Устройство управления поливом Советский патент 1992 года по МПК A01G25/16 

сти минерального скелета почвы в виде островков. В иало кё1ГномТ электрическом поле эти островки представляют собой диполи, средний размер которых может достигать .Г.-, порядка Л - . С увеличентиём удельной 5 поверхности гк1Чоы ко личеётёЬ диполей сорбированной воды увеличивается, что обусловливает повышение диэлёктриче с;сой про ниц а шости почвы.Кроме того, наряду -с потёнц йа лом активного Центра 10

; размер диполя адсорбирдззш-юй-вдды 6п-

редел яется и диаметром пор. Возможные .. . колебания удельной поверхности диаметра . пор приводят к изменешш|з несколько раз)

;. диэлектрической проницаемости почвы при 15 ;- одинаковой влажности. ::-: ;:- ; г: л; -й : .:

: - . На частотах выше (5 - 7) 106 Гц диполи. - адсорбированной води уже не реагируют;нгГ изменение электрического поля , а система 20.

; ведет себя так. как будто бй; йё жДу жидкйй . и твердой фазами отсутстйует зёякое взаи- ;;v. .. :/ модействие. ПозтОМу й ук й нШй диап а з1о V ;; не частот возможнае колебания удельной

поверено сти и Дй ймёТ а пор- не оказывают. 25 . влияния на Диэлектрическую пронйцае. мость. а п оследн5 й ззв лсит только от коли- ;. : ч ества воды в nb4fee v;K..

-У/ -Следоёа тёШ йо . при о предел ен йй влаж-

- нрсти среди на ниже (5 -7} 1р6.Гц

- .-..необходимо: учийтат yAenfkylo гтЬ вёр хт; ность и диаметр пЪр, чтО прзктйческй нёре-.( ально. Напротив, ва астотйх выше 7 ; 106 Гц . учета этих факторсз не требуется, что спо- собствует суп4гст зейно г&вътеишэ точ- ;;- - - нб:стй определения. .Ч : ::: .

-;- Емкостный датчик 3 влажности, пр:ёд- :;; ; гстйвляющмй собсл конденсатсзр. обкладки .. :. .Эоторб гб расположены в одноГ плоскости и . ;; зэгерметизировзиы рз дмбчастотн ым дйэ- .40 : :л ектрйком, устанавлиззется в предварй- -vTefi feHO увлажненйую почзу 9 на глубину .

.. максммального рйзв итйя корневой системы: .; выращиваемой культуры. Влэ5 г 4рсть почзы ,; . в месте устаи оо кй датчи ка 3 «лажнссти дол .т -; жна быть несколько гладе оНп Гмальной для. : данной культуры. Необходимость располо- хения обклайб кйЩенсзтд з в одной пло- ; : ; сХостм объясняете я следующим, ;..,.; , :, - ;: - Почва предстЬалпет сббой тетероген- ;. Г ную систему, ссстоящу о из твердой (мине- Тральный скелет), жидкой $ газоЬбр й нЬЙ :У : . фаз . Дм электрическая гтроШцзе мость по- ... :: з ависит от дизлёктр15чё сшх проимцзе- . :;; мостей соСтапл чюшХх ее фаз и их объемной 55 доли/Стру ктур ап Ьчв йпрйктйескиненару- . ::шзё тся пр йустагю;1йе г1.г Ь:с: Сого кpндs fcaтQ- ; . /; ра. Поэтому vi3iHeKTprt4efcs3 i пр 6:ницгз- - . мость срё дь1 ;ё Да йноУ случае ;и, следова30

35

45

50

5

0

. .

5 .:

- 0.

. .. V

5

. 0

.. . 5 . -

0

5

5

0

тельно, емкость конденсатора соответствуют истинным.

