АВТОНОМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛИВА РАСТЕНИЙ

Область применения
Устройство относится к оросительным системам и предназначено для организации автономного полива сельскохозяйственных культур и растений, как в теплицах, парниках и приусадебных участках, так и для полива комнатных растений.
Уровень техники
Из уровня техники известен патент RU 2333632, описывающий устройство для автоматического полива растений, включающее питающий резервуар с установленным в нем на отметке срабатывания сифоном, пусковую емкость и испарительный лоток, отличающееся тем, что оно снабжено запорным рычажным клапаном и трубкой перелива, пусковая емкость имеет форму ковша и выполнена с возможностью свободного вращательно-колебательного движения вокруг шарнирной оси между двумя ограничителями, испарительный лоток установлен на пружинах, надетых на штыри, закрепленные на верхней кромке стенки питающего резервуара, на испарительном лотке закреплен неподвижно толкатель, соединенный шарнирно с рычагом запорного клапана, на входе в запорный клапан установлен вентиль, регулирующий поток воды, а трубка перелива соединена с оросительной сетью.
Недостатком данного решения является сложность конструкции, потребность в подводящей магистрали для наполнения емкости водой. Кроме того, действие устройства во время и после дождя сопряжено с риском остановки системы. Это связано с тем, что во время дождя в испарительном лотке-крышке накапливается дождевая вода. Масса этой воды через толкатель оказывает давление на рычаг запорного клапана, который закрывает доступ воды из подводящей магистрали. После прекращения дождя через определенное время, которое достигается путем выбора глубины крышки резервуара, дождевая вода испаряется. Под действием пружин крышка питающего резервуара поднимается вверх и тянет за собой толкатель, рычаг и клапан, открывая путь потоку воды в питающий резервуар. При этом на стадии частичного наполнения испарительного лотка поток воды также перекрывается частично, аналогично системе подачи и наполнения бачка унитаза водой. Таким образом, клапан подачи воды закроется только при полном наполнении испарительного лотка, что будет сопровождаться медленной подачей воды в емкость, даже во время дождя.
Также недостатком данной системы является ее ограниченное назначение для организации автоматического полива сельскохозяйственных культур и растений под открытым небом. Для комнатных растений данное решение неприменимо. Из уровня техники известен патент RU 2255464. Решение описывает устройство для полива растений, содержащее расположенный над емкостью с растением герметичный резервуар с питающей жидкостью, выходной трубкой и гидрозатвором внизу и воздухопропускной трубкой вверху, один конец которой опущен в герметичный резервуар, а другой снабжен датчиком-регулятором влажности с тонковолокнистым дном, установленным в грунт емкости с растением, отличающееся тем, что элементы устройства размещены в общем корпусе, в котором на горизонтальной оси вращения, под выходной трубкой установлен опрокидывающийся ковш-дозатор, снабженный магнитным фиксатором исходного положения.
Недостатком данного решения является ограниченность бачка резервуара, а значит и ограниченное время функционирования устройства полива. Также недостатком является невозможность применения данного устройства для полива садовых и огородных растений.
Кроме того, устройство полива в данном решении имеет высокий риск неработоспособности. Это связано с тем, что после полива, как только грунт емкости с растением напитается жидкостью, тонковолокнистый материал датчика-регулятора не пропускает через себя воздух и поступление его в герметичный резервуар прекращается. Очередной полив станет возможным после высыхания грунта, когда воздух поступит в герметичный резервуар, цикл повторится. Однако, слабым местом данной системы работы устройства является то, что вокруг датчика-регулятора грунт может подсохнуть сплошной коркой так, что воздух через тонковолокнистый материал датчика перестанет поступать даже при высыхании грунта. Тогда действие системы полива прекратится. Наиболее близким аналогом является патент RU 2331189. Данное решение принято за прототип. Описана система полива растений, содержащая приемную емкость для воды, питательную трубку, сифон с механизмом запуска, всасывающим коленом и трубкой-датчиком, соединенной с атмосферой, гидравлический канал, сообщающийся с сифоном, и распределительный трубопровод для полива растений, отличающаяся тем, что питательная трубка снабжена дозирующим клапаном с запорным устройством, а сифон выполнен в виде тройника с двумя входными патрубками и одним или двумя выходными патрубками, при этом один входной патрубок подсоединен посредством шланга к механизму запуска сифона, другой - к трубке-датчику, а выходной патрубок - к гидравлическому каналу, причем последний, посредством разветвителя, соединен с распределительным трубопроводом для полива растений, концы которого снабжены капельницами, при этом механизм запуска сифона содержит гидравлический насос, который установлен на дне приемной емкости и снабжен электронным пусковым устройством (ЭПУ) с программатором и фотоэлектрическим датчиком, при этом ЭПУ выполнено с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданной программе.
