Brevet FR2315225A1 — publié le 19770121

La présente invention concerne un procédé pour conduire automatiquement une installation d'arrosage ainsi qu'un dispositif électronique pour la mise en oeuvre dudit procédé, destinés maintenir le taux d'humidité d'un terrain dans des limites ajustables et fixées par l'utilisateur en fonction de la nature des plantes à cultiver, l'opportunité et le déclenchement de l'arrosage dépendant de la valeur d'un certain nombre de paramètres mesurés sur le terrain, tels que degré hygrométrique du sol, luminosité et température ambiante, quantité d'eau disponible, etc.. Les installations connues de ce genre peuvent être classées en deux catégories suivant que la durée de l'arrosage, lorsque ce dernier est déclenché, dépend, ou non, de la valeur du taux d'humidité, mesurée sur le terrain au cours dudit arrosage. Dans les premières, la fin de l'arrosage intervient dès que le taux d'hu mixité atteint unevaleur maximale fixée par l'utilisateur. Cette méthode présente un inconvénient car la mesure du taux d'humidité, étant effectuée en un seul point du terrain, peut conduire à une insuffisance ou à un excès d'arrosage selon que la quantité dreau déversée en ce point est supérieure ou inférieure à la quantité d'eau moyenne déversée par ailleurs sur le terrain.Il en est notamment ainsi lorsque - un filet d'eau, comme il s'en forme fréquemment sur un terrain en pente même légère, ou le vent suivant la direction dans laquelle il souffle, Hnoie" prématurément le sol à l'emplacement de la sonde ou, au contraire, le prive d'eau - une galerie creusée par un animal, en drainant l'eau en profondeur, fait qu'en ce point le terrain est moins humide. Dans les autres installations, la durée de l'arrosage est contrôlée par une minuterie. Dans ce cas la-quantité d'eau déversée sur le terrain à chaque séance d'arrosage est constante aussi longtemps que l'utilisateur n'intervient pas pour modifier le réglage de ladite minuterie. Le procédé et le dispositif, objets de l'invention, permettent de pallier ces inconvénients en rendant le temps d'arrosage indépendant du taux d'humidité mesuré sur le terrain en cours d'arrosage, ledit temps étant calculé en fonction - d'une part, de l'état de sécheresse du sol lors du déclenchement de I'arrosage et - d'autre part, du taux d'humidité auquel on veut ramener le sol à la fin de l'arrosage. Pour obtenir ce résultat, le procédé selon l'invention, conçu pour con duire automatiquement une installation d'arrosage à partir - de la mesure du taux d'humidité superficielle d'vn terrain à arroser, dont on fait dépendre l'opportunité de Arrosage et - de celle d'au moins un autre paramètre, dont on fait dépendre le déclenchement dudit arrosage, consiste à déterminer - à l'instant du déclenchement de l'arrosage, - à partir de l'état de sécheresse du sol mesuré sur le terrain audit instant et - compte tenu des contraintes de l'installation, le temps nécessaire pour ramener dans ledit terrain un taux d'humidité ajustable et choisi en fonction de la nature des cultures. On rend ainsi la quantité d'eau déversée à chaque séance sensiblement proportionnelle à I'état de sécheresse que présente le sol lors du déclenchement de l'arrosage et la durée de ce dernier, fixée dès l'instant où il commence, est indépendante de la variation du taux d'humidité mesuré, en cours d'arrosage, en un point du terrain à arroser. Dans une forme du procédé, mieux adapté à une grande surface, ou à toute surface, lorsque l'alimentation en eau est insuffisante pour assurer l'arrosage de l'ensemble, on divise le terrain en un certain nombre de secteurs qui sont arrosés l'un après l'autre, le déclenchement de l'arrosage dans un secteur quelconque, à partir du deuxième, dépendant d'un signal émis lors de l'arrêt de l'arrosage dans le secteur précédent. Le dispositif électronique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est constitué - d'une part, par des détecteurs mesurant, sur le terrain à arroser, les paramètres dont on veut faire dépendre l'opportunité et le déclenchement de l'arrosage et - d'autre part, par trois sous-ensembles, un premier, de calcul, et un second, de déclenchement recevant les informations issues du (ou des) détecteur auquel ils sont, chacun associés et renvoyant lesdites informations, après élabor- tion, à un troisième sous-ensemble, de commande, qui commande le