Устройство для автоматического полива растений

Полезная модель относится к устройствам управления и регулирования потоками жидкости и предназначена для организации автоматического полива сельскохозяйственных культур и растений как в теплицах, парниках и приусадебных участках, так и для полива комнатных растений.
Известно 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, при этом 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. Элемент питания выполнен в виде аккумулятора с возможностью автоматической подзарядки от солнечной батареи, расположенной снаружи корпуса устройства (патент РФ №85068, МПК А01G 25/00, опубл. 27.07.2009 г., Бюл. №21).
Недостатком данного устройства является то, оно не имеет возможности изменения параметров полива в зависимости от потребности конкретного растения в соответствии с условиями его размещения.
Известна 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 (трубка) 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 (трубкой) 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 (патент РФ №2331189, МПК A01G 27/00, опубл. 20.08.2008 г., Бюл. №23).
Данная система предназначена только для организации автоматического полива сельскохозяйственных культур и растений под открытым небом, и мало применима для полива комнатных растений вследствие громоздкости конструкции и специфических требований к установке пускового механизма сифона. Кроме того, в ней сложно регулировать разовый объем полива и нет возможности оперативно откорректировать процесс полива.
Известно также устройство для автоматического полива растений, включающее емкость для воды с запорным устройством, насос для подачи воды из емкости к растениям через распределительный трубопровод (трубки), концы которого снабжены капельницами, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено датчиком влажности почвы, соединенным с микроконтроллером Arduino Uno, при этом микроконтроллер через разрывное реле соединен с насосом для подачи воды (патент РФ №177874, МПК A01G 25/02, опубл. 15.03.2018 г., Бюл. №8).
Недостатком данного устройства также является то, оно не имеет возможности изменения параметров полива в зависимости от потребности конкретного растения в соответствии с условиями его размещения.
Задачей полезной модели является создание эффективного устройства для автоматического полива растений, позволяющего подавать воду в зависимости от потребности самого растения в конкретных условиях его размещения, при этом обеспечивается стабильность и надежность системы автоматического полива; длительность работы в автономном режиме без участия человека и возможность дистанционного управления устройством.
Технический результат заключается в повышении эффективности автоматического полива растений в зависимости от потребности самого растения в конкретных условиях его размещения.
Это достигается тем, что в заявляемом устройстве для автоматического полива растений, включающем емкость для воды, насос для подачи воды из емкости к растениям через трубку, выходной конец которой соединен с капельницей, коммуникационный контроллер, выполненный с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданной программе, при этом насос, коммуникационный контроллер и элемент питания расположены в одном блоке, причем элемент питания выполнен в виде аккумулятора с возможностью автоматической подзарядки от солнечной батареи, расположенной снаружи корпуса устройства, согласно полезной модели, капельница выполнена в виде стержня со штуцером, при этом стержень выполнен с заостренным концом для установки его в почву, снабженный продольными канавками для стекания по ним воды в почву, а штуцер выполнен с внешними выпуклыми насечками, который по всей длине имеет открытый желоб, сужающийся к стержню; дополнительно капельница снабжена защитным элементом, выполненным виде козырька, расположенного от места стыковки стержня со штуцером с заходом на штуцер; при этом штуцер выполнен с возможностью соединения его с трубкой и регулирования подачи воды к растениям в зависимости от глубины размещения штуцера в трубке.
Заявляемое устройство для автоматического полива растений поясняется чертежами.
Фиг. 1 - устройство для автоматического полива растений, общий вид
Фиг. 2 - устройство для автоматического полива растений, схема присоединения капельницы.
Фиг. 3 - крышка резервуара.
Фиг. 4 - рабочий блок.
Фиг.5 - элементы рабочего блока.
Фиг. 6 - капельница, общий вид.
Фиг. 7 - штуцер капельницы, вид сбоку.
Фиг. 8 - штуцер капельницы, вид сверху.
Фиг. 9 - схема подачи воды для Примера 3.
Устройство содержит резервуар 1, который является емкостью для воды, крышку 2, с размещенным на ней рабочим блоком 3, в котором расположены коммуникационный контроллер 4 с дисплеем и кнопками; насос 5 с всасывающим патрубком 17 и фильтром 16; элемент питания 6 с USB-портом для зарядки; так же в крышке 2 имеется отверстие 7, выполненное в виде воронки для заполнения резервуара 1 водой и выходное отверстие 8 для трубки 9 подачи воды к растениям. Капельница 10 имеет на штуцере открытый желоб 11, выпуклые насечки 12 и защитный элемент 13, а также продольные канавки 14 на стержне, держатели 15 для трубки 9.
Заявляемое устройство для автоматического полива растений работает следующим образом.
Заявляемое устройство для автоматического полива растений устанавливают на отведенное ему место и придают ему стабильное заданное положение. В герметичный резервуар 1 заливают воду и закрывают крышкой 2. Трубка 9 фиксируется на внутренней стороне крышки 2 держателями 15, выходит из отверстия и надевается на желоб 11 штуцера капельницы 10. Интенсивность полива зависит от глубины размещения желоба 11 штуцера в трубке 9 в соответствии с потребностями конкретного растения в количестве воды. Чем глубже трубка 9 надета на штуцер, тем меньше воды будет поступать в почву. При этом внешние выпуклые насечки 12 являются не только единицей измерения глубины размещения желоба 11 штуцера в трубке 9 (отметкой для регулирования количества воды, поступающей к растениям), но и дополнительным элементом фиксирования трубки 9 на штуцере капельницы 10. Заостренный конец стержня капельницы 10 устанавливают в почву.
