Автоматизированная система импульсного полива по бороздам

 

1. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИМПУЛЬСНОГО ПОЛИВА ПО БОРОЗДАМ, включающая подающий напорный и поливные трубопроводы с гидроуправляемыми микрогидрантами, имеющие на входе и выходе гидроуправляемые задвижки, программное устройство в начале системы и установленные в каждой зоне полива групповой коммутатор с гидравлическим шаговым искателем для управления микрогидрантами и задвижками и блок управления, подключенный электрическими линиями связи к общему программному устройству и к датчикам влажности и состояния системы, отличающаяся тем, что, с целью повьпиения надежности и гибкости управления системой, групповой коммутатор выполнен в виде трехходовых клапанов управления поливом , штоки одних из которых кинематически связаны с кулачками оси гидравлического шагового искателя, гидропровод которого через электрогидравлический клапанный распределитель ,приводимый в действие блоком управления, связан гидравлической линией связи с программным устройством и с трехходовыми клапанами, причем шток гидравлического шагового искателя кинематически связан с двумя другими трехходовыми клапанами , входы КОТОРЫХ подключены к трехходовым клапанам управления поливом, выходы соединены со сливом,а ось гидto равлического шагового искателя снабсл жена двумя дополнительными кулачками, кинематически связанными с контактами датчиков влажности и состояния системы. 2. Система по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что каждый датчик состояния системы выполнен 00 в виде последовательно соединенных резистора с номиналом соответственсо оо но номеру зоны полива, замыкающегося контакта с приводом от датчика дав (;О СО ления на входе поливного трубопровода и параллельно включенных замыкающихся контактов от датчиков давлений в группах одновременно включаемых микрогидрантов и от датчика давления на выходе поливного трубопровода.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)4 А 01 G 25/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3630879/30-15 (22) 29.07.83 (46) 07.11.85. Бюл. В 41 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автомати/ зации мелиоративных систем (72) В.И.Пронов, П.Б.Пак и П.М.Чертков (53) 631.347.1(088.8) (56) Патент Великобритании Ф 1598597, кл. А 01 G 25/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N - 1161019, кл. А 01 G 25/16, 1985. (54) (57) 1. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИМПУЛЬСНОГО ПОЛИВА ПО БОРОЗДАМ, включающая подающий напорный и поливные трубопроводы с гидроуправляемыми микрогидрантами, имеющие на входе и выходе гидроуправляемые задвижки, программное устройство в начале системы и установленные в каждой зоне полива групповой коммутатор с гидравлическим шаговым искателем для управления микрогидрантами и задвижками и блок управления, подключен- . ный электрическими линиями связи к общему программному устройству и к датчикам влажности и состояния системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и гибкости управления системой, групповой коммутатор выполнен в виде трехходовых клапанов управления полиÄÄSUÄÄ 1189399 A вом, штоки одних из которых кинематически связаны с кулачками оси гидравлического шагового искателя, гидропровод которого через электрогидравлический клапанный распреде- литель,приводимый в действие блоком управления, связан гидравлической линией связи с программным устройством и с трехходовыми клапанами, причем шток гидравлического шагового искателя кинематически связан с двумя другими трехходовыми клапанами, входы котовых подключены к трехходовым клапанам управления поливом, выходы соединены со сливом,а ось гидравлического шагового искателя снабжена двумя дополнительными кулачками, кинематически связанными с контактами датчиков влажности и состояния системы.

2. Система по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что каждый датчик состояния системы выполнен в виде последовательно соединенных резистора с номиналом соответственно номеру зоны полива, замыкающегося контакта с приводом от датчика давления на входе поливного трубопровода и параллельно включенных замыкающихся контактов от датчиков давлений в группах одновременно включаемых микрогидрантов и от датчика давления на выходе поливного трубопровода.

1189399

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для управления импульсным режимом полива по бороздам из закрытой оросительной сети на мест- 5 ности с уклоном или на тяжелых почвах с необходимым количеством импульсов полива от 7 до 200.

Цель изобретения — повышение

" надежности работы и гибкости управления системой.