.Установка конденсатора с.параллельными обкладками обуславливает изменение структуры почвы, так как приходится заполнять почвой пространство между обкладка- ми конденсатора.,. ,;.,,-.. . , В качестве нагрузки задающего генератора 1 является колебательный РС-контур2, п котором емкость 3 является датчиком вйаЖнести. С колебательного контура 2 сиг- . нал поступает -на выпр ямитёль 4, а затем выпрямленное напряжение усиливается с помощью усилителя 5 постоянного тока. При достижении на выходе усилителя 5 определенного напряжения открывается пороговое устройство 6 и под действием напряжения срабатывает реле 7, которое включает полисную установку 8. . . ... Перед установкой емкостного датчика 3 в грунт определяют параметры колебательного контура. Для этого по имеющейся калибровочной кривой зависимости емкости датчика от влажности грунта, устанавливают ёмкость колебательного контура при оп- ;тимальной для выращиваемой культуры влажности. Затем колебательный контур на- Страивается в резонанс таким образом, чтобы/при заданной емкости на рабочей частоте генератора пороговое напряжение ; , в колебательном RC-контуре соответствова- ло требуемому уровню на резонансной кривой (фиг.2). :.; -.;v , . ::- .. :: - ; Настройка контура в резонанс произво- .дится в заводских условиях. Для этого по .имеющейся калибровочной кривой зависимости емкости датчика от влажности почвы устанавливают емкость колебательного контура. Ввиду то го. что для каждой культуры необходима определенная влажность, в заводских условиях при настройке контура принимается среднее значение влажности в пределах возможибгб интервала ее колебаний. Для компенсации емкости, обусловленной интервалом влажности, в резонансном контуре параллельно емкости датчика влажности включен подстрсечный конденсатор (кё показан). В заводских условиях при настройке контура емкость подстроечного конденсатора (Сп) устанавливается в среднее положение. В данном случае емкость контура (С) равна .-.. ...

Ск Сп + Сд, г;

где Сд-емкость датчика олйжности, погруженного в почву при заданной влажности.

При заданной емкости Ск рассчитывается индуктивность контура длл выбранной частоты и снимается кривая резонанса напряжений, на которой выбирается пороговое напряжение срэСклыйзкпя (точка 10).

Предположим, что в заводских условиях контур настроен для влажности почвы 8%, а необходимо поддерживать влажность 12 %. В этом случае емкость Сд увеличится на 1,95 пФ за счет повышения влажности почвы. Для поддержания неизменной емкости контура Ск необходимо уменьшить Сп на 1,95 пФ; В заводских условиях шкала подстроенного конденсатора градуируется в процентах влажности. Тогда при установке датчика влажности на местности поворотом ручки подстроенного конденсатора устанавливают заданную влажность полива. . В моментустановки датчика влажности, когда нет под рукой влагомера, влажность почвы неизвестна. Для начала рассмотрим случай, когда влажность почвы такова, что скорость датчика несколько ниже 9,05 пФ. На резонансной кривой это будет соответствовать точке, лежащей ниже пороговой 101 (150 rnV). В этом случае напряжение в контуре ниже порога срабатывания и поли- . вная установка отключены. Дальнейшее высыхание почвы способствует уменьшению

. . емкости датчика влажности и соответственно снижается напряжение в контуре. Следовательно, при высы.хэнии почвы в рассматриваемом случае напряжение в контуре всегда будет ниже порогового и поливная установка отключена. т.е. полив не производится. .. --;-; ; Теперь рассмотрим второй случай, когда влажность почвы соответствует емкости датчика-влажности несколько большей 9,05 пФ, т.е. положение точки на резонзнс- . ной кривой несколько выше пороговой 10 . ; . В этом случае напряжение в контуре выше .порогового и поливная установка будет . включена. Происходит полив.

По мере увлажнения почвы емкость датчика влажности увеличивается, вследствие чего точка 101 перемещается по резонанс- /. -Ной кривой вправо. При достижении опти- мальной влажности точка 101 совпадает с положением точки 10. Дальнейшее увеличе ние влажности приводит к падению напряжения в контуре ниже порогового и

поливная установка отключается. А позто . му. когда неизвестна влажность, для исключения рассмотренного первого случая датчик влажности необходимо устанэели- вать в почву, влажность которой заведомо выше оптимальной, т.е. место установки датчика предварительно смачивают.

Таким образом, предварительно увлажнив до заведомо большей влажности, чем требуется, место установки датчика, последний помещают в почву. Ввиду того, что емкость датчика в этом случае больше оптимальной, и напряжение в контуре ниже порогового (ниже точки 10), поливная установка отключена. По мере высыхания увлажненного участка почвы емкость датчика увеличивается, что способствует увеличе5 нию напряжения резонанса в контуре. При достижении порогового значения, что соответствует точке 10 на фиг.2, включается поливная установка. Увеличение влажности при поливе вновь приводит к падению на0 пряжения ниже порогового, полив прекращается. Описанный цикл повторяется и тем самым поддерживается заданная влажность почвы. Когда напряжение в контуре достигло порогового, а пусковой механизм