Недостатком данной системы является ее ограниченное назначение для организации автоматического полива сельскохозяйственных культур и растений, преимущественно в теплицах, парниках и приусадебных участках. Для комнатных растений данная система из-за своей громоздкости неэффективна.
Кроме того, система сложна, содержит множество элементов для контроля уровня воды в емкости и множество разветвителей.
Технический результат: обеспечивается возможность использования как при поливе комнатных растений, так и при поливе садовых и огородных растений в открытых и закрытых грунтах; обеспечивается большая стабильность и надежность системы автоматического полива; обеспечивается большая длительность работы в автономном режиме без участия человека; обеспечивается дистанционное управление устройством.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показана конструктивная схема автономного устройства для полива растений.
На Фиг.2 показана конструктивная схема и расположение элементов внутри корпуса устройства.
На Фиг.3 показаны варианты расположения устройства относительно растения.
Осуществление полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что автономное устройство для полива растений, содержащее приемную емкость с питающей жидкостью, насос, выполненный с входным и выходным патрубками, при этом конец входного патрубка опущен в емкость, а выходной патрубок из насоса подведен к грунту с функцией полива растений, также содержащее датчик влажности, фотоэлектрический датчик, коммуникационное устройство, контроллер, при этом насос выполнен с возможностью запуска от контроллера, при этом контроллер выполнен с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданной программе, отличающееся тем, что насос, фотоэлектрический датчик, коммуникационное устройство, контроллер и элемент питания расположены в одном корпусе, причем коммуникационное устройство выполнено с возможностью получения и передачи данных в радиочастотном либо инфракрасном диапазоне. Кроме того, элемент питания может быть выполнен в виде аккумулятора с возможностью автоматической подзарядки от солнечной батареи, расположенной снаружи корпуса устройства.
Устройство работает следующим образом.
В соответствии с программой, заложенной в контроллер (5) (см. Фиг.2), включается гидравлический насос (6), который через входной патрубок (4), конец которого расположен на дне емкости, качает из емкости (12) (см. Фиг.1) воду и подает ее в выходной патрубок (3) непосредственно к корням (13) растения(ий).
Устройство содержит датчик влажности (2), который ориентируется на состояние почвы, а не на расход воды, как аналогичные известные решения. Датчик влажности почвы измеряет влажность почвы. Эти показания могут использоваться для принятия решения контроллером, когда начинать полив и когда его завершать, если пользователем не задан режим полива по таймеру. При этом таймер времени содержится в контроллере. Датчик влажности (2) может быть выполнен, например, состоящим из двух электродов из химически-неактивного материала (например, нержавеющей стали). Датчик влажности может быть выполнен съемным, и устройство может иметь набор датчиков разнообразной формы, обеспечивающий разнообразие вариантов расположения устройства относительно растения и горшка (см. Фиг.3).
Крепеж корпуса (1) устройства может быть осуществлен как внутри парника или теплицы, так и непосредственно к горшку (14) комнатного растения.
Фотоэлектрический датчик (8) предназначен для определения времени суток, что также может использоваться программой контроллера: например, для отключения полива комнатных растений ночью, чтобы не нарушать сон хозяев шумом включаемого насоса. Элемент питания (7) может быть выполнен в виде аккумулятора с возможностью автоматической подзарядки через адаптер (10) от солнечной батареи (9), расположенных снаружи корпуса устройства и подающей питание на аккумулятор (7) в течение светового дня.
Устройство содержит коммуникационное устройство, способное вести прием-передачу в радиочастотном либо инфракрасном диапазоне. Коммуникационное устройство (11) предназначено для дистанционной настройки и управления устройством, например для задания количества воды при поливе, задания временного интервала между поливами, дистанционного включения полива и т.д. Дистанционное управление устройством может осуществляться с помощью пульта управления, компьютера, КПК либо любого другого пригодного для этого оборудования. В качестве коммуникационного устройства на базе Bluetooth модуля может использоваться, например, BLUETOOTH PAN1310, Complete Bluetooth 2.0+EDR solution или Panasonic PAN4555ETU ZigBee (802.15.4) SOCKET OEM Module w/ On-Board Chip Antenna. В качестве коммуникационного устройства на базе инфракрасного приемопередатчика можно использовать, например, коммуникационный модуль 4-Mbit/s IrDA Module.
Коммуникационное устройство (11) позволяет обеспечивать подключение устройства (1) через соответствующие шлюзы к сети Internet и системам "умный дом". При этом устройством можно управлять и настраивать удаленно, не находясь дома.
Контроллер (5) может быть реализован на основе любого современного микроконтроллера, обладающего ADC каналами. Алгоритм программы, заложенной в контроллер, может быть, например, такой: контроллер (5) с интервалом в 30 минут опрашивает датчик влажности (2). При достижении определенной влажности почвы, заданной в настройках контроллера с помощью, например, дистанционного устройства, включается насос (6) на 10 секунд и осуществляется полив.