Устройство для автоматического полива растений

Полезная модель относится к области сельского хозяйства и может быть использована для орошения сельскохозяйственных культур и комнатных растений.
Известны устройства в данной области, например устройство для полива, используемое для механизации полива, орошения сельскохозяйственных культур путем автоматической дискретной подачи воды в очаги увлажнения. Устройство для полива включает в себя лоток, установленный на борту лотка сифон с механизмом зарядки, состоящим из опрокидывающего ковша, установленного с возможностью слива порции жидкости в приемную емкость, сообщенную со сливным коленом сифона ниже конца его всасывающего колена, устройство снабжено трубкой-датчиком уровня жидкости в лотке, а ковш расположен под сменным концом трубки-датчика, снабжен противовесом и шарнирно установлен на горизонтальной оси. (патент RU №2019625 С1, 15.09.1994, а.с. СССР №941466)
Недостатком указанных устройств является недостаточно надежная в работе конструкция сифона, что приводит к сбоям в подаче воды к растениям, а также низкий уровень автоматизации устройства и, как следствие, сложность в эксплуатации системы полива в целом.
Устройство для полива растений, содержащее 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, согласно изобретению 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, согласованной с циклами перехода дня в ночь. Полив всегда начинается с наступлением вечера, при этом ЭПУ отсчитывает не время, а циклы перехода дня в ночь. Техническим результатом, достигаемым при реализации данного изобретения, является автоматизация процесса точечного полива растений с обеспечением периодического режима работы системы, согласованного с текущим временем суток и связанного с естественным суточным жизненным циклом растений. (RU 2331189 С2, 10.03.2008.)
Недостатком прототипа является тот факт, что при использовании данного устройства не учитываются влажность почвы, а программируется конкретное время начала и длительности полива, т.е. даже если растению при каких-либо условиях не нужен полив, он будет включаться, что может привести к гибели растения.
На основании изложенного, следует, что технической проблемой, которая не могла быть решена в представленных аналогах является высокое потребление воды для полива растений, вследствие чего увеличивается расход электроэнергии. Технический результат предлагаемого устройства - получение качественной продукции при снижении энергопотребления.
Для решения указанной проблемы устройство снабжено датчиком влажности, соединенным с микроконтроллером Arduino Uno, при этом микроконтроллер через разрывное реле соединен с насосом для подачи воды.
Микроконтроллер 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. Устройство поддерживает операционные системы Linux, MacOS и Windows. Для программирования и связи с компьютером используется USB-кабель, а для работы в автономном режиме необходим блок питания. С помощью дополнительных плат расширения появляется возможность организовать и другие способы взаимодействия, например, Wi-Fi, радиоканал, сеть Интернет. Данный микроконтроллер Arduino Uno имеет возможность обеспечения взаимодействия с периферийными устройствами через приложения.
Устройство иллюстрируется чертежами: На фиг. 1 представлена общая схема устройства. На фиг. 2 - схема соединения элементов устройства.
Устройство для автоматического полива включает микроконтроллер Arduino Uno 1, к которому подключен дисплей 2, отражающий показания, считываемые с датчика влажности 3. Микроконтроллер 1 через разрывное реле соединен с насосом 4 для подачи воды из емкости 5 с запорным устройством 6. Насос 4 погружен в емкость 5 для воды через распределительный трубопровод 7 для полива растений, концы которого снабжены капельницами.
Устройство для автоматического полива растений работает следующим образом. Вода из трубопровода попадает в емкость 5 для воды с запорным устройством 6, которое отключает воду при достаточном ее наполнении. В емкость 5 погружен насос 4 для подачи воды через распределительный трубопровод 7 для полива растений, концы которого снабжены капельницами. Число монтируемых капельниц и величина интервала между ними определяются возрастом и высотой садово-огородных культур, структурными особенностями грунта и плотностью посадки растений. Насос 4 подключен к микроконтроллеру Arduino Uno 1 через разрывное реле (выключатель). Датчик влажности 3, установлен в почву и соединен с платформой Arduino Uno. К микроконтроллеру 1 подключен цифровой дисплей 2, отражающий показания, считываемые с датчика влажности 3. Устройство запитано от стабилизированного источника постоянного напряжения 5 В. При включении устройство показывает текущее состояние грунта и приблизительное сопротивление почвы. Микроконтроллер Arduino Uno 1 через установленное время запрашивает показания влажности почвы от датчика. Датчик влажности 3, видя запрос, отправляет ответ на микроконтроллер, который при уменьшении уровня влажности почвы до определенного значения включает насос 4 для подачи воды растению. При добавлении воды в грунт устройство индицирует изменение проводимости грунта и сигнализирует о его достаточной увлажненности. Как только количество влаги в почве достигает установленного параметра, датчик 3 подает сигнал на микроконтроллер 1, который отключает насос 4 для подачи воды.
Нормы расхода воды, в зависимости от периода года при выращивании овощных культур с использованием предложенного устройства приведены в таблице 1.
В таблице 2 приведены основные технические характеристики системы в зависимости от ее комплектации согласно предлагаемому устройству.
По сравнению с прототипом, предложенное устройство позволит равномерно увлажнять почву, с учетом состава грунта, вида и возраста растения, которое необходимо поливать и при снижении энергопотребления получать качественную продукцию.