5 по каким-либо причинам не сработал и поливная установка отключена, включается устройство сигнализации с учетом задержки. Сигнализация будет работать, пока вследствие высыхания почвы точка 10 будет пере0 мещаться по резонансной кривой влево и не совместится с точкой 101. В момент совмещения сигнализация отключается. Учитывая медленное высыхание почвы, на перемещение точки 10 до совмещения ее с точкой 101

5 потребуются многие часы и определяются крутизной резонансной кривой и местопо- . ложением на этой кривой точки порогового напряжения.- : . В полевых условиях возможны значи0 тельные колебания температуры внешней среды, что обуславливает изменение частоты задающего генератора. Для исключения этого в генераторе предусматривается кварцевая стабилизация частоты.

5 С учетом того, что датчик влажности заглублен в грунт и для достижения оптимальной влажности, необходимо определённое время, аварийная сигнализация включается с задержкой. Длительность задержки опре0 деляется экспериментальным путем и зависит от времени проникновения влаги на глубину установки датчика. .. : ...

Предлагаемое устройство управления поливом обеспечивает автоматический кон5 троль за поддержанием заданной влажности среды, например почвы, с высокой степенью точности и достоверности, что при его применении дает значительный положи- тепьный эффект. ,

0 Формула из обретения

1. Устройство управления поливом, содержащее емкостной датчик влажности почвы, выполненный в виде подключенного к кварцевому генератору LC-контура. и свя5 занный с последним исполнительный блок, размещенный на поливной установке, о т- л и чающееся тем, что, с целью повышения точности поддержания заданной влажности почвы за счет исключения влияния изменений физико-механических свойств

поувы, обкладки Конденсатора LC-контуращеиный на поливкой устанете, выполнен в

загерметизировэны радиочастотным диэ-виде последовательно включённых выпрялектриком и расположены е одной плоско-Мигеля, усилителя постоянного тока, порости. . . ;гового блока и реле включения поливной

2. Устройство по пЛ отличающее-5 установки. Л

с я тем что исполнительный блок, разме-,; . . v. : - :;:;;;

Изобретение относится к сельскому хо-. зяйству и предназначено для измерения влажности почвы или другой среды с одновременным контролем ее влажности а процессе полива. Цель изобретения - повышение точности поддержания заданной влажности почвы за счет исключения влияния изменений физико-механических : Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при автоматизации полива. 1. ; :. Цель изобретения - повышение точности поддержания заданной влажности почвы за счет исключения влияния изменения физико-механических свойств почвы. ;. На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - резонансная кривая напряжения на выходе усилителя постоян- ноготока. . . Устройство управления поливом содержит кварцевый задающий генератор 1, подключенный к нему колебательный Re-контур 2с емкостным датчиком 3 влажности и исполнительный блок, выходной сигнал которого определяет момент начала свойств почвы. В качестве датчика влажно- ;сти, устанавливаемого в контролируемой среде, используют плоский конденсатор, который совместно с индуктивностью образуют LC-колебательный контур, являющийся нагрузкой задающего генератора с кварцевой стабилизацией частоты. Снижение влажности контролируемой среды приводит к росту напряжения в колебательном контуре, которое поступает на исполнительный блок, выполненный в виде последовательно включенных выпрямителя, усилителя постоянного тока, порогового блока и реле. При достижении напряжения порогового значения за счет изменения емкости датчика влажности срабатывает реле, включающее поливную установку. Полив длится до восстановления первоначальной влажности среды. .1 з.п.ф-лы, 2 ил. и окончания полива. Исполнительный блок содержит последовательно включенные вы- лрямиТель 4. усилитель 5 постоянного тока, пороговое устройство 6 и реле 7 для включения поливной установки 8. Устройство работает следующим обра- .эом. . . Задающий генератор 1 с кварцевой стабилизацией частоты постоянно находится в рабочем положении и работает на выбранной частоте, которая должна быть выше 7 -106Гц. До частот (5 - 7) 106 Гц на диэлектрическую проницаемость почвы определяющее влияние оказывает вода -в адсорбированном состоянии, которая адсорбируется на активных центрах поверхноч/ С А i fO О NJ о

. ., ИПЯЯЙЧ

777/,

77777,

ffl

.Й; Н :Й & -;-УШ Г7 Й1/г2 Й

6

т

6

i у-:Фиг

/2 w:

Емкость,п$