Радиотелесистема контроля и управления влажностью

 

Изобретение касаетсй телеметрических систем контроля и управления влажностью, может использоватьсл для оптимизации процесса увлажнения почвы в агротехническом комплексе, управляя работой дождевалЬ нык машин. Цель изобретения - повьтение помехоустойчивости и снижение энергопотребления . Радиотелесистема содержит на передающей стороне кондуктометрический датчик влажности, преобразователь входной величины в частоту, модулятор И усилитель мощности, детектор, транзисторный ключ, таймер и блок питания с цепями включения питания модулятора и УМ. На приемной стороне запараллеленные по входу две цепочю из последовательно включенных фильтра, усилителя и демодулятора соединены с груп . пами частотных реле, выходы которых подключены к соответствующим входам исполнительных устройств, 2 ил. ( SS

.СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (111

Ю4 008 С 19/2

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АЮТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

/ (21) 4188161/24- 24 (22) 28.01.87 .(46) 23,07.88. Бюп. Ф 27 (71) Харьковский институт радиозлектроники им. акад М..К.Янгеля (72), Л.И.Биберман, Л.П.Захаров и S,Д.Шаронова ,(53) 621.398. 1(088.8)

t. (56) Авторское свидетельство СССР ,1 603889, кл. G 01 N 27/22, 1983. (54) РАДИОТЕЛЕСИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УП

РАВЛЕНИЯ ВЛАВНОСТЫО (57) Изобретение касается телеметри ческих систем контроля и управления влажностью, может использоваться для оптимизации процесса увлажнения почвы в агротехническом комплексе, управляя работой дождевальных машин.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и снижение энергопотребления. Радиотелесистема содержит на передающей стороне кондуктометрический датчик влажности, преобразователь входной величины в частоту, модулятор и усилитель мощности, детектор, транзисторный ключ, таймер и блок питания с цепями включения питания модулятора и УХ. На приемной стороне запаралле" ленные по входу две цепочки из после довательно включенных фильтра, усилителя и демодулятора соединены с груп-- ,памн частотных реле, выходы которых а подключены к соответствующим входам исполнительных устройств, 2 ил. !

14 11792

Изобретение относится к телеметрическим системам контроля и управления процессами, в которых информативным параметром является влажность и мо5 жет использоваться, для оптимизаций процесса увлажнения почвы в агротехническом комплексе, управляя работой подвижных дождевальных машин.

Цель изобретения - повышеиие по- 1О ! мехоустойчивости и снижение энерго потребления. На фиг. 1 изображена функциональ ная схема радиотелеметрической систе,мы контроля и управЛения влажностью 15 сред; на фиг. 2 — граница„ разделяю". щая области устойчивости и возбужцения схемы преобразователя, и его частотная характеристика вблизи этой

rpa ницы. 29

Функциональная схема передающей части устройства 1 содержит кондуктометрический датчик 2 влажности„ представляющий собой два щупа 3 и 4, из нержавеющей тали, воткнутых в 25 землю на определенном расстоянии друг от друга, преобразователь 5 входной величины в частоту, состоящий из ак-, тинного элемента генератора 6, eo"" бранного на транзисторах 7 и 8 и ре- 30 зисторе 9, первого накопительного конденсатора 10 и элемента регулировки на резисторе 11, линейный элемент колебательного контура генератора

35, на катушке 12 индуктивности и второй

, накопительный конденсатор 13, соглаlñóþùee устройство (СУ) 14, детектор, 15 и модулятор 16 транзисторный ключ 17, таймер 18, блок 19 питания и усилитель 20 мощности (УИ). На приемной стороне 21 находятся первый и ,второй фильтры 22 и 23, первый. 24.и второй 25 усилители, первый 26 и второй 27 демодуляторы, группы частотных реле 28 и 29, группа исполнительных устройств 30.

Радиотелеметрическая система работает следующим образом.