fonctionnement et L'arrêt de l'installation d'arrosage. Dans le cas de plusieurs secteurs arrosés "en cascade", un organe modu laire est incorporé au sous-ensemble de déclenchement. Un premier détecteur, pour la mesure du taux d'humidité superficielle du sol, constitué par deux électrodes enfouies en un point test du terrain, permet de disposer à chaque instant, à l'entrée du sous-ensemble de calcul, d'une tension électrique représentative du desséchement du sol dont on fait dépendre l'opportunité de l'arrosage. Ce sous-ensemble comporte des moyens pour transformer ladite tension en une grandeur électrique proportionnelle au temps d'arrosage nécessaire pour ramener dans le terrain considéré un taux d'humidité prédéterminé et réglable. II permet d'élaborer ainsi à chaque instant un temps proportionnel au dessèchement du sol. Un deuxième détecteur au moins, pour la mesure d'au moins un deuxième paramètre, permet de disposer, à l'entrée du sous-ensemble de déclenchement, d'une tension électrique, représentative de la grandeur de ce paramètre dont on fait dépendre le déclenchement de l'arrosage. Ce deuxième détecteur peut être, notamment, une cellule photo-électrique qui mesure la luminosité ambiante et n"'autorise" I'arrosage qu'à la tombée de la nuit, lorsque les conditions climatiques sont les plus favorables à une évaporation minimale de l'eau déversée. Dans certains cas particuliers, d'autres paramètres peuvent être pris en considération comme, par exemple, le niveau de l'eau dans les canaux d'amenée, pour de grandes installations. Le sous-ensemble de déclenchement comporte des moyens pour - commander, à l'instant ou l'arrosage est déclenché, la mise en mémoire du dernier temps d'arrosage élaboré par le sous-ensemble de calcul et - permettre d'isoler, pendant toute la durée de l'arrosage, le sous-ensemble de calcul du sous-ensemble de commande, afin de rendre le temps d'arrosage indépendant des variations du taux d'humidité mesuré au cours dudit arrosage. Ce dernier sous-ensemble comporte une mémoire "emmagasinant" I'indication du temps d'arrosage élaboré par le sous-ensemble de calcul, ainsi que des moyens pour assurer la commande de l'installation d'arrosage par l'ouverture d'une électro-vanne ou la mise en fonctionnement d'une électro-pompe. II est en outre pourvu de dispositifs de sécurité permettant d'éliminer un déclenchement ou un arrêt intempestif de l'installation lorsque, notamment, la valeur du paramètre de déclenchement est accidentellement modifiée ou lorsque, après une coupure de courant, le secteur électrique d'alimentation est remis sous tension. Lorsque I 'arrosage doit être effectué par secteurs successifs, on dispose sur le terrain un ensemble de dispositifs, analogues au dispositif ci-dessus, chacun contrôlant le taux d'humidité du secteur dont il commande l'arrosage et étant relié au dispositif précédent, a partir du deuxième par l'intermédiaire d'un organe modu laire qui se substitue au détecteur du paramètre de déclenchement, I'ordre de déclencher l'arrosage dans ledit secteur étant transmis par le dispositif commandant le secteur précédent et le début de l'arrosage dans ledit secteur n'intervenant qu'après la fin de l'arrosage dans le secteur précédent. D'autres particularités et avantages ressortiront de l'exemple de réalisation, non limitatif, décrit ci-après et illustré par les figures ci-jointes dans lesquelles - la figure I représente, en perspective, un dispositif de commande muni de deux détecteurs et relié à l'installation d'arrosage, - la figure 2 est un schéma de montage dudit dispositif et - la figure 3 représente une forme d'implantation du détecteur d'humidité dans le terrain à arroser. En se référant à la figure t, on voit un boitier 1, dont le couvercle 2 a été soulevé pour en montrer l'intérieur ou sont disposés les composants du dispositif de commande, enrobés dans une résine 3 pour être protégés des chocs et de l'humidité. Sur le couvercle 2, sont fixés deux boutons de réglage, I'un 4 permet de régler le "seuil" d'humidité à partir duquel il est opportun d'arroser, l'autre 5, permet de régler la durée de l'arrosage, pour tenir compte des caractétistiques particulières de l'installation, comme il sera indiqué en référence à la figure 2. Sur le pourtour du boitier sont disposés les éléments de liaison du dispositif, d'une part, avec des détecteurs de paramètres