DE1924305A1

DE1924305A1 - Verfahren und Einrichtung zur selbsttaetigen Bewaesserung

Info

Publication number: DE1924305A1
Application number: DE19691924305
Authority: DE
Inventors: Franz Filser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-05-13
Filing date: 1969-05-13
Publication date: 1970-11-19
Also published as: CH508333A; AT300443B; NL7006427A

Description

Hamburg, den 7.Mai' 1969 64369

Anmelder:

Iranz Filser, Ingo
8312 Dingolfing

Königsbergerstr. 36

Verfahren und Einrichtung zur selbsttätigen Bewässerung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur selbsttätigen Bewässerung von Freilandoder Gewächshauskulturen.

Aufgrund des Arbeitskräftemangels und um genau zu überwachende Verhältnisse zu schaffen, sind die Gartenbaubetriebe in immer stärkerem Maße zur selbsttätigen Bewässerung ihrer Kulturen übergegangen. Z.B. sind Sprühnebelanlagen bekannt, bei denen die Automatik über sogenannte Hygrostaten oder mit einer sogenannten Helfertschen Waage gesteuert wird. Ein© andere bekannte Sprühnebe laut omatk verwendet als Steuerungsglied einen Wollfaden. Vereinfachte Steuerungen sehen Schaltuhren vor, die in regelmäßigen Abständen eine Sprühnebelanlage ein- und ausschalten.

Der wesentliche Nachteil aller bisher bekanntgewordenen Anlagen besteht darin, daß die Regelung einen Ist-Wert-Geber benutzt, dessen Angabe nur in einem mittelbaren Zusammenhang mit den zu bewässernden Gegenständen steht. Zur Beseitigung dieses Nachteils beruht das erfindungsgemäße Verfahren darauf, daß die Bewässerung in Abhängigkeit von der Feuchte der zu bewässernden Gegenstände gesteuert wird. Ja nach der· Art der Kultur empfiehlt es sich,- die Bewässerung aufgrund der Blattfeuchte oder der Bodenfeuchte zu steuern.

Zur Ausführung des Verfahrens zum selbstäfiigen Bewässern in Abhängigkeit von der Blattfeuchte dient eine Einrichtung, die mit einem Wasserverteiler und einem von einem Fühler gesteuerten Regler versehen und erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Fhhler ein eine Blattfläche simulierender Feuchtigkeitsfühler ist, der eine von Elektroden begrenzte Dielektrikumfläche aufweist. Vorzugsweise besteht die-Die lektrikumflache aus einer ebenen, freien Kunststoff lache.. Gemäß einem weiteren Merkmal ist der Fühler eine Kunststoffringscheibe und die eine Elektrode ist als Kern und die andere als Mantel mit Bezug auf die Ringscheibe ausgebildet, wobei Kern und Mantel die Ringscheibenfläche überragen.

Ein solcher Fühler kann verhältnismäßig klein und kompakt ausgebildet werden. Die Kunststofflache stellt

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eine gute Annäherung der physikalischen Eigenschaften einer Blattoberfläche dar. Es hat sich außerdem gezeigt, daß ein derartiger Fühler seine für die Regelung wesentlicher Eigenschaften praktisch nicht ändert, selbst wenn sich durch die Bewässerung ein Kalkniederschlag auf- der Kunststoff lache des. Fühlers absetzen sollte. Aufgrund der kleinen, gedrängten Ausbildung des Fühlers kann dieser unmittelbar zwischen den zu bewässdrnden Pflanzen angeordnet werden. Vor allem bei Stecklingen, z.B*. für Geranien und Gebirgshängenelken, ergibt sich durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Fühlers eine wesentlich genauere Dosierung der Feuchtigkeit» Damit verbunden zeigt sich eine verbesserte Wurzelbildung und ein erheblicher Rückgang der Ausfälle gegenüber herkömmlichen Bewässerungssystemen.

Ovwohl ein solcher Fühler hauptsächlich für den Einsatz im Gartenbau gedacht ist, kann er zusammen mit einem Regler auch auf anderen Gebieten verwendet werden, wo es auf eine sorgfältige Dosierung der Bewässerung ankommt» Es ist z«B. bekannt, daß größere B&tonteile an der Oberfläche nicht zu schnell trocknen und aushärten '■ dürfen·, deshalb werden solche Betonteile mit !fässer bestäubt. Durch Verwendung einer Sprühnebelautomatik, die von einem erfindungsgemäßen Fühler gesteuert ist, kann die Feuchtigkeit der Betonteile an der Oberfläche genauer

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als bislang in vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden.

