Устройство для автоматического управления поливом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И.ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ жила К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1149899, кл. А 01 6 25/00, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛИВОМ 57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области растениеводства в условиях защищенного грунта. Может быть применено для управления процессом автоматического полива растений в теплице и ЯО 1720063 А 2(5)5 6 05 О 11/02, А 01 6 27/00, 9/24, 25/16 является усовершенствованием устройства по авт.св, СССР М 1149899. Цель изобретения - повышение точности регулирования нормы полива растений в теплице. Устройство для автоматического управления поливом дополнительно снабжено датчиком 1 температуры воздуха в теплице, датчиком 2 влажности воздуха в теплице, датчиком температуры теплоносителей в системе обогрева теплицы, подключенными к соответствующим входам блока 5 управления производительностью насоса 8. Устройство обеспечивает включение насоса 8, когда влажность почвы в теплице снижается до минимально допустимого предполивочного значения,и регулирование производительности насоса З.в зависимости от Я факторов внутренней и внешней среды втеплице, 1 з.п.ф-лы, 2 ил,5 10 15 20 30 35 40 Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области растениеводства в условиях защищенного грунта, может бытьприменено для управления процессом автоматизированного полива растений в теплице и является дополнительным к авт,св, М 1149899.Целью изобретения является повышение точности регулирования нормы полива растений в теплице.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема блока полива.Устройство для автоматического управления поливом содержит (фиг. 1) датчик 1 температуры воздуха в теплице, датчик 2 относительной влажности воздуха в теплице, датчик 3 температуры теплоносителя в системе обогрева теплицы, датчик 4 солнечной радиации, блок 5 управления производительностью насоса, регулятор 6 напряжения, магнитный пускатель 7, насос 8, расходомер 9, преобразователи 10 и 11 напряжения, фазочувствительную цепь 12 вычи 1 чия частот, реверсивный счетчик 13, задатчик 14 калибровочного значения, блок 15 сравнения, задатчик 16 предполивного значения и элемент 17.временной задержки. При этом выходы датчика 1 температуры воздуха в теплице, датчика 2 относительной влажности воздуха в теплице, датчика 3 температуры теплоносителя в системе обогре-.ва теплицы и датчика 4 солнечной радиации подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам блока 5 управления производительностью насоса, который предназначен для формирования сигнала, управляющего производительностью насоса 8 путем уменьшения подаваемого на него напряжения электропитания.Соответственко выход блока 5 управления производительностью насоса соединен с первым (управляющим) входом регулятора 6 напряжения, второй вход которого соединен с выходом источника электропитания, а его выход(показано стрелкой) через контакты магнитного пускателя 7 соединен с выводами обмотки электропривода насоса 8. С выходным трубопроводом насоса 8 сообщен вход расходомера 9. Выходы датчика 4 солнечной радиации и расходомера 9 связаны.соответственно с входами первого 10 и второго 11 преобразователей напряжения в частоту, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входу фазочувствительной цепи 12 вычитания частот.Два выхода фазочувствительной цепи .12 вычитания частот соединены с двумя входами реверсивного счетчика 13. третий вход которого соединен с выходом эадатчика 14 калибровочного значения,предназначенного для ввода корфактирующего значения практической влажности почвы, периодически измеряемой лабораторными методами, Выход реверсивного счетчика 13 соединен с первым входом блока 15 сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика 16 предполивного значения, предназначенного.для задания минимального допустимого значения влажности почвы, при достижении которого должен начаться очередной сеанс полива.Выход блока 15 сравнения соединен с входом элемента 17 временной задержки, предназначенного для задания длительности сеанса полива путем временного запаздывания отключающего сигнала на магнитный пускатель 7 по отношению к включающему сигналу.Кроме того, устоойство для автоматического управления поливом включает блок 18 полива (фиг, 2), в состав которого кроме элемента временной задержки, магнитного пускателя 7 и установленного на поливном трубопроводе 19 вибрационного насоса 8 с переменной производительностью входят первое 20 и второе 21 реле и первичный преобразователь 22 расхода. Выход элемента 17 временной задержки и обмотка первого реле 20 подключены к первому входу блока 18 полива, соединенному с выходом блока 15 сравнения, При этом обмотка злектропривода вибрационного насоса 8 через замыкающие контакты магнитного пускателя 7 подключена к второму входу блока 18 полива, который связан с выходом регулятора 6 напряжения. Обмотка второго реле 21 подключена к выходу элемента 17 временной задержки. Вводы обмотки магнитного пускателя 7 подключены к второму входу блока 18. полива через параллельно соединекные замыкающий контакт первого реле 20 и замыкающий блокировочный контакт магнитного пускателя 7 и через последовательно соединенный размыкающий контакт второго реле 21, При этом выход первичного преобразователя 22 расхода подключен к выходу блока 18 полива, который связан с входом расходомера 9.