et d'autre part, avec le secteur électrique et l'installation d'arrosage. Un détecteur d'humidité 6, constitué par deux électrodes 7, notamment en acier inoxydable, de cinq centimètres de longueur environ et espacées de cinq centimètres environ, est enfoui en un point "test" de l'humidité du terrain à arroser, soit directement dans le terrain, soit, comme représenté en figure 3, dans une petite cuvette 8 remplie de sable, matériau plus homogène permettant une mesure plus précise du taux d'humidité. En ce point "test" l'évaporation doit être voisine de l'évaporation moyenne se produisant par ailleurs sur le terrain ; il sera donc choisi avec précaution, notamment en fonction de son exposition au vent ou au soleil. Ce détecteur est monté a l'extrémité drun cible branché par ailleurs sur le boitier, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une fiche comme représenté sur la figure t. Un détecteur de luminosité 9, constitué par une cellule photo-électrique disposée à l'intérieur d'un tube pour éviter qu'il soit directement frappé par les rayons solaires, mesure l'éclairement ambiant. Il est, comme le détecteur d'htr midité, monté à l'extrémité d'un câble et relié au boitier I. Le -dispositif est relié, par ailleurs, au secteur électrique d'alimentation et à l'installation d'arrosage dont il commande l'ouverture ou la fermeture au moyen de llélectro-vanne 10. La figure 2 représente un schéma de montage du dispositif de commande, alimenté en courant électrique très basse tension par le transformateur Il. Deux diodes 12 et 13, disposées à la sortie du transformateur assurent l'alimentation des composants électroniques du dispositif en courant continu de polarité différente. Ce dispositif comprend trois sous-ensembles - un sous-ensemble de calcul 14, - un sous-ensemble de déclenchement 15 et - un sous-ensemble de commande 16. Le sous-ensemble de calcul 14 reçoit les informations du détecteur d'humidité 6, alimenté en courant alternatif très basse tension à partir du transformateur iï. L 'utilisation du courant alternatif a l 'avantage de retarder considérablement l'altération des électrodes, provoquée par l'électrolyse du sol dans le cas de l'utilisation du courant continu. Dans ce cas, en effet, l'altération de l'état de surface des électrodes (bien avant que celles-ci soient détruites par corrosion) entraîne rapidement une modification des caractéristiques du détecteur telle que les informations qu'il transmet perdent tout e signification. Par contre, grâce au courant alternatif, le détecteur d'humidité reste fiable pendant plusieurs années. On dispose ainsi aux bornes du détecteur 6 d'une tension alternative sensiblement proportionnelle à l'état de desséchement du terrain dans lequel il est implanté. Cette tension alternative est redressée au moyen d'un dispositif classique formé par des résistances R2 et R3, des condensateurs C2 et C3 et une diode DT dans la disposition représentée sur le schéma, puis appliquée, à travers une résis- tance R4, à un amplificateur différentiel réalisé à partir drun amplificateur différentiel intégré 17. Une résistance ajustable R, commandée par le bouton 4 ci-dessus, est alimentée en courant continu positif par l'une de ses bornes et reliée au dispositif redresseur et à l'amplificateur par l'autre. Elle assure le réglage du seuil à partir duquel l'arrosage est autorisé en élaborant une "consigne d'humidité" ajustable qui, en fonction de la tension délivrée par la sonde d'humidité, permet de disposer, à la sortie de ce sous-ensemble, sur une borne t8, d'une tension continue qui est - négative ou nulle lorsque le taux d'humidité du terrain est suffisant pour ne pas nécessiter d'arrosage ou - positive lorsque le taux d'humidité est insuffisant et d'autant plus grande que l'arrosage doit être plus important. Le sous-ensemble de déclenchement 15 reçoit les informations du détecteur de luminosité, constitué par une photo-résistance 19, excitée par la lumière. Lorsqu'vil est éclairé, cas du jouir, sa résistance est suffisamment faible pour bloquer un transistor Tl, ce qui a pour effet de rendre un transistor T2 conducteur et de bloquer un transistor T3. Par contre, lorsqu'on passe de la lumière à l'obscurité, l'augmentation de résistance de la cellule photo-électrique t9 a pour conséquence de rendre le transistor T1 conducteur et donc, de bloquer le transistor T2 et