Радиотелесистема контроля и управления влажностью Советский патент 1988 года по МПК G08C19/12 

Изобретение OTHOC ITCH к телеметрическим системам контроля и управления процессами, в которых информативным параметром является влажность, и может использоваться, для оптимизации процесса увлажнения почвы в агротехническом комплексе, управляя работой подвижных дождевальных машин.

Цель изобретения - повышение по- мехоустойчивости и снижение энергопотребления.

На фиг. 1 изображена функциональная схема радиотелеметрической системы контроля и упГравЛения влажностью сред; на фиг. 2 - граница,, разделяю- вдая области устойчивости и возбулд е- ния схемы преобразователяр и его частотная характеристика вблизи этой границьк

Функциональная схема передающей части устройства 1 содержит кондз к- тометрический датчик 2 влажности, представляю1ций собой два щупа ЗиЛ, из нержавеющей Ьтали, воткнутых в землю на определенном расстоянии друг от друга, преобразователь 5 входной величины в частоту, состоящий из ак- тивного элемента генератора 6, cof ч бранного на транзисторах 7 и 8 и ре- зисторе 9, первого накопительного коденсатора 10 и элемента регулировки на резисторе 11, линейный элемент колебательного контура генератора I на катушке 12 индуктивности и второй накопительный конденсатор 13 согла™ сующее устройсфво (СУ) 14, детектор Из и модулятор 16, транзисторный ключ 17, таймер 18, блок 19 питания и усилитель 20 мощности (Ш). На при емной стороне 21 находятся первый и второй фильтры 22 и 23, первый 24,и второй .25 усилители, первый 26 и второй 27 демодуляторы, группы частотны реле 28 н 29, группа исполнительных устройств 30.

Радиотелеметрическая система рабо тает следующим образом.

Между двумя металлическими шупа- ми 3 и 4, воткнутыми в землю, суще- ствует сопротивление, зависящее от влажности почвы. Это сопротивление преобразователя 5, образует вместе с собственны:м сопротивлением контура conpofHsneHHe потерь, С помощью реэи .тора 9 осуществляется устйновка ра бочей точки генератора по постоянному току на середине участка вольт-а,м перной характеристики, имекнцей отри

цательное сопротивление. Последовательная цепочка, состоящая из конденсатора 10 и резистора 11, используется для изменения наклона рабочего участка ВАХ генератора. Изменение солротивления кондуктометрического датчика влажности приводит к перестройке преобразователя 5.

Граница, разделяющая области устойчивости и возбуждения данной схемы, описьгоается выражениями

(1)

Гв

1- :- ----л .

1 С«-Гс

.- Р-г

(2)

г -5-, г 5-5- г 1{

|Кц1 с

безразмерные параметры, введение которых упрощает анализ работы схемы; - модуль отрицательного сопротивления генератора в рабочей точке.

Графическое изображение границы в области параметров г, г для слу- чая tC приведено на фиг.2а и представляет собой две гиперболы с асимптомами и Гс . Штриховкой на графике показана область отсутствия колебаний, слева и справа от нее расположены области генерации. Частота колебаний вблизи границы опи- сывается выражениями

f, (ис). .

fо 1 -гГс7

(3)

ff-fey r-

где fg - собственная частота конту.. р

Графическая зависимость частоты в полулогарифмическом масштабе от параметра г соот ветственпо для правой и левой ветвей гипербол, изображенных иа фиг. 2а, показана на фиг. 26,.

Режимы схемы преобразователя выбирают таким образом, чтобы при нормаль ной влажности земли изображакнцая точка А схемы находилась в области отсутствия колебаний (фиг. 2а). При этом колебания на выходе преобразователя 5 отсутствуют, постоянное напряжение на аыходе детектора 15 не появляется, luiHw 17 закрыт, таймер 18 не вырабатывает сигнал управления на блок 19 питания, вследствие чегв модулятор. 16 и УМ 20 не запитаны и колебания не излучаются в эфир.

