Устройство управления поливом

 

Изобретение относится к сельскому хо-. зяйству и предназначено для измерения влажности почвы или другой среды с одновременным контролем ее влажности а процессе полива. Цель изобретения - повышение точности поддержания заданной влажности почвы за счет исключения влияния изменений физико-механических : Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при автоматизации полива. 1. ; :. Цель изобретения - повышение точности поддержания заданной влажности почвы за счет исключения влияния изменения физико-механических свойств почвы. ;. На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - резонансная кривая напряжения на выходе усилителя постоянноготока. . . Устройство управления поливом содержит кварцевый задающий генератор 1, подключенный к нему колебательный Re-контур 2с емкостным датчиком 3 влажности и исполнительный блок, выходной сигнал которого определяет момент начала свойств почвы. В качестве датчика влажно- ;сти, устанавливаемого в контролируемой среде, используют плоский конденсатор, который совместно с индуктивностью образуют LC-колебательный контур, являющийся нагрузкой задающего генератора с кварцевой стабилизацией частоты. Снижение влажности контролируемой среды приводит к росту напряжения в колебательном контуре, которое поступает на исполнительный блок, выполненный в виде последовательно включенных выпрямителя, усилителя постоянного тока, порогового блока и реле. При достижении напряжения порогового значения за счет изменения емкости датчика влажности срабатывает реле, включающее поливную установку. Полив длится до восстановления первоначальной влажности среды. .1 з.п.ф-лы, 2 ил. и окончания полива. Исполнительный блок содержит последовательно включенные вылрямиТель 4. усилитель 5 постоянного тока, пороговое устройство 6 и реле 7 для включения поливной установки 8. Устройство работает следующим обра- .эом. . . Задающий генератор 1 с кварцевой стабилизацией частоты постоянно находится в рабочем положении и работает на выбранной частоте, которая должна быть выше 7 -106Гц. До частот (5 - 7) 106 Гц на диэлектрическую проницаемость почвы определяющее влияние оказывает вода -в адсорбированном состоянии, которая адсорбируется на активных центрах поверхноч/ С А i fO О NJ о

«

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (! О

ГОСУДАРСТ8ЕН(ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (s))s А 01 G 25/16

1(- „2 A «4сч«»

° «а .

ЪФ

«

Изобретейие относится к сельскому хо- и окончания полива, Исполнительный блок зяйствуиможетбыть использовано при ав- . содержитпоследовательно включенные вытоиатиэации полива.. . -; - прямитель 4, усилитель 5 постоянного тока, Цель изобретения — повышение точно- пороговое устройство 6 и реле 7 для включести поддержания заданной влажности по- ния поливной установки 8. чвы за счет исключения влияния изменения . Устройство работает следующим обрафиэико-механических свойств почвы.. " эом.

На фиг.1 приведена структурная схема . Задающий генератор1скварцевойстаустройства; на.фиг.2 — резонансная кривая билизацией частоты постоянно находится в напряжения на выходе усилителя постоян- рабочем положении и работает на выбранного тока.. - - - -:: .. . ной частоте, которая должна быть выше

Устройство управления поливом содер- 7 10 Гц.

6 жит кварцевый задающий генератор 1, под- . До частот {5 — 7) 10 Гц на диэлектри6 ключенный к нему колебательный ческую проницаемость почвы определяюRC-контур 2 с емкостным датчиком 3 влаж- щее влияние оказывает вода - в ности и исполнительный блок, выходной адсорбированном состоянии, которая адсигнал которого определяет момент начала сорбируется на активных центрах поверхно{21) 4639828/15 (22) 30 11.88 — - .: у

