УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛИВА РАСТЕНИЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК A01G27/02 A01G27/00 A01G25/16 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к автоматическим устройствам для полива комнатных растений, в которых в качестве управляющего воздействия на механизм используется вес поданной в цветочный горшок воды, причем в устройствах предусмотрена возможность уравновешивания массы цветочного горшка с субстратом.

Известно автоматическое устройство для полива растений в горшках, содержащее подвижную платформу с противовесом, на которой установлен цветочный горшок, емкость с водой, трубопровод для подачи воды в горшок, клапан и устройство управления клапаном при подаче воды (US, 4060934, 06.12.1977).

Недостатком данного устройства являются сложность выполнения механизма подачи воды и ненадежность его работы из-за большого количества элементов, а также громоздкость всей конструкции из-за наличия несущего опорного основания и штатива.

Наиболее близкий аналог - автоматическое устройство для полива растений в горшках, содержащее подвижную платформу, систему для подачи жидкости, электромагнитный клапанный механизм, размещенный под платформой, механизм для уравновешивания массы емкости (US, 3168797, 09.02.1965).

Недостатком данного устройства является необходимость использования внешнего электрического источника питания, сложность выполнения уравновешивающего механизма.

Из уровня техники известен поливочный автомат, в котором для уравновешивания массы емкости используется механизм рычажного типа (RU, 2053649 С1, 10.01.96).

Однако в известном решении большое количество узлов трения определяет необходимость большого значения силы управляющего воздействия, что требует, соответственно, большой массы воды, подаваемой в испарительную емкость. Кроме того, применение верхнего расположения распределительного трубопровода и коромысла делает устройство слишком громоздким для применения в домашних условиях.

Известно автоматическое устройство для полива, в котором подвижная платформа размещена над неподвижной платформой и соединена с ней посредством шарнира (US, 5241786 A1, 07.09.1993).

Однако данная конструкция является более сложной.

Известно автоматическое устройство для полива, в котором подвижная платформа опирается на качающуюся опору, а другой конец опирается на подпружиненную опору с противовесом (DE, 550799, 20.05.1932).

Однако данное устройство более сложное в выполнении механизма для уравновешивания и клапанного механизма. Предложенное устройство более простое в выполнении и при эксплуатации.

Известны устройства для полива, в которых датчик перемещения соединен с исполнительным механизмом для подачи воды (SU, 1554 826 A1, 07.04.1990, SU, 284507, 14.10.1970, US, 3777976, 14.12. 1973).

Однако, данные устройства не позволяют задавать количество подаваемой воды с достаточной степенью точности.

Известные из уровня техники устройства не обеспечивают достижение поставленной цели, удовлетворительной надежности и простоты при эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства и простоты его использования. Этот результат достигается применением в устройстве механизма для уравновешивания емкости, выполненного в виде одного из вариантов: рычажного типа, пружинно-торсионного типа, пружинно-опорного типа, электронного типа.

Сущность изобретения
Уравновешивающий механизм рычажного типа выполнен в виде четырех стоек, поддерживающих подвижную платформу и опирающихся на соединенные попарно равноплечие рычаги второго рода, размещенные на неподвижных опорах, при этом к ходовой части рычагов посредством шарнира прикреплено свободное коромысло с противовесом, представляющее собой рычаг первого рода и опирающееся на подвижную каретку для образования разного соотношения плеч, причем точка крепления шарнира соединена толкателем с клапанным механизмом.

Уравновешивающий механизм пружинно-торсионного типа выполнен в виде соединенных между собой по торцу посредством шарнира и пружинного торсиона подвижной платформы и размещенной под ней неподвижной платформы, причем механизм выполнен с возможностью регулировки усилия торсиона и массы порции подаваемой воды, а клапанный механизм соединен с нижней частью подвижной платформы посредством толкателя.

Уравновешивающий механизм пружинно-опорного типа выполнен в виде рамки, одна сторона которой опирается на две качающиеся опоры, а другая сторона на подпружиненную опору с клапанным механизмом, при этом подвижная платформа установлена на поверхности рамки с возможностью перемещения по ней в продольном направлении.

