Система регулирования влажности почвы

 

1; СИСТЕМА РЕЗГУЯЙЮВАНЙЯ вдАЖНОетй почвы, содержащая МЯОРОопо рную.поли вную машй йу с регулятором скорости, программное устройство с измерителем влажности и датчиком влажности, о т л к ч а ю щ а яс я тем, что, с целью сокращения эйергоаикости и сннжения металлоемкости , сяястема снабжена п езреключатёл ми датчиков влаж ности, установи яенными на трг ктОрни д&ижени я средней опоры машины/ и двумя контроль- . нымй проводши, соеди(енн11814и через переключатели с датчиками влажноетн и через измеритель влажности - с йрограммным устройством, выход которого подключен « регулятору скорости машины.

gag А 01 0 25/1б (21) 3264:О24/30-15 (22):17:..04 8.1 (48) О7. eS.В3; S . Ю 21 (72» В. И. : Пронов и А,.В.:Кокни (53) 631.347.1(088;83 (56) 1. Механизация и, электрификация.социалистического сельского хозяйства", . 1979-, e б,; е. 15-18.

2. Авторское евйдетельство СССР

Ф: 545304 .кл. A (И 6 25/00.. 1 975. (54) (57) 1. CHCTRbgh РИ УЛМРОВАНИЯ

ВЛЛжнасжй ПОЧВНу . содержащая мново онорную поливную маазуну с .регулятором скорости, програю ное устройст во с измерителем влажности и датчиком влажности, о т л и ч а ю щ:а яс я- тем, что, с целью сокращения энергоемкости и снижения металлоемкоети, система .снабжена переключателями датчиков влажности,.уставов+ ленными на траектории движения средней опоры мазины, и двумя контроль- .

: нымн проводами, соеднненныаи через переключатели с датчиками влажности . н через измеритель влажности .- с нрограьвным устройством -выход като» рого подключен к регулятору скорости мази ны.

1021434

t0

2. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ.а я с и тем, что измеритель влажности содержит генератор частоты

- и последовательно подключенные к источнику питания нагруэочное сопротивление, два плеча триггера на тиристорах, управляющие электроды которых через разделительный трансформатор подключен к генератору, а датчики влажности подключен между катодами тиристоров триггера последовательно с магазином емкостей.

3. Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что переключатель датчиков влажности содержит источник питания с коммутатором, управляемым программным устройством, и геркон

Изобретение относится к сельскому хозяйству и используется для asтоматизациИ работы поливных машин.

Известна система регулирования влажности н по результатам обработки метеоданных с измерительной площадки вблизи насосной станции, которая сапержит устройства для сбо ра информации по радиационному ба.лансу, осадк0м, тепловому потоку в почву, радиоканалы связи с каждой дождевальной машиной и ЭНМ для обработки результатов измерений, расчета сроков и норм полива группы дождевальных машин(Ц

Недостатком данной системы является ограниченное применение тольно . на выравненной местности при равномерности увлажнения почвы всеми поливными машинами, ограниченном уг" ле склона, однородном механическом составе при однородных физических и геофизических характеристиках почвы.

Кроме того, система характеризуется сложностью ее аппаратуриой реализации, обусловленной необходи.мостью установки радиоканалов связи . что требует использования сложной .аппаратуры для передачи и кодирования сигналов и увеличивает знергопотреблеиие на поливных машинах. Не, равномерность полива каждой машины в связи с проскальзыванием колес, . неучет изменчивости испаряемости с дождевой струи и поля при несинхронном перемещении всех машин на поле создают на каждом поле пестроту влаж ности почвы и, для обеспечения запланированной урожайности, требуют завышения норм полива. Это также . увеличивает энергоемкость полива маши нами ° для подключения датчиков влажности к контрольным проводам, управляющая обмотка которого подключена к электронному ключу на тиристоре подключен

Йом катодом к заземлению через колесо поливной машины.