Иежду двумя металлическими mynaми 3 и ч, воткнутыми s землю, существует сопротивление, зависящее от влажности почвы. Это сопротивление преобразователя 5, образует вместе с собственным сопротивлением контура сопротивление потерь. С помощью резис.тора 9 осуществляется установка рабочей точки генератора по постоянному току на середине участка вольт-амперной характеристики, имеющей отрицательное сопротивление. Последовательная цепочка, состоящая. иэ конденсатора 10 и резистора 11, используется для изменения наклона рабочего участка ВАХ генератора. Изменение сопротивления кондуктометрического датчика .влажности приводит к перестройке преобразователя 5.

Граница, разделяющая области устойчивости и возбуждения данной схемы, описывается выражениями

râ

r= — — —- (1)

1+С -r с (2) р-r

R Rc Cg

r- =— — r — —, С вЂ”,р

1К1 К„!,Я С С1К„! безразмерные параметры, введение которых упрощает анализ работы схемы; (R ) — модуль отрицательного сопротивлейия генератора в рабочей точке.

Графическое изображение границы ! в области параметров гв, r для слу" чая р (1+С приведено на фиг. 2а и представляет собой две гиперболы с асимптомами rc =р и гс =1+Ся. Штриховкой на графике показана область отсутствия колебаний, слева и справа от нее расположены области генерации.

Частота колебаний вблизи границы.описывается выражениями

f (3)

fa Я (4)

fe р 1+Ся)-r где fв - собственная частота конту1

С

21 ?.С

Графическая зависимость частоты в полулогарифмическом масштабе от параметра г соответственно для правой и левой ветвей гипербол, изображенных на фиг. 2а, показана на фиг, 2б..

Режимы схемы преобразователя выбирают таким образом, чтобы при нормаль" ной влажности земли изображающая точка А схемы находилась в области отсутствия колебаний (фиг, 2a). При этом колебания на вьиоде преобразователя 5 отсутствуют, постоянное напрякение на выходе детектора !5 не появляется, ключ 17 закрыт, таймер 18 не вырабатывает сигнал управления на блок 19 питания, вследствие чего модулятор, 16 и УМ 20 не запитаны и колебания не излучаются в эфир.

7<12 диапазона, кяимекее подвержеккьгх ломехам, а также значительным разнесением несущих частот; высокой надежностью, выражающейся в том, что с fcveffa продолжает выпал нят ь предыдущую команду до поступления последующей,. существенно отлцчкой по значению несущей частоты, несмотря ня возникающие помехи, выряжяю<Птгеся в повторе предыдущей команды обраэовятель входной величины в чястоту, содержяп!ий элемент регулировки ка резистope, линейный элемент колебателького контура r<.ffep",òopà, какопителькие к< ",с<к:яторы и активный элемент гекерятof.à, детектор, выход которого соединен с входом ключа, блок

3 !! (1Ри Ifbfc f tx

ДЯТЧИКЯ гтнажн<З< ТИ УВЕКК <КВЯЕТСЯ (умен ьшя ется) что приводит к переме1

5 щекию кэобряжяюпг! и точки Л (фиг.. 2а) в направлении !травой (левой) г рякицы области устойчивости, причем ее ордината I остается постоянной и опреде( ляется величиной сопротивления R.

Этот процесс продолжается .до тех пор, по1а изображающая точка схемы не пересечет границу области устойчивости (Л или A ) . При этом в схеме возникают колебания с частотой, определяе- !5 мой уравнениями (3) и (4) соответственно. Колебания через согласующее устройство 14 поступают на входы мо. дулятора 16 и детектора 15. Постоянное напряжение, появившееся на выходе детектора 15, включает транзисторный ключ 17 до этого находившийся в закрьггом состоянии. Ключ 17 запускает таймер 18, который вырабатывает управляющее напряжение в виде импуль- 25 са необходимой длительности (около

1-5 с). Таймером может служить экономичный одновибратор, активные элементы которого в ждущем режиме закрыты.

