Автоматизированная система управления бороздковым поливом — SU 1329687 (original) (raw)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСООИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (111 б 0 4 А 01 С 25/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСК тур.конструквления ение ль изобретения - упр и и повышение качест пр имов увкрытуюазбитую и рают из вклю ть,анцице но ральное ом. Усск влени ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 1162385, кл. А О 1 С 25/16, 1984. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПР ЛЕНИЯ БОРОЗДКОВЫМ ПОЛИВОМ 7) Изобретение относится кию сельскохозяйственных Кул поливом путем опт лажнения. Системы водораспределител на участки полива равляемыми водовьпт устройство 21 упр173296 45 и запрещает прохождение импульса с второго выхода блока 9 приема сигналов через элементы 45 и 51 на С- вход счетчика 52, а с прямого выхода триггера 49 напряжение 1 подается5 на первый вход элемента 68, разрешая прохождение импульса с второго выхода блока приема сигналов через логический элемент 69 на вход синхрониза ции С триггера 70 и первый вход элемента 71. С выхода элемента 71 сигнал через элемент 54 через каждые два импульса с второго выхода блока 9 подается на входы синхронизации С триггеров 55, 56 и первые входы логических элементов 57, 58. Шестнадцатый импульс с второго выхода блока 9 и первый через логический элемент 69 проходит через логический элемент 57 и сопротивление ЭГР 23. Этим обеспечивается отключение правого крыла поливного трубопровода с группами 5, 6 микрогидрантов и включение в работу левого крыла поливного трубопровода 5 с группами 3,4 микрогидрантов. Теперь после каждого второго импульса триггеры 55, 56 переключаются в новое состояние и управляют переключением второго электрогидрореле 23 для по следовательного перехода операций полива с одного крыла на другое так, что полив из групп 3-6 микрогидрантов осуществляется последовательно по кругу (импульс полина н группе микрогидрантон повторяется после трех импульсов полива из трех других групп микрогидрантов) и пауза между импульсами подачи воды в каждую борозду возрастает в три раза, Процесс полива 40 малой нормой первого участка суточного полива продолжается в течение 12 ч, после чего таймер подает на нторой вход формирователя 11 импульсон команду на формирование в третьем 45 провоДе линии связи 10 сигнала положительной полярности на переключение всех счетчиков во вторую позицию, которой соответствует описанное выше переключение: включение на полив вто рого участка полива и выключение первого участка полива при прохождении импульса с первого выхода блока 9 приема сигналов, Это обеспечивается командой разрешения, поступающей с второго выхода счетчика 41 через логический элемент 40, элемент 39 и сопротивление 38 на базу транзистора 37, который включает реле 29, отклю 87 18чающее своими контактами ЭГР 22 на первом участке полива. Таким образом последовательно осуществляется полин малой нормой полива первой группы участков (первого и второго участка), а также нторой группы участков поли; ва, если после окончания полива первой группы логический переключатель не дает сигнала на переключение выходного сигнала таймера 13 для обеспечения переключения участков полива не через 12, а через 24 или 36 ч, соответствующих норме полива, близкой к увлажнительной, Операции управления переключением полива участков нормой, близкой к увлажнительной, не отличаются от описанного порядка полива малыми нормами. При этом после полина всех участков каждый раз таймер 13 подает на третий вход формирователя 11 импульсов команду на прерывание подачи питания но втором проводе линии связи 10 для обнуления счетчиков и триггеров формирователей 8.Описанный порядок начала полива путем чередования импульсов в соседних бороздах обеспечивает ускоренное добегание воды до конца борозд, характерное для начала полива форсированными, малыми и близкими к увлажнительной нормами полива. Если при этом на логический переключатель 14 режимов полива подан приоритетный сигнал от сигнализатора 20 или от центрального устройства 21 о засухе, то таймер 13 по второму выходу аналогично описанному формирует команду на подачу формирователем 11 импульсов управления положительного импульса в третий провод линии связи 1 О сразу после окончания форсированного режима полива каждого участка. Полив форсированной нормой полива продолжается до снятия сигнала о засухе, после чего осуществляется возврат к поливу участка с тем номером, с которого начался форсированный полив участков. Если сигналов от сигнализатора 20 или центрального устройства не поступило, то после окончания форсированного режима полива или на смачинание борозд на 16-м импульсе таймера 13 продолжается полив очередного участка на доувлажнение борозд путем последовательного переключения третьей, четнертой, пятой и шестой групп микрогидрантов, Таким образом, описанная система позволяет осуществить работу с191329импульсом полива постоянной длительности, выполнение операции смачиванияборозд за 4-8 импульсов чередующейсяподачи воды в соседние борозды, опе.5рацию доувлажнения борозд с утроеннойпаузой между импульсами полива.