Устройство управления химической защитой растений Советский патент 1986 года по МПК A01G17/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для автоматизированного измерения, сбора и обработки информации о микроклиматических параметрах окружающей среды, влияющих на сроки развития болезней и вредителей сельскохозяйственных культур в полях, садах и виноградниках. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей управления химической защитой. На чертеже показана схема устройства управления химической защитой растений. Устройство включает микропроцессор 1 , оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), состоящее из энергоза висимого 2 и энергозависимого 3 блоков, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 4, блоки 5 сопряжения, ин терфейс 6, объединяющий перечисленные части в ЭВМ 7, таймер (датчик электронных часов) 8, блоки 9 ввода и К) вывода в виде клавиатуры для ввода вручную десятичных цифровых данных и дисплея, компаратор с датчиком 11 капельно-жидкостной влажности листьев, преобразователь 12 аналог - частота (Г1АЧ) , термистор 3, измеряющий температуру окружающего воздуха, гигрометрический преобразователь (гигрометр) 14, дополнительный преобразователь 15 аналог - частота термистор 16, устанавливаемьш в почве, эталонные резисторы 17, ключи 18 для формирования аддитивных и схемы 19 управления для формирования мультипликативных сдвигов .функции преобразования сигналов. Устройство управления химической защиты растений работает следующим образом. После установки устройства в винограднике или саду ранней весной и включения электропитания в ЭВМ 1- на чинает поступать информация о текущем времени, о наличии или отсутствии капельно-жидкостной влаги, о температуре окружающего воздуха и почвы, об относительной влажности воздуха от соответствующих датчиков 8, 11, 3, 16, 14, ЭВМ 7 по результьтам измерений производит следующи операции: фиксирует текущее время н наблюдения с интервалом 0,5 ч и выдает управляющие импульсы; фиксирует наличие или отсутствие капельно-жидкостной влаги на кондуктометрическом датчике по состоянию компаратора; при наличии влаги на кондуктометрическом датчике подсчитывает интервал времени увлажнения Т один из важнейших переменных прогнозов; фиксирует текущее значение температуры воздуха и почвы и относительную влажности воздуха и информацию запоминает в ОЗУ; вычисляет среднесуточные значения измеряемых метеорологических параметров (температура воздуха и почвы и влажность воздуха) с йолучасозыми интервалами. Датчик 11 капельно-жидкостной влажности листьев является кондуктометрическим прибором, реагирующим на наличие капельно-жидкостной влаги на самом датчике (,на листьях) и, соответственно, на резкое изменение проводимости, фиксируемое компаратором. Интервал времени Т измеряется посредством ЭВМ и называется времененем увлажнения. Интервал времени I используется дхся прогноза вредителей и болезней с;ельскохозяйственных растений. Вре:мя увлажнения является одним из основнь1х параметров, от которого зависит интенсивность развития болезней растений и инкубационный период. Например, для мильдю винограда или яблоневой парши при времени увлажнения меньше 1-2 ч болезни вообще не развиваются, особенно при малых среднесуточных значениях активных температур. Время увлажнения составляет обычно часы и его определение при помощи компаратора с датчиком 11 капельно-жидкостной влажности в микроэвм является основой прогноза, так как только в случае То производится подсчет и (суммирование активных среднесуточных температур и расчет инкубационно.