Устройство для автоматического управления поливом при подпочвенном орошении Советский патент 1987 года по МПК A01G25/16 A01G25/06 

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в автоматизированных системах подпочвенного орошения для регулирования влажности почвы.

Целью изобретения является повышение надежности работы.

На фиг.1 схематически изображен измеритель влажности; на фиг.2 - блок-схема устройства для автоматического полива; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства; на фиг.4 - электрическая схема управления устройства.

Устройство содержит подводяший трубопровод 1 с запорным органом 2, расположенным за измерителем влажности, и штуцер 3, на который насажена гибкая заливная трубка 4 с запорным органом 5, нормально перекрывающим трубку 4. Другой конец трубки 4 насажен на верхний штуцер 6 мерного бака 7, в котором установлены по высоте два электрода: 8 верхнего и 9 нижнего уровней - с изоляторами 10 от корпуса .мерного бака. Для слива воды в почву на дне мерного бака имеется нижний штуцер 11 с гибкой сливной трубкой 12, имеющей запорный орган 13, нормально перекрывающий трубку 12.

Блок-схема устройства (фиг.2) включает узел 14 питания, снабжающий постоянным и переменным током все элементы схемы, электропривод 15 запорного органа 2 типа электромагнитного клапана, который в положении «Открыто подключает к узлу 14 питания измеритель 16 влажности и блок 17 выдачи команд измерения. Электроды 8 и 9 соответственно верхнего и нижнего уровней подключены к входу блока 17 выдачи команд измерения, выполненного в виде моторного реле времени с электромагнитными реле, который, в свою очередь, воздействует на запорные органы 5 и 13 путем запитыва- ния постоянным токо.м исполнительных элементов 18 и 19, выполненных в виде электромагнитов и воздействующих своими щтоками на запорные органы 5 и 13. Второй выход блока 17 выдачи команд измерения подключен к входу блока 20 переключения, который, в свою очередь, имеет два выхода, подключенных к разны.м входам счетчиков 21 и 22 импульсов, выполненных в виде моторных реле времени с устройством возврата в исходное состояние. Выходы счетчиков импульсов соединены с блоком 23 сравнения, на вход которого предусмотрена подача специальной команды от блока 17 выдачи команд измерения, разре- щающей сравнение результатов измерений по окончании счета импульсов. Выход блока 23 сравнения соединен с программным реле 24 времени, которое воздействует на электропривод 15 запорного органа.

Работа устройства управления поливом поясняется временными диаграммами 25- 37: 25 - входной сигнал «Открыто перво

96057

2

начального пуска устройства в работу; 26 - сигнал о положении запорного органа 2; 27 - сигнал о положении запорного органа 5; 28 - сигнал о заливе электрода 9 нижнего уровня; 29 - сигнал о заливе электрода 8 верхнего уровня; 30 - сигнал о положении сливного запорного органа 13; 31 - сигнал, подаваемый на вход блока 20 переключения; 32 - входной сигнал счетчика 21 импульсов; 33 - входной сигнал счет10 чика 22 импульсов; 34 - разрешающий сигнал, подаваемый на вход блока 23 сравнения по окончании счета импульсов; 35 - выходной сигнал программного реле 24 на закрытие запорного орагана 2; 36 - диаграмма работы программного реле 24 време ни; 37 - входной сигнал «Закрыто для остановки работы устройства.

Устройство работает следующим образом. Перед пуском устройства в работу мерный бак 7 пустой и цепи электродов 8 и 9

20 соответственно верхнего и нижнего уровней не замкнуты; заливной 5 и сливной 13 запорные органы закрыты; счетчики 21 и 22 импульсов в исходном положении; от узла 14 питания электрическая энергия подводится к блокам схемы.

25Пуск устройства в работу осуществляется путем подачи на электропривод 15 запорного органа 2 внешнего сигнала «Открыто (диаграмма 25), при этом обеспечивается работа измерителя 16 влажности и блока 17 выдачи команд измерения.

Когда запорный орган открывается (диаграмма 26) и вода из трубопровода начинает заполнять распределительную сеть участка, в блоке 17 выдачи команд измерения запускается реле времени, обеспечивающее 30-минутную временную задержку Ъс, необходимую на период залива сети. Это же реле в дальнейщем используется для формирования пауз между измерениями влажности Тт.. По истечении данной выдержки вре.мени подается команда на исполнительный эле40 мент 18 запорного органа 5 (диаграмма 27) и в мерный бак 7 начинает поступать вода. Одновременно с этим блок 17 выдачи команд измерения через блок 20 переключения попеременно на один из счетчиков импульсов подает сигнал (диаграмма 31), который воз45 вращает выбранный счетчик импульсов в исходное состояние и подготавливает его к работе. Когда вода в мерном баке 7 замыкает цепь электрода 9 нижнего уровня (диаграмма 28), счетчик импульсов начинает отсчет времени (диаграмма 32), при этом его