Уравновешивающий механизм электронного типа выполнен в виде датчика веса, соединенного толкателем с подвижной платформой, сигнал от которого поступает в аналого-цифровой преобразователь, далее в блок начальных настроек и юстировок, сравнивается в компараторе с опорным значением массы уравновешенной емкости, и в зависимости от результата сравнения включается исполнительный механизм клапанной системы.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

На фиг. 1 изображено устройство для полива с механизмом уравновешивания рычажного типа.

На фиг. 2 - устройство для полива с механизмом уравновешивания пружинно-торсионного типа.

На фиг. 3 - устройство для полива с механизмом уравновешивания пружинно- опорного типа.

На фиг. 4 - устройство для полива с механизмом уравновешивания электронного типа.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Вариант 1
Устройство рычажного типа для полива комнатных растений в цветочном горшке показано на фиг. 1. Устройство показано без корпуса. Устройство содержит четыре неподвижные опоры 1. Подвижная платформа 2 установлена на четыре стойки. Механизм для уравновешивания массы емкости выполнен в виде четырех стоек, которые опираются на равноплечие рычаги 3 второго рода, размещенные на опорах 1.

К рычагам 3 на шарнире прикреплено опирающееся на подвижную каретку 4 свободное коромысло 5. Подвижность каретки 4 задает переменный характер соотношения плеч коромысла, образуя разноплечий рычаг первого рода с противовесом 6. Точка крепления шарнира соединена тягой с клапанным механизмом 7 системы для подачи жидкости 8, открывающим и закрывающим доступ воды к изливной воронке 9. Трубопровод системы подачи и клапанный механизм размещены под платформой 2.

Произвольный цветочный горшок с растением в сухом состоянии помещают на платформу 2. Сила тяжести через стойки платформы 2 воздействует на рычаги 3, что приводит к перемещению коромысла 5 в крайнее положение. Подвижную каретку 4, являющуюся опорой коромысла 5, с помощью резьбового вала (не показан) перемещают до уравновешивания системы в нейтральном положении. Уравновешивание происходит в результате изменения соотношений плеч коромысла 5. Необходимо отметить, что использование подвижной каретки в качестве опоры коромысла 5 задает конструкции гиперболическую характеристику, что позволяет уравновесить массу действительно произвольного цветочного горшка при неизменной массе противовеса 6. В положении равновесия устройства клапанный механизм 7 открыт. Затем в подводящий трубопровод подают воду, которая через открытый клапанный механизм 7 и изливную воронку 9 поступает в цветочный горшок. В результате полива масса цветочного горшка увеличивается, что выводит систему из равновесия. Платформа 2 опускается, запирая клапанный механизм 7 и закрывая подачу воды.

Далее с поверхности растения и субстрата естественным путем происходит испарение влаги, и масса горшка уменьшается до тех пор, пока противовес коромысла 5 не перевесит его. Платформа 2 поднимается, открывая клапанный механизм 7 - цикл автомата повторяется.

Расчеты и испытания показали, что масса одной порции воды, подаваемой в горшок за один цикл автомата, прямо зависит от соотношения плеч коромысла 5 и геометрии этого рычага и противовеса. На испытании была получена практически линейная характеристика автомата, подававшего порции воды от 200 мл в горшок массой 2 кг до 1000 мл в горшок массой 10 кг.

Вариант 2
Устройство пружинно-торсионного типа для полива комнатных растений в цветочном горшке показано на фиг. 2.

Устройство содержит неподвижную платформу 10, соединенную по торцу шарнирно с подвижной верхней платформой 2, которая размещена над неподвижной. Нижняя часть платформы 2 соединена с клапанным механизмом 7 подающего трубопровода. Ограничитель перемещения 11 ограничивает угол поворота подвижной платформы 2 на оси вращения 12. В механизме для уравновешивания массы цветочного горшка используется пружинный торсион с рукояткой регулирования усилия 13 и дополнительная регулировка 14 массы порции воды, подаваемой к изливной воронке 9 за один цикл полива.

Винт регулировки 14 порции воды переводят в положение минимального количества (на фиг. 2 показано стрелкой с направлением МИНУС). Произвольный горшок с растением размещают на платформе 2 устройства, платформа находится в нижнем положении.

Рукоятку регулирования усилия торсиона вращают в сторону увеличения усилия до перемещения платформы в верхнее положение (на фиг. 2 показано стрелкой с направлением ПЛЮС). Винт 14 переводят в положение максимального количества (направление ПЛЮС).