го периода Tj,,. За значение измеряемых параметров принимаются не одиночные измерения, а результаты вычисления параметров на основе структурны;{ методов повышения точности измерений. Например, при определении температуры воздуха t , кроме определения, основной зависимости частоты t от сопротивления термистора R }ши в более общем виде - от температуры О 4(tj), аппроксимированной к сочно-линейной функцией а„ - а, tt , по командам микроэвм за небольшой промежуток времени проводятся еще два измерения данного параметра в некоторых изменениях условиях, в частности: i +au (4. + Д t,T ), (2) а,; +3 Ktt,(3) где измерение температуры воздуха, соответствующее л Rgi ; ДКэт сопротивление эталонног резистора 7 подключенного последовательно с термистором 13 датчика температуры воздуха; - коэффициент усиления преобразователя 12 аналог - частота (при проведении измерения по формуле (1) коэффициент усиления ПАЧ принят за а. ); ,2,..,m -число участков кусочнолинейной аппроксимации функции преобразования частота - температура: . зободный член. Реализация уравнений (1),(.2) и (З осуществляется управляемыми микроэв ключами 18 и схемами 19 управления коэффициентами передачи, включающими и выключающими из цепей измерения эталонный резистор изменяющий коэффициент усиления ПАЧ в К раз. Все три измерения проводятся за малый промежуток времени и в пре делах одной кусочно-линейной аппрок симации (индекс i не изменился),потому коэффициенты а и , в принципе зависящие от времени, в фо мулах (1), (2), (3) останутся одним и теми же (не успеют измениться). Величина u,t постоянна в пределах одной кусочно-линейной аппрок симации, так как At - температур соответствующая сопротивлению эталонного резистора 17., сопротивление которого известно с высокой степенью точности и постоянно во вр мени. Параметр Д Ry, включается и выключается в измерительной схеме, а в формуле (2) участвует косвенно через свой эквивалент по температуре AtjT . Если уравнения (1), (2), (3) рассматривать как систему линейных уравнений с постоянными коэффициентами относительно неизвестных а,-, , а,; , t|, то можно вычислять единственное решение для искомой величины, которая не содержит а,; , , и поэтому результат не зависит от нестабильных параметров ao , а (реализован тестовый метод повышения точности, когда за счет избыточной информации, полученной при втором, третьем и т.д. измерениях, и понижения быстродействия достигается повышение точности изменения за счет исключения нестабильных за большой,промежуток времени параметров а,-, и ) . Измерив за короткий промежуток времени три частоты , 1/ и l/j , микроэвм решает систему из трех уравнений (1), (2) и (3) с тремя неиз, a,i . Полученный вестными t результат не зависит от нестабильных параметров а , а и является только функцией измеряемых величин v , l)gi и и постоянных эталонных величин и К, известных заранее, с высокой степенью точности t f (О,, ,1.., , ARg, , К). (4) Таким же образом инвариантно определяются температура почвы t и относительная влажность воздуха w. Величины Яэг и К выбираются из требования, чтобы созданные их введением в измерения аддитивные и мультипликативные сдвиги функции преобразования укладывались в один и тот же участок кусочно-линейной аппроксимации . Проведя с интервалами в 0,5 ч высокоточные измерения метеорологических параметров t , t ,. w, микроэвм определяет, превышает или нет время увлажнения т минимальное заданное значение t , разное для разных культур. Если t Ср J подсчет активных температур (превышение среднесуточной температуры воздуха над заданным, например, для милдью винограда 8°С) не производится. Если t to , то производится подсчет активных температур и расчет инкубационных периодов Ту,ц заболеваний. В этом случае прогноз проводится в зависимости от сельскохозяйственной культуры (например, по таблице или формулам Мюллера для милдью винограда, по таблице и 5 формулам Мильса - для яблонегюй naj)ши и т.д.). Как правило, инкубацноиньм период T,|y, зависит не только от активных температур воздуха, но и от времени увлажнения t, которое, в свою очередь, определяется отпосительной влажностью -воздуха w и температурой почвы tp. Как это принято при прогнозировании болезней растений эффективное время увлажнения t.j вычисляется из соотношения где у , у„ - поправочные коэффициенты, учитывающие влия ние повышения относительной влажности воздуха и температуры поч вы на эффективное время увлажнения. Если ЭВМ устанавливает, что время увлажнения превышает допустимое, и рассчитывает его эффективное значе ние, начинается расчет инкубационного периода и времени оптимального срока химической обработки сельскохозяйственной культуры: например, для милдью винограда инкубапионныя