Описанное расположение участковполива для чередования частных, поливов малыми нормами с поливами,близкими к норме, с использованием простыхи точных сигнализаторов позволяетустранить недостатки частых поливови поливов поливными нормами, оптимизировать водный режим растений, обеспечивает отсутствие недоливов и переливов воды; Стоки воды с вышерасположенных участков бороздкового поливаиспользуются для замачивания не менеечем эа сутки очередных участков поли бва. Выполнение системой освежительныхполивов позволяет на участках бороздкового полива существенно снизитьвлияние на урожай кратковременной засухи, поднять урожайность до 157 25Осуществление более частых поливови малое расстояние от измерительногоустройства, входящего в логическийпереключатель режима полива участков,снижает требования к точности работы ЗОдатчиков влажности измерительногоустройства при наводках и помехахна линии связи,Таким образом, осуществление системой дискретной технологии полива35с постоянной длительностью импульсаполива, предлагаемого порядка чередования на участках полива нормы полива (малой или близкой к увлажнительной) без использования сложных уст Оройств счета и памяти и форсированного режима полива при прогнозе засухи позволяет полностью исключить потери воды на глубинную фильтрацию,исключить сбросы воды, улучшить аэрацию почвы, упростить конструкцию иснизить колебания урожайности. формула изобретенияЬ 87 20 блок приема сигнала, формирователь режима полива и коммутатор электрогидрореле водовыпусков, и программное устройство управления с датчиками влажности верхнего слоя почвы на контрольных участках, включающее таймер, блок питания и формирователь импульсов управления, соединенное с переключателями линиями связи, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повыше ния качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения, система снабжена сигнализатором предельных значений агрометеопараметров и подключенным к нему логическим переключателем режимов полива, выход которого соединен через таймер с формирователем импульсов управления, а входы - с блоком питания, таймером, центральным устройством управления поливом и с датчиками влажности верхних слоев почвы на контрольных участках с разными нормами полива, форсированной и увлажнительной, причем на контрольных участках установлены также дополнительные датчики влажности нижних слоев почвы, подключенны к дополнительным входам логического переключателя режимов полива.2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что формироватсль режима полива выполнен в виде последовательно включенных схемы обнуления, счетчика участков полива, схемы ЗИ-НЕ, счетчика импульсов полива и распределителя импульсов, причем счетчик импульсов полива и распределитель импульсов подключены также к выходу схемы обнуления, имеющей дополнительный вход, связанный с выходом блока приема сигналов, имеющим противоположную полярность и подключенным также к распределителю импульсов и второму входу схемы ЗИ-НЕ третий вход которой подключен к выходу распределителя импульсов.50 55 1. Автоматизированная система управления бороэдковым поливом, включающая центральное устройСтво управления поливом, закрытую водораспределительную сеть, разделенную на участки полива с дистанционным управлением водовыпусками посредством электронных переключателей, включающих 3. Система по пп. 1 и 2, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что коммутатор электрогидрореле водовыпусков выполнен в виде контактов реле, включенных в коллекторные цепи электронных ключей на транзисторах базовые цепи которых соединены с выходами счетчика участков полива и распределителя импульсов.1329687 Составитель Г. Параеведактор М. Циткина Техред А, Кравчук Корректор Я, Пожо 3504/3тираж 629 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб.1329687 20 тановка датчиков 15, 16 влажности вверхнем и 17, 18 в нижнем слоях двухсоседних групп участков полива с разными нормами полива (малой и близкойк увлажнительной норме полива) позволяет учесть предельные значения агрометеопараметров. Использование на каждом участке полива формирователя 8импульсов форсированного и увлажнительного режимов полива, простоготаймера с постоянной выдержкой времени, кратной времени суток 6,12,24или 36 ч, дает воэможность повыситьурожайность. В зависимости от прогноза засухи, степени увлажнения верхнего или нижнего слоя почвы контрольныхучастков полива и предельных значенийагрометеопараметров логический переключатель 14 режима полива участковуправляет сигналами таймера 13 и формирователя 11 импульсов в линии связи 1 О для осуществления форсированноИзобретение относится к сельскому хозяйству и применяется при автоматизированном бороздковом поливе для обеспечения оптимальных условий произрастания растений.Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение качества управления поливом путем оптимизации режимов увлажнения. 