Bei-voll bewurzelten Pflanzen kann die Bodenfeuchte für günstige Wachstumsbedingungen wichtiger als die Blattfeuchte sein. Zu starke Bewässerung würde die Struktur des Bodens ungünstig beeinflussen. Für solche Fälle kann nach der Erfindung ein Bodenfeuchtefühler verwendet werden, der im wesentlichen aus zwei parallel nebeneinander mit Zwischenraum angeordneten Elektroden w besteht. Die vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl bestehenden Elektroden werden durch einen Kunststoffknopf gehalten, der auch die durch Hartlötung hergestellten Leitungsanschlüsse der Elektroden umschließt.

Zur besseren Anpassung der Bewässerungsautomatik an die tatsächlichen Verhältnisse kann das erfindungsgemäße "Verfahren noch dadurch verbessert werden, daß zusätzlich eine von der Helligkeit abhängige Steuerung überlagert wird, die die Bewässerungsautomatik bei Nacht abschalten ' kann.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in denen eine bevorzugte Ausführungsform für das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung

einer erfindungsgemäß selbsttätig arbeitenden

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Bewässerungsanlage,

Mg.2 einen Axialschnitt durch, einen in einer erfin-

dungsgemäßen Einrichtung zu verwendenden Fühler, ■Fig.3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Fig.4 einen Bodenfeuchtefühler, teilweise im Schnitt, Fig.5 ein Schaltbild der Einrichtung nach Fig. 3 und Fig.6 ein Schaltbild für eine zusätzliche Schaltvorrichtung. ' ■

Eine erfindungsgemäße Einrichtung, siehe Fig.l, besteht aus der eigentlichen Bewässerungseinrichtung, die in diesem Falle ein Düsenrohr 10 ist, das bei Anschluß an eine unter üblichem Druck stehende Wasserleitung das Wasser im wesentlichen in Form eines Sprühnebels abgibt. Am Eingang des Düsenrohrs 10 ist ein Magnetventil 12 angeordnet, das in Abhängigkeit vom Erregungszustand eines Relais 14 geöffnet oder geschlossen ist.

Das Relais 14 wird von einem elektronischen Regler 16 angesteuert, der einen Netzanschluß 18 aufweist und mit dem ein elektrischer Feuchtefühler 20-verbunden ist. An den Regler 16 ist außerdem ein Helligkeitsmesser 22 angeschlossen. Eine am Regler 16 angeordnete Einstellvorrichtung 17 ermöglicht, für die selbsttätige Bewässerung^- einrichtung eine bestimmte Bewässerungsintensität einzustellen, die gleichbedeutend mit einer bestimmten Feuchte auf der Blattoberfläche ist. Der Feuchtefühler 20 ist in

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Annäherung an die Verhältnisse einer Blattoberfläche ausgebildet und liefert bei Anordnung zwischen den zu bewässernden Pflanzen den Ist-Wert, der mit dem Soll-Wert verglichen wird, der an der Einstellvorrichtung 17 eingestellt wird.

Der Helligkeitsmesser 22 steuert den Regler zusätzlich in Abhängigkeit von der Helligkeit. Dadurch wird eine weitere Annäherung an die natürlichen Verhältnisse erreicht, da in der Facht der Stoffwechsel der Pflanzen im wesentlichen entgegengesetzt zum Tag verläuft.

Die Einzeldarstellung des Fühlers 20, siehe Fig. 2, zeigt, daß der Fühler im wesentlichen aus einem ringförmigen Kunststoffkörper 24 und zwei Elektroden 26 und 28 besteht. Für den Körper 24 wird ein Kunststoff vom Typ "Araldit" (Handelsbezeichnung) verwendet. Dieser Kunststoff besteht aus einem Grundstoff und zwei verschiedenen Härtern, die in bekannten Verhältnissen . und in bekannter Weise vermischt werden. Anstelle dieses ' Kunststoffs kann auch ein anderer Kunststoff verwendet werden, der für den vorliegenden Zweck im wesentlichen gleiche dielektrische und Oberflächeneigenschaften aufweist. Die innere Elektrode 26 besteht in einer praktischen Ausführungsform aus nichtrostendem Stahl. Die äußere Elektrode 28 ist aus verchromtem Messing hergestellt. Der obere Rand der äußeren Elektrode 32 ist geringfügig nach innen gebogen. Im übrigen überragen

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die innere und die äußere Elektrode 26,28 die ebene Außenfläche 30 des ringförmigen Kunststoffkörpers 24 gleich, weit.