В соответствии с программой, заложенной в контроллер 4, включается посредством элемента питания 6 гидравлический насос 5. За счет работы насоса 5 вода по всасывающему патрубку 17 с фильтром 16 из резервуара 1 попадает через трубку 9, проходит через желоб 11 штуцера капельницы 10 и по продольным канавкам 14 на стержне поступает в почву для полива растения.
Коммуникационный контроллер 4 может работать как в связке с компьютером, так и автономно, получать питание через подключение USB от внешнего источника питания. Внешнее питание может подаваться через преобразователь напряжения AC/DC (блок питания) или аккумуляторной батареей. С помощью дополнительных плат расширения появляется возможность организовать и другие способы взаимодействия, например, Wi-Fi, радиоканал, сеть Интернет. Данный контроллер имеет возможность обеспечения взаимодействия с периферийными устройствами через приложения. Дистанционное управление устройством может осуществляться с помощью пульта управления, компьютера, смартфона, либо любого другого пригодного для этого оборудования. Контроллер 4 позволяет обеспечивать подключение устройства через соответствующие шлюзы к сети Internet и системам "умный дом". При этом устройством можно управлять и настраивать удаленно, не находясь дома.
Элемент питания 6 может быть выполнен с возможностью автоматической подзарядки через адаптер от солнечной батареи (на чертеже не показана), расположенной снаружи на крышке 2 резервуара 1 устройства и подающей энергию на элемент питания 6 в течение светового дня.
Защитный элемент 13 на капельнице 10 выполнен виде козырька, расположенного от места стыковки стержня со штуцером с заходом на штуцер и предназначен для ограничения разбрызгивания воды и направления потока из желоба 11, по продольным канавкам 14 на стержне в почву.
Примеры использования полезной модели.
1. Для полива домашнего растения (фикус Бенджамина) в большом горшке на полу, резервуар с водой поставили рядом. В почву воткнули капельницу. На штуцер капельницы трубка была надета на 1 насечку, чтобы поступало больше воды, так как фикус Бенджамина - это дерево и ему требуется больше воды. С помощью кнопок и дисплея запрограммировали полив в течение 20 секунд каждые 2 дня. Коммуникационный контроллер был подключен к Wi-fi сети. Хозяева отсутствовали 14 дней. За это время работа устройства проверялась через сеть интернет. Растение поливалось в соответствии заданной программой. Вода по желобу штуцера капельницы и по продольным канавкам поступала в почву. Защитный элемент не позволял воде разбрызгиваться, что позволило получить растению воду в полном объеме и исключить попадание воды на пол и мебель.
2. Для полива трех горшков с домашними растениями (фиалка, алоэ и азалия) на подоконнике, резервуар с водой поставили рядом. С помощью переходника на трубке присоединили три капельницы и каждую воткнули в почву с цветком. Каждому из цветков требуется разное количество воды: фиалке достаточно небольшого количества, алоэ предпочитает обильный полив, азалия требует умеренного полива. Поэтому периодичность полива - 1 раз в 2 дня было запрограммирована на коммуникационном контроллере для всех трех цветов одинаково, а количество подаваемой воды отрегулировано с помощью трубки и штуцера. На штуцер капельницы для полива алоэ трубка была надета на 1 насечку, чтобы поступало больше воды, на штуцер капельницы для полива азалии трубка была надета до середины желоба, а на штуцер капельницы для полива фиалки трубка была надета до крайней насечки. Коммуникационный контроллер был подключен к Wi-fi сети. Хозяева отсутствовали 7 дней. За это время работа устройства проверялась через сеть интернет. Все растения получали полив в соответствии заданной программой и установленной интенсивностью. В горшке каждого растения вода по желобу штуцера капельницы и по продольным канавкам поступала в почву, а защитный элемент на каждой капельнице не позволял воде разбрызгиваться, особенно при интенсивном поливе алоэ, что также позволило получить каждому растению воду в полном объеме и исключить попадание воды на пол и мебель.
3. На дачном участке в ряд растут три куста смородины, разного размера, от маленького к большому. Этим кустам требуется непрерывный полив в течение 1 часа, но с разным объемом воды и разной интенсивностью. Резервуар был установлен на линии посадки кустов смородины. На коммуникационном контроллере была задана программа полива. Капельницы установлены под каждый куст. Трубки надеты на штуцер капельницы в зависимости от требуемого количества воды для каждого куста. На Фиг. 9 схематично показана глубина размещения штуцера в распределительном трубопроводе (трубках) для подачи воды трем кустам смородины в зависимости от их размера и необходимого потребления. Хозяева вернулись на дачу через 5 дней. Все дни кусты смородины получали необходимый полив. Защитный элемент каждой капельницы не позволял воде разбрызгиваться, что позволило получить растениям воду в полном объеме.
Применение заявляемого устройства для автоматического полива растений позволит полностью автоматизировать процесс полива на садовом участке или в домашних условиях, позволит эффективно наладить и осуществить качественный и грамотный уход за растениями, избежать недополива или переувлажнения. Устройство удобно в эксплуатации и простое в изготовлении.