10На фиг. 1 приведена блок-схема системы управления поливом; на " фиг. 2 - схема формирователя импульсов управления и коммутатора электрогидрореле водовыпусков; на фиг. 3 - 15 схема формирователя режима полива с распределителем импульсов,Автоматизированная система управления поливом, например, на основе закрытой оросительной сети включает магистральный трубопровод 1 на орошаемом поле с количеством участков полива до десяти (на фиг. 1 показаны четыре участка полива, при этом к первой группе участков полива относятся первый и второй участки, к второй группе - третий и четвертый участки полива). Поливают участки с го попива на смачивание всех участковполива или каждого участка перед поливом и затем последовательного полива отдельных групп участков поливамалыми нормами полива или нормамиполива, близкими к увлажнительнойнорме полива. Применение формирователя 8 импульсов позволяет использовать один сигнал с одинаковой длительностью импульса на доувлажнениеборозд также для осуществления форсированного полива или смачивания сухихборозд перед поливом, При этом в зависимости от уклона местности и типапочв выбирают режим работы формирователя импульсов: 4-8 импульсов поливачередующейся подачи воды в две соседние борозды на смачивание на уклонах0,005-0,03 или режим последовательного полива четырех участков в группе на уклонах более 0,03. 2 з.п.ф-лы, 3 первого по четвертый. Участки каждойгруппы рассредоточены по площади полива и чередуются. На каждом участкеполива проложены поливные трубопроводы 2 с четырьмя отдельными группамимикрогидрантов для водораспределенияв борозды. Отдельные группы 3 и 4микрогидрантов нечетных и четных борозд для левого крыла и группы 5 и 6для правого крыпа (фиг. 1) поливноготрубопровода соединены гидравлическими линиями управления с коммутатором 7 исполнительных механизмов. Дляуправления порядком включения исполнительных механизмов микрогидрантовкоммутатор 7 соединен через формирователь 8 режима поливов (т.е. формирователь импульсов для форсированногои увлажнительного режимов полива),блок 9 приема сигналов и линию связи1 О с формирователем 11 импульсов управления программного устройства,которое включает также блок питания12 и таймер 13. К входу управлениятаймера 13 подключен логический переключатель 14 режима полива участков. На двух смежных контрольныхучастках выделенных групп участков329687 полива, например первом и третьем соответственно, установлены датчики 15,16 влажности верхнего и 17,18 нижнего слоев почвы, соединенные5 линиями 19 связи с переключателем 14, к входам которого подключены сигнализатор 20 предельных значений агрометеопараметров,или центральное устройство 21 управления поливом. 10Коммутатор 7 (фиг. 2) содержит четыре электрогидрореле (ЭГР) 22-25, предназначенных для преобразования электрических сигналов управления в гидравлические пневматические сигналы повышенного давления от отдельного источника давления (на фиг, 1,2 не показан). Сигналы повышенного или атмосферного давления (при соединении с атмосферой линий управления) пере даются по линиям связи группам микрогидрантов 3-6 для водораспределения в борозды. Один выход ЭГР 22 соединен с атмосферой, а второй его выход соединен через ЭГР 23 с выходами "Слив" 25 реле 24 и 25. Входы "Питание" всех ЭГР 22-25 соединены линией управления 26 с гидро- или пневмоисточником давления, ЭГР 22 предназначено для включения и выключения полива участка 30 суточного полива, ЭГР 23 предназначено для управления поливом из микрогидрантов правого или левого крыла поливного трубопровода путем соединения выхода "Слив" соответствующего ЭГР 24 или 25 с первым выходом ЭГР 22. ЭГР 24 предназначено для переключения четных или нечетных (шестого или пятого) микрогидрантов правого крыла водораспределения в борозды. ЭГР 25 40 предназначено для переключения четных или нечетных (четвертого или третьего) микрогидрантов водораспределения в борозды левого крыла. Переключение ЭГР 22-25 осуществляется подключением их обмоток к выходу источника питания (включение при напряжении 27 В и отключение при напряжении -6 В). Напряжение -6 В на обмотку реле 22-25 подается за счет падения 50 напряжения на сопротивлении 27, подключаемом последовательно к обмотке реле. Переключение полярности подаваемого напряжения на обмотки ЭГР 22-25 осуществляется замыкающими кон тактами реле 28-35 (на фиг. 2 показаны контакты 28.1, 28.2 и 29.1, 29.2 только для ЭГР 22, управляемого реле 28 и 29) типа РЭСили оптронных переключателей. Обмотки управления реле 28 и 29 подсоединены к выходу источника питания через ключевые транзисторы 36 и 37, например типа КТ 315. Базы транзисторов 36 и 37 через сопротивления 38, инверторы 39 и логические элементы 2 И-НЕ 40 связаны с первым выходом блока приема сигналов фиг. 1) и двумя выходамивключение" и "выключение счетчика участков полива 41 формирователя 8 режима полива. Первые входы логических элементов 40 подключены к отдельным выходам счетчика 41 формирователя 8 импульсов, а их вторые входы соединены с первым выходом блока 9 приема сигналов.Формирователь 8 режима полива (т.