de rendre le transistor T3 conducteur. On dispose ainsi, aux bornes 20 et 21, à la sortie de ce sous-ensemble, de signaux permettant de commander le déclenchement de l'arrosage, comme il sera exposé ci-après. Le sous-ensemble de commande 16 comprend un transistor à effet de champ T4 qui est relié d'une part à la borne 18 du sous-ensemble de calcul et d'autre part, à la borne 20 du sous-ensemble de déclenchement. Lorsque le transistor T3 est bloqué (cas du jour), le transistor T4 est passant et la tension positive proportionnelle au temps d'arrosage prise sur la borne t8, appliquée aux bornes d'une capacité C4, charge cette dernière qui joue le rôle de mémoire analogique. Pendant le même temps, un transistor T5, relié à la borne 2t, reste bloqué, il bloque, de ce fait, un transistor T6 auquel il est relié par ailleurs et qui, à son tour, bloque un transistor T7. Ce dernier loue le rôle d'interrupteur pour un relais 22 commandant le fonctionnement de l'installation d'arrosage. Etant bloqué, le relais 22 n'est pas excité et l'électro-vanne 10, décrite plus haut, est maintenue en position fermée. Lorsqu'on passe de la lumièreaà l'obscurité, le transistor T3, en devenant conducteur, bloque le transistor T4, isolant ainsi la capacité C4 de la borne 18. Si, à cet instant, la tension aux bornes de C4 est suffisante, le transistor T5 est rendu conducteur, et donc aussi les transistors T6 et T7 ; dans ces conditions, le relais 22, excité, assure l'ouverture de l'électro-vanne 10. A partir de cet instant, la capacité C4 se décharge a travers une résistance R10 et la tension disponible aux bornes d'un diviseur formé par les résistances R11 et R12 décroit progressivement.Dès que la capacité C4 est suffisamment déchargée, le transistor T5, en se bloquant, entraine le blocage des transistors T6 et T7 et l'ouverture du relais 22 c'est-à-dire l'arrêt de l'arrosage par fermeture de l'électro-vanne 10. C'est donc le temps nécessaire à la décharge de la capacité C4, de sa valeur initiale a une valeur définie par la résistance Rlor ajustable par llintermé- diaire du bouton de réglage 5 et qui détermine la durée de l'arrosage, compte tenu des caractéristiques de l'installation. Le dispositif de commande, tel que représenté à la figure 2, comporte, en outre, des organes de sécurité qui s'opposent à des démarrages ou arrêts intempestifs de l'installation. Ainsi, lorsqu'en cours d'arrosage, la cellule photo-électrique 19 est éclairée accidentellement, une diode D2, reliant les transistors T2 et T7, bloque le transistor T2 même si le transistor Tl est bloqué. La sécurité constituée par la diode D2 s'oppose donc à l'arrêt de l'arrosage malgré la modification accidentelle de la valeur du paramètre de déclenchement. De même lorsque cette valeur est modifiée, la nuit, après la fin de l'arrosage, ce dernier ne pourrait être redéclenché, si l'état de desséchement du sol était alors suffisant, qu'après un laps de temps, de l'ordre d'une minute, correspondant à la charge de la capacité C4 à travers une résistance R9. Un éclairement accidentel (éclair ou phare de voiture) exclut donc cette possibilité. Une troisième sécurité, comportant une résistance R13 et une capacité C57 en bloquant, lors de la remise sous tension du secteur électrique après une coupure de courant, le transistor à effet de champ T5, interdit le déclenchement de l'arrosage à ce moment-là. La figure 2 montre enfin le schéma de branchement d'un organe modulaire 23 qui peut être adjoint au sous-ensemble de déclenchement pour assurer le déclenchement successif de plusieurs dispositifs commandant chacun un secteur à arroser. Dans ce cas, chaque dispositif dispose de son propre détecteur d'humidité 6 et seul le dispositif commandant le premier secteur à arroser est muni de la cellule photo-électrique T9 ; cette dernière est remplacée, sur les autres dispositifs, par une simple résistance. Ces dispositifs comportent des bornes de sortie 24, 26 et 28 et d'entree 25, 27 et 29 permettant de relier chaque dispositif au suivant parles connexions deux à deux des bornes 24 du premier et 25 du second, 26 et 27, 28 et 29. Ledit organe modulaire comporte une capacité C6 susceptible d'être chargée à travers une résistance R14 et dont le rôle est de rendre conducteur un transistor T8 qui, en bloquant alors le transistor T2 du même dispositif, déclenche l'arrosage du secteur commandé