{46) 07.01.92. Бюл. М 1

Р5) H. M.Äåìèäåíêî (53) 631.347.1{088.8) .: {56) Краткий энциклопедический словарь./Под ред. Ю.A.Ñòåïàíîâà. — M.: . Гос.иэд-во технико-теоретической литерату. ры, 1955, с. 152,400. . (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ flOJlИВОМ{57) Изобретение относится к сельскому хо, зяйству и предназначено для измерения влажности почвы или другой среды с одно.временным контролем ее влажности в процессе полива. Цель изобретения повышение точности поддержания заданной влажности почвы за счет исключения влияния изменений физико-механических.2 . свойств почвы. В качестве датчика влажности, устанавливаемого в контролируемой среде, используют плоский конденсатор, который совместно с индуктивностью образуют LC-колебательный контур, являющийся нагрузкой задающего генератора с кварцевой стабилизацией частоты. Снижеwe влажности контролируемой среды приводит к росту. напряжения в колебательном контуре, которое поступает на исполнительный блок, выполненный в виде последова тельно включенных выпрямителя,. усилителя постоянного тока, порогового блока и реле. При достижении напряжения порогового значения за счет изменения емкости датчика влажности срабатывает реле, 3 включающее поливную установку. Полив длится до восстановления первоначальной влажности среды. 1 э.п.ф-лы, 2 ил.

- сти минерального скелета почвы в виде ос- тельно, емкость конденсатора соответствутровков, В налох<енном электрическом поле ют истинным. эти островки представлягот собой диполи, Установка конденсатора с параллельсредний размер которых может достигать ными обкладками об славливает и вает изменение порядка 4 — 5 мкм. С увеличением удельной 5 структуры почвы, так как приходится заполповерхности йаъ ы количество диполей ад- нять почвой пространство между обкладкасорбированной ооды увеличивается, что ми конденсатора. обусловливает повыш.ейие диэлактриче-, . В качестве нагрузки задающего генераскс,-. проницае "ости почвы. Кроме того, на- тора 1 является колебательный RC-контур 2, ряду с потенциалом активного центра 10 в котором емкость 3 является датчиком размер диполя адсорбировижой:воды on- влажности. С колебательного контура 2 сиг- . ределяется и диаметром пор. Возможные . нал поступает на выпрямитель 4, а затем колебания удельной поверхности диаметра . выпрямленное напрях<ение усиливается с порприводяткизменению(внесколько раз) помощью усилителя 5 постоянного тока, диэлектричес".оА пранйцаемо ти почвы при 15 При достижении на выходе усилителя 5 оподинаковой влажности.. : . --: . --. ":. ределенного напряжения открывается пороговое устройство 6 и под действием а частотах оыше(5 — 7) 10 Гц дйполи напряЖения срабатывает реле 7, которое адсорбированной воды уже не реагируют на включает поливную установку 8. изменение электрического поля, а си тема 20 . Перед установкой емкостного датчика 3 ведет себя так, как будто бй:л .ежду жидкой . в грунт определяют парамегры колебатель. и твердой фазами отсутству т вСякое взаи-: ного контура. Для этого по имеющейся камодействие, Поэтому в у <аэанном диапазо- . либрово ной кривой зависимости емкости не частот возможные колебания удельной датчика от влажности грунта, устанавливаnoaeð éoñòè и диаметра пор ие оказывают 25 ют емкость колебательного контура при опвлияния на диэлектрическуЮ проййцае- .;тимальной для выращиваемой культуры масть, а последняя зависит только от коли- влажности. Затем колебательный контур начества воды в no- .Be.,- "" ., -: -. -:=.": .. =:-;-".. страивается в резонанс таким образом, чтоСледовательно, при определении влаж- - бы при заданной емкости на рабочей ностисреды наччстотахййже(5 — 7) 10 Гц 30 частоте генератора пороговое напряжение б необходил1сгучить ва ь уд л1, н;чо поверх-:., .... в колебательном RC-контуре соответствованость и дйаме--р пор, то грзк-г1чески нерв-, . ло требуемому уровню на резонансной криально. Напротй -, .1а" частотах выше 7 10б Гц :. вой (фиг.2). учета зтйх факто ов не требуется, что спо-,. " Настройка контура в резонанс проиэво собствует сущ ственному говыщениа точ- 35 дится в заводских условиях, Для этого по