е. схема выдачи импульсов форсированного и увлажнительного режимов полива) содержит схему 42 автоматического обнуления счетчика 41, счетчика 43 количества импульсов полива на смачивание борозд и триггеров 44 распределителя импульсов полива (фиг. 3), Входы схем автоматического обнуления соединены с общим проводом линии связи 1 О и выходным проводом -9 В блока 8 приема сигналов;Схема 42 автоматического обнуления может быть выполнена на логических микросхемах серий К 176, К 561 или К 511. В коммутаторе 7 и формирователе 8 также используются микросхемы указанных серий.Счетчик 43 импульсов полива (т.е. счетчик количества импульсов полива на смачивание борозд) содержит ин- вертор. Счетчик с переключателем коэффициента деления (фиг. 3) обеспечивает задание количества импульсов полива от 3 до 8 (в зависимости от типа почвы участков полива) для чередования подачи импульсов полива в четные и нечетные борозды левого и правого крыпа поливного трубопровода, которое обеспечивает форсированный режим продвижения воды по сухой борозде и ускоренное смачивание борозд, а также возможность форсированного освежительного полива всех участков при засухе.Счетный вход счетчика 43 соединен с выходом логического элемента 45 через инвертор, а его выход соединен с первым входом распределителя 44.Распределитель 44 импульсов полива предназначен для осуществления45 50 55 следующих технологических операций полива:а) по сигналам счетчика 43 на заданное в нем количество импульсов осуществляет переключение реле 25, и затем реле 24 для осуществления форсированного режима полива путем переключения групп третьей и четвертой, а затем пятой и шестой микрогидрантов левого и правого крыла поливных трубопроводов 2;б) после отработки заданного количества импульсов, например 16 импульсов, осуществляет переключение формирователя 8 для последовательного переключения групп микрогидрантов от третьей до шестой с помощью реле 23, 24, 25;в) подает сигнал запрета на третий вход логического элемента 45 на запрещение прохождения импульсов управления с второго выхода блока 9 приема сигналов на счетчик 43.Распределитель чч импульсов полива (фиг. 3) содержит триггер 46, вход синхронизации которого соединен с выходом счетчика 43, а выход через дифференцирующую цепь (на конденсаторе 47 и сопротивлении 48) с Б-входом КБ-триггера 49. Инверсный выход К-триггера 49 соединен с третьим входом логического элемента 3 И-НЕ. Второй вход логического элемента 2 ИНЕ 50 соединен с выходом инвертора 51, выход которого также соединен с входом счетчика 52, а первый вход логического элемента 50 соединен с входом счетчика 43 участков полива (выходом счетчика 52). На выходе счетчика 52 установлен переключатель выходов для задания коэффициента деления счетчика 52, уединенный через дифференцирующую цепь (конденсатор и сопротивление) с К-входом счетчика 52, который соединен также через разделительный диод с выходом схемы 42 обнуления. Выход логического элемента 50 через инвертор 53 соединен с первым входом логического элемента 2 ИЛИ-НЕ 54, выход которого соединен с входом синхронизации С триггеров 55, 56, а также с первыми входами логических элементов 2 ИЛИ-НЕ 57, 58, вторые входы которых соединены с вы" ходами триггера 55, а выходы через ограничительные сопротивления соединены с базами трацзисторов, включающих реле 30, 31 для включения и от 5 10 15 20 25 30 35 40 ключения электрогидрореле 23 коммутатора 7. Выходы триггера 56 соединены с первыми выходами логических элементов 2 И-.НЕ 57, 58, вторые входы которых соединены с вторым выходом блока 9 приема сигналов. Выход элемента 58 соединен с входом синхронизации триггера 59 и первыми входами логических элементов 2 ИЛИ-НЕ 60, 61, вторые входы которых соединены с выходами триггера 59, а их выходы через сопротивления 62, 63 соединены с базами транзисторов включения реле 34, 35 для включения четвертого ЭГР 25. Выход логического элемента 57 соединен с входом синхронизации триггера 64 и первыми входами логических элементов 2 ИЛИ-НЕ 65, 66, вторые входы которых соединены с выходами триггера 64, а выходы через сопротивления 67, 68 соединены с базами транзисторов включения реле 32, 33, переключающих третье ЭГР 24. Прямой выход триггера 49 соединен с первым входом логического элемента 2 И-НЕ 69, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 9.2 приема сигналов, а его выход соединен с входом синхронизации триггера 70 ипервым входом логического элемента 2 ИЛИ-НЕ 71, второй вход которого соединен с прямым выхо-. дом триггера 70, а выход - с вторым входом логического элемента 54. Питание всех микросхем коммутатора 7 и формирователя 8 осуществляется от вторичного источника питания блока 9 (на фиг. 2 не показан).1Закрытая оросительная сеть 1 и поливные трубопроводы 2 могут быть выполнены, например, из асбестоцементных труб. Расходы микрогидрантов устанавливаются с учетом конкретного типа почв и уклонов на участках полива 0,5-1,5 л/с. Коммутаторы 7 на участках полива подключены к источникудавления или сжатого воздуха, давление которого на 0,01 МПа больше рабочего давления в трубопроводах 1,2.