Brevet FR2249609A1 — publié le 19750530

La présente invention concerne un dispositif d'arrosage automatique et asservi pour la culture des plantes, quel que soit le mode de culture, en bacs, pots, serres ou pleine terre. On connait des systèmes d'arrosage programmés qui détectent certaines conditions météorologiques et fixent en fonction de ces paramètres un temps d'arrosage. Quand l'humidité de la terre est prise en considération, elle l'est en tant que paramètre. Autrement dit, les systèmes d'arrosage existants ne sont pas des systèmes asservis bouclés : le paramètre "humidité de la terre" est déterminé au début de l'arrosage et n'est pas à chaque moment celui qui résulte de l'arrosage lui-même. Dans d'autres systèmes, la valeur du paramètre "humidité de la terre" en fin d'arrosage est une valeur de consigne et ces systèmes sont des systèmes maintenant un taux d'humidité de la terre constant. Cette condition n'est pas favorable à la prospérité des plantes dont la plupart demandent au contraire un cycle d'humidité variable. En outre, la plupart des systèmes proposés à l'heure actuelle font appel a l'énergie électrique sur les lieux memes d'arrosage. L'objet de la présente invention est un système d'arrosage en deux étages qui comprend un dispositif principal à faible consommation électrique et placé près du point principal de dis tri- bution de l'eau et un ou plusieurs dispositifs secondaires ne nécessitant aucune energie électrique. Le dispositif principal comprend (i) des capteurs des paramètres météorologiques locaux : la luminosité et la teupérature ambiante d'une part et d'autre part le taux d'évaporation de l'eau détecté par un pluvio-evaporemètre et qui dépend lui-meme de plusieurs facteurs tels que la présence ou l'absence de vent, le degré hygrométrique de l'air, ... (ii) un circuit logique recevant des signaux numériques déduits des signaux analogiques fournis par les capteurs et des signaux numériques envoyés par les dispositifs secondaires d'arrosage et positionnant une bascule en fonction desdits signaux numériques, et (iii) une électro-vanne commandée par ladite bascule. Le dispositif principal détermine le moment favorable pour l'arrosage en fonction de conditions météorologiques génerales prévalant au lieu où il est situé. Il donne aux dispositifs secondaires la possibilité d'arroser en laissant l'eau s'écouler dans les conduites qui les réunissent au dispositif principal. Un dispositif secondaire comprend un réservoir pour le liquide d'arrosage relié à la conduite réunissant-le dispositif principal au dispositif secondaire, ledit réservoir étant mobile entre deux butées selon le poids de l'eau qu'il contient et commandant par son mouvement l'ouverture et la fermeture dlune vanne de commande d'arrosage. Le réservoir est relié d'une part à ladite conduite en aval de la vanne et d'autre part à un corps poreux enterré. L'eau sourd du corps poreux enterré avec un débit fonction, entre autres, de la température, de l'humidité et de la nature de la terre et des végétaux qui y sont plantés. Le dispositif secondaire donne l'ordre d'arrosage effectif pendant le moment d'arrosage possible déterminé par le dispositif principal ainsi que l'ordre de fin d'arrosage. I1 détermine donc une durée d'arrosage située dans le moment d'arrosage possible. Quand l'arrosage est suffisant, le dispositif secondaire en fermant sa vanne rétablit la pression d'eau à la sortie de ltélec- tro-vanne du dispositif principal. Un signal est déduit de ce rétablissement de pression dont le dispositif principal tient compte pour mettre fin au moment d'arrosage. Le système d'arrosage de l'invention est donc bien un système boucle. On voit en outre que les dispositifs secondaires n'ont pas besoin d'alimentation électrique. L'invention va être maintenant décrite en détails en relation avec les dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 montre sur un diagramme général le dispositif principal et les dispositifs secondaires d'arrosage, les conduites qui les joignent et les vannes disposées sur ces conduites - la Fig. 2 représente la partie électronique, analogique et logique du dispositif principal d'arrosage - la Fig. 3 contient des courbes explicatives du fonctionnement du dispositif principal d'arrosage de la Fig. 2 - la Fig. 4 représente le pluvio-évaporemetre ; - la Fig. 5 représente en détail un dispositif secondaire d'arrosage ; et - la Fig. 6 représente une variante du dispositif secondaire d'arrosage. En se