УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТУМАНООБРАЗУЮЩЕЙ УСТАНОВКОЙ
DEVICE OF AUTOMATIC CONTROL OF MIST-GENERATING PLANT

Изобретение относится к средствам автоматизации садоводства, а именно к вегетативному размножению садовых культур методом зеленого черенкования.
Технология зеленого черенкования приобретает индустриальную основу благодаря созданию и совершенствованию промышленных установок искусственного туманообразования, осуществляющих мелкодисперсный распыл воды до состояния тумана. При туманообразовании необходимо соблюдать определенное соотношение между временем распыла воды и интервалами между распылами для того, чтобы листья черенков были постоянно покрыты пленкой воды и в то же время не был переувлажнен субстрат во избежание загнивания корней. Следовательно, устройства управления туманообразующей установкой должны обеспечивать прерывистый (циклический) режим ее работы. Время распыла воды, необходимое для образования водяной пленки на листьях, составляет единицы секунд, а интервалы между поливами - единицы и десятки минут и определяются временем высыхания водяной пленки, которое зависит как от факторов внешней среды (температура, освещенность и т.п.), так и от морфологических особенностей листа черенкуемых садовых культур [1]. Применяемые командоаппараты типа КЭП-12У [1] для управления включением туманообразующей установки представляют собой механическое устройство с группой контактов, коммутируемых кулачками, расположенными по окружности вала, приводимого во вращение электродвигателем с редуктором. Недостатком устройства является большое время установки кулачков при изменении времени полива, невозможность раздельной установки времени полива и паузы между поливами. Более совершенны электронные регуляторы полива АРП-3 и АРП-15 [1], свободные от недостатков командоаппарата КЭП-12У. Однако в этих устройствах при управлении несколькими туманообразующими установками (от 3 до 15) возможны ситуации, когда несколько туманообразующих установок включаются одновременно, что приводит к уменьшению давления в водяной магистрали и, следовательно, ухудшению качества распыла и снижению установленной поливной нормы. Кроме того, данные устройства не позволяют автоматически переходить на другой режим полива в заданное время суток (под режимом полива понимается совокупность параметров «время полива» и «пауза между поливами»), тогда как смена режимов необходима, потому что температура утром и вечером обычно меньше, чем днем, а ночью, кроме снижения температуры, уменьшается и освещенность. В устройствах АРП-3 и АРП-15 смену режимов выполняет оператор вручную, т.е. требуется его постоянное присутствие. Устройства управления поливом, описанные в каталогах различных фирм (GARDENA - Германия, HUNTER - США и т.д.), позволяют включать полив в заданное время суток, но так как они предназначены для полива садов, полей, ландшафтов и т.п., то не обеспечивают импульсный полив, необходимый для зеленого черенкования. Наиболее близким аналогом изобретению является устройство для автоматического управления блочной туманообразующей установкой для зеленого черенкования [2], содержащее переключатели режима работы устройства по числу блоков туманообразующей установки, коммутатор для подключения источника питания к блокам туманообразующей установки через переключатели режима работы устройства, а также циклическое реле времени, определяющее продолжительность наличия и отсутствия питания каждого блока туманообразующей установки. Недостатком данного технического решения является то, что продолжительность паузы между поливами не может быть установлена индивидуально для каждого блока туманообразующей установки, так как она равна разности времени цикла и времени полива, а время цикла для всех блоков одинаково. Кроме того, это устройство не обеспечивает автоматического изменения режима полива в соответствии с прогнозируемым изменением температуры и освещенности в течение суток.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение наиболее благоприятного водного режима зеленых черенков садовых культур за счет независимой установки времени полива и времени паузы в заданных нескольких интервалах реального астрономического времени в течение суток и, как следствие, повышение процента выхода годных саженцев из зеленых черенков.
Технический результат в изобретении достигается тем, что в устройстве автоматического управления туманообразующей установкой, содержащем переключатели режима работы устройства по числу блоков туманообразующей установки, коммутатор для подключения источника питания к блокам туманообразующей установки через переключатели режима работы устройства, а также циклическое реле времени, определяющее продолжительность наличия и отсутствия питания каждого блока туманообразующей установки, последнее состоит из микроконтроллера, первый вход которого соединен с выходом часов реального времени, второй вход подключен к модулю памяти, а третий вход соединен с выходом первого шифратора, входы которого соединены с кнопками управления, при этом первый выход микроконтроллера подключен к жидкокристаллическому буквенно-цифровому индикатору (ЖКИ), а следующие выходы по числу блоков туманообразующей установки соединены с соответствующими входами второго шифратора, выходы которого по числу блоков туманообразующей установки соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора источника питания. Микроконтроллер обеспечивает выдачу управляющих сигналов индивидуально для каждого блока туманообразующей установки при достижении текущего времени, отсчитываемого часами реального времени, заданного значения времени начала полива. Параметры режима полива («длительность полива», «длительность паузы») и время его начала задаются кнопками управления в режиме программирования и хранятся в энергонезависимой памяти микроконтроллера или в отдельном энергонезависимом модуле памяти. При совпадении сигналов полива для нескольких блоков туманообразующей установки устанавливается очередность их прохождения в соответствии с заданным приоритетом.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства автоматического управления туманообразующей установкой.
