Устройство для автоматизации управления исполнительными механизмами при бороздковом поливе Советский патент 1985 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в качестве переносного устройства автоматического программного управления бороздковым поливом из закрытой оросительной сети или для автоматического управления автономными периодически действующими технологическими процессами полива, водоснабжения- и др.

Целью изобретения является упрощение констргукции устройства при одновременном повыщении качества полива, а также обеспечение импульсного управления сразу двумя исполнительными механизмами, например, двумя задвижками в две поливные борозды.

На чертеже представлена схема устройства для автоматизации управления исполнительными механизмами (ИМ) при бороздковом поливе.

Устройство содержит генератор 1 длительности импульсов полива (таймер), двухпороговь1Й преобразователь 2 сигналов датчика 3 влажности, источник 4 питания постоянного тока, программное устройство, включающее логический элемент И-НЕ 5, счетчик 6 импульсов полива на контрольном участке первой борозды поля, реверсивный счетчик 7 импульсов полива других участков поля, на входах которого установлены токоограничительные .сопротивления 8. Сигнальный выход обнуления (R) счетчика 7 подключен к блоку 9 сигнализации и управления поливом, к которому через магистраль 10 управления подключен гидро- или пневмоисточник энергии для срабатыв.ания ИМ (не показан), например гидроаккуму. лятор.

Программное устройство содержит такж логические элементы НЕ 11, И-НЕ (инвертор J2, конденсатор 13, сопротивление 14 и конденсатор 15, а также логический элемент НЕ 16 для управления блоком управления электрогидрореле, который включает триггер 17 со счетным входом, электронные ключи 18 и 19 для переключения электрогидрореле 20 (или электропневморелё), которое при переключении подает энергию воды или сжатого воздуха в линии управления 21 и 22 исполнительными механизмами, например микрогидрантами левого и правого плеч участков орошаемого поля, и электролитический конденсатор 23 емкостью более 2000 мкФ.

Генератор 1 длительности импульсов содержит электронные блоки на микросхемах для формирования импульсов управляющих сигналов в диапазоне от I до 60 мин с постоянным интервалом или заданным нарастающим или убывающим интервалом выдержек времени, а также устройство ручного задания оператором количества импульсов полива и индикатор состояния счетчика.

Двухпороговый преобразователь 2 влажности почвы, предназначенный для сигна

.лизации порогой начала и окончания полива, содержит электронные блоки на микросхемах и пороговый элемент, типа компаратора или триггера Шмидта и соединен с датчиками 3 влажности почвы, которые могут содержать, например, датчики влажности почвы типа нейтронного крота Емельянова В. А. (НКВ-1) или нейтронного влагомера НИВ-1.

Источник 4 питания содержит источник электроэнергии емкостью 0,5 А/ч напряжением не менее 5 В и обеспечивает питание всех электрических устройств, а также может включать пневматический аккумулятор для подключения магистрали управления поливом 10 к источнику сжатого воздуха в пневматическом варианте устройства. На выходе источника установлен выключатель.

Счетчики 6 и 7 импульсов полива и логические элементы 5, 11, 12, 16 и 17 также выполняются на серийных микросхемах, например 176 серии, и должны содержать счетчики до 100 импульсов.

Блок 3 сигнализации и, управления поливом содержит известные электронные элементы, например оптрон, подключенный на выход счетчика 7 и соединенный с входом схемы управления гидроцилиндром или спирали Бурдона для подъема сигнального флажка, и исполнительное электрогидрореле КЭГ-И или пневмореле импульсного действия, вход которого подключен к магистрали 10 управления поливом, а вв1ход подключен, например, через электрогидрореле 20 к линиям 21 и 22 управления импульсным поливом из перфорированного трубопровода.

Магистраль 10 управления поливом выполняется из полиэтиленовой трубки диаметром 10 мм и подключается к источнику давления .воды или воздуха закрытой оросительной сети или отдельной гидравлической линии управлени:я, или к пневматическому аккумулятору (переносному баллону со сжатым воздухом источника 4 питания), который может быть общим для всех участков поля или переносным. Электрические элементы 5, 8, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 23 схемы управления выбираются согласно известных расчетов на известных элементах для обеспечения функционирования устройства.

На. фиг. 1 для упрощения не указано подсоединения конденсаторов к сопротивлению 14 на счетчиках для их fftepвoнaчaльнoгo обнуления при включении тумблера питания, а также резисторов развязки между управляющими электродами ключей 18 и 19 и землей. Не показаны также перфорированные трубопроводы в количестве 16 плеч для 16 участков полива с гидравлическими затворами или трубопроводами с микрогидрант ми для их управления от предлагаемого переносного устройства.

Устройство для автоматизации управления исполнительными механизмами при бороздковом поливе работает следующим образом.