référant d'abord à la Fig. 1, on a représenté une conduite d'eau sous pression 2 qui est munie d'une électro-vanne 3 à proximité du dispositif principal d'arrosage 1. En aval de l'électro-vanne 3 est situé un détecteur de débit 4 puis une prise d'eau d'où une conduite 6 amène l'eau à un pluvio-évaporemètre 7. Plusieurs conduites secondaires 21, 22, 23 partant de l'aval de l'électro-vanne 3 conduisent l'eau sous pression aux dispositifs secondaires 81, 82 83. A la sortie de ces dispositifs secondaires, on trouve les appareils d'arrosage 91 92 93 qui peuvent etre de tous types connus. Le detecteur de débit 4 peut être de tout type connu. Sur la Fig. 1, il a été représenté par une palette 43 aimantée ou portant un aimant qui, quand l'eau s'écoule dans la conduite 2, s'éloigne d'un relais magnétique à tiges. Le contact 44 de ce relais à tiges est donc ferme quand il n'y a pas d'écoulement. En se référant maintenant à la Fig. 2, qui représente le dispositif principal d'arrosage, 11 et 12 designent deux cellules photorésistantes, montées en diviseur de tension avec des résistances réglables 13 et 14. Chacun de ces diviseurs de tension a une extrémité à la terre et l'autre extrémité reliez à un contact, respectivement 15 et 16, d'un thermomètre à deux contacts 20. Les contacts 15 et 16 correspondent respectivement aux températures T1 et T2 avec T2 > T1. Le réservoir 17 de ce thermomètre est relié au pole actif d'une source de courant continu 18, une batterie solaire par exemple. Le pluvio-evaporemètre 7 est constitué par un réservoir 21 muni d'un entonnoir 22 destiné à capter l'eau de pluie et d'une tubulure d'arrivée d'eau 23: reliée au capteur de débit 4 par un tuyau 6. Une mèche 25 en matériau hydrophile a une de ses mités dans le fond du réservoir 21 et l'autre à l'intérieur d'un corps poreux 24 situe sur le couvercle du réservoir et plongé dans l'air ambiant. Près du fond et près du sommet du réservoir sont montées deux résistances à coefficient de température négatif 27 et 28 servant d'indicateurs de niveau et qui sont mises en série avec des resistançes fixes, respectivement 29 et 30 de façon à former des ponts diviseurs de tension. Le point commun 31 aux deux résistances (résistance fixe 13 et photorésistance 11) du diviseur de tension 11-13 est au potentiel de la terre quand la cellule 11 est dans l'obscurité et, si la température ambiante est au moins de T2 degrés, le potentiel du point 31 croit avec l'éclairement. Le point 31 est relié à un circuit à double seuil, tel qu'un arrangement de bascules de Schmitt 41. Le point commun 32 aux deux résistances (résistance fixe 14 et photorésistance 12) du diviseur de tension 12-14 est au potentiel de la batterie quand la cellule 12 est dans l'obscurité et, si la température ambiante est au moins de T1 degrés, le potentiel du point 32 décroît avec l'éclairement. Le point 32 est également relié à un circuit à double seuil tel qu'un arrangement de bascules de Schmitt 42. On a tracé sur la Fig. 3, deux courbes 31 et 32 qui représentent respectivement en fonction du temps le potentiel du point 31 et le potentiel du point 32 ainsi que les deux seuils des bascules de Schmitt. La courbe 31 croît à l'aube, fluctue autour d'une valeur moyenne voisine du potentiel de la batterie et décroit au crépuscule ; on voit que la bascule de Schmitt 41 produit un signal 141 qui est un signal d'aube. La courbe 32 décroît à l'aube, fluctue autour d'une valeur moyenne voisine du potentiel de la terre et croît au crépuscule ; on voit que la bascule de Schmitt 42 produit un signal 142 qui est un signal de crépuscule. Les signaux 141 et 142 sont appliqués à une porte OU 26. La sortie de la porte OU 26 et le point 33 du diviseur de tension 27-29 sont reliés à une porte ET 35. Le potentiel du point 33 est å son niveau haut quand le niveau de l'eau dans le pluvio-évaporemètre 7 n'atteint pas la thermistance 27 située en bas du réser voir~et qui définit le niveau bas de l'eau donc quand le niveau de l'eau est inférieur au niveau bas et ce potentiel est à son niveau bas quand le niveau de l'eau est supérieur au niveau bas. I1 y a donc un signal de sortie de la porte ET 35 quand on se trouve soit à l'aube soit au crépuscule avec des températures suffisantes et que le pluvio-évaporemètre est à son niveau bas, c'est-h-dire quand il n'a pas plu et que l'onze vient pas d'arroser. Le signal de sortie de la porte ET 35 déclenche par son front avant une bascule monostable 37 et l'impulsion produite par