Устройство для контроля прироста растительной массы Советский патент 1989 года по МПК A01G7/00 

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к установкам искусственного климата, и предназначено для автоматического контроля прироста растительной массы при выращивании растений в горшках или иных емкостях, а также в декоративном растениеводстве и рассадных отделениях тепличных хозяйств. ,

Целью изобретения является повышение точности измерения прироста растительной массы путем обеспечения периодической корректировки масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы без нарушения технологического режима выращивания

растений.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства для контроля прироста растительной массы.

Устройство состоит из установленного под емкостью 1 с растениями 2 измерителя 3 массы, датчика 4 влажности почвы, электронного преобразовательного блока 5, регистрирующего блока 6, дифференциатора 7 с порого

5

0

5

вым элементом, электромагнитного реле 8 с размыкающим контактом 9, блока 10 коррекции масштаба изменения выходной величины датчика влажности

почвы.

Электронный преобразовательный блок 5 имеет задатчик 11 начальных условий, первый 12 и второй 13 усилители разности напряжений, аналого- цифровой (АДП) -14 и цифроаналоговый 15- преобразователи (ЦАП);

Блок 10 коррекции масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы состоит из задатчика 16 первоначального и задатчика 17 действительного масштабов изменения выходной величины датчика влажности почвы, аналогового делителя 18 сигналов, на первый и второй входы которого соответственно подключены задатчики 16 и 17 первоначального и действительного масштабов, а также аналоговый перемножитель 19 сигналов.

В устройство входит первый регистратор 20. Первьш вход аналогового перемножителя .19 соединен с выхоом аналогового делителя 18 и входом егистратора 21 регистрирующего блока 6, а второй - с выходом датчика влажности почвы. Выход перемножителя 19 связан с инвертирующими вхоами усилителей 12 и 13 разности напряжений электронного преобразовательного б,лока 5 устройства.

Регистрирующий блок 6 устройства содержит два регистратора 20 и 21 аналогового сигнала и регистратор 22 цифрового сигнала.

Вход регистратора 20 через размыкающий контакт 9 реле 8 подключен к выходу усилителя 12 разности напряжения, вход регистратора 22 цифрового сигнала - к выходу АЦП 14 и входу ЦДЛ 15, вьгход которого соединен с входами первого 12 и второго 13 усилителей электронного преобразователя 5.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно с помощью резисто- ро.в 23 и 24 задатчиков первоначального и действительного масштабов изменения выход ной величины датчика влажности почвы на входах аналогово- го делителя 18 сигналов устанавливаются одинаковые напряжения, кратК1

, где К1 - -масштаб

ного отношению

К2

изменения выходного напряжения датчика влажности почвы по массе воды в почве без растения, а К2 - масштаб изменения выходного напряжения измерителя массы по изменению массы тела на его рабочей поверхности. Коэффициенты передачи аналогового делителя и перемножителя сигналов устанавливаются таким образом, что- бы их произведение равнялось единице Так как выходное напряжение блока коррекции масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы пропорционально произведению входных напряжений аналогового перемножителя сигналов, а именно произведению .выходных напряжений аналогового делителя сигналов и датчика влажности почвы, выходное напряжение делителя пропорционально отношению его входных напряжений, а датчика влажности почвы - массе воды в почве без рас- тейия, то с. помощью резисторов 25-28 устанавливаются одинаковые масштабы изменения выходного напряжения усилителя разности напряжений, на выход

5

0

5

0

5

0

5

0

5

которого подключен А1Щ 14, по массе воды в почве без растений и массе, измеряемой измерителем массы. Аналогичные масштабы изменения выходного : напряжения второго усилителя 12 разности напряжений устанавливаются с помощью резисторов 29-32 численно равные произведению масштаба первого усилителя на верхний предел регистратора цифрового сигнала.

В зависимости от массы почвы и масштабов выходных напряжений усилителей разности напряжений устанавливаются значения сопротивления резисторов 33 и 34 таким образом, чтобы обеспечить градуировку угла поворота подвижного контакта резистора 35 задатчика начальных условий непосредственно в единицах массы.

Перед началом контроля задатчиком начальных условий на инвертирующих входах усилителей разности напряжений устанавливается напряжение, пропорциональное массе сухой почвы и емкости, непосредственно по углу поворота подвижного контакта резистора 35.

С увеличением массы растений на выходах усилителей разности напряжений появляются напряжения, пропорциональные общей массе растений. При отсутствии увеличения напряжения на выходе датчика влажности почвы, которое контролируется дифференциатором 7 с пороговым элементом, на выход которого подключено реле 8, выходное напряжение одного из усилителей 12 разности напряжений оказывается приложенным через размыкающий контакт 9 реле 8 одного из регистраторов аналогового сигнала.

До тех пор, пока выходное напряжение усилителя 13 разности напряжений, на выход которого подключен АЦП, меньше уровня входного напряжения АЦП, соответствующего ьшадшему разряду его выходного сигнала, на выходе АЦП по всех разрядах напряжение соответствует уровню логического О, а на выходе ЦАП напряжение отсутствует.

При достижении выходного напряжения второго усилителя 13 разности напряжений уровня, соответствующего младшему разряду выходного сигнала АЦП, на выходе АЦП в младшем разряде появляется напряжение, соответствующее уровню логической 1, кото10

25

51470236

ое поступает на вход регистратора 2 цифрового сигнала и вход ЦАП 15, а выходе последнего появляется нап- яжение, равное по величине входному апряжению АЦП,

Так как выход ЦАП связан с инертирующим входом первого усилитея 12, коэффициент усилеш я по коорому численно равен верхнему преелу регистратора циф рового сигнала, то в момент достижения выходного напряжения второго усилителя 13 уровня, соответствующего младшему разряду выходного сигнала АЦП, напряжение на выходе первого усилителя 12 отсутствует, ,.