-: - ности определенйя. - --::- ".. : -=-,- -:-" .имеющейся калибровочной кривой зависиЕмкостный дагик 3" влажности, пред- мости емкости датчика от влажности почвы

- - ставляющий собол конденса:oj, обкладки ". "устанавливают емкость колебательно-.о которого располох<ены в одной плоскости и контура. Ввиду того, что для каждой культузагерметизированы радиочастотчым диз- 40 ры необходима определенная влажность, е лектриком, устанавливается в йредварй- заводских условиях при йастройке контура

k ..-.тельно увлажнейнуо почву 9 на глубину, принимаетсясреднееэначениевлажностив . " максимального разви-,ия ко< невой системы пределах возМжйого интервала ее колебавыра циваемой культурь. Влгжнось почвы ний. Для компен"ации емкости, обусловлен в месте установки датчика Зв.",ажности дол- 45 ной интервалом влажности, в резонансном

-- жна быть несколько гыш оптй! яльнол для контуре параллельно емкости датчика влажданной культуры. Необходимость располо- . ности включен подстрсечный конденсатор

= жения абкладок кондейсатоф в одной пло- (не показан). В заводских условиях при наскости обьясняется следуюарм.- . - ..: " стройке контура емкость подстроечного

Почва представляет собо11 гетероген- 50 конденсатора (Сп) устанавливается в средную сйстему, состоящую иэтв рдой(мине- нее полох<ение. В данном случае емкость ральный скелет), жид<ко<1 и газооС1рээной контура (С ) равна фаэ. Дизлбктри-" еская паонйцаемость по- . Ск= Сп+ Сд чвы Oàaêcéò от д.1злек",рйческйх проницае- где С вЂ” емкость датчика влажности, погру мостей составляющих ее фаэ и vx обьемной 55 жейного в почву при зада <ной влажности. доли, Структу",,а йтиь, пр":кт<."ческй не нару- При заданной емкости Сх рассчитываетшзется при станочке плоского конденсато-" ся индуктивность контура длл выбранной ра. Нозтому д1гзектр.меМая проницве- частоты и снимается кр ваA резонанса на . мость срддьГв : ди:.но." случай* и, следова- пряжений, на которой в.".бирается пороговое напряжение срабзтыван .я (точка 10).

1702970

5 6, . Предположим, что в заводских условиях рогового (ниже точки 10), поливная установконтур настроен для влажности почвы 87, ка отключена, По мере высыхания увлажанеобходимоподдерживатьвлажность12О . ненного участка почвы емкость датчика

В этом случае емкость Сд увеличится на увеличивается, что способствует увеличе1,95 пФ эа счет повышеййя влажности по- 5 нию напряжения резонанса в контуре. П нтуре. ри чвы. Для поддержания неизменной емкости достижении порогового значения, что соотконтура С» необходимо уменьшить Сп на ветствуетточке10нафиг,2, включается по1,95 пФ; В заводских условиях шкала под- ливная установка. Увеличение влажности строечного конденсатора градуируется в при поливе вновь приводит к падению напроцентах влажности. Тогда при установке 10 пряжения ниже порогового, полив прекрадатчика влажности на местности поворотом щается. Описанный цикл повторяется и тем ручки подстроечного конденсатора устанав- самым поддерживается заданная влаж- иивают заданную влажность полива. ность почвй. Когда напряжение в конту е в контуре

В моментустановкидатчика влажности, достигло порогового, а пусковой механизм когда нет под рукой влагомера, влажность 15 по каким-либо причинам не сработал и попочвы неизвестна. Для начала рассмотрим ливная установка отключена, включается усслучай, когда влажность почвы такова, что тройство сигнализации с учетом задержки. скорость датчика несколько ниже 9,05 пФ. Сигнализация будет работать, пока вследстНа резонансной кривой это будет соответ- вие высыхания почвы точка 10 будет перествовать точке, лежащей ниже пороговой 20 мещаться порезонансной кривой влево и не !

