрально противоположных концах малой оси симметрии максимального эллипсоидного сечения яйца 7. Устройство позволяет последовательно регистрировать температуру поверхности в выбранной точке яйца и положение этой точки относительно наседки. 3 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к инкубации яиц сельскохозяйственной птицы. Как известно, объективными показателями эффективности инкубации служат выводимость яиц и жизнеспособность молодняка птицы. При естественной инкубации эти показатели выше, чем при искусственной. Для повышения выводимости яиц и улучшения качества молодняка необходимо изучить режимы высиживания яиц наседкой и по полученным результатам скорректировать технологический регламент работы инкубаторов.

Общеизвестно, что решающим фактором, влияющим на эффективность процесса инкубации, является температура, так как развитие зародыша происходит вне тела матери, и поэтому основное внимание уделяется исследованию именно тепловых режимов яиц в гнезде.

Для измерения температуры на поверхности и внутри яиц разработано несколько типов специальных термометров [1-4] При измерении температуры поверхности датчики (термопреобразователи) таких термометров крепятся на поверхности инкубируемых яиц и с их помощью ведутся непрерывный контроль и регистрация температуры скорлупы в выбранной точке.

При искусственной инкубации яйцо зафиксировано в лотке и поэтому точка расположения датчика температуры сохраняет свое положение относительно лотка неизменным. Наседка же, высиживая яйца, постоянно поворачивает и перекатывает их, т.е. в течение суток она многократно (50 и более раз) изменяет положение каждого яйца. В этом случае расположение точки контроля для исследователя остается неизвестным: он, имея с помощью термометра информацию о температуре в выбранной точке поверхности яйца, не знает положения этой точки относительно наседки в момент измерения температуры. Это не позволяет рассчитывать или оценить температуру развивающегося эмбриона в яйце в рассматриваемый момент времени.

Отмеченный недостаток может быть устранен при использовании не одного, а двух датчиков температуры поверхности каждого контрольного яйца, причем они должны иметь возможность размещаться на диаметрально противоположных концах малой оси симметрии максимального эллипсоидного сечения яйца.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является термометр, позволяющий измерять разность температур в двух точках поверхности биологических объектов, например кожного покрова пациента [5, 6] Указанный прототип содержит два термопреобразователя (датчика температуры), подключенных по дифференциальной схеме к вторичному регистрирующему прибору (измеритель разности температур типа ИТП-Т4, схема которого показана на стр. 9 [6]).

Недостатком прототипа является ограниченность его функциональных возможностей: он позволяет измерять не температуру, а только разность температур в двух контролируемых точках, т.е. не может выполнить поставленной задачи измерить температуру в точке и определить положение последней на яйце относительно наседки.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства. Это достигается тем, что наряду с двумя датчиками температуры поверхности яйца, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока регистрации системы контроля, оно содержит датчик наличия контакта тела наседки с яйцом для установки под подстилкой в центре гнезда, а в систему контроля введены коммутатор датчиков температуры и блок управления, первый и второй входы которого соединены с выходом упомянутого датчика наличия контакта тела наседки с яйцом и первым выходом блока регистрации, при этом третий и четвертый входы последнего подключены к первому выходу блока управления и выходу коммутатора датчиков температуры, вход которого связан со вторым выходом блока управления, причем датчики температуры поверхности яйца выполнены с возможностью расположения в диаметрально противоположных концах малой оси симметрии максимального эллипсоидного сечения яйца.

Cущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано инкубируемое яйцо эллипсоидной формы (конфигурацию яиц наиболее распространенных видов сельскохозяйственных птиц можно аппроксимировать эллипсоидом [7]) с большой cd и малой аb осями; на фиг.2 структурная схема устройства определения температуры и положения яйца в гнезде под наседкой; на фиг.3 девять возможных положений яйца под наседкой и соответствующие им разности температур ΔΘ, измеряемые с помощью двух датчиков температуры поверхности.

Позиции на чертеже обозначают: основной 1 и дополнительный 2 датчики температуры; блок регистрации 3; датчик наличия контакта тела наседки с яйцом 4; коммутатор 5; блок управления 6; инкубируемые яйца 7; подстилка гнезда 8; птица-наседка 9; возможные положения яйца в гнезде под наседкой I-IX.

Устройство состоит из двух датчиков температуры 1 (основного) и 2 (дополнительного), которые по дифференциальной схеме подключены к первому и второму входам блока регистрации 3 (например, к автоматическому мосту или потенциометру). В состав устройства входят также датчик наличия контакта тела наседки с яйцом 4, выход которого соединен с первым входом блока 6, управляющего работой коммутатора 5 цепей датчиков температуры и блока регистрации. Второй вход блока управления соединен с выходом блока регистрации, третий и четвертый входы последнего подключены к первому выходу блока 6 и выходу коммутатора датчиков температуры, а вход коммутатора соединен со вторым выходом блока управления 6.

