Система регулирования влажности почвы Советский патент 1983 года по МПК A01G25/16 

2 Система по п. 1 о т л и ч а ю щ .а я с я тем, что измеритель , влажности содержит генератор частоты и последовательно подключенные к источнику питания нагрузочное сопротивление, два плеча триггера на тиристорах, упра1вля сщйе электроды которых через разделительный трансформатор подключен к генератору, а датчики влажности подключен-между катодами тиристоров триггера последовательно с магазином емкостей.

3., Система по п. 1, о т л и ч а -. 10 и а. я с я тем, что переключатель датчиков влажности содержит источник питания с коммутатором, управляемым программным устройством, и геркон

дли подключения датчиков влажности к контрольным проводам, управляющая обмотка которого подключена кэлектронному ключу на тиристоре,подключен йом катодом к заземлению через колесо поливной машины. . 4,Система поп.1, о

т л и ч а что переключатель JO та я G я тем, датчиков влажности выполнен в виде герметичной трубки с жидкостЫЬ, один конец которой эластичен и установлен на траектории движения колеса машины, а другой с«абжен мембранной камерой, мембрана которой, через .шток связана с постоянным магнитом, управляющим положением контактов геркона.

1; СИСТЕМА РЕЗГУЯЙЮВАНЙЯ вдАЖНОетй почвы, содержащая МЯОРОопо рную.поли вную машй йу с регулятором скорости, программное устройство с измерителем влажности и датчиком влажности, о т л к ч а ю щ а яс я тем, что, с целью сокращения эйергоаикости и сннжения металлоемкости, сяястема снабжена п езреключатёл ми датчиков влаж ности, установи яенными на трг ктОрни д&ижени я средней опоры машины/ и двумя контроль- . нымй проводши, соеди(енн11814и через переключатели с датчиками влажноетн и через измеритель влажности - с йрограммным устройством, выход которого подключен « регулятору скорости машины.

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и используется для автоматизадии работы поливных машин.

Известна,система регулирования влажности почвы по результатам обработки метеоданных с измерительной площадки вблизи насосной станции, которая содержит устройства для сбора информации по радиационному балансу, осадка1м, тепловому потоку в почву, радиоканалы связи с каждой дождевальной машиной и ЭВМ для обработки результатов измерений, расчета сроков и норм полива группы дождевальных машинflj .

Недостатком данной системы является Ограниченное применение только

на выравненной местности при равномерности увлажнения почвы всеми поливными маши-н-ами, ограниченном уг- . лб .склона, однородном механическом

составе при однородных физических и/геофизических характеристиках почвы.

Кроме того, система характеризуется сложностью ее аппаратурной реализации, обусловленной необходимостью установки радиоканалов связи что требует использования сложной аппаратуры для передачи и кодирования сигналов и увеличивает энергопотребление на поливных машинах. Неравномерность полива каждой машины ; в связи с проскальзыванием колес, неучет изменчивости испаряемости с дождевой струи и поля при несинхронном перемещении всех мани и на.поле создают накаждом поле пестроту.влаЖ ности почвы и, для обеспечения запланирсваяной урожайности, требуют завишения норм полива Это также увеличивает энергоемкость полива аит налш.

Известна также система регулирования влажности почвы/ содержащая многооперационную поливную машину с регулятором скорости, программное устройство, измеритель влажности почвы и, датчики влажности 21Недостатком этой системы является .управление поливными машинами по результатам измерения влажности почвы только на одной контрольной плОЕцадке. Система не. учитывает неравномерность полива fia всем поле при изменении испаряемости с дождевой струи и поля, при неравномерности движений машины, например при колебании давления воды в трубопроводе или на местности с уклоном. Это требует увеличения нормы полива и увеличивает энергоемкость полива. .

Цель изобретения - сокращение э.нергоемкости и металлоемкости.

Цель достигается тем, что система снабжена переключателями датчиков йлажностй установленными на траектории движения средней опоры маиины, и двумя контрольными прово-; дами, соединенными через переключатели с датчиками влажности и через измеритель влажности - с программным устройством, выход которого подключен к регулятору скорости машины.

Причем измеритель влажности содержит генератор .част0ты и последовательно подключенные к источнику питания нагрузочное сопротивление, два плеча триггера на тиристорах, управляющие электропил которых через разделительный трансформатор подключены к генератору, а датчики влажности- подключены между катодами тири.сторов триггера последовательно с магазином емкостей, при этом переключатели датчиков влажности выполнены электрического: и П1Дравлическ6 го типа.,

Кроме того, электрический переключатель датчиков влажности содерг жйт источник питания с коммутатором, 5 управляемым,программным устройством, и геркон дл-я подключения датчиков влажности к контрольным проводам, управлякицая обмотка которого подключена к электронному ключу на тиристо Ю ре, подключенном катодом к эаэемлейию через колесо поливйой машины.