35

подвижный контакт приходит в движение. Счетчик импульсов работает до тех пор, пока вода не замкнет электрод 8 верхнего уровня (диаграмма 29). В этом случае из блока 17 выдачи команд измерения подаются два ее сигнала: один на закрытие запорного органа 5 для прекращения поступления воды в мерный бак; другой - в блок 23 сравнения (диаграмма 34) для сравнения показаний

данного счетчика импульсов Ти с показаниями другого счетчика Ти2, который ранее зафиксировал время предыдущего опорожнения бака. С некоторой задержкой, необходимой для измерения, нз блока 17 выдачи команд измерения поступает сигнал на исполнительный элемент 19 для открытия запорного органа 13 (диаграмма 30), и создается условие для опорожнения мерного бака. Когда бак опорожняется, то размыкается контакт в цепи электрода 9 нижнего уровня и обесточившийся исполнительный элемент 19 закрывает запорный орган 13. Таким образом,мерный бак готов к следующему циклу заполнения и опорожнения.

В случае, если показания счетчиков импульсов оказались разными, то в блоке 17 выдачи команд измерения запускается реле, которое используется в период заполнения сети и обеспечивает временную задержку на 30 мин для формирования пауз между измерениями. По истечении данной задержки времени начинается повторное заполнение мерного бака, которое также фиксируется, но при этом блок переключения подает сигнал уже на другой счетчик импульсов (диаграмма 33). Если показания счетчиков импульсов оказались одинаковыми, т. е. подвижные контакты обоих счетчиков повернулись на один и тот же угол и замкнулись между собой, то блок сравнения (диаграмма 35) через самоблокирующее реле включает программное реле 24 времени (диаграмма 36) и дает команду электроприводу на закрытие запорного органа (диаграмма 26). Уставка программного реле времени Тс выбирается в интервале 2-3 сут (диаграмма 36), в течение этого времени влажность в активном слое почвы опускается до нижнего предела полевой влагоем- кости, после чего можно назначить следующий полив. Программное реле времени, отсчитав установленное значение выдержки времени, подает команду электроприводу на открытие запорного органа и повторение всего цикла работы устройства. Для того, чтобы выве сти устройство из работы, необходимо подать внешний сигнал «Закрыто на электропривод запорного органа.

Блок 17 выдачи команд измерения состоит из трех промежуточных реле - РВУ, РНУ и Р1 и двух реле времени - РВ1 и РВ2. Реле времени РВ1 обеспечивает 30-минутную временную задержку Тзс при подаче на него питания, необходимую на период залива сети, а также для формирования паузТп между измерениями влажности. Это реле своими контактами управляет работой блока 20 переключения и исполнительного элемента 18 заливного запорного органа 5, выполненного в виде электромагнита ЭЗ . Реле времени РВ2 воздействует на электромагнит ЭС исполнительного элемента 19 сливного запорного органа 13

и обеспечивает временные задержки как после подачи, так и после отключения питания., необходимые, соответственно, по окончании заполнения и по окончании опорожнения мерного бака 7.

Блок 20 переключения содержит три промежуточных реле - РП, К1 и К2 и три полупроводниковых диода - Д1, Д и ДЗ. Последние служат для создания задержки возврата реле К1 и К2. При срабатывании

0 одного из реле К1 или К2 выбирается счетчик 21 или 22 импульсов соответственно. Для того, чтобы предотвратить включение одновременно обоих счетчиков при срабатывании реле К1 и К2, предусмотрены дополнительные размыкающие контакты этих реле в целях пуска счетчиков импульсов. При появлении нечетных по счету управляющих импульсов, поступающих от блока выдачи команд измерения через реле РП, срабатывает реле К1, а при исчезновении

0 этого, импульса дополнительно срабатывает реле К2. При появлении же четных импульсов реле К1 отключается, но остается включенным реле К2. Реле К2 остается включенным, пока не исчезнет четный управляющий импульс.

Счетчики 21 и 22 импульсов, имеющие одинаковую конструкцию, состоят из моторного реле времени и устройства возврата счетчиков в исходное состояние. Моторное реле времени выполнено из электро двигателя ДС1 (ДС2), перемещающего подвижный контакт переключателя С1 (С2) на определенный угол. Механическая связь между данными подвижными частями осуществляется электромагнитной муфтой ЭМС1 (ЭМС2), которая разрывает эту связь при

отсутствии питания. Устройство возврата счетчика импульсов в исходное состояние содержит промежуточное реле РСС1 (РСС2) и реле времени РВС1 (РВС2), которые совместно обеспечивают кратковременное от0 ключение электромагнитной муфты и возврат подвижного контакта переключателя в исходное положение.