cette bascule monostable met dans l'état un la bascule bistable 39.Cette bascule commande un transistor 40 dans le circuit d'émetteur du quel est situé l'enroulement d'un relais 41. Le contact 410 du relais 41 ferme le circuit de commande de l'électro-vanne 3 pour ouvrir cette dernière. Le contact 44 du détecteur de débit 4 est monté entre batterie et terre en série avec une résistance 45. Le point 34 du diviseur de tension 28-30 et le point commun 46 à la résistance 45 et au contact 44 sont connectés aux entrées d'une porte ET 36. Comme le pont diviseur de tension 28-30 est monté à l'opposé du pont diviseur de tension 27-29, le potentiel du point 34 est à son niveau haut quand le niveau de l'eau dans le pluvio-évapore- mètre est supérieur au niveau haut et à son niveau bas quand lé niveau de l'eau est inférieur au niveau haut. Il y a donc un signal de sortie de la porte ET 36 quand simultanément le pluvio-êvaporemètre est plein et que les dispositifs secondaires n'arrosent pas ou ont cessé d'arroser. Le signal de sortie de la porte ET 36 déclenche par son front avant une bascule monostable 38 et l'impulsion produite par cette bascule monostable met dans l'état zéro la bascule bistable 39. En se référant maintenant à la Fig. 5 qui représente un dispositif secondaire d'arrosage, 81 par exemple, on voit que la conduite 21 est munie d'une vanne 50 dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par un arbre rotatif 51. La partie de la conduite 21 en aval de la vanne est reliée à un appareil d'arrosage 91 ou à un canal d'irrigation. Le numéro de référence 52 désigne un réservoir qui est relié d'une part à la partie de la conduite 21 en aval de la vanne 50 par un tuyau souple 53 et d'autre part à un corps poreux enterré 54 dénommé sonde par un tuyau souple 55. L'eau ne peut sortir de la sonde 54 que par capillarité et le débit sortant est fonction de la température du sol, de l'humidité de la terre et de la plus ou moins grande hydrophilie des plantations. Une microsoupape 63 permet la sortie de l'air quand le réservoir 52 se remplit et empêche le-réservoir 52 de se vider par la pression atmosphérique. Le réservoir 52 est soutenu par un ressort 56 et il peut se déplacer en un mouvement vertical dans lequel il est guide par des tiges guides 57. Deux aimants 58 et 58' situés aux extrémités de la course du réservoir attirent celui-ci de façon qu'il ne puisse prendre que les positions de fin de course. Une crémaillère 59 est solidaire du réservoir 52. Elle engrène avec un pignon 60 sur l'arbre duquel est montée une vis sans fin 61. Cette vis sans fin engrène avec un pignon 62 monté sur l'arbre 51 de commande de la vanne 50. Le fonctionnement du dispositif secondaire d'arrosage est le suivant On suppose que la vanne générale 3 est ouverte et que le réservoir 52 est dans sa position haute; dans cette position, la vanne 50 est ouverte. L'eau arrive a l'appareil d'arrosage et l'arrosage a lieu. Simultanément, le réservoir se remplit par le tuyau 53 et se vide par le tuyau 55. Si le débit de remplissage est plus grand que le débit de vidage, le réservoir se remplit et, son poids l'emportant sur l'action du ressort 56 et de l'aimant 58, il,passe en position basse. Dans cette position, la vanne 50 est fermée et la contre-pression dans le détecteur de débit 4 ferme le contact 44. Une des conditions de fermeture de la vanne 3 est réalisée. Tant que le débit de remplissage du réservoir reste plus petit que le vidage, l'arrosage continue. Le réservoir ne peut remonter que lorsqu'il est complètement vide grâce à l'action de 58'. Au lieu d'un tuyau 55 reliant le réservoir 52 et la sonde~54, on peut disposer (Fig. 6) d'un petit réservoir fixe 64 relie par un tuyau souple 55'permettant le libre mouvement du réservoir 52. Le réservoir 64 se remplit au même niveau que 52. A l'intérieur plonge une mèche hydrophile 65 qui se prolonge jusqu'à la sonde 66 constituée par un corps poreux qui entoure la mèche. Un tuyau 67 entoure la mèche entre 64 et 66 afin d'éviter une evaporation non contrôlée. La soupape 63 du réservoir 52 n'est plus nécessaire, un simple trou d'évacuation de l'air suffit, le réservoir 52 ne peut se vider que par capillarité par la sonde 66. On voit que les dispositifs secondaires d'arrosage n'ont pas besoin d'alimentation électrique et tirent l'énergie nécessaire à leur fonctionnement de la pression de l'eau dans les conduites qui les desservent. Bien que l'invention ait été décrite d'après un exemple pré féré de realisation, il doit être entendu que des variantes facilement imaginables par 1 t homme de l'art peuvent être apportées a l'exemple décrit et quelles font partie du domaine de l'invention. A titre d'exemple, la porte 36 a été supposée être une porte ET. On pourrait la remplacer par une porte OU, auquel cas au lieu de fermer la vanne 3 quand simultanément le pluvio-évaporemètre est plein et que tous les dispositifs secondaires ont cessé d'arroser, la vanne serait fermée quand l'une ou l'autre de ces conditions seraient remplies. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'arrosage automatique composé d'un dispositif principal d'arrosage comprenant des capteurs de paramètres météorologiques locaux et une vanne sur une conduite d'eau et au moins un dispositif secondaire alimenté en eau par ladite vanne, caractérisé en ce que le dispositif principal comprend un détecteur de débit détectant la situation d'arrosage ou de non-arrosage dudit dispositif secondaire, un pluvio-évaporemètre recueillant l'eau de pluie, alimenté en eau par une dérivation de ladite conduite d'eau branchée sur cette conduite après la vanne, laissant l'eau qu'il contient s'évaporer à l'air libre, ledit pluvioévaporemètre étant muni d'un détecteur de niveau haut de l'eau et d'un detecteur de niveau bas de l'eau et un circuit logique recevant comme données lesdits paramètres après numérisation, l'indication du niveau de l'eau dans le pluvio-évaporemètre et l'indication du détecteur de débit et commandant sélectivement ladite vanne en fonction desdites données. 2.- Dispositif d'arrosage automatique conforme a la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs des paramètres météorologiques locaux sont des cellules photoélectriques mesurant la luminance ambiante, associées à des circuits a seuil produisant des signaux commençant quand la luminance atteint un premier seuil et finissant quand la luminance atteint un second seuil, d'où il résulte que lesdites cellules photoélectriques et circuits à seuil définissent un intervalle de temps situé pendant l'aube et un intervalle de temps situé pendant le crépuscule. 3.- Dispositif d'arrosage automatique conforme a la revendication 2, caractérisé en ce que les cellules photoélectriques sont chacune alimentées à travers un dispositif thermométrique sensible a la température ambiante de façon que l'alimentation n'ait lieu que si la température ambiante atteint, pour chaque cellule photoélectrique, une valeur prédéterminée, d'où il résulte que les cellules photoelectriques et les circuits' à seuil ne definissent respectivement un intervalle de temps d'aube et un intervalle de temps de crépuscule que quand la temperature ambiante est au moins égale à ladite valeur prédéterminée. 4.- Dispositif d'arrosage automatique conforme aux revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le circuit logique ouvre la vanne pendant les intervalles de temps d'aube et de crépuscule et la ferme quand l'eau dans le pluvio-évaporemètre a atteint son niveau haut et que simultanément le détecteur de débit détecte la situation de non-arrosage du dispositif secondaire. 5.- Dispositif d'arrosage automatique conforme aux revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le circuit logique ouvre la vanne pendant les intervalles de temps d'aube et de crépuscule et la ferme quand 1 'eau dans le pluvio-évaporemètre a atteint son niveau haut ou quand le détecteur de débit détecte la situation de non-arrosage du dispositif secondaire. 6.- Dispositif d'arrosage automatique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif secondaire comprend une vanne sur la conduite principale d'eau le reliant au dispositif principal, un réservoir mobile verticalement sous l'influence de son poids et commandant la vanne par son mouvement vertical, une conduite de dérivation branchée sur ladite conduite principale après la vanne et un corps poreux enterré relié audit réservoir par une canalisation. 7.- Dispositif d'arrosage automatique conforme-à la revendication 6, caractérisé en ce que le réservoir mobile est suspendu à un ressort et coopère avec deux aimants de fin de course de façon à ne pouvoir occuper, en fonction du poids de l'eau qu'il contient, qu'une position basse et une position haute. 8.- Dispositif d'arrosage automatique conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le réservoir est solidaire d'une crémaillère qui entraîne un pignon commandant l'axe d'ouv-erture et de fermeture de la vanne.