На фиг.1 приведены принципиальные схемы системы соединений группового коммутатора; на фиг.2 — пример выполнения схемы соединений 15 группового коммутатора с гидравличе ким шаговым искателем; на фиг.3— принципиальная схема соединений устройства контроля исправности системы.

Автоматизированная система импульсного полива по бороздам (фиг.1) содержит ряд (до 10 на севооборотный массив площадью t50 ra) участков,1 полива из напор- 25 ных и поливных трубопроводов 2, групповой коммутатор 3 для управления гидравлическими задвижками 4 на входе и сливе из поливных . трубопроводов 2 через гидравличес- Зо кие линии 5 управления микрогидрантами 6 для подачи воды в борозды (не показаны).

Соедийейие лийий 5 управления с задвижками 4 и микрогидрантами

6 с гидравлической линией 7 связи или со сливом 8 осуществляется через трехходовыес клапаны 9;14 управления поливом для автоматического (клапаны 9 и 10) или ручного (кла- gg паны 11-14) задания программы на любое количество импульсов полива групповым коммутатором 3. При этом гидравлические линии 5 управления задвижками 4 подключены к гидрав.лической линии 7 связи через трехходовые клапаны 11-14 группового коммутатора 3, а линии управления микрогидрантов подсоединены к линии 7 связи через клапаны 50

12 и 13 и через дополнительные трехходовые клапаны 9 и 10.

Программа полива и порядок коммутации датчиков состояния системы и влажности почвы задается конфигу- у рацией выступов с срезов на кулачках 15, установленных на общей оси

16 гидравлического шагового искатеая группового коммутатора 3. На оси

16 установлены также два дополнительных кулачка 15 переключения замыкающихся контактов 17 и 18 для коммутации датчиков влажности почвы (контакт 17) или датчиков контроля состояния системы (контакт 18) (фиг.3). Вращение оси 16 и переключение трехходовых клапанов 9-14 достигается движением храпового колеса 19 при передвижении собачки

20 плеча 21 гидравлического шагового искателя (ГШИ) под действием толкателя 22 мембранного гидравлического привода 23. Последний через поводок 24 соединен с плечом 21

ГШИ,на котором установлена собачка

20.

Гидропривод 23 имеет конструкцию обеспечивающую короткий, до 20 мм. и длинный, более 50 мм,,ход толкателя 22,Контакты 17 и 18 отдельными линиями через блок 25 управления и провод линии 26 связи соединены с программным устройством 27. К программному устройству 27 через другой провод линии 26 связи подключены электрогидравлические клапанные распределители 28 для управления мембранным приводом 23 каждого участка полива оросительной сети.

Левое и правое плечо счетного искателя (ГШИ) соединено с переключателями на трехходовых клапанах 9 и

10, входы которых соединены с гидравлической линией 7 связи и со сливом 8, а выходы через клапаны

12 и 13 и через распределительные гидравлические линии 5 управления соединены с микрогидрантамн 6.

Задвижки 4 через линии 5 управления и трехходовые клапаны 11-14 подключены к гидравлической линии 7 связи и сливу 8.

Вход электрогидравлического клапанного распределителя 28 (элекрогидрореле) соединен с гидравлической линией связи и блоком 25 управления, его первый выход через гидравлическую линию 29 соединен с подмембранной полостью гидропривода 23,. а его второй выход соединен со сливом: 8 воды. Сечение гидравлической линии 29 выбирается таким образом, чтобы за время более 50 с толкатель 22 сделал длинный ход и за время до 20 с — короткий ход.

1189399

Выступы 30 (фиг.2) ГШИ кинематически связаны с трехходовыми клапанами 9 и 10 и обеспечивают чередование включения клапанов при качании счетного переключателя 21 вокруг оси 16 под действием толкателя 22 с роликом на конце ° Выступ 31 через пружину 32 соединен с неподвижным корпусом 33 группового коммутатора

3 и обеспечивает фиксацию ГШИ в состоянии, соответствующем его положению при предыдущем нажиме толкателя 22. Выступ 34 обеспечивает на каждом коротком шаге толкателя 22 смену левого или правого l5 направлений движения плеча 21 Г1йИ.