.3(,,

При пысых;1иии (уплажиоиии) почвы

сопротипл енме коилуктометрччег ког-о длтчикл РЛПЖ1ГОСТИ увеличипяетсп (уменьшается), что приводит к переме- „ щению изображающей точт;и Л (фнг..2а) в направлении правой (левой) границы области ycToviMHBocTH, причем ее ордината г остается постоянной и определяется ве.лУ1чиной сопротивления R. Этот процесс продолжается .до тех пор, по/а изображающая точка схемы не пересечет границу области устойчивости (Л, или Aj). При этом в схеме возникают колебания с частотой, определяв-15 мой уравнениями (3) и (4) соответст- веИно. Колебания через Согласующее устройство 14 поступают на входы мо дулятора 16 и детектора 15, Постоянное напряжение, появившееся на выхо- 20 да детектора 15, включает транзисторный ключ 17, до этого находившийся в закрытом состоянии. Ключ 17 запускает таймер 18, который вырабатывает упра вляющее напряжение в виде импуль- 25 са необходимой длит ельности (около 1-5 с). Таймером может служить экономичный одновибратор, активные эпемен- ты которого в ждущем режиме закрыты. При появлении импульса напряжеш я на jO выходе таймера блок 19 питания включается и эапитывает модулятор 16 и УМ 20, благодаря чему промодулирован- ный сигнал с несущей частотой f, или f излучается в эфир. По окончании импульса таймера питание от схе- мы 16 модулятора и УМ 20 отключается и схема переходит в режим радиомолча- Щ1Я, Какие-либо сбои в работе передающего устройства могут привести...

W

только к по-вторному излучению импульса модулированных колебаний той же частоты, подтверждающему предыдущую команду,(

На приемной стороне сигналы с не- « cyifteA частотой f проходят через фильтр 22, усилитель 24, демодулятор 26 и, в зависимости от частоты модуляции, включают Одно из частотных реле ЧР1-1,., ЧР1 - К блока 28. Частотное реле переводит соответствующее ему исполнительное устройство ИУ1,,,, ИУК блока 30 в состояние, отвечающее команде автогенераторного преобразователя, в данном cnyiae в состояние Полив, Это же команда может быть передана и для других исполнитапьных устройств блока 30 при поступлении на блок частотных реле сигналов соот35

„ Q 5

0 5 O ...

5

792

ветствую Ш1х частот модуляции, Сиг ь:,ч.Ы с носущей частотой f j , соот-ветстпую- 1Щ1е nepr:yf JIaжнoниo y состоянию датчика, проходят черея фильтр 23, усилитель 25, Демодулятор 27 и, в зависимости от часточы модуляидш, включают одно из группь частотных репе 4P2.i... ЧР2 К, Частотное реле переводит соответствующее ему испо.чнитепьное устройство в состояние Нет полива „ Исполнительное устройство, которое может быть выполнено по схеме триггера с раздельными nxoAaKii, с предустановкой при вк, тючего1и питания в состояние, соответствующее отсутствию полива, осуществляет управление включением поливальных агрегатов.

Устройство обладает высокой эко- 1номичностью энергопотребления во всех режимах работы, рациональным использованием радиодиапазона, так как сигналы нескольких преобразователей могут передаваться всего на двух несущих частотах, а информация о принадлежности сигнала тому или иному устройству заложена в частоте модуляции, кроме того, излучение радиосигналов ° происходит только при выходе контролируемого параметра за установленные пределы и весьма кратковременно, высокой помехоустойчивостью, которой удается добиться путем рационального .выбора как несупщх частот, так и частот модуляции на участках частотного диапазона, наименее подверженных помехам, а также значит ел разнесеки- ем несущих частот; высокой надежностью, выражающейся з том, что С стема продолжает выполнять предыдущую команду до поступления последующей существенно отл }чной по значению несущей частоты, несмотря на возникающие помехи, выражающиеся в повторе предыдущей команды,

Фо.рмула изобретения

Радиотелесистема -контроля и упр.ав- ления влажностью, содержащая на передающей стороне датчик влажности, преобразователь входной величины в частоту, содержапцш элемент регулировки на резисторе, лине11ный элемент колебательного контура генератора, накопительные кo ц; :i t:aтopы и активныГ элемент генератора, детектор, выход -которого соединен с входом клроча, бпок

LZ.

/ff

c.

Изобретение касаетсй телеметрических систем контроля и управления влажностью, может использоватьсл для оптимизации процесса увлажнения почвы в агротехническом комплексе, управляя работой дождевалЬ нык машин. Цель изобретения - повьтение помехоустойчивости и снижение энергопотребления. Радиотелесистема содержит на передающей стороне кондуктометричес- кий датчик влажности, преобразователь входной величины в частоту, модулятор И усилитель мощности, детектор, транзисторный ключ, таймер и блок питания с цепями включения питания модулятора и УМ. На приемной стороне запаралле- ленные по входу две цепочю из последовательно включенных фильтра, усилителя и демодулятора соединены с груп . пами частотных реле, выходы которых подключены к соответствующим входам исполнительных устройств, 2 ил. ( SS

j./ZZZZZ

л 1 fd Cnl-rl

fb