При появлении импульса напряжения на выходе таймера блок 19 питания включается и эапитывает модулятор 6 и

УИ 20, благодаря чему промодулированный сигнал с несущей частотой или f излучается в эфир. По окончании импульса таймера питание от схе35 мы 16 модулятора и УИ 20 отключается и схема переходит в режим радиомолчания. Какие-либо сбои в работе передающего устройства могут привести только к пс<вторному излучению импульо са модулированных колебаний той же частоты, подтверждающему предыдущую команду.

На приемной стороне сигналы с несущей частотой f проходят через ! фильтр 22, усилитель 24, демодулятор

26 и, в зависимости от частоты модуляции, включают Одно из частотных реле ЧР1 — 1... ЧР1 — К блока 28. Частотное реле переводит соответствующее ему исполнительное устройство ИУ1,...

ИУК блока 30 в состояние, отвечающее команде автогекераторного преобразователя, в данном случае в состояние

"Полив". Это же команда может быть

55 передана и для лругих исполнительных устройств блока 30 при поступлении на блок частотных реле сигналов соотВот< ТВУЮЩИХ Ч,ICtOT МОЛУНЯЦПИ, <. .11ГК;1НИ с несущей частотой f со< тветствую)

Щ11Е II ЕР ЕУ ВГIЯ f

ЧГ2 К. Частотное реле пер сводит с<.— ответствующее ему lfc

Испол нителькo""- устройство, которое может бить випонкеli0 по схеме тр!сггер я с р я эден ьныт<и входами, с г<р едус таковкой при включеifffl! питания в cocTo яние, соответствующее отсутствию полина, оcуществляет управление включением поливальных агрегатов.

Устройство обладает высокой эко<номичностью энергопотребления во всех режимах работы, рациональным использованием рядиодияпязоня, тяк как сигналы нескольких преобря30BàTåëåé могут передаваться всего ня двух несущих частотах, а информ=.ция о принадлежности сигналя тому или иному устройству заложена в частоте модуляции, кроме того, излучение радиосигналов происходит только при выходе контролируемого параметра зя устяновленкь<е пределы и весьма крятковременкс, высоКОй ПО feXОУСтОйЧНВОСТЬЮт КОТОРОЙ УДЯется добиться путем рационального выбора как кесупп.х частот, так и чястот модуляции ня учясткях частотного

Ф о р м у л а и з с б р е т е к и я

Радиотелесистемя контроля и упрявл ения влажкос т ью, с одержящая кя передающей стороке датчик влажности, пре2 6 теля входной величины в частоту через согласующее устройство подключен к входу детектора и первому входу модулятора, выход которого подключен к первому входу усилителя мощности, выход ключа соединен через таймер с входом блока питания, выход которого подключен к вторым входам модулятора и усилителя мощности, выход которого подключен к передающей антенне, на приемной стороне - вторые фильтр усилителя и демодулятор, группа первых и вторых частотнык репе, группа исполнительных устройств, вход первого фильтра соединен с входом второго фильтра, выход которого через второй усилитель подключен к входу второго демодулятора, выходы первого и второго демодуляторов подключены соответственно к входам частотных реле первой и второй групп, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами исполни" тельных устройств группы.

5 f41179 питания, усилитель мощности, выход .;которого соединен с входом передающей антенны, на приемной стороне — при-! емная антенна, выход которой под5 ключен к входу первого фильтра, вьгход которого через первый усиитель соединен с входом первого емодулятора, отличающаяся ем, что, с целью повьппения помехо- щ стойчивости и снижения энергопотребения, в него введены на передающей стороне согласующее устройство, модулятор и таймер, первый выход датчика влажности через первый накопительный конденсатор подключен к первому вывоу катушки .индуктивности, к входу активного элемента генератора и через оследовательно соединенные второй накопительный конденсатор и элемент егулировки на резнсторе к второму выходу датчика влажности, второй вы, вод элемента нелинейности на катуппсе йндуктивности подключен к клемме. ис точ пп а питания, выход пр еобра зова- 2в

1411792

У (11ck)

Составитель 3.Низамугдинова

Редактор Н.Лазаренко Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар г

Заказ 3658/47 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета АЗССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4