Гидравлический переключатель дат.чиков влажности выполнен в виде гер метичной .тру&ки с жидкостью,, один t5 конец которой эластичен и .установлен на траекторий движения колеса машины а другой снабжен мембранной камерой, мембрана которой через шток связана с постоянным магнитом, управляющим 20 положением контактов геркрна.

На фиг. 1 приведена блок-схема регулирования влажности почвы; на фиг. 2 - схема порогового измерителя влажности; на фиг. 3 - электрический 5 переключатель;датчиков влажности; на фиг. 4.- гидравлический переключа- : .тель датчиков влажности.

Система содержит поливную машину 1, например, дожде.вальную машину „ (ДМ) фрегат 2, -контрольные и&о- ;лйрованные провода 2, проложенные по орошаемому полю между тележками машины,на ведущей;тележке установлен регулятор 3 скорости..Над контрольными проводами 2 установлен пере- 35 ключатель 4 датчиков 6 влажности почвы, соединенный с переключателем 5 . датчика б влажности почвы. Датчик б влажности почвы через контрольные провода 2 соединен с программным уст-40 ройством 7 и измерителем 8 влажности.

Регулятор.3 скорости содержит аппарату.ру: для изменения, В соответствии с заданным программным устройством 7, количества воды, подаваемой 45 в гидроцИ ли НДР; Ведущей тележки или для изменения-скорости электрифицированных колес привОДа.; В качестве пер1е ключателя: 4; датчиков влажности почЁы использован привод дождевальной JQ машины., который содержит аппаратуру ,дЛя контактного или бесконтактного (гидравлического или электрического типа} упраВлёни я, переключателем 5. 6 влажно;сти почвы уста- , навшваются на HenOJffl том поле впере- ди по- ходу движения маашны, на границах участков поля с куль Турами или гру.нтамй J Часть датчиков . устанавливается а политом участке поля тарировкой ик показаний пост 60 ле ййждого полива.

В качестве датчиков 6 влажности почвы, установленйих иа орошаемом ; поле йод naJcOTtifcJM слоем в ко шчестве 10-100 itBT., используются кондукто- 65

метрические датчики с одинаковыми характеристиками, например систешл САУП-3 АФИ.

Программное устройство 7 включает в себя, например, минйпроцессор на базе программируемого микрокалькулятора и выполняет следукхцие функции: ручного или телемеханического задатчика режимов работы дождевальной машины от влажности почвы; кратковременного включения измерителя влажности и коммутации на трубопровод машины положительного потенциала} логического рещакицего устройства, упраляюцего переключателем порогов срабатывания измерителя 8 влажности и режимом работы регулятора 3 скорости; управлягацего временем включения измерителя влажности по заданной программе и по счету количества датчков 6 определяет положение машины на поле и выполняет функции запоминания минимального значения сопротивления датчиков 6 влажности почвы политого участка почвы; запоминания заданной нормы полива для отдельных участков поля.

Пороговый измеритель 8 влажности содержит генератор частоты 9, разделительный трансформатор 10, к вторичным, обмоткам которого через диоды 11 подключены управляющие злектро ды двух плеч триггера на тиристорах 12 и 13. На входе тиристора 13 установлено токоограничительное сопротивление, начало и конец которого соединены с программным устройством 7. На выходе.программного устройства 7 установлена управляющая обмотка конденсатора 14 переключателя 15, например, шагового искателя. Между концом сопротивления и выходом тиристора -13 установлен источник 16 . питания. Датчики влажности почвы . подключены между катодами тиристоров 12 и 13 триггера последовательно С конденсатором 14.

Генератор частоты 9 выполнен на известных устройствах и настраивается на 1-3 частоты в диапазоне 200800 Гц.