При соединении линий управления групп3-6 микрогидрантов через коммутатор7 с источником давления все микрогидранты закрыты, а при их соединениис атмосферой микрогидранты под давлением воды в поливных трубопроводах открыты и обеспечивают подачу воды в борозды,Блок 9 приема сигналов содержит также (не показаны) вторичный источ3296 ник питания, схемы согласования уровней сигналов в линии связи 10 с входными сигналами формирователя 8 и коммутатора 7 отдельно для приема из6 третьего управляющего провода линии связи О импульсов управления положительной (первый выход блока 9 приема сигналов) и отрицательной полярности ( второй выход) и схему селекции сигналов управления по длительности.Линия связи 10 выполнена в виде трехжильного кабеля связи, один провод которого общий ("0"), второй предназначен для напряжения питания для реле 22-25, 28-35, блока 9 приема сигналов, а третий провод - для подачи импульсов напряжения от -15 до 60 В на входы схем согласования бло ков 9 (положительной полярности для переключения участков полива, и отрицательной - для переключения исполнительных механизмов коммутатора 7).Формирователь 11 импульсов управ ления предназначен для преобразования сигналов с выходов таймера, а именно;а) тактовые импульсы таймера с периодом повторения, равным времени импульса полива, задаваемого для конкретного поля (от 1 О мин до 1 ч) с первого выхода таймера, - в импульсы отрицательной полярности, подаваемые в третий провод линии связи для35 осуществления программы полива участка в форсированном режиме полива и доувлажнения участка полива импульсами постоянной длительности, обеспечивающими добегание воды до конца смо пченной борозды;б) тактовые импульсы с второго выхода таймера с периодом повторения 6 или 2 ч для полива участков малыми нормами, 24 или 36 ч для полива уча-стков нормами, близкими к увлажнительной норме полива, либо с периодом повторения, равным времени форсированного режима полива участка, - в импульсы положительной полярности длительностью 1-2 с, подаваемые в третий провод линии связи 10 для последовательного переключения полива участков в выделенных группах;в) импульсы с тРетьего выхода таймера преобразуются в сигналына обнуление счетчиков и триггеров формирователей 8 путем кратковременного прерывания подачи напряжения во второй провод 87 8линии связи 1 О (соединением первого и второго провода). Для выполнения этих функций формирователь 11 импульсов управления содержит выходные усилительные элементы (не показаны).Блок 12 питания предназначен для питания всех устройств, для подачи стабилизированного напряжения питания на делитель измерительного устройства логического переключателя 14 и содержит преобразователи напряжения переменного тока в постоянный ток (или аккумуляторы) на напряжение 60, 27, 9 и 15 В. Назначение таймера 13 - формирование заданного для конкретного участка времени импульса полива, времени полива участков 6,12, 24,36 ч (т.е, кратного времени суток), времени форсированного режима полива участков, равного (4-8)где Г., - время добегания воды до конца борозды по смоченной борозде, а также времени окончания и начала полива в соответствии с командами логического переключателя 14. В качестве таймера 13 могут быть использованы электронные часы на микросхемах серии К 176 или программируемый таймер типа К 145 ИК 19-07, который обеспечивает выполнение различных операций и процессов с привязкой к реальному времени, имеет формат управляющего слова 25 бит, объем внутреннего ПЗУ 460 бит, объем внутреннего ОЗУ 34 ф4 бит, объем наращиваемой памяти 1-3 кбит, число внутренних микрокоманд 32, число управляющих входов 16, напряжение питания - 27 В. Приведенные паспортные данные таймера обеспечивают его использование для выполнения описанных задач. Первые три выхода таймера используются в ключевом режиме для управления формирователем 11. Четвертый выход таймера 13 соединен с управляющими входами логического переключателя 4. Цифровой вход таймера 13, соединенный с выходом логического переключателя, предназначен для задания трех режимов работы программы таймера: времени форсированного режима полива участков, времени полива малыми нормами поливаа или времени полива нормами, близкими к увлажнительной норме полива.При дистанционном управлении рядом систем к цифровому входу таймера 13 может подключаться через преобразователь сигналов и линию элект10 29687 913 ропередачи трехфазного тока 0,4-10 кВ центральное устройство управления.Логический переключатель 14 режима полива участков предназначен: для программируемого порогового измерения аналоговых сигналов по сигналам таймера 13 с делителя стабилизированного напряжения питания на сопротивлении и одной из датчиков влажности верхнего или нижнего слоя почвы, запоминания их, сравнения с заданной уставкой разности их показаний и при превышении уставки для вьдачи соответствующих сигналов управления для переключения программы работы таймера 13; для приема сигналов от центрального устройства 21 управления, например для изменения программы полива таймера 13 при прогнозе засухи, или для прекращения работы всей системы при отсутствии воды на входе оросительной сети по сигналам датчика давления или уровня воды; для приема сигналов от сигнализатора 20 предельных значений агрометеопараметров для переключения таймера на форсированный режим полива.