Радиотелесистема контроля и управления влажностью

 

Изобретение относится к телеметрическим системам контроля и управления влажностью и может использоваться для оптимизации процессов увлажнения почвы в агротехническом комплексе, управляя работой дождевальных машин, и обладает высокими технико-экономическими и эксплуатационными характеристиками при рациональном использовании радиодиапазона. Цель изобретения - упрощение системы. Система содержит на передающей стороне датчик 2 влажности, преобразователь 5 входной величины частоты, согласующий блок 9, делитель 10 частоты с перестраиваемым коэффициентом деления, модулятор 11, усилитель 13 мощности, передающую антенну 14, детектор 18, пороговый элемент 19, блок 15 включения питания. На приемной стороне выполнены приемник 21, две группы частотных реле 25, 26 исполнительные элементы 27. Система обеспечивает использование делителя частоты, облегающего процесс настройки и эксплуатации системы, упрощающего выходные цепи передающих частот и входные цепи приемной части, улучшающего использование радиодиапазона. 2 ил.

ф ,,ф1 "!Ь„. г, 7 Я) > .(С:(II<> 1 С f>l 1(:КИХ сс11(ид(>и< >ичгских

f f Г(!УЬ ПИК ся fs G 08 С 19/12 (ОС YJIAF С:IRFfl>>f)IA КОМИ1ГГ

110 изоьрг-IFIIL1HM и о1к>ъ>тиям

ПНИ I К>11 ССС".

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4348759/24 (22) 23.12.87 (46) 23.08.91. Бюл. № 31 (71) Харьковский институт радиоэлектрони ки им.акад.М.К.Янгеля (72) Л.И.Биберман, Л.П.Захаров.

Д.В.Плужник и В.О.Мусиенко (53) 621.398(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1411792, кл. G 08 С 19/12. 1988. (54) РАДИОТЕЛЕСИСТЕМА КОНТРОЛЯ И

УПРАВЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТЬЮ (57) Изобретение относится к телеметрическим системам контроля и управления влажностью l4 может использова гься для оп тимиэации процессов увлажнения почвы в агрОтехническом комплексе, управлял ра ботой дождевальных маг»ин. и обладает высокими технико-экономическими и

Изобретение относится к сисгеме контроля влажности и может быть использовано для автоматического теле регулирования процесса орошения почв.

Цель изобретения упрощение систе мы.

Радиотелесис сема контролч и упра»ления влажностью (см фиг. 1) содержит на передаюсцей ссороне 1 да>чик 2 влажнос>и, представлчющий собои два !lpoBl>ä÷lö>>õ неокисляющихгч стержнч 3. 4. помещенных параллельно н почну и подкл>оченных к входу преобраэ<>»рте(>ч 5 »лед»пи величины в частоту, вь(п,лне»к с ((»>а не(а>рг>не 6 акгивнол элементе г. плда>о(цим участ YQM

ВАХ, паралле I»,!(».î>(lð(»!ó нкл>с>чена последовг>тел»>ач, . «< II>, il параллельный

50 „1672499 А1 эксплуатационными характеристиками при рациональном использовании радиодиапазона. Цель изобретения — упрощение системы Система содержит на передающей стороне датчик 2 влажности, преобразователь 5 входной величины частоту, согласующий блок 9, делитель 10 частоты с перестраиваемым коэффициентом делснич, модулятор 11, усилитель 13 мощности, передающую антенну 14, детектор 18, пороговый элемент 19, блок 15 вкл>очения питания. На приемной стороне выполнены приемник 21, две группы частотных реле 25, 26, исполнительные элементы

27. Система обеспечивает испольэова»ие делителя частоты, облегчающего процесс настройки и эксплуатации системы. упрощающего выходные цепи передающих частот и входные цепи приемной части, улучша>ощего использование радиодиапазона. 3 ил. ( колебагельный LC-контур 8, в емкостную > 4 ветвь которого включен датчик 2 влажности. Я

Параллельно негатрону 6 подключен вход Д. ( согласующего блока 9 (усилителя с большим О входным сопротивлением), с выходом кото> рого соединен делитель частоты 10 с перестраиваемым коэффициентом деления.