4. Система по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что переключатель датчиков влажности выполнен в виде герметичной трубки с жидкостьЮ, один конец которой эластичен и установлен на траектории движения колеса машины, а другой снабжен мембранной камерой, мембрана которой через .шток связана с постоянным магнитом, управляющим положением контактов геркона.

Известна также система регулирования влажности почвы; содержащая многооперационную поливную машину с регулятором скорости, программное устройство, измеритель влажности почвы и датчики влажности (2 1.

Недостатком этой системы является управление поливными машинами по результатам измерения влажности почвы только на одной контрольной плОщадке. Система не учитывает неравномерность полива на всем поле при изменении испаряемости с дождевой струи и поля, при неравномерности движений машины, например при колебании давления воды в трубо проводе или на местности с уклоном.

Это требует увеличения нормы полива и увеличивает энергоемкость полива.

Цель изобретения — сокращение энергоемкости и металлоемкости.

Цель достигается тем, что система снабжена переключателями датчиков влажности, установленными на траектории движения средней опоры машины, и двумя контрольными проводами, соединеиньпчи через переключа-

"тели с да-vvkmes влажности и через измеритель влажности - с программным устройством, выход которого подключен к регулятору скорости машины.

Причем измеритель влажности содержит генератор частОты и последовательно подключенные к источнику питания нагрузочное сопротивление, два плеча триггера иа тиристорах, управляющие электроды которых через, разделительный трансформатор подклю:чены .к генератору, а датчики влажности. подключены между катодами тиристоров триггера последовательно с магазином емкостей, при этом пере1021434 ключатали. датчиков влажности выполнены электрического и гидравлическо го типа ° .

Крома того, электрический переключатель датчиков влажности содер-. жит источник питания с коммутатором, управляемым. программным устройством, и геркон для подключения датчиков влажности к контрольным проводам, управляющая.обмотка которого подключена к электронному ключу на тириста ре, подключенном катодом к заземлению через колесо поливной машины.

Гидравлический переключатель датчиков влажности выполнен в виде гер» метичной .трубки с жидкостью, один конец которой эластичен и .установлен . на траектории движения колеса машины а другой снабжен мембранной камерой, мембрана которой через шток связана с постоянным магннтом, управляющим положением койтактов геркона.

На Фиг. 1 приведена блок-схема регулирования влажности почвы; на фиг. 2 " схема порогоэого измерителя влажности; на фиг. 3.- электрический переключатель;датчикбв влажности на фиг. 4. - гидравлический переключатель датчиков влажности.

Система содержит поливную машину

1, например, дождевальную машину

0Ж) фрегат 2", . контрольные изо.лированные провода 2, проложенные по орошаемому полю между тележками машины,на ведущей- тележке. установлен регулятор 3 скорости. Над контрольними проводами 2 установлен пере ключатель 4 датчиков 6 влажности поч вы, соединенный с переключателем 5 датчика. 6 влажйости.почвы. Датчик б влажности почвы через контрольные провода 2 соединен. с программным уст ройством 7 и измерителем 8 влажности, Регулятор 3 скорости содержит аппаратуру для изменения, в соответствии с заданным программным устройством 7, количества воды, подаваемой в гидроцилиндр ведущей тележки или для изменения скорости электрифицированных колес привода. В качестве перЕключателя:4 датчиков влажности почвы использован привод дождевальной машины., который содержит аппаратуру ! для контактного или бесконтактного (гидравлического или электрического ,типа) управления, переключателем. 5.

Датчики б влажности почвы уста-. навливаются на неполитом поле впере- ди по ходу движения машины, на- границах участков поля с разными культурами или грунтамн. Часть датчиков устанавливается ва политом участке поля для тарировки их показаний пос-. ле каждого полива.

В качестве датчиков б влажности почвы, установленных на орошаемом, поле йод пахотйым.слоем в количестве 10-100 шт., используются коидуктометрические датчики с одинаковыми характеристиками, например системы слуп-3 лак.