В качестве переключателя 14 для вы- .полнения перечисленныхфункций может использоваться логическое устройство на переключателях, микросхемах и аналоговых компараторах сигналов или серийно выпускаемый контроллер для преобразования, обработки и контроля аналогового и цифрового сигналов типа К 145 ИК 18-08 или К 145 ИК 18-07 с АЦП, типа К 572 ПА 2 А и коммутатором на ключевыхтранзисторах 240 КНЗ или микрокалькулятор "Электроника" МК.Контроллер К 145 ИК 18-08 обеспечивает программируемый выбор датчиков более 10 шт, контроль уровня аналоговых сигналов в периферийных устройствах, выдачу команды для измерения аналогового или цифрового сигнала, опрос АЦП, запоминание измеряемой величины, вычисление приращения измеренной величиныи егосреднестатистического значения, контроль измеренной величины сигнала по верхней и нижней уставке в соответствии с управляющим цифровым сигналом на его входе. Перечисленные функции контроллера обеспечивают выполнение всех задач логического переключателя 14.Команда запоминания измеренной величины сигналов датчика используется 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тогда, когда по условиям эксплуатации (по погодным условиям) возможен значительный перерыв, например более 5 сут до начала полива следующей группы участков (в средней полосе при дождях), или если контрольным участком полива необходимо выбирать не предпоследний участок полива, а любой другой участок, например десятый и четвертый в группе из десяти участков.Упрощенный вариант логического переключателя 14 содержит 3 переключателя, обеспечивающих выбор жестко заданной программы на микросхемах. В этом случае контроль влажности нерхнего и нижнего слоя осуществляет оператор по весовому или карбидному экспресс-методу измерения влажности почвы.Третий, наиболее простой вариант переключателя 14 выполняется на схемах счетчика-распределителя импульсов времени и порядка опроса датчиков по сигналам таймера через 12, 24 или 36 ч трехпорогового преобразователя аналогового входного сигнала и оптронных ключей для коммутации датчиков 15-18 по заданной программе и коммутации сигналов таймера 13 на входе формирователя 11 по кома 1 дам трехпорогового преобразователя аналоговых сигналов с датчиков.Датчики влажности 5-18 могут быть выполнены или на тензиометрах с электрическим выходом типа ЭКМ (дистанционный тензиометр ДТ) или на интегральном измерителе влажности (например, на 15 бороздах) иэ неполяризуемого экранированного от нижнего слоя земли полиэтиленовой пленкой провода, Датчики 15, 16 верхнего слоя почвы установлены на глубине не более 50 см под пахотным слоем почвы. Датчики 17, 18 нижнего слоя устанавливаются на глубине 1-1,5 м в зависимости от глубины корневой системы растений на орошаемом поле и настраиваются на контроль усредненных параметров влажности ( сопротивления) верхнего и нижнего слоя почвы, Датчики устанавливаются в репрезентативной зо 1 е первого и третьего контрольных участков полина.Сигнализатор 20 предельных значений агрометеопараметров содержит пороговый электроконтактный термометро на порог срабатывания 30-36 С или1329 метеорологический психрометр с контактным выходом, установленным на порог срабатывания по стрессовой влажности воздуха для каждого типа сельс 5 кохозяйственных культур. Выход сигналиэатора 20 соединен с выходом логического переключателя 14 участков полива.Центральное устройство 21 управле ния полиномсодержит информационно-советующий комплекс (типа ИСКА) и аппаратуру дистанционного управления системами, например КЭТ-01 мелиоративного назначения. 15 Разделение всех участков на две Группы, расположение участков не менее чем через один участок смежной группы и установка датчиков только на двух участках рядом с блоком конт роля обеспечивают при бороздконом поливе сокращение времени нахождения почвы в переувлажненном состоянии, утилизацию ноды на смежных участках, подготовку их (замачивание борозды за сутки) к очередному поливу и дает воэможность иметь опорную точку для относительных измерений разности физических параметров почв на очередном участке смежной группы, когда влага в верхнем слое почвы рассосалась и влажность равна 1002 НВ, а температура почвы для двух смежных участков при одновременных измерениях не имеет отклонения. При этом ис польэовано свойство почвы удерживать в верхнем слое почвы через заданное время (12 или 24 ч после рассасывания и стекания воды в почве) объем воды, равный наименьшей влагоемкости 40 почвы, независимо от вылитой освежительной или увлажнительной нормы полива для автоматического изменения тарировки датчиков влажности почвы при нплавающихн характеристиках дат чиков влажности почны. Таким об 25 30 разом, датчики влажности и алгоритмих опроса н момент достижения почвой1003 НВ не требует применения измерительных средств повышенной точности, 50чтобы измерять динамику еще не промоченного слоя почвы по длинным линиям связи с наводками. Логическийпереключатель режима полива участковобеспечивает без дополнительных погрешностей возможность измеренияплавающих параметров датчиков, изменяющихся от полива к поливу, приизменении температуры, засоленности 68712и структуры почвы. Это позволяет устранить необходимость частых и запоздалых тарировок датчиков, упростить их эксплуатацию и снизить требования к точности измерений,Автоматизированная система управления поливом работает следующим образом. Система может использоваться наавтоматизированных системах поверхностного полива по бороздам из шлангов, лотков и закрытых оросительныхсетей (ЗОС) с перфорированными трубопроводами или микрогидрантами, В описаний дан наиболее распространенныйвариант системы на ЗОС.