В цветочный горшок на платформе наливают воду обычным способом, например, из лейки в количестве, желаемом для разовой порции полива. Платформа 2 при этом по-прежнему остается в верхнем положении.

Винт регулировки порции 14 плавно вращают в направлении МИНУС до тех пор, пока платформа 2 не опустится вниз. Клапанный механизм 7 в таком положении закрыт.

Усилие торсиона отрегулировано для уравновешивания массы горшка, а винт порции воды на необходимую дискретность. В трубопровод системы подачи жидкости подают воду.

Устройство готово к работе.

В результате естественного испарения влаги масса цветочного горшка уменьшается до тех пор, пока усилие пружины торсиона не превысит его вес и не переводит платформу 2 в верхнее положение. Клапанный механизм 7 открывается и остается в этом положении, пока усилие винта регулировки 14 удерживает платформу в верхнем положении. Вода поступает в цветочный горшок, масса его возрастает. Далее платформа опускается в нижнее положение, закрывая клапанный механизм и прекращая подачу воды. Цикл повторяется.

Вариант 3.

Устройство пружинно-опорного типа для полива комнатных растений в цветочном горшке показано на фиг. 3. Устройство состоит из рамки 15 с подвижной платформой 2, которая одной стороной опирается на качающуюся опору 16 в виде двух опор, а другой стороной на пружинную опору, в которой смонтирован клапанный механизм 7. Механизм перемещения платформы 2 по рамке 15 на чертеже не показан. В испытаниях использовался крупношаговый подающий винт, размещенный в направлении перемещения платформы 2, показанном на чертеже горизонтальной стрелкой.

Цветочный горшок размещают на подвижной платформе 2. Действие устройства основано на том, что масса воды, поданной в цветочный горшок в процессе полива, добавляется к массе горшка, увеличивая нагрузку на пружинную опору, содержащую клапанный механизм 7, и тем самым оказывает на него управляющее воздействие. И обратно - в процессе испарения механическая нагрузка на пружину клапанного механизма уменьшается.

В исходном положении подвижная платформа смещена к левой (по чертежу) части рамки 15. Нагрузка на пружину клапанного механизма 7 максимальна - клапан закрыт.

Для уравновешивания составляющей веса цветочного горшка и силы упругости пружины платформу 2 перемещают к правой (по чертежу) части рамки 15. Значение составляющей веса цветочного горшка при этом уменьшается из-за изменения соотношения плеч рычага второго рода, который образуется между качающимися опорами 16 и точкой приложения силы тяжести цветочного горшка, расположенной в геометрическом центре платформы 2. Платформу перемещают до тех пор, пока сила упругости пружины клапанного механизма 7 не превысит значение составляющей веса. Пружина, распрямляясь, приподнимает левую часть рамки (показано вертикальной стрелкой), открывая клапанный механизм 7. Вода поступает из подающего трубопровода системы подачи жидкости 8 к изливной воронке 9. Масса поступающей воды добавляется к массе цветочного горшка, увеличивая при этом значение составляющей его веса. Так происходит до тех пор, пока значение этой составляющей не превысит силу упругости пружины. Левая часть рамки опускается, закрывая клапанный механизм 7.

Подача воды прекращается.

В процессе испарения воды с поверхности растения и субстрата масса цветочного горшка уменьшается, соответственно, уменьшая нагрузку на пружину до тех пор, пока сила упругости пружины не превысит ее. Далее процесс повторяется.

Вариант 4
Устройство электронного типа для полива комнатных растений в цветочном горшке показано на фиг. 4. Устройство содержит корпус 17, на который помещена подвижная платформа 2, механически соединенная с датчиком 18 веса, аналого-цифровой преобразователь 19 опрашивает указанный датчик и преобразует полученный сигнал в данные, которые в зависимости от текущего технологического этапа либо запоминаются в блоке 20 начальных настроек и юстировок, либо поступают в компаратор 21, где сравниваются с опорными значениями массы цветочного горшка в политом и сухом состоянии. В зависимости от результатов этого сравнения приводится в действие клапанный механизм 7.