Электрический переключатель:датчиков влажности почвы содержит генератОр частоты 9, соединенный через (Коммутатор 17, установленный в устройстве 7-(ФИг; 1 и 2), с источником 16 питания постоянного тока, положительный полюс которого через коммутатор 17 соединен с заземлением 18 установленным Вне зоны действия поливной маышны, и отрицательный полюс - с трубопроводе 19 машины 1 На водопроводящем трубопроводе 19 машины для уменьшения утечек тока установлена изоляционная прокладка 20. К контрольиому проводу 2 подключены положительный полюс источника 16 питания, геркон 21, обмотка yiiравления реркона 21, конденсатор 22 и токоограничительное сопротивление 23, соединемное через диниптор 24 с управляющим электродом тиристора 25 Катод ткристора 25 соединен с заземлением 26, установленный под колеей колеса 27 привода машины ниже пахотного слоя почвы. К контрольному проводу 2 подключен датчик б влажности почвы, выход которого соединен с другим концом геркона 21. Тиристор . 25, динисгор 24, сопротивление 23, KOHjaeHcaTop 22 составляют электронный ключ. Для устранения одновременного включеиия датчиков б минимальное расстояние между ними больше 10 м. Гидравлический переключатель дат чи-ков влажности почвы включает два контрольных провода 2, проложенные по ходу движений поливной машины, соединенные с датчиком влажности : почвы 6 политой ,почвы герконами 21. Устройство управления герконами 21 содержит постоянный магнит 28, соеди ненный с мембранной камерой 29 Через герметичную трубку 30 с жидкостью, конец которой эластичен и установлен под колесом 27 поливной машины с водопроводяишм трубопроводом 19. Устройство работает следующим образом. После запуска в работу машины 1 программное устройство 7 работает в дежурном режиме q, минимальным энер гопотреблением, а датчики 6 влажност отключены от контрольных проводов 2. При. подходе машины 1 к датчику 6, последний изменяет сопротивление контрольных проводов 2 на вы- i сдкоомном.входе программного устройства 7 и включает его в работу. Программное устройство 7 подает пи; тание Измерителю 8 влажности, осуществляет .цикл измерений датчика б влажности, сравнивает его показания с показаниями тарировочного дг1тчика 6 влажности политого участка, решает задачу о соответствии скорости машивы заданной норме полива, при необходимости подает сигналы регулятору 3 скорости на изменение полива и отключает измеритель влажности до подхода машины к очередному датчику 6. В процессе движения машины про гралшное устройство 7 осуществляет счет количества датчиков б влажности, определяет положение ма.гии.ны на поле и после срабатывания датчика 6 влажности, установленного на контрольных участках политого поля, изменяет и запоминает его показания влажности. Перед началом работы измерителя 8 влажности по данным точных приборов и по данным датчиков 6 влажности посвы, установленных в лизиметре и на политом участке почвы, производится тарировка порогов одновременного срабатывания плеч триггера на тиристорах 12 и 13 по влажности почвы путём выбора 1-3 рабочих частот генератора частоты, например 2рО, 600 и 800 Гц, и подбора переключателем 15 необходимых конденсаторов 14. Эти данные (частота и положение переключателя 15) заяосятся в память программного устройства 7 и в дальнейшем используются для решения задачи выбора скорости работы маиины в соответегвии с заданной программой поляза.. Работа измерительного устройства 8, согласно фиг. 2. После включения генератора 9 и источника. 16 питания программное устройство 7 переключа телем 15 ступенчато уведачивает емкость конденсаторов 14. При совпадении периода заряда конденсатора 14 (определяемого сопротивлением датчика, б влажности)с периодом частоты генератора происходит одновременное включение двух плеч триггера. Программное устройство 7 фиксирует это включение по протеканию большего тока через тиристор 13, сравнивает зафиксированные значения частоты Генератора 9 и положейие переключателя 15 с заданными значениями и, в случае несоответствия, выдает команду изменения скорости. В процессе движения машины по полю программное устройство 7 по командам датчиков is влажности почвы включается в работу и производит корректировку скорости движения поливной машины. Электрический переключатель датчиков влажности почвы (фиг. 3 работает по программе устройства 7 (фиг. 1). ИстЪчйяк 16 питания ксаммутаторОМ 17 периодически подключается м&кду водспроводяадам :ТрубоПроводом 19 и вынесенным за пределы поливной машны заземлением 18. Другой полюс источника 16 питания подключается к контрольному проводу 2. сли колесо 2 машины находится над заземлением 26, то напряжение источш{ка 16 питания больше напряжения срабатывания электронного ключа,.который включает обмотку управления геркона 21. После переключения источника 1б питания коммутатором 17 на генератор частоты 9 на 2-5периодов частоты включается в работу измеритель 8влажносТн (фиг. 2). В период задержки отключения геркона 24 происходит намерение влажности почвы. Шдравлический переключатель датчиков влажности почвы (фиг. 4) рабо-

тает при наезде колеса 27 поливной машины на эластичную трубку 30, давление жидкЬсти по трубке через мембранную камеру 29 перемещает пос. тоянный магнит 28- к геркону 21, кото рый включается и.соединяет .датчик 6 влажности к контрольным проводам 2. , После прохода привода колеса 27 за преде ш трубки 30 Давление в ней падает, мембранная камера 29 возвращает постоянный магнит 28 в исходное положение,.при котором геркон 21 отключен.

Экономическая эффективность снотдмы заключается сокращении затрат на строительство и эксплуатгщию мно гопроводной линии связи к каждому датчику влажности, в сокращении излишнего расхода воды на 15%, расхода электроэнергии на доставку ее на поле ив обеспечении равномерности полива. Все это обеспечивает сокращение энергоемкости, а снижение металлоемкости полива и обеспечивает годовой экономический эффект до 30 руб/га.

ftf

г--