Порядок подготовки к работе и работы системы заключается в следующем.Начало полива и подача воды н ЗОС1 осуществляется оператором путемвключения системы в работу или дистанционно с центрального устройства21 управления поливом по советам информационно-советующей системы, поконтролю или прогнозу засухи (критического для развития растений состояния агрометеопараметрон),Полив выделенных групп участковс первого по четвертый осуществляется последовательно, например малыминормами полива н течение 12 ч.Перед поливом логическому устройству 14 задают допустимую разность о,измеряемых значений, например напряжений на датчиках влажности верхнегослоя, при которой разрешается поливмалыми нормами полива следующей Группы участков, и допустимую разность 8,измеренных значений влажности датчиков 15 верхнего и 18 нижнего слояпри переходе на полив второй группы(или датчиков 16 верхнего и 17 нижнего слоя почвы контрольных участковполя двух групп участков полина припереходе полива с второй группы уча"стков на первую группу, при которойотменяется программа полива участковмалой нормой полива и разрешаетсяпрограмма полива участков нормой полива, близкой к увлажнительной норме) .Программным путем или конструктивно схемой аналоговых измерителей устанавливают заданный порядок коммутации датчиков и приоритет работытаймера 13 по программе форсированно-го полива при срабатывании сигналиэатора 20 или при получении от цент 13 13рального устройства 21 сигнала прогноза засухи. В этом случае таймер 13после завершения программы форсированного полива орошаемого участкапри наличии на входе таймера сигналазасухи должен последовательно выдавать на,второй вход формирователя импульсы ускоренного переключения участков полива и запоминает номер участка полива, с которого начался форсированный полив,После полива первого участка иокончания полива второго участка,когда вода в почве рассосалась донаименьшей влагоемкости (1007. НВ),таймер 13 выдает сигнал на измерениезначения сопротивления или падениянапряжения на датчике 5 верхнегослоя политого участка, запоминанияего, затем сигнал на измерение надатчике 18 нижнего слоя почвы и 17верхнего слоя почвы на контрольныхучастках первой и второй группы участков полива. Если показания датчиков 15 и 18 превышают заданную разность 8 , то полив второй группы участков осуществляется нормами полива,близкими к увлажнительной, или приразности показаний датчиков 5 и 17,превышающих 1, , продолжают поливмалыми нормами или останавливают полив, пока измеряемые разности значений не достигнут 5, или 3, .Программным путем таймеру 13 устанавливают оптимальные для орошаемогополя длительности импульсов полива,время полива участков в соответствиис цифровым кодом переключателя 14форсированного полива, малыми нормами или близкими к увлажнительной,логическому переключателю и таймеруустанавливают порядок и время измерения датчиков 15-18, время подачитаимером 13 на третий вход формирователя 11 сигнала на обнуление счетчиков и триггеров формирователей 8.В зависимости от влагопроницаемости и уклона почв конкретного участкаполива экспериментальным путем илипо опыту работы определяют порядокподачи воды в борозды на смачиваниеборозд.На местности с уклоном 0,0050,03 форсированное добегание водыдо конца сухой борозды обеспечивается при чередовании импульсов поливав две соседние борозды за 4-8 импульсов полива, а на местности с уклоном свыше 0,03 определяющую роль иг 29687 14 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рает необходимость неразмывающего максимально допустимого расхода, который обеспечивается увеличением времени паузы между импульсами при последующем поливе четырех и более участков полива. С учетом изложенного, например для местности с легкими суглинками, устанавливают переключателем коэффициента деления счетчику 43 (фиг. 3) количество импульсов, обеспечивающих добегание до конца борозд, например четырех (при восьми сигналах таймера) импульсов подачи воды в две соседние борозды.Для конкретной культуры растений, например кукурузы, на легких почвых согласно типовой технологии устанавливают по ранее протарированным значениям для оптимальной влажности почвы 70-757. НВ значения допустимых значений 8, и 3 разности показаний датчиков влажности 15-18 верхнего и нижнего слоя почвы, а также общее время полива чередующимися нормами полива орошаемого поля в критический период выбрасывания Метелки и последующие 10-14 сут после выбрасывания метелки. Согласно индустриальной технологии выращивания кукурузы затягивание полива в этот период на 1-2 дня снижает урожайность на 207, а при де фиците влаги в 637 урожай снижается в 6 раэ.