период Составляет 61°С, а время хими ческой обработки 31°С (принято инкубационный период выражать временем, которое потребуется, чтобы сумма активных температур воздуха достигла определенного значения). Накапливание активных температур после заражения (когда I превысило Го ) нроисходит в течение нескольких дней, в те чение этого времени микроэвм непрерывно следит за изменениями температуры воздуха и выдает электрический сигнал при достижении заданной доли инкубационного периода , соответствующего оптимальному сроку химической обработки. При наличии соответствующего алгоритма прогноза, разного для разных культур, устройство легко может быт перепрограммировано на другой режим работы, в том числе и на прогноз ак тивности вредителей, при этом основ ным параметром является температура почвы t , .влияющая на жизнедеятельность перезимовавщих форм вредителе Контрольную (важную информацию ЭВМ хранит в энергонезависимом ОЗУ , что гарантирует ее сохранность и 16 кош рольнук рагпечлГку в необходимых случаях. Введение нойого датчика температуры почвы, замена психометрического необдуваемого мокрого термистора более надежным сорбционным или резистивным гигрометрическим.датчиком наряду с введением в измерительные цепи датчиков эталонных резисторов, управляемых ключей и изменение коэффициента усиления преобразователя аналог - частота (ПАЧ) повышает достовернос ь определения метеорологических параметров и эксплуатационнлпо наде(ность устройства, уменьшает влияние побочных факторов. В результате повышена эффективность краткосрочного прогноза сроков химической обработки сельскохозяйственных растений ; появляется возможность прогнозирования не только болезней, но и активности вредителей, зимовавших в почве. Как следствие появляется возможность проводить химическую обработку, но одновременно повысить ее эффект Бность, уменьшить расход химикатов, г:овысить урожайность садов, виноградников и полей, улучшить качество с.обрапного урожая. Формула изобретения 1 . Устройство управления химической защитой растений, включающее электронно-вычислительную мапшну с микропроцессором, с перативным и постоянным запоминаюпшми устройствами, интерфейсом и блокс;ми ввода, вывода, индикации и сопряже ния а также таймер, кондуктометрический датчик влажности листьев с ко цтаратором и датчики температуры и относительной влажности воздуха с прбобразователями . аналог - частота, подключенные к интерфейсу электронно-вычислительной . через блоки сопряжения, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьпиения надежности и расширения функциональных возможностей управления, устройс.тво снабжено датчиком температуры г:очвы с дополнительным преобразов 1телем аналог частота, пoдкJTloчeн :ьлv к интерфейсу через дополнительный блок сопряжения . 2. Устройство ПС п. 1 , отличающееся тем, что, с целью точности управления, чувствитель ый элемент датчика относи-7 12664918

тельной влажности воздуха вьтолнен врезисторы, зашунтированные ключами,

виде сорбционного резисторного гиг-управляемыми блоками сопряжения, а

рометра, а чувствительные элементыпреобразователи аналог - частота,

датчиков температуры воздуха и поч-снабжены схемами управления коэффивы - в виде термисторов, причем по-5 циентами передачи преобразователей,

следовательно резисторному гигромет-подключенными к блокам сопряжеру и термисторам включены эталонныения.

Изобретение относится к сельско му хозяйству, в частности к устройствам для химической защиты растений. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей управления. Устройство содержит микропроцессор 1, оперативное запоминающее устройство, блоки сопряжения 5, интерфейс 6, таймер 8, компаратор с датч11ком 1 1 капельножидкостной влажности листьев, преобразователь аналог-частота, термистор 13, термистор 16, установленный в почве, схемы управления 19. Если ЭВМ устанавливает, что время увлажнения превьш ает доп.стимое, рассчитывается эффективное значение этого времени, производится расчет инкуба- ционного периода и времени оптимальс Q ного срока химической обработки с.-х. культуры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л to О5 О) 4 СО