Устройство содержит переключатели 1 режима работы устройства по числу блоков 2 туманообразующей установки, коммутатор 3 для подключения источника питания 4 к блокам 2 туманообразующей установки через переключатели 1 режима работы устройства, а также циклическое реле времени 5, определяющее продолжительность наличия и отсутствия питания каждого блока туманообразующей установки и состоящее из микроконтроллера 6, первый вход которого соединен с выходом часов реального времени 7, второй вход подключен к модулю памяти 8, а третий вход соединен с выходом первого шифратора 9, входы которого соединены с кнопками управления 10, при этом первый выход микроконтроллера 6 подключен к жидкокристаллическому буквенно-цифровому индикатору 11, а следующие выходы по числу блоков 2 туманообразующей установки соединены с соответствующими входами второго шифратора 12, выходы которого по числу блоков 2 туманообразующей установки соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора 3 источника питания 4.
Устройство работает следующим образом. Кнопками управления 10 через первый шифратор 9 задается режим «Программирование» микроконтроллера 6, отображаемый на буквенно-цифровом индикаторе 11, и устанавливается текущая дата, день недели и астрономическое время суток, а далее - параметры режима полива для каждого блока 2 туманообразующей установки: астрономическое время начала режима, длительность полива, длительность паузы. Затем кнопками управления 10 устройство переводится в режим «Работа», при этом установленные данные сохраняются в модуле памяти 8, в т.ч. и при выключенном питании. В режиме «Работа» на входах второго шифратора 12 и, соответственно, на управляющих входах коммутатора 3 действуют сигналы, длительность которых и паузы между ними соответствуют значениям, заданным в режиме «Программирование». В соответствии с поступившими на входы управляющими сигналами коммутатор 3 подает питание от источника 4 на блоки 2 туманообразующей установки при нахождении переключателей 1 в нижнем положении, в результате чего осуществляется подача мелкодисперсной воды на листья зеленых черенков. В среднем положении переключателей 1 блоки 2 туманообразующей установки выключены. Верхнее положение переключателей 1 используется для ручной подачи питания на блоки 2. При совпадении сигналов во времени на входах шифратора 12, на его выходах они появляются поочередно в соответствии с установленным приоритетом, т.е. исключается одновременное включение блоков 2 туманообразующей установки.
Для удобства работы оператора на табло ЖКИ 11 во время режима «Работа» отображается текущая дата, день недели, время суток, а также состояние (полив или пауза), в котором находится действующий или выбранный для просмотра блок 2 туманообразующей установки и время, которое осталось до его окончания.
Изобретение для четырех блоков 2 туманообразующей установки реализовано с применением следующих основных компонентов: микроконтроллера 6 PIC16F876; шифраторов 9, 12 на микросхемах К555ИВ1 и К555ИВ3, соответственно; часов реального времени 7 на микросхеме DS1302; модуля памяти 8 на микросхеме FM24C64 или, как вариант, в составе микроконтроллера 6; буквенно-цифрового ЖКИ 11 FDCC1602D-NLRFTW-R; коммутатора 3 на микросхемах К155ЛА18 и реле TRIL. В качестве источника питания использована сеть 220 В, 50 Гц. При реализации программы для работы микроконтроллера принято разделение времени суток на четыре интервала: УТРО, ДЕНЬ, ВЕЧЕР, НОЧЬ. Для каждого интервала при вводе данных в режиме «Программирование» устанавливается время начала УТРА, ДНЯ, ВЕЧЕРА, НОЧИ и параметры режима полива (длительность полива, длительность паузы). Таким образом, для четырех садовых культур можно задать индивидуальные режимы полива и их изменение в течение суток до четырех раз с учетом прогнозируемого изменения климатических факторов окружающей среды (температуры, освещенности и т.п.).
Источники информации
1. Павлов Е.И. и др. Автоматизация полива при укоренении зеленых черенков плодово-ягодных культур в пленочных теплицах// Аппаратные средства обеспечения биологических экспериментов: Сб. науч. тр./ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СОПКТБ.-Новосибирск, 1988. - c.4-12.
2. Авт. свид. СССР №288445, МПК A01G 9/26; A01G 27/00. Устройство для автоматического управления блочной туманообразующей установкой для зеленого черенкования/И.И. Молодцов (СССР). - №1386717/30-15; заявлено 19.12.69; опубл. 03.12.70, Бюл. №36.