Плоская пружина 35 обеспечивает постоянное зацепление собачки 20 с профилем зубцов храпового колеса

19. Пружина 36 предназначена для возврата толкателя 22 и мебраны гидравлического привода в исходное положение.

Пружина 32 фиксирует плечо 21

ГШИ в состоянии, соответствующем предшествующему . шагу толкателя

22. Положение собачки 20 на произвольном месте зубца храпового колеса 19 и одинаковое состояние клана . нов 9 и 10 показано в исходном 30 нерабочем состоянии. Установкой пружины 32 достигают смещение положения переключателя 21 относительно оси толкателя 22, которое изменяется при каждом нажиме толкателя на плечо 21 переключателя. Включение клапанов 9 и 10 возможно также при нажиме толкателя 22 на плечо 21 переключателя ГШИ,Напорные и поливные трубопроводы 2 обеспечивают подачу 40 и распределение воды в борозды на поле площадью 150ra. Гидравлические линии 5 и 7 управления и связи обеспечивают превышение давления воды до 0,1 мПа в управляющих орга- 45 нах задвижек 4 микрогидрантов 6 и выполняются из полиэтиленовой трубки диаметром до 16 мм.

Подключение линии 7 связи к источнику давления воды осуществляется от отдельного резервуара емкостью до 3 м с чистой водой, установлен- ной над верхней точкой напорного трубопровода на высоте до 6 м. Зад- . вижки 4 на входе и сливе поливного трубопровода 2 выполнены на мембранных исполнительных механизмах и предназначены для выбора места полива на отдельных участках поля из напорного трубопровода 2 и слива воды иэ поливного трубопровода для его промывки от наносов.

Иикрогидранты 6 предназначены для открытия или закрытия отверстий поливного трубопровода при соедиv ненни линии 5 управления со сливом 8 или линией 7 связи по командам программного устройства 27 групповым коммутатором 3 через счетный переключатель 21.

Трехходовые клапаны 9-14 изготав- ливаются литьем иэ полиэтилена и предназначены для ручного или дистанционного переключения задвижек

4 и микрогидрантов 6. Подключение верхних клапанов 11-14 левого крыла к задвижкам 4 и микрогидрантам 6 аналогично подключению нижних клапанов правого поливного трубопровода

2. Храповое колесо 19 имеет шесть выступов, обеспечивающих во взаимодействии с положением кулачков 15 следующие операции гидравлического шагового искателя: первому выступу храпового колеса

19 соответствует отключение всех трехходовых клапанов 9-14 и подача напорной воды из линии 7 связи в линии 5 управления задвижек 4 и микрогидрантов, а также замыкание контакта 17 на коммутаторе предыдущего участка полива для подключения датчиков влажности почвы на нем к программному устройству; второму выступу храпового колеса

19 соответствует включение клапанов

11- t3 для полива правого участка иэ поливных трубопроводов 2 и включение контакта 18 в схеме контроля состояния системы (фиг.3); третьему выступу храпового колеса

19 соответствует включение клапанов

11-14 и контактов 18, что обеспечивает промывку водораспределительного трубопровода правого участка поливного трубопровода 2; четвертый, пятый и шестой выступы храпового колеса 19 работают аналогично на левом участке поливного трубопровода 2, а на шестом выступе обеспечивается отключение всех клапанов 9-14 от слива 8 и контактов

17 и 18. В качестве привода клапанов 9 и 10 может также использоваться спаренное реле 28.

1189399

На конце толкателя 22 установлен ролик, обеспечивающий свободное перемещение толкателя 22 по выступу 34.