Устройство для автоматического управления поливом может быть реализовано следующим образом,В качестве датчиков 1, 2 соответственно температуры воздуха в теплице и температуры теплоносителя в системе обогрева теплицы могут быть использованы датчики типа ТСМ, гр.23, В качестве датчика 2 относительной влажности воздуха в теплице может быть использован датчик типа, например, ДОВП. В качестве датчика 4солнечной радиации может быть использован, например, СР, Задатчик 14 калибровочного значения и задатчик 16предполивного значения могут быть реализованы, например, в виде переключаемыхпеременных резисторов, В качестве магнитных пускателей 7 могут быть использованы элементы типа ПМЕ. Преобразователи 10 и11 напряжения в частоты могут быть реали-. .зованы в виде РС-генераторов на операционных усилителях, например, серии КУГ(А, Б). В качестве насоса 8 может быть использован электронасос бытовойвибрационный БВ,15-40-У 5, а в качестве расходомера 9 - П.РИ 50; Блок 15 сравнения может быть реализован на операционных усилителях КУТ(А, Б), а фаэочувствительная цепь 12 вычитания. частот - по схемам диадйых фазовых дискриминаторов,Реверсивный .счетчик 13 реализуется, например, на базе соответствующих микросхем серии К 155,Элемент 17. временной задержки можетбыть. выполнен на цифровых интегральныхэлементах по схеме пересчетных декадБлок 5 управления производительностью насоса 8 может быть реализован на базе. многовходовых операционных усилителей типа КУТ 401 (АБ).Устройство для автоматического управ. ления поливом работает следующим образом,Перед включением устройства в. работу в реверсивный счетчик 13 с помощью эадатчика 14 калибровочного значения вносят начальное значение влажности почвы, обычно .измеряемое с помощью лабораторных методов. После включения устройства это начальное значение влажности почвы вреверсивном счетчике 13 меняется в завв. симости от величин выходных сигналов датчика 4 солнечной радиации и расходомера 9Выходной сигнал датчика 4 солнечнойрадиации, пропорциональный уровню тепвовой радиаций солнца, поступает на вход первого преобразователя 10 напряжения в частоту, который генерирует:импульсы частотой А, пропорциональной одному напряжению. На вход второго преобразователя 11 напряжения в частоту поступает сигйал с расходомера 9, пропорциональный мгновенному значению расхода поливной воды в трубопроводе 19,Поэтому до начала сеанса полива на выходе второго преобразователя 11 напряжения в частоту импульсный сигнал отсутствует (т.е, частота Б равна нулю), Поэтому с первого выхода фазочувствительной цепи 12 вычитания частот, которая сравнивает частоты А10 15 20 25 35 40 55 и Б и вырабатывает сигнал (А - Б) или (Б - А) в зависимости от того, какая частота оказывается больше, между сеансами полива, когда частота Б равна нулю, поступает импульсный сигнал с частотой А. В результате вычитания этих импульсов от начального показания в реверсивном счетчике 13 исчисляется текущая оценка влажности почвы.в предположении, что скорость влагопотерь почвы пропорциональна уровню тепловой радиации солнца.Когда сигнал, установленный задатчиком 16 предполивного значения, совпадает с уменьшающимся сигналом, поступающим с реверсивного счетчика 13, с.блока 15 сравнения на первый вход блока 18 полива поступает сигнал, который вызывает срабатывание первого реле 20, При этом замыкание контакта первого реле 20 приводит к подаче на обмотку магнитного пуска-теля 7 напряжения, которое с выхода регулятора 6 напряжения поступает на второй вход блока 18 полива, В результате срабатывания магнитного пускателя 7 и замыкания его контактов это напряжение поступает на обмотку электропривода вибрационного насоса 8, вызвав его включение. При этом одновременно магнитный пускатель 7 становится на самоблокировку в результате замыкания его блокировочного контакта.При этом напряжение, поступающее на обмотку электропривода насоса 8 через контакты магнитного пускателя 7 с выхода регулятора 6 напряжения, не обязательно равно максимальной величине напряжения, снимаемого с выхода источника электропитания. Оно при понижении температуры воздуха или при понижении температуры теплоносителя в системе обогрева, или при пониженном уровне тепловой радиации от солнца, или при повышении относительной влажности воздуха в теплице, т.е, при появлении любого указанного фактора, вызывающего снижение скорости испарения влаги изпочвы и поглощения влаги растениями, уменьшается в соответствии с уменьшением командного сигнала на выходе блока 5 управления производительностью насоса 8, в котором отклонение выходного сигнала от максимального значения может определяться, например, как взвешенная алгебраическая сумма величин выходных сигналов присоединенных к его входам датчиков. Од-нако максимум и минимум величины выходного сигнала блока 5 ограничены диапазоном регулировочной характеристики насоса 8, т,е. его максимальной и минимальной производительностью, Уменьшение выходного сигнала блока 5 управленияпроизводительностью насоса 8, поступающего на первый управляющий вход регулятора 6 напряжения, вызывает соответствующее уменьшение величины