Программное устройство 7. включает в себя, например, минипроцессор иа базе программируемого микрокалькулятора и выполняет следующие функций ручного или телемеханического эадатчика режимов работы дождевальной маакны от влажности .почвы; кратковре10 менного включения измерителя влажности и коммутации на трубопровод ма-: аыны положительного потенциала логического решающего устройства .ynyas. ляющего переключателем noporos сраба тывания измерителя 8 влажности и режимом работы регулятора 3 скорости; управляющего временем включения измерителя влажности по заданной программе и по счету количества датчи. ков 6 определяет положение машины на поле и выполняет функции запомяна" ния минимального значения сопротивления датчиков 6 влажности почвы политого участка почвы; запоминания заданной нормы полива для отдельных участков поля.

Пороговый измеритель 8 влажности содержит генератор частоты 9, раздели тельный трансформатор 10, к вто-. ричным.обмоткам которого через диоды 11 подключены управляющие электро ды двух плеч триггера на тиристорах

12 и 13. На входе тиристора 13 установлено токоограничительное сопротивление„ начало и. конец которого соединены с программным устройством

7. На выходе программного .устройства 7 установлена управляющая обмотка конденсатора 14 переключателя 15, например, шагового искателя. Между

4О концом сопротивления и выходом тиристора 13 установлен источник 16 . питания. Датчики влажности почвы . подключены между катодами тиристоров

12 и 13 триггера последовательно

45 .конденсатором 14.

I åíåðàòîð частоты 9 выполнен на известных устройствах и настраивается на 1-3 частоты в диапазоне 200800 Гц.

Электрический переключатель:датчиков влажности почвы содержит генератор частоты 9, соединенный через

„коммутатор 17, установленный в устройстве 7-(фиг. 1 и 2), с источником

16 питания постоянного тока, положительный полюс которого через коммутатор 17 соединен с.заземлением 18; установленным вне:зоны действия поливной машины, и отрицательный

nomoe — с трубопроводом 19 машины 1.

<0 На водопроводящем трубопроводе 19 машины для уменьшения утечек тока установлена изоляционная прокладка

20. К контрольному проводу 2 подклю« чены положительный полюс источника

65 16 питания, геркон 21, обмотка уп1021434 равления геркона 21, конденсатор 22 н токоограничительное сопротивление

23, соединенное через динистор 24 с управляющим электродом тиристора 25.

Катод тнристора 25 соединен с заземлением 26, установленный под колеей колеса 27 привода машины ниже пахотного слоя почвы, К контрольному про« воду 2 подключен датчик б влажности почвы, выход которого соединен с другим концом геркона 21. Тиристор .

25, динистор 24, сопротивление 23, конденсатор 22 составляют электронный ключ.

Для устранения одновременного включения датчиков б минимальное расстояние между ними больше 10 м.

Гидравлический переключатель дат» чиков влажности почвы включает два контрольных провода 2, проложенные по ходу движения .поливной машины, g} соединенные с датчиком влажности: почвы 6 политой почвы герконами 21.

Устройство управления герконами 21 содержит постоянный магнит 28, соединенный с мембранной камерой 29 через 35 герметичную трубку 30 с жндкостью, конец которой эластичен и установлен под колесом 27 поливной мазины с водопроводящим трубопрОводом 19.

Устройство работает следующим щ ,образом.

После запуска в работу машины 1 программное устройство 7 работает в дежурном режиме с,минимальным энергопотреблением, а датчики б влажности отключены от контрольных проводов 2. .При подходе машины 1 к датчикУ б, последний изменяет сопротивление цепи контрольных проводов 2 на вы- i сокоомном.входе программного устройства 7 и включает его в .работу.