Гидропривод 23 должен обеспечивать двух и трехкратное превьпаение силы на передвижение храпового колеса 19 и переключение счетного переключателя ГШИ. Рабочий ход толкателя 22 должен быть более 50 мм, что обеспечивает, например, при реверсивном перемещении гидропривода 23 на 20 мм изменение направления движения счетного переключателя 21, а при полном ходе на 50 мм при помощи поводка 24 обеспечивается пере.ищение плеча 21 ГШИ до зацеп- . ления собачкой следующего зубца храпового колеса 19. Разделение хода толкателя 22 на две части, до 20 мм или 50 мм осуществляется программным устройством 27 по времени включения (20 или 50 с) распределителем 28 типа КЭГ-H. Запас хода толкателя 22 равный 30 мм, в пределах которого еще не осуществляется переключение храпового колеса 19, обеспечивает надежную работу устройства.

Блок 25 управления содержит известное устройство для уплотнения сигналов контроля и управления в ограниченном количестве проводов илн клеммы для распайки многожильного кабеля 26 (не более 10 пар), а также схему контроля (фиг.3) и клем35 мы распределителя 28 и контактов

17 и 18 для подключения датчиков добегания воды до конца борозды или датчиков влажности (не показаны).

Программное устройство 27 со40 держит источник питания на 27 В и выполняется по известным схемам например на микросхемах или на базе программируемого калькулятора с аналого-цифровым преобразователем

45 и таймера на микроконтроллере, обеспечивающими следующий алгоритм функционирования системы: расчет порядка чередования и оптимального времени работы кажцой задвижки 4 и группы микрогидрантов

6 в каждой зоне полива по заданной временной программе или во взаимодействии с сигналами датчиков влажности почвы;

55 задатчика коротких импульсов до

20 с для включения электрогидрореле

28 при ходе привода 23 до 20 мм и длинных импульсов до 30 с нри ходе мембранного привода 23 от 50 мм; цифрового программного компаратора сопротивления датчиков влажности почвы; цифрового компаратора соответствия сопротивлений в линии 26 связи номеру группового коммутатора 3 и индикатора номера участка зоны полива.

Устройство контроля состояния системы в зоне полива (фиг.3) содержит групповой коммутатор 3, поливные трубопроводы 2 и линии 5 управления задвижками 4 и микрогидрантами 6 с подключением к ним датчиков 37 и 38 давления последовательно соединенные размыкающиеся контакты 39 и 40 и заземление. Контакты 39 и 40 соединены по схеме И + n ИЛИ, где п — количество одновременно включаемых линий 5 управления микрогидрантами, Общие выходы контактов через резистор 41 с номиналом соответственно номеру зоны полива, замыкающиеся контакты 18, блок 25 управления и линии 26 связи соединены с программным устройством 27, Автоматизированная система импульсного полива по бороздам работает следующим образом.

Программа полива, определяющая начало и окончание включения задвижек 4 и микрогидрантов 6, например, по командам датчика влажности на всех полях в хозяйстве, закладывается в алгоритм работы программного устройства 27.

Согласно технологии импульсного полива и конструкции микрогидрантов

6 для выпуска воды в борозды необходимо контролировать влажность в зоне полива и при достижении сопротив— ления датчика влажности почвы заданного значения открыть задвижку 4 в начале поливного трубопровода

Затем по заданной программе с переменной по времени длительностью чередования импульсов до 100 раз соединять линии управления двух групп микрогидрантов 6 то с линией 7 связи, то со сливом 8, а после окончания полива, контролируемого датчиком влажности подачей давления воды из линии связи через клапаны 12 и 13 закрыть микрогидранты

6, промыть поливной трубопровод

2 открытием концевой задвижки 4 клапаном 14, затем отключить все

1189399

30 клапаны 11-14 от слива 8 и контакты 16 и 18 и включить коммутатор

3 очередного участка полива.

Перед включением например первого участка 1 зоны полива в работу

5 храповое колесо 19 следующего за ним участка находилось на первом выступе. При этом компаратор сопротивления датчиков влажности программного устройства 27 через контакт 17 подключен к датчику влажности почвы первого участка 1 поля. После достижения заданной влажности почвы компаратор срабатывает и программное устройство 27 вырабатывает команду для включения группового коммутатора 3 первого участка на второй шаг храпового колеса 19.

После включения электрогидрореле.

28 давление воды из линии 7 связи через линию 29 управления поступает на гидропривод 23. Последний передвигает толкатель 22 на полный ход 50 мм. Толкатель левым выступом 30 переключает.. клапан 9.