G дальнейшим увеличением массы растений вновь появляется напряжение на выходе первого усилителя 12, пропорциональное общей массе растений, причем предельное значение его соответствует уровню входного напряжения АЦП для младшего разряда выходного сигнала.

С ростом корневой системы растений происходит увеличение масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы. Это приводит к по- я влению ошибки измерения с помощью известного устройства прироста растительной массы, так как нарушается соотношение масштабов изменения выходных напряжений усилителей разнос- ти напряжений по входным напряжениям на инвертирующих входах, связанных с выходами датчика влажности почвы и измерителя массы.

Коррекция масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы осуществляется в момент полива путем измерения выходных напряжений датчика влажности почвы и измерителя массы до и после полива и установкой с помощью резистора 23 задатчи- ка действительного масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы напряжения на подключенном к задатчику входе аналогового делителя сигналов, равного призве- дению значения напряжения на втором входе делителя на величину, равную

15 о

20

30

3,5

40

45

50

отношению

где и

и и, . 4 - УЗ выходные напряжения влажности почвы

и измерителя массы до полива, а U,. и и - выходные напряжения датчика влажности почвы и измерителя массы после полива.

55

Численно отношение

Uz - Ui

u - и.

равно отношению действительного масштаба () изменения выходной величию, датчика влажности почвы по изменению массы воды в почве с растениями к масштабу изменения выходной величины измерителя массы по изменению массы тела на его рабочей поверхности, а

именно

К 1 К1

На выходе аналогового делителя сигналов напряжение пропорционально отношению действительного масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы к первоначально заК

данному, а именно КЗ

К1

где КЗ 5

0 коэффициент передачи аналогового делителя сигналов, Выходное напря- жение блока коррекции, пропорциональное произведению выходных напряжений аналогового делителя сигналов и датчика влажности почвы, при предварительном обеспечении, равенства единице произведения коэффициентов передачи аналогового делителя и перемножителя сигналов, равное:

I

0

и

ftbm

и.

где и

1.6

3,5

40

45

50

к 1 ,

К1

выходное напряжение датчика влажности почвы, пропорциональное массе воды в почве без растения и К1

Мб-

Таким образом, выходное напряжение блока коррекции пропорционально массе воды в почве с учетом изменения .объема корневой системы растений, тем самым повьшается точность измерения прироста растительной массы. Кроме того, устройство снабжено вторым регистратором 21 аналогового сигнала, вход которого подключен к выходу аналогового делителя сигналов. Это позволяет контролировать изменение обьема корневой системы растений по изменению масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы.

55

Формула

изобретения

1. Устройство для контроля прироста растительной массы, содержащее

установленный под емкостью с растениями измеритель массы, датчик влажности почвы, электронный преобразовательный блок, включающий задатчик начальных условий, два усилителя разности напряжений и аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, дифференциатор с пороговым элементом, элекиромагнитное реле с раз- мыкающим контактом и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения прироста растительной массы путем обеспечения периодической кор- ректировки масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы без нарушения технологического режима выращивания растений, оно дополнительно снабжено блоком коррек- ции масштаба изменения выходной величины датчика влажности прчвы, включающего аналоговый перемножител сигналов, задатчики первоначального и действительного масштабов измене- ния выходной величины датчика влажности почвы, аналоговый делитель сигналов, к первому и второму входам которого подключены соответственно задатчик первоначального и задатчик действительного масштабов измерения выходной величины, при этом первый вход аналогового перемножителя сигналов соединен с выходом аналогового делителя сигналов, второй - с выходом датчика влажности почвы, а выход аналогового перемножителя сигналов связан с инвертирующими входами уешштелей разности напряжений электроияого преобразовательного блока.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно дополнительно снабжено вторым регистратором аналогового сигнала, вход которого связан с выходом аналогового делителя сигналов блока коррекции масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы.

Изобретение относится к сельскому хозяйству , в частности, к установкам искусственного климата. Целью изобретения является повышение точности измерения прироста растительной массы путем обеспечения периодической корректировки масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы без нарушения технологического режима выращивания растений. Устройство для контроля прироста растительной массы состоит из установленного под емкостью 1 с растениями 2 измерителя массы 3, датчика 4 влажности почвы, электронного преобразовательного блока 5, регистрирующего блока 6, дифференциатора 7 с пороговым элементом, электромагнитного реле 8 с размыкающим контактом 9, блока 10 коррекции масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы. Электронный преобразовательный блок 5 включает в себя задатчик 11 начальных условий, первый 12 и второй 13 усилители разности напряжений, аналого-цифровой 14 и цифроаналоговой 15 преобразователи. Блок 10 коррекции масштаба изменения выходной величины датчика влажности почвы состоит из задатчика 16 первоначального и задатчика 17 действительного масштабов изменения выходной величины датчика влажности почвы, аналогового делителя 18 сигналов, на первый и второй входы которого соответственно подключены задатчики 16 и 17 первоначального и действительного масштабов, а также аналоговый перемножитель 19 сигналов. Первый вход аналогового перемножителя соединен с выходом аналогового делителя и входом регистратора 21 регистрирующего блока 6, а второй - с выходом датчика влажности почвы. Выход перемножителя 19 связан с инвертирующими входами усилителей 12 и 13 разности напряжений электронного преобразовательного блока 5. Регистрирующий блок 6 устройства включает в себя два регистратора 2