Программное устройство 7. подает пи. тание измерителю 8 влажности, осу- ществляет .цикл измерений датчика 6 влажности, сравнивает его показания с показаниями тарировочного датчика 45

6 влажности политого участка, решает задачу о соответствии скорости мазины заданной норме полива, при необ- . ходимости подает сигналы регулятору -3 скорости на изменение нормы по- 50 лнва и отключает измеритель влажности до подхода машины к очередному датчику б. В процессе движения маши» ны програьвиное устройство 7 осуществляет счет количества датчиков б . Я влажности, определяет положение ма :мины на поле и после срабатывания датчика 6 влажности, установленного на контрольных участках политого поля, изменяет и запоминает его по- б{1 казания влажности.

Перед началом работы измерителя

8 влажности по данным точных.приборов и по данным датчиков б влажности почвы установленных в лизиметре и на политом участке почвы, производит. ся тарировка порогов одновременного срабатывания плеч триггера на тиристорах 12 и 13 по влажности почвы путем выбора 1-..3 рабочих частот генератора частоты; например 2ДО, 600 и 800 Гц, и подбора переключателем

15 необходимых конденсаторов 14.

Эти данные (частота и положение переключателя 15) заносятся в память программного устройства 7 и s дальнейшем используются дяя решения задачи выбора скорости .работы макины в соответствии с заданной программой полива.

Работа измерительного устройства

8, согласно фиг. 2. После включения генератора 9 и источника 16 питанияпрограммное устройство 7 переключа-. телем 15 ступенчато увеличивает емкость конденсаторов 14. При совладении периода заряда конденсатора 14

{определяемого сопротивлением датчика, б влажности)с периодом частоты генератора происходит одновременное включение двух плеч триггера.

Программное. устройство 7 фиксирует это включение по прстеканию большего тока через .тиристор 13, сравнивает зафиксированные значения частоты генератора 9 и положение переключателя 15 с заданными значениями и, в случае несоответствия, выдает команду изменения. скорости.

В процессе движения машины по полю программное устройство 7 по командам датчиков б влажности почвы включается в работу и производит корректировку скорости движения поливной машины.

Электрический, переключатель датчиков влажности почвы (фиг. 3) работает по программе устройства 7 (фиг. 1). Источник 16 питания коммутатором 17 периодически .подключает ся между водопроводяшим:трубопроводом 19 и вынесенным за пределы поливной машины заземлением 18. Другой полюс источника:16 питания подключается к контрольному проводу 2.

Если колесо 27 машины находится над заземлением .26, то напряжение источника 16 нитания больше напряжения срабатывания электронного ключа, который включает обмотку управления

rеркона 21. После переключения источника 16 питания коммутатором 17 на генератор частоты 9 на 2-5 периодов частоты включается в работу из« меритель 8:влажности {фиг. 2). В период задержки .отключения геркона

21 происходит измерение влажности почвы.

Гидравлический переключатель датчиков влажности почвы {фиг. 4) рабо

1021434 тает при наезде колеса 27 поливной маажны иа эластичную трубку 30, давление жидкдсти по трубке через мембранную камеру 29 перемещает пос.тоянный магнит 28. к геркону 21, кото рый включается и .соединяет .датчик 6 влажности к контрольным проводам 2. °

После прохода привода колеса 27 за пределы трубки 30 давление в seN паравная камера 29 aoaspa- 10 щает постоянный магнит 28 в исходное положение,.при котором геркон 21 отключен

Экономическая эффективность сиоте . мы заключается в сокращении затрат на строительство и эксплуатацию мно гопроводной линии связи к каждому датчику влажности, в сокращении из- . лишнего расхода воды на 153, расхода электроэнергии на доставку ее íà no" ле и в обеспечении равномерности полива. Все это обеспечивает сокращение энергоемкости, а снижение металлоемкости полива и обеспечивает годовой экономический эффект до

30 руб/га.

1021434

Составитель Г Переев

Редактор М. Бандура %ехред М,,Репер- Корректор Г. Решетник е»»rs»»»ай «» ф»»т» »»

Заказ 3948/5 Рирз 7И : Цедпиоиее -:

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раувская наб., д.,4/5

4Ф ° \В»»ФЫВ»»»»»»»»а 4

4алиал ППП Патент, г. Икгород, ул. Проектная, 4