10 (150 rnV). В этом случае напряжение в . совместится с точкой 10 . В момент совме контуре ниже порога срабатывания и поли- щения сигнализация отключается. Учитывая вная установка отключены. Дальнейшее вы- .: медленное высыхание почвы, на перемещесыхание почвы способствует уменьшению ние точки 10 до совмещения ее с точкой 10 емкости датчика влажности и соответствен- 25 потребуются многие часы и определяются носнижается напряжение в контуре. Следо- крутизной резонансной кривой и местоповательно, при высыхании почвы в . ложением на этой кривой точки порогового . рассматриваемом случае напряжение в ко- напряжения. .нтуре всегда будет ниже порогового и поли- .. В полевых условиях возможны значивная установка отключена,-т .е. полив не 30 тельные колебания температуры внешней производится... - - - . - .: ..среды, что обуславливает изменение частоТеперь рассмотрим второй случай, ког- ты задающего генератора. Для исключения да влажность почвы соответствует емкости . этого в генераторе предусматривается квар датчика- влажности несколько большей цевая стабилизация частоты.

9,05 пФ, т.е. положечие точки на резонанс- .35 С учетом того, что датчик влажности за. ной кривой несколько выше пороговой 10 ; глублен в грунт и для достижения оптимальВ этом случае напряжение в контуре выше ной влажности. необходимо определенное ..порогового и поливная установка будет время, аварийная сигнализация включается включена. Происходит полив. ..с задержкой. Длительность задержки опреПо мере увлажнения почвы емкость дат- 40 деляется экспериментальным путем и завичика влажности увеличивается, вследствие сит от времени проникновения влаги на

I чего точка 70 перемещается по резонанс- глубину установки датчика.

-ной кривой вправо. При достижении опти- Предлагаемое устройство управления

l . мальнои влажности точка 10 совпадает с поливомобеспечиваетавтоматическийконположением точки 10.Дальнейшее увеличе- .45 троль за поддержанием заданной влажноние влажности приводит к падению напря- сти среды. например почвы, с высокой жения в контуре ниже порогового и степеньюточностиидостоверности,чтопри поливная установка отключается. А поэто- егоприменениидаетзначительный положиму. когда неизвестна влажность. для исклю- тельный эффект. чения рассмотренного первого случая 50 Ф о р мул а и э о б р е т е н и я датчик влажности необходимо устанавли- 1. Устройство управления поливом, совать в почву, влажность которой заведомо держащее емкостной датчик влажности повыше оптимальной, т.е. место установки чвы. выполненный в виде подключенного к датчика предварительно смачивают. кварцевому генератору С-контура, и свяТаким образом, предварительно увлаж- 55 занный с последним исполнительный блок, нив до заведомо большей влажности, чем размещенный на поливной установке, о ттребуется, место установки датчика, по- л ич à ю щеес я тем,что, с целью повышеследний помещают в почву. Ввиду того, что ния точности поддержания заданной влажемкостьдатчика в этом случае больше опти- ности почвы эа счет исключения влияния мальной, и напряжение в контуре ниже по- изменений физико-механических свойств

1702970

I л,. г

Составитель Г,Параев

Редактор F.Ïàïï " : . Техред М.Моргентал (.

Корректор Т.Малец, Заказ 5 -: .... Тираж --... Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

° l °

Производствейно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101 почвы, обкладки конденсатора LC-контура загерметизированы радиочастотным диэ лектриком и расположены в одной плоско" сти, 2. Устройство по ri. Ê о т л и ч à ю щ е ес я тем, что исйолнительный блок, разме%, щенный на поливной установке, выполнен в . виде последовательно включенных выпрямителя, усилителя постоянного тока, порогового блока и реле включения поливной

5 установки.