П р и м е р. При получении сигнала с центрального устройства 21 о начале полива вода подается в ЗОС 1, логический переключатель 14 согласно установленной программе работы вьща т на вход таймера 13 цифровой сигнал, запускает его в работу на полив малой нормой полива (12 ч) первой группы участков (У 1 и 2) суточного полива, например, импульсами длительностью 20 мин. Таймер 13 через третий выход подает формирователю 1 команду на прерывание подачи напряжения питания в линию связи 10. При этом схемы 42 обнуления всех участков полива производят обнуление счетчиков и триггеров формирователей 8, Затем таймер 13 через второй выход подает сигнал для установки счетчика участков полива на первое положение. При этом формирователь 11 выдает в третий провод линии связи 1 О импульс положительной полярности длительностью 2 с. Блок 9 приема сигналов принимает сигнал, схемой селекции сигна5 лов согласовывает уровень сигналас уровнем сигналов управления устройства 8 и через первый выход подаетсигнал на счетный вход счетчика 41участков полива. Счетчики 41 переключаются по переднему фронту импульса, а на первом участке счетчик 41через свой первый выход подает напервый вход логического элемента 40сигнал разрешения включения первогоЭГР 22 коммутатора 8. Одновременнона второй вход элемента 40 из блока9 приема сигналов проходит импульсдлительностью 1 с, который через логические элементы 40, 39, сопротивление 38 проходит на базу транзистора 36. Транзистор 36 включает реле28, которое совими контактами 28.1,28,2 подает напряжения включения наобмотку электрогидрореле 22 и устанавливает его во включенное состояние. Реле 22 соединяет линию управления микрогидрантов 4 через реле25, 23 и свой выход "Слив" с атмосферой и включает группу микрогидрантов 4 левого крыла на полив четныхборозд левого крыла. Через 20 минтаймер 3 на первом выходе выдаетсигнал длительностью 2 с на вход формирователя 1, который при этом формирует импульсы отрицательной полярности в третий провод линии 10 связи,которые поступают на входы блоков 9,Схема согласования блока 9 приемасигналов инвертирует сигнал отрицательной полярности, согласовываетуровень сигнала с уровнем сигнала 8управления формирователя и через второй выход блока 9 подает на вход логического элемента 45 (фиг. 2). Первый вход логического элемента 45 спервым выходом счетчика 41 участковПолива, с которого при поливе участка подается на вход логического элемента 45 сигнал "1", разрешающийпрохождение сигналов с второго выхода блока 9 приема сигналов через логический элемент 45, инвертор 51 насчетный вход счетчика 52 (фиг. 3)и второй вход логического элемента50. Одновременно с второго выходаблока 9 сигнал подается на входы логических элементов 57, 58, который,затем проходит через логический элемент 2 И-НЕ на вход синхронизациитриггера 59, а также через логический элемент ИПИ-НЕ, сопротивление 63поступает на базу транзистора реле 34 32968716вк:печения ЭГР 25. ЭГР 25 переключается и соединяет линию управления группой микрогидрантов 3 через реле 23,22 с атмосферой и этим прекращает6полив из группы микрогидрантов 4 иначинает полив из группы микрогидрантов 3. При последующих сигналах таймера выдачи импульсов отрицательнойполярности в линию связи процесс переключения соседних групп микрогидрантов триггером 59 и логическимиэлементами 60, 61 на левом крыле поливного трубопровода 2 повторяетсядо тех пор, пока не придет восьмойимпульс таймера 13, при котором счетчик 52 устанавливается в исходноенулевое положение. При этом счетчик52 с нулевого выхода подает на входсинхронизации триггера 46 сигнал "1",который переключает триггер в состоя 1ние "1", и на первый вход логического элемента 50 сигнал на разрешение прохождения импульса с выхода 25 инвертора 51 через логический элемент 50 на вход инвертора 53, Черезинвертор 53, логический элемент 54импульс проходит на вход синхронизации триггеров 55, 56 и через логичес- ЗО кий элемент 58 и сопротивление 60 поступает на базу транзистора реле 30,которое своими контактами, подобноконтактам реле 28, переключает электрогидрореле 23, Переключение электрогидрореле 23 обеспечивает отключениеполива третьей и четвертой групп микрогидрантов левого крыла путем соединения их с источником давления черезлинию управления выхода "Слив" ЭГР 4 О 25 и подключение полива правого крыламикрогидрантами пятой и шестой группсоединением выхода "Слив" ЭГР 24 сатмосферой через ЭГР 23, 22. Аналогично после переключения триггера 56 4 импульсы с второго выхода блока 9приема сигналов через логический элемент проходят на вход синхронизациитриггера 64 и первые входы логическихэлементов 65, 66, вторые входы кото О рых соединены с выходами триггера ичерез логические элементы 65, 66 исопротивления 67, 68 на базы транзисторов реле 32, 33, переключающих ЭГР24. После 16-го импульса таймера ивторого импульса с выхода счетчика 52триггер 45 переключает триггер 49 всостояние "1. С инверсного выходатриггера 49 напряжение "0" подаетсяна третий вход логического элемента

Смотреть

Автоматизированная система управления бороздковым поливом