Перед началом цикла полива переносное устройство устанавливается на контрольном участке почвы и включает тумблер питания. В конйе участка установлен датчик интегральной влажности почвы НКВ-, соединенный через раз.ъем вручную с двухпороговым преобразователем 2 влажности почвы. После достижения верхнего порога срабатывания преобразователь 2 запускает генератор 1 импульсов полива в работу, который с запрограммированным в нем оптимальным интервалом последовательностей выдержек времени выдает электрические импульсы положительной полярности на логические элементы И-НЕ 5 и 12 и инвертор 16. На второй вход логического элемента 5 подается напряжение логической «1 с выхода порогового преобразователя 2. С выхода логического элемента И-НЕ 5 импульсы отрицательной полярности подаются на .счетный вход счетчика 6. С инвертора 16 импульсы генератора отрицательной полярности подаются на счетный вход триггера 17, к выходам которого подключены цепи управления ключей 18 и 19 для переключения гидрореле 20 для импульсной подачи воды научастки поля (не показаны). Переключение электрогидрореле 20 обеспечивает соединение линий управления 21 и 22 поочередно с выдержкой времени, задаваемой генератором 1 импульсов полива, с магистралью управления поливом 10 или со сливом воды. При этом, например, микрогидранты обеспечивают импульсную подачу воды в борозды.

Импульсный полив продолжается до тех пор, пока не сработает на заданном уровне влажности второй порог отпускания порогового преобразователя 2 влажности. При этом на входы логических элементов 5 и 11 от порогового устройства 2 подается напряжение логического «О, а с выхода инвертора 11 напряжение с логической «1 подается на вход логического элемента И-НЕ 12, а также импульс отрицательной полярности подается через конденсатор 13 на вход предварительной записи реверсивного счетчика 7,информационные входы которого подсоединены к выходам счетчика 6 импульсов полива-. При этом показания счетчика 6 записываются в счетчик 7. Одновременно импульс отрицательной полярности поступает на вход блока 9 сигнализации полива и на отключающий вход генератора 1 длительности импульсов полива. Блок 9 сигнализации и управления поливом отключает

питание от магистрали 10 управления и обе трубки линии 22 управления соединяются со сливом. Это обеспечивается тел1, что перед отключением генератор 1 импульсов полива выдает последний импульс переключения электрогидрореле 20 для соединения одной из линий управления 22. которая находится под .давлением, со сливом. При срабатывании блока 9 сигнализации сигнальный флажок поднимается и поливальщик,

0 заметив флажок, переносит устройство на следующий участок поля, соединяет магистраль 10 управления (при необходимости) с источником давления, а выходы электрогидрореле 20 с трубками 22 управления и кнопкой включает в работу генератор 1

импульсов и блок сигнализации управления поливом. С выхода порогового преобразователя 2 при отключенном датчике 3 на входы логических элементов 5 и 11 подается напряжение логического «О, а с выхода

Q инвертора 11 на вход логического элемента И-НЕ 12 подается напряжение логической «1, и.мпульсы генератора I положительной полярности управляют электрогидропеле 2(. и поливо.м участков поля, а также инвертируются элементом И-НЕ 12, полаются на

5 вход обратного счета реверсивного счетчика 7, производится их вычитание из записанного числа до тех пор, пока на выходе счетчика 7 не появится напряжение логического «О (обнуление счетчика 7), которое вызывает отключение блока 9 сигнализации и

0 окончание полива.

Одновременно импульс отрицательной полярности с выхода счетчика 7 подается на вход предварительной записи и вызывает повторную запись показаний счетчика 6,

этот и.мпульс производит также отключение генератора I импульсов. Таким образом, процесс полива повторяется на всех участках без усложнения устройства, но с обеспечением качественного полива и с минимальным . расходом воды. .

Применение предлагаемого устройства обеспечивает точную выдачу заданной нормы полива на всех участках поля, контроль полива, увеличение надежности работы систе мы, эконо.мию воды, повышение равномерности полива, сокращение ирригационной эрозии почв, что в целом обеспечивает повышение качества полива и оптимальным образом позволит осуществить прогрессивную технологию импульсного полива. При этом общий экономический эффект превыщает 50 руб/га,

и объем внедрения устройства только в Средней Азии превышает 500000 га.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ ПРИ БОРОЗДКОВОМ ПОЛИВЕ, включающее источник питания постоянного тока, программное устройство с таймером, блок управления электрогидрореле и датчик влажности почвы, выполненный с возможностью подключения к программному устройству, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции при одновременном повыщении качества пdливa, оно снабжено блоком-сигнализации и управления поливом с подключенным к нему гидро- или пневмоисточником энергии для срабатывания исполнительных механизмов, а программное устройство выполнено в -виде последовательно соединенных двухпорогового сигнализатора влажности и генератора импульсов полива, соединенных через элемент И-НЕ с входом двоичного счетчика импульсов полива на контрольной борозде, через инвертор и другой элемент И-НЕ соединенных с входом обратного счета реверсивного счетчика импульсов полива других борозд, при этом выходы двоичного счетчика импульсов полива соединены с информационными входами реверсивного счетчика, сигнальный выход обнуления которого соединен с его входом перезаписи, с. выходом двоичного счетчика и с блоком сигнализации и управления поливом, подключенным к каналам электроi гидрореле. , 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, (Л что, с целью осуществления импульсной подачи воды в борозды, блок управления электрогидрореле через триггер соединен с генератором импульсов полива и содержит два последовательно соединенных между .источником постоянного тока и землей электронных ключа, управляющие элементы которых подключены к противофазным выходам триггера, а средняя точка между ключами о: заземлена через обмотку электрогидрореле ся со и конденсатор больщой емкости.