напряжения на его выходе и, следовательно, соответствующее уменьшение производительности включенного насоса 8. В момент включения насоса 8 сигнал с выхода блока 15 сравнения через первый вход блока 18 полива одновременно поступает на вход 5 10 элемента 17 временной задержки, который через интервал времени, определяемый настройкой этого блока, выдает выходной сигнал на обмотку. второго реле 21. ние его контакта приводит к отключению обмотки магнитного пускателя 7 от напряжения, поступающего на второй вход блока 18 полива с выхода регулятора 6 напряже 20 ния, Это приводит к размыканию контактовмагнитного пускателя 7 и остановке вибрационного насоса 8. Таким образом, длительность каждого сеанса полива постоянна и определяется настройкой элемента 17 временной задерж 25 ки. О;ако, поскольку производительность насоса 8 меняется укаэанным выше образом, то доза, вносимая в каждом сеансе полива, будет разной, причем соответствующей факторам внешней и внутренней сре 30 ды теплицы, влияющим на скорость влагопотерь из почвы.В течение сеанса полива при включенном насосе 8 показания расходомера 9 от 35 40 лича ются от нуля и соответствуют фактической регулируемой производительности насоса 8. Поэтому в этот период с выхода второго преобразователя 11 напряжения в частоту поступает импульсный сигнал с частотой Б, которая больше частоты А. Следовательно, на соответствующем выходе фазочувствительной цепи 12 вычитания частот появляется импульсный сигнал с частотой(Б-А), который поступает на счетный вход реверсивного счетчика 13, Поэтому по 45 казания реверсивного счетчика 13 в период сеанса полива возрастают в соответствии с определяемым увеличением влажности почвы.По окончании сеанса полива, когда поступает сигнал от элемента 17 временной задержки, отключающий магнитный пускатель 7 и напряжение питания от насоса 8, работа устройства будет циклически повторяться в соответствии с алгоритмом, описанным выше.Периодически для устранения накапливающейся ошибки, возникающей из-за неи 50 55 деальности модели, которая используется в алгоритме вычисления оценки влажности Срабатывание второго реле 21 и раэмыка почвы, может производиться коррекция показаний реверсивного счетчика 13 путем измерения влажности почвы точнымилабораторными методами и внесения этогопоказания с помощью задатчика 14 калибровочного значения,Таким образом, устройство обеспечивает не только включение насоса 8 в нужныймомент, когда влажность почвы снижаетсядо минимально допустимого предполивногозначения, но и позволяет регулировать производительностью насоса 8 в зависимостиот факторов внешней и внутренней средытеплицы, влияющих на скорость влагопотерь из почвы. Это позволяет уменьшить доминимально необходимого уровня дозу,вносимую в очередном сеансе полива. Как,следствие уменьшаются максимальные значения почвы в моменты окончания сеансовполива, т.е. уменьшаются колебания значений влажности почвы. А повышение точности регулирования влажности почвыблагоприятно сказывается на жизнедея.тельности выращиваемых в теплице растений, повышает их урожайность,Таким образом, при поддержании напостоянном оптимальном уровне влажности почвы, повышается урожайность и улучшается качество продукции. Слишкомнизкая и высокая влажность почвы, а такжеколебания водного режима приводят куменьшению урожая, особенно во времяцветения и в начале.плодообразования, ког-да растения наиболее чувствительны к колебаниям параметров водного режима;Формул а изобретения1. Устройство для автоматического управления поливом по авт.св. М 1149899,.о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования нормы поливарастений в теплице, оно снабжено датчикомтемпературы воздуха в теплице, датчикомотносительной влажности воздуха в теплице, датчиком температуры теплоносителя всистеме обогрева теплицы, блоком управления и регулятором напряжения, первый ивторой входы которого подключены к выходам соответственно блока управления и источника электропитания, а выход - квторому входу блока полива, причем выходыдатчика температуры воздуха в теплице,датчика относительной влажности воздуха втеплице, датчика температуры теплоносителя в системе обогрева теплицы и датчикауровня солнечной радиации соединены спервым, вторым, третьим и четвертым входами блока управления,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок полива включает насос сэлектроприводом, элемент временной эа9 1720063 10 Составитель Л.Мухи Техред М,Моргентал едактор Т,Лазор ректор О,Кравцова аз 712 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ СС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 10 держки, два реле, магнитный пускатель и первичный преобоазователь расхода, выход которого является выходом блока. полива, а первый вход последнего соединен с входом элемента временной задержки и выводами обмотки первого реле, при этом второй вход блока полива подключен к выводам обмотки электропривода насоса через нормально разомкнутые контакты магнитного пускателя, а к выводам обмотки последнего - через параллельно соединенные нормально разомкнутый контакт первого реле и нормально разомкнутый 5 блокирующий контакт магнитного пускателя и последовательно включенный нор- .мально замкнутый контакт второго реле, выводы обмотки которого связаны с выходом элемента временной задержки.