par ce dernier. Ainsi lorsque le détecteur de luminosité donne le signal de déclenchement dans le premier secteur et si la "consigne d'humidité" dans ledit secteur n'entraine pas d'arrosage, ledit signal de déclenchement, transmis au dispositif du deuxième secteur par la connexion 24-25 autorise la charge de la capacité C6 en bloquant une diode D3 et l'arrosage, dans ce deuxième secteur, interviendra au bout du laps de temps nécessaire à ladite charge. Dans le cas contrainre, et pendant toute la durée de l'arrosage dans le premier secteur, un signal, transmis au deuxième dispositif par la connexion 26-27, empêche, à travers une diode D4 conductrice la charge de la capacité C6. Le transistor T8 reste donc bloqué et le transistor T2, conducteur, empêche l'arrosage dans ce deuxième secteur. Ce n'est qu'après la fin de l'arrosage dans le premier secteur que la capacité C6 pourra se charger, comme décrit ci-dessus. Les signaux sont ansi transmis de dispositif en dispositif dans chacun des secteurs successifs et l'arrosage ne peut intervenir dans un secteur qu'après la fin de l'arrosage du secteur précédent. L'invention ayant maintenant été exposée et son intérêt justifié sur un exemple détaillé, les demandeurs s'en réservent l'exclusivité pendant toute la durée du brevet sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS T- Procédé pour conduire automatiquement une installation d'arrosage à parfir - de la mesure du taux d'humidité superficielle du terrain à arroser, dont on fait dépendre l'opportunité de l'arrosage et - de celle d'au moins un autre paramètre, dont on fait dépendre le déclenchement dudit arrosage, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer --à l'instant du déclenchement de l'arrosage et - à partir de l'état de sécheresse du sol audit instant, le temps nécessaire pour ramener dans le terrain un taux d'humidité ajustable et choisi en fonction de la nature des cultures. 2- Procédé selon la revendication l caractérisé en ce qu'il consiste à diviser le terrain à arroser en un certain nombre de secteurs arrosés l'un après l'autre, le déclenchement de l'arrosage dans un secteur quelconque à partir du deuxième dépendant d'un signal émis lors de l'arrêt de l'arrosage dans le secteur précédent. 3- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication i comportant - une sonde pour la mesure du taux d'humidité superficielle du sol et - au moins un détecteur pour la mesure d'au moins un autre paramètre, dont on fait dépendre le déclenchement de l'arrosage, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte les moyens nécessaires pour - transformer la tension disponible aux bornes du détecteur d'humidité en une grandeur proportionnelle au temps d'arrosage nécessaire pour ramener sur le sol un taux d'humidité prédéterminé et réglable, mettre en mémoire ladite grandeur à l'instant où l'arrosage est déclenché et - rendre le temps d'arrosage indépendant des variations du taux d'humi- dité mesuré au cours du dit arrosage. 4- Ensemble de dispositifs selon la revendications 3, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque dispositif de l'ensemble commande l'arrosage d'un secteur dont il contrôle le taux d'humidité et est relié au dispositif précédent, à partir du deuxième, par l'intermédiaire d'un organe modulaire qui se substitue au détecteur du paramètre de déclenchement, I'ordre de déclencher l'arrosage dans ledit secteur étant transmis par le dispositif commandant le secteur précédent pour que le début de l'arrosage dans ledit secteur n'intervienne qu'après la fin de l'arrosage dans le secteur précédent. 5- Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il porte une sécurité s'opposant à l'arrêt de l'arrosage lorsque la valeur du paramètre qui en commande le déclenchement est modifiée de façon accidentelle au cours dudit arrosage. 6- Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte une sécurité s'opposant au redéclenchement de l'arrosage lorsque la valeur du paramètre qui le commande est modifiée de façon accidentelle après la fin de l'arrosage. 7- Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte une sécurité interdisant, après une coupure de courant, le déclenchement de l'arrosage lors de la remise sous tension du secteur. 8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la sonde d'humidité est alimentée en courant alternatif très basse tension.