При этом зубец, зацепленный за выступ храпового колеса 19, перемещает его вместе с осью 16 и кулачками 15 на второй выступ, нижние клапаны 11-13 включаются (фиг.1), а также замыкается контакт 18. Соединение полости управления гидроэадвижки 4 со сливом

8 через клапан 11 обеспечивает

35 ее открытие. Храповое колесо 19 устанавливается на второй выступ.

Теперь соединение с давлением воды из линии 7 связи или со сливом 8 микрогидрантов 6 осуществля40 ется не прямо через клапаны 12. или 13, а через коммутируемые счетным переключателем 21 клапаны

10 или 9 с регулируемой программным устройством 27 длительностью импуль4S сов.

Благодаря фиксации изгибающейся пружиной 32 (фиг.2) переключателя

21 на выступае 31 в одном из крайних положений и при соответствующем этому смещению положении выступа 30 толкатель 22 изменяет направление перемещения по профилю выступа 34 при следующем ходе. Во время полива мембранный привод 23 ГШИ заполнен водой и толкатель 22 через ролик упирается в левую или правую поверхность выступа 34, что обеспечивает соединение через, клапаны 9 или 10 микрогидрантов 6 со сливом 8. Все это обеспечивает любые требования импульсной технологии полива беэ усложения конструкции каждого устройства управления задвижками

4 и микрогидрантами б и позволяет использовать трехходовые клапаны

11-14 не только для ручного управления, но и в режиме многократного повторения команд импульсного полива. Импульсный полив продолжается до получения программным устройством

27 сигнала от датчика влажности об окончании полива первого участка зоны полива.

B соответствии с заданной программой полива, аналогично указанному выше, программатор 27 переключает гидравлический шаговый искатель коммутатора 3 на третий выступ храпового колеса 19. Кулачки 15 отключают клапаны 12 и 13 от управления через клапаны 9 и 10 и клапаны

12 и 13 соединяют линию 7 связи с линией 5 управления микрогидрантами 6. Микрогидранты 6 закрываются.

Выход клапана 11 остается соединенным со сливом 8, а выход клапана 14 соединяется со сливом 8, что обеспечивает открытие концевой задвижки 4 на промывку правого участка поливного трубопровода 2. После окончания промывки программное устройство 27 аналогично указанному осуществляет контроль и управление левым крылом водораспределительного трубопровода из оросительной сети 2.

Таким образом полив продолжается на всех участках 1 поля.

При заполнении поливного трубопровода из оросительного трубопровода 2 под давлением воды в нем срабатывает сигнализатор 37 давления (фиг.3) и замыкает контакт 39 в цепи устройства контроля исправнос-. ти системы. При соединении одной

° . из линии 5 управления со сливом 8 давление падает и срабатывает один из датчиков 38 давления. При этом. замыкается цепь между заземлением через замкнутый контакт 39, один из контактов 40, сопротивление 41, контакт 18, блок 25 управления и линию 26 связи на программное уст- ройство 27. Последнее через компаратор соответствия величины сопротив ления номеру группового коммутато1189399

10 ра сигнализирует о правильной работе системы и разрешает полив.

Если поливной трубопровод 2 1 имеет разрыв, то контакт 39 не замыкает цепь сопротивления 41 и при любом эамнутом контакте 40 компаратор программного устройства 27 не измеряет. в линии связи сопротивления. Это несоответствие сигнализирует о неисправности поливного трубопровода 2и задвижки 4. Аналогичным образом перед поливом очередного участка поля проверяется его готовность к нормальной работе.

Дистанционный контроль состояния системы и влажности почвы, управления каждым электрогидрореле 28 упрощает конструкцию группового коммутатора 3, повышает надежность его работы и обеспечивает любую

1р программу полива всех участков поля.

Таким образом, повышается надежность и гибкость управления системой.

1189399 иг.

1189399

Составитель Г.Параев

Техред С.Мигунова Корректор В Гирняк

Редактор Н.Тупица

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ á805/3 Тираж 742 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5