Делитель частоты 10 нагружен на низкочастотныи вход модулятора 11, к высокочастотному входу которого подключен высокочастотный генератор 12, а к выходу— усилитель мощности 13 с передающей антеннои 14. Кроме того, к выходу согласующего блока подключен блок 15 включения питания, состоящий из таймера 16 и источника питания 17, детектор 18 и пороговый элемент 19. На приемной стороне 20 — одно1672499

= (-р(1 - С») с, Г» (3) fy (i

1pji Г„ (4) 2л У1 С канальный приемник 21, содержащий входной фильтр 22, усилитель 23 и детектор 24, две группы частотных реле 25 и 26, включенных параллельно и исполнительные элементы 27. На фиг. 2 приведена эквивалентная по переменному току схема двухпорогового преобразователя 5 сопротивления в частоту, где индуктивный элемент колебательного контура 8 представлен катушкой

L, емкостный элемент контура — конденсатором С, резистивный преобразователь влажности — резистором R,, негатрон — эквивалентной схемой, содержащей отрицательное сопротивление R» и параллельно подключенный конденсатор С», а последовательная RC-цепь 7, с помощью которой изменяют наклон рабочего участка BAX негатрона по переменному току — резистором

R, так как емкость конденсатора этой цепи выбирается значительной, а ее сопротивление переменному току мало.

Радиотелесистема контроля и управления влажностью работает следующим образом.

При заданных значениях влажности почвы сопротивление датчика 2 влажности имеет такую величину, что колебания на выходе преобразователя 5 отсутствуют, блок

15 закрыт и питание на делитель 10, модулятор 11, высокочастотный генератор 12 и усилитель мощности 13 не подается. Антенна 14 не излучает электромагнитных колебаний в эфир. граница разделяющая области устойчивости и возбуждения двухпорогового преобразователя 5 сопротивления в частоту описывается приближенно выражениями.

rc (1)

1 + С» — r, )- .Р. (2)

Р— 1(R RRc гдеr= - — —; гс — — — —, 1Rr l Ж»!

С»

Сц = — --.р= — — — беэраэмерС Cla,iг ные параметры, введение которых упрощает анализ схемы, à )R» ) — модуль отрицательного сопротивления негатрона в рабочей точке. Графическое иэображение границы в области параметров tr, для случая р «С» приведено на фиг, Зв и представляет собой две гиперболы с асимптомами r, р и гс — 1 С» . Штриховкой на графике показана область отсутствия колебаний, слева и справа от нее расположены области генерации. Частота колебаний вблизи правой и левой границы описывается соответcTBpíío вираже иями

55 где f, собственная члегота контура f:

Графическая зависимость частоты в полулогарифмическом масштабе от пара метра r, соответственно для правой и леьой ветвей гипербол, изображенных на фиг. За, показана на фис Зб. При выси;ании (увлажнении) почвы сопротивление датчика 2 увеличивается (уменьшается), чти прияодит к перестрсике I реобразоеагеля 5 го закону, графически изображенному а фиг. За, б.

Режим схемы выбираки чаки oбразом чтобы при нормальной влажности земли изображающая точка А схемы находилась в области отсучствия колебаний км 1.и . За)

Увеличение (уменьшение) сопротивления датчика 2 приводит к перемещени о изображающей точки А в направлении правой (левой) границы области ус ойчпеост и переходу через нс.е. П1чи э ом ординара с> остается постоянной и опредепяетсч вели чиной сопротивления R При пересечении точкой А границ обл а" и Ус той и е ти. задаваемых уравнения ли (1) и;2) в схеме возни кают колебания с час отой, < предс яе лой уравнениями (3) и (4) се вез. енн э (точки