Датчики температуры 1 и 2 имеют возможность крепления (например, с помощью клея) в диаметрально противоположных точках малой оси симметрии максимального эллипсоидного сечения контрольного яйца. Вид яиц в гнезде (см. фиг. 2) показан по стрелке А (см.фиг.1), т.е. большие оси яиц cd перпендикулярны плоскости чертежа. Инкубируемые яйца 7 находятся на подстилке (сено, опилки) в гнезде. Обогрев яиц в период инкубации производит телом птица-наседка 9. Датчик наличия контакта тела наседки с яйцом предназначен для установки под подстилкой 8 в центре гнезда и подключен к блоку управления 6.

Устройство работает следующим образом. Если наседка 9 сидит на яйцах 7, то она массой своего тела через подстилку 8 воздействует на датчик 4. Последний подает сигнал в блок управления 6, который включает блок регистрации 3 и одновременно с помощью коммутатора 5 подключает в измерительную схему этого блока основной датчик температуры 1. Блок 3 в этом случае фиксирует (например, печатает на диаграммной ленте) результат измерения температуры поверхности яйца в точке расположения датчика 1. Получив от блока регистрации 3 информацию о том, что измерение выполнено, блок управления выдает команду коммутатору: "Подключить в измерительную схему блока регистрации дополнительный датчик температуры 2". Теперь блок 3, проводя новый цикл регистрации (например, у автоматических многоточечных мостов и потенциометров цикл печати составляет 4 или 12 секунд), фиксирует разность температур Dq между точками расположения основного и дополнительного датчиков температуры. Значение этой разности характеризует положение яйца под наседкой.

Действительно, наседка, высиживая яйца, является для них источником тепла. Точка яйца, соприкасающаяся с телом наседки, имеет наибольшую температуру, а точка, соприкасающаяся с подстилкой, наименьшую температуру. Известно, что перепад температур между этими точками, например у куриных яиц, составляет 5-7^oC. Следовательно, если инкубируемое яйцо находится в положении I или IX (см.фиг.3), что соответствует положению, показанному на фиг. 2, то датчики 1 и 2 одинаково удалены от источника тепла и имеют одинаковую температуру, т.е. разность Dq 0. Если же наседка повернула контрольное яйцо так, что датчик температуры 1 соприкасается с ее телом, а датчик температуры 2 находится в контакте с подстилкой гнезда (см. положение III на фиг.3), то в этом случае разность Dq будет максимальной. Изменение разности температур Dq от угла поворота v в пределах от 0 до 2π радиан (через 0,25 0,25π радиан) показано пунктирной линией на фиг.3, как функция Dq - f(ϕ). Положительное значение этой функции соответствует положению основного датчика температуры 1 в верхней половине яйца, а отрицательное в нижней.

Следует отметить, что наседка, находясь в гнезде, контактирует с инкубируемыми яйцами не в одной точке, как рассматривалось выше, а накрывает своим телом небольшую часть поверхности яиц. Это же касается и подстилки не одна точка, а часть поверхности яйца соприкасается с подстилкой. Поэтому вершины представленной на фиг.3 зависимости будут "срезаны" (см. сплошная линия).

Таким образом, по измеренной разности ΔΘ можно определить положение яйца под наседкой.

Указанная зависимость справедлива лишь в том случае, когда наседка сидит на яйцах. Если же она приподнимается, чтобы перевернуть яйца (примерно 2 раза в час), или покидает гнездо для приема пищи, то показанная на фиг.3 зависимость нарушается. Но в этом случае датчик наличия контакта тела наседки с яйцом через блок управления подает сигнал в блок регистрации: "Прекратить регистрацию" (например, отключает его).

Следовательно, если наседка сидит на яйцах, то устройство работает непрерывно, последовательно фиксируя температуру в точке расположения основного датчика 1 и положение этой точки относительно наседки.

При реализации устройства наиболее целесообразно в качестве блока регистрации 3 использовать автоматический регистрирующий многоточечный мост или потенциометр, что позволяет последовательно с интервалом 4 или 12 секунд печатать на диаграмме значения температур поверхности яйца в выбранной точке (например, нечетные цифры) и его положение под наседкой (например, четные цифры).

Проведенные нами исследования показали, что поверхностные датчики температуры (в опытах использовались термопреобразователи, описанные в [4] надежно крепятся на скорлупе с помощью клея "Фуропласт", а токоподводы этих датчиков (они выполнялись из двухжильного провода во фторопластовой изоляции ⊘ 0,7 мм 0,7 мм) не мешали наседке осуществлять повороты и перекатывания яиц в гнезде в течение всего периода (500 часов) инкубации.

Формула изобретения

Устройство определения температуры поверхности и положения яйца под наседкой, содержащее два датчика температуры поверхности яйца, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока регистрации системы контроля, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком наличия контакта тела наседки с яйцом для установки под подстилкой в центре гнезда, а в систему контроля введены коммутатор датчиков температуры и блок управления, первый и второй входы которого соединены с выходом упомянутого датчика наличия контакта тела наседки с яйцом и первым выходом блока регистрации, при этом третий и четвертый входы последнего подключены к первому выходу блока управления и выходу коммутатора датчиков температуры, вход которого связан с вторым выходом блока управления, причем датчики температуры поверхности яйца выполнены с возможностью расположения в диаметрально противоположных концах малой оси симметрии максимального эллипсоидного сечения яйца.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3