Блок 23 сравнения содержит самоблокирующееся промежуточное реле Р2 и

5 включающую его цепь, составленную из последовательно соединенных переключателей С1, С2 и контакта реле Р1. В цепи само- блокироки реле Р2 находится контакт программного реле времени РВЗ 24, осуществляющего временную задержку Т,-. Неподвижные контакты переключателей С1 и С2 разделены на контактные площадки, изолированные друг от друга, но соединенные попарно между переключателями. Контактные площадки, соответствующие ис5 ходному положению подвижных контактов, не соединены между собой.

При повороте подвижных контактов на одинаковый угол электрическая цепь включе0

ния реле Р2 будет замкнута только в том случае, если замкнуты контакты реле Р1 блока выдачи команд измерения, т. е. когда закончится заполнение мерного бака 7. Электропривод 15 запорного органа 2, выполненного в виде клапана, содержит два электромагнита - открывания ЭОЗ и закрывания ЭЗЗ - и концевой выключатель ВЗ, контролирующий открытое или закрытое состояния клапана.

Электромагнит открывания ЭОЗ может управляться либо автоматически от реле времени РВЗ, либо вручную от кнопки «Открыть. Электромагнит закрывания ЭЗЗ управляется от реле Р2 или кнопки «Закрыть.

В блоке 23 сравнения происходит сравнение углов поворота подвижных контактов переключателей. Углы поворота соответствуют времени двух последовательных заполнений мерного блока, т. е. предшествующего и данного. Причем каждое предшествующее значение угла поворота является заданным, а последующее значение - сравниваемым. Точность измерения резкости углов поворота подвижных контактов определяется количеством контактных площадок, оказавшихся между ними.

С увеличением частоты разбиения неподвижного контакта на контактные площадки точность измерения может быть повышена.

Скорость заполнения мерного бака зависит от расхода воды на полив, характеризующего влажность почвы. С повышением влажности почвы уменьшается расход воды на полив, повышается давление в системе, что вызывает увеличение скорости заполнения мерного бака. Таким образом, существует взаимосвязь между скоростью заполнения мерного бака и влажностью почвы.

Основным критерием для прекращения полива является время, необходимое для достижения постоянства расхода поливной воды. Фиксация момента установления постоянного расхода с большей степенью надежности обеспечивается предлагаемым устройством.

Устройство для автоматического управления поливом не требует периодической тарировки и наладки. Необходимо только устанавливать на реле времени расчетные значения между измерениями и между поливами.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность работы оросительной системы и сократить эксплуатационные расходы за счет упрощения конструкции измерителя влажности, содержащего меньшее количество мерных баков и запорных органов, а также за счет использования надежных электродных датчиков уровня, не требующих ухода и тарировки, а кроме того повысить точность регули- рования влажности и сократить расход воды благодаря исключению из блока сравнения порогового элемента, снижающего чувствительность двухбакового измерителя влажности к изменению со временем его параметров.

20

Формула изобретения

5

0

5

Устройство для автоматического управления поливом при подпочвенном орощении, содержащее трубопровод с запорным органом, снабженным электроприводом, измеритель влажности в виде мерного бака с патрубками и запорными органами, пульт управления, включающий программное реле времени, блок выдачи команд измерения с исполнительными элементами, сравнивающий блок, узел питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, измеритель влажности выполнен в виде двух электродов, установленных в верхней и нижней частях мерного бака, а пульт управления снабжен счетчиками импульсов, блоком переключения, причем выход измерителя влажности соединен с входом блока выдачи команд измерения, первый выход которого подключен к входу блока переключения, при этом входы счетчиков им- 0 пульсов связаны с выходом блока переключения, а их выходы - с первым входом блока сравнения, второй вход блока сравнения соединен с вторым выходом блока выдачи команд измерения.

0/ГТЯрС1//7ТО I

Saffpoi rJO

cz

L

/1

A,.,,

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в автоматизированных системах подпочвенного орошения для регулирования влажности почвы. Цель изобретения - повышение надежности работы. Устройство содержит подводящий трубопровод 1 с запорным органом 2. На штуцер 3 насажена гибкая заливная трубка 4 с запорным органом 5. Другой конец заливной трубки 4 насажен на верхний штуцер 6 мерного бака 7. В мерном баке 7 установлены два электрода: верхнего 8 уровня и нижнего 9 уровня. Мерный бак имеет нижний штуцер 11 с гибкой сливной трубкой 12. Запорный орган 13 перекрывает сливную трубку 12. Запорный орган 2 снабжен электроприводом 15. Запорные органы 5, 13 выполнены с исполнительными элементами 18, 19. Блок-схема устройства содержит узел питания, измеритель влажности и блок выдачи команд измерения. Блок переключения соединен с двумя счетчиками импульсов. Выходы счетчиков импульсов подсоединены к блоку сравнения. Работа устройства предусматривает последовательное заполнение мерного бака 7. Производится сравнение промежутков времени, необходимых для заполнения бака. С повышением влажности почвы уменьшается расход воды на полив и увеличивается скорость заполнения мерного бака. 4 ил. (Л /7ита ие ISD со 05 о СП sl 19 фи&1