Ai и А-„на фиг. 3). Пг явление колебаний приводит к срабатыван лю блока 15 и нас;ря жение питания Но некоторо врсмя подается на делитель частоть, 10, высокочастотныи генератор 12 модулячор 11 и ус.илпvгель лощ ности 13. B зависи лосги от ус андвпенно о коэффициента делени i делителч 10, колебания високочасготного генератора 12 модулируются колебаниями той или иной частоты, усиливаются усилителем мощности 13 и излучаются передающей антенной

14. Через некоторое время (1-2 с) блок 15 обесточивает перечисленные ц пи и передача сигналов прекращается. Следующий акт передачи сообщения может произойти только после ис и:зноеени я и нового возникновения колебаний на выходе преобразователя 5, На приемной стороне 20 сигналы радиочастоты усиливаю;ся и преобразуются в приемнике 21 и при модулирующем сигнале высокой ыстоты f1, соответствующем низкой влажное и почвы, происходит срабатывание одного из час отных реле группы 25, например 4Р 1.1, когорпа пере водит соогветс вующе с loll> ительное ус1672499 тройство (ИУ1) из группы исполнительных элементов 27 в устойчивое положение "Полив", включая дождевальную машину(не показано) на том участке. с которо о поступил сигнал о необходимости полива. При моде- 5 лирующем сигнале низкой частоты fj, соответствующем высокой влажности почвы на том же участке, происходит срабатывание соответствующего частотного реле группы

26(4P 2.1), которое переводит исполнительное устройство ИУ1 из группы исполнительных элементов 27 в устойчивое положение

"11ет полива" и выключению дождевальной машины на данном участке. Изменяя значения сопротивления R (см, фиг. 2), "5 можно задавать различные значения поро.ов возбуждения схемы двухпророгового преобразователя сопротивления в частоту, соответствующие определенным влажнос ям почвы. Таким образом, передача и прием сигналов ведутся на одной несущей частоте, которая может быть стабилизирована, поэтому на приемной стороне используется один радиочастотный канал с высокой избирательностью, а на передающ и стороне усилитель мощности имеет выокодобротные контуры, что позволяет уменьшить расходуемую передающей частью мощность. Благодаря использованию учителя частоты с регулир немым коэффициентом деления каждому передающему устройству сообщают свой индивидуальнь и признак — частоту модуляции, что осуществляется простой установкой требуемого коэффициента деления и позволяет выполнять все двухпороговые преобразователи сопротивления в частоту сosepuieíío идентичным и избегать их регулировки в полевых условиях. Кроме того, снижается влияние нестабильности частоты таких преобразователей на параметры излучаемого сигнала, Формула изобретения

Радиотелесистема контроля и управления влажностью, содержащая на передающей стороне датчик влажности, выводы которого соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя входной величины в частоту, выход которого через согласующий блок подключен к входу детектора, выход которого через пороговый элемент соединен с первым входом блока включения питания, выход которого соединен с первым входом модулятора и усилителя мощности, выход модулятора подключен к второму входу усилителя мощности, выход которого соединен с входом передающей антенны, на приемной стороне — приемная антенна, выход которой подключен к входу приемника, выход которого подключен к объединенным входам частотных реле первой группы, вторая группа частотных реле, выходы частотных реле первой и второй группы соединены соответственно с первыми и вторыми входами одноименных исполнительных элементов, отличающаяся тем, что, с целью упрощения, в нее введен на передающей стороне делитель частоты, выход согласующего блока подключен к первому входу делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом модулятора, второй вход делителя частоты подключен к выходу блока включения питания, на приемной стороне входы частотных реле первой и второй группы объединены, приемник выполнен одноканальным.

1672499

PuzZ

1672499 р 1C„

Фиг. Э

Составитель 3. Низамутдинова

Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик

Редактор T. Шагова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2843 Тираж 311 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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