Цветочный горшок с растением, посаженным в субстрат, в сухом состоянии помещают на платформу 2 устройства. Сигнал с датчика 18 преобразуется аналого-цифровым преобразователем 19, и эти данные по команде пользователя запоминаются в блоке начальных настроек и юстировок 20 как значение НОЛЬ. Далее пользователь добавляет в субстрат заранее отмеренное желаемое количество воды, и аналогичным образом в блоке 20 запоминается значение ЕДИНИЦА. После чего автомат переходит в дежурный режим.

В дежурном режиме датчик 18 опрашивается с шестичасовым интервалом. Как только значение сигнала, полученного с датчика, станет меньше чем НОЛЬ, устройство переходит в режим полива, при котором клапанный механизм 7 открыт, данные с датчика считываются непрерывно и сравниваются со значением ЕДИНИЦА. При достижении этого значения клапан 7 закрывается и устройство переходит в дежурный режим.

Для подачи поливочной воды используется либо резервуар, соединенный с устройством трубопроводом и размещенный выше устройства, либо трубопровод, подключенный к системе бытового водоснабжения через редуктор, понижающий давление воды до уровня, не превышающего технические параметры материала, из которого выполнен трубопровод и клапанный механизм устройства.

Устройства, представленные в изобретении, можно также использовать для подкормки растений жидкими удобрениями.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Устройство для полива растений (варианты) содержит подвижную платформу 2, систему для подачи жидкости 8, клапанный механизм 7, размещенный под платформой 2, механизм для уравновешивания массы емкости. Отличительной особенностью вариантов изобретения является выполнение механизма для уравновешивания массы емкости рычажного типа, пружинно-торсионного типа, пружинно-опорного типа, электронного типа. Цветочный горшок размещают на платформе 2, связанной с клапанным механизмом 7. При поливе вес воды, подаваемой к цветочному горшку, используется в качестве управляющего воздействия на клапанный механизм, открывая и закрывая подачу воды к растению. Такое размещение горшка позволяет построить обратную связь, которую обеспечивает механизм для уравновешивания массы емкости. Выполнение механизма одним из вариантов обеспечивает повышение надежности устройства. 4 c. и 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для полива растений, содержащее подвижную платформу, систему для подачи жидкости, клапанный механизм, размещенный под платформой, механизм для уравновешивания массы емкости, отличающееся тем, что механизм для уравновешивания массы емкости выполнен в виде четырех стоек, опирающихся на равноплечие рычаги второго рода, размещенные на неподвижных опорах, при этом к рычагам посредством шарнира прикреплено свободное коромысло с противовесом, представляющее собой рычаг первого рода и опирающееся на подвижную каретку для образования разного соотношения плеч, причем точка крепления шарнира соединена с клапанным механизмом, а подвижная платформа установлена на четырех стойках. 2. Устройство для полива растений, содержащее подвижную платформу, систему для подачи жидкости, клапанный механизм, размещенный под платформой, механизм для уравновешивания массы емкости, отличающееся тем, что механизм для уравновешивания массы емкости выполнен в виде соединенных между собой по торцу посредством шарнира и пружинного торсиона подвижной платформы и размещенной под ней неподвижной платформы с возможностью регулировки усилия и дополнительной регулировки массы порции воды, причем подвижная платформа имеет ограничитель перемещения, а клапанный механизм соединен с нижней частью подвижной платформы. 3. Устройство для полива растений, содержащее подвижную платформу, систему для подачи жидкости, клапанный механизм, механизм для уравновешивания массы емкости, отличающееся тем, что механизм для уравновешивания массы емкости выполнен в виде рамки, один конец которой опирается на качающуюся опору, а другой конец - на подпружиненный клапанный механизм, при этом подвижная платформа установлена на рамке с возможностью перемещения по ней. 4. Устройство для полива растений, содержащее подвижную платформу, систему для подачи жидкости, клапанный механизм, размещенный под платформой, механизм для уравновешивания массы емкости, отличающееся тем, что механизм для уравновешивания массы емкости выполнен в виде соединенного с подвижной платформой датчика веса, который соединен с компаратором через аналого-цифровой преобразователь и блок начальных настроек и юстировок, причем данные запоминаются в блоке начальных настроек и юстировок, а компаратор управляет клапанным механизмом. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что датчик соединен с подвижной платформой механически.