Die Elektroden 26,28 sind an Leitungen 34,36 angeschlossen. Der Fühler ist außen mit einer Isolationsschicht 3β umgeben, die sich als' kabelmantel für die Leitungen 3^,36 fortsetzt.

Der grundsätzliche Aufbau der Regelungseinrichtung ergibt sich aus Fig. 3· An den Netzanschluß 18 ist zunächst ein Transformator 40 angeschlossen, durch den die Netzspannung auf geeignete niedrige Spannungen umgeformt wird. Die Relaisvorrichtung 14' ist über einen Gleichrichter 44 mit dem Transformator verbunden. Parallel zu dem Gleichrichter 44 liegt ein Gleichrichter 42, der die eigentliche Regelvorrichtung 46 mit Gleichspannung versorgt. An den Transformator 40 ist ferner die Fühlervorrichtung 20' angeschlossen.,, deren Empfindlichkeit mit der Einstellvorrichtung 17' festgelegt werden kann. Der Ausgang der Fühlervorrichtung 20' ist mit dem zweiten Eingang der Regelvorrichtung 46 verbunden, die über ihren Ausgang'das Relais 14' steuert. Eine einen Helligkeitsmesser .enthaltende Vorrichtung 22' wirkt auf den Eingang des Reglers ein und sorgt da für, daß bei Dunkelheit die Funktion der Fühlervorrichtung 20' gesperrt wird.

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Die Fig. 5 und 6 sind Schaltbilder einer praktischen Ausführungsform der in Fig. 3 aargestellten Einrichtung. In dieser Figur sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet worden. Die zu den einzelnen Blöcken gehörenden Schaltelemente sind durch gestrichelte Linien zusammengefasst worden.

Der Transformator 40 hat zwei Sekundärwicklungen, 41a und 41b. Durch die Wicklung 41a wird über den Gleichrichter 42 , der eine Diode und einen Kondensator enthält, der Begier 46 mit einer schwach gesiebten Gleichspannung versorgt. Parallel zum Gleichrichter 42 ist der Gleichrichter 44 an die Wicklung 41a angeschlossen und versorgt das Relais 14' mit Sinus-Haltwellen, die am Relais selbst durch einen Kondensator stark geglättet werden.

Die Fühlervorrichtung 20' enthält den eigentlichen Fühler 20, der in einem Zweig einer Wheatstone^! sehen Brücke liegt, die von der Sekundärwicklung 41b mit reinem Wechselstrom versorgt wird. Die Brücke besteht einerseits aus dem eigentlichen Feuchtefühler 20 und dem als Einstellvorrichtung dienenden Potentiometer 17, andererseits aus zwei Festwiderständen. Ein zusätzlicher Abgleichwiderstand ist vorgesehen, um die Grundeinstellung vorzunehmen. Die Wechselspannung, die sich am Ausgangspunkt 90 der Brücke ergibt, ist der positiven oder negativen Abweichung von dem Sollwert proportional, der

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durch, das Potentiometer I7 eingestellt worden ist. Ausgewertet wird nur eLne negative Soll-Wert-Abweichung. Dies wird durch Phasen, Diskriminierung erreicht, die sich durch den Phasenvergleich der beiden Sekundärwicklungen 41a,41b in den zwischen dem Punkt 90 und der Wicklung 41a liegenden Schaltungsteilen ergibt.

Die Brücken-Ausgangsspannung geht über einen Abblock-Kondensator 92 zum Regler 46, der als Verstärker und Scriwellwertschalter ausgebildet ist, der den Ausgangstransistor sperrt oder durchsteuert. Dieser Ausgangstransistor liegt im Relaisstromkreis und läßt das Relais 14' anziehen oder abfallen.

Die zusätzliche , vom Helligkeitsmesser 22 gesteuerte Vorrichtung 22', ist im wesentlichen ein Schwellwertschalter, der vom Helligkeitsmesser 22 über einen Gleichstrom-dpannungsteiler angesteuert wird und auf den Eingang A des Regelverstärkers 46 einwirkt. Die Vorrichtung 22' sperrt daher bei Dunkelheit die Funktion der Eingangsbrücke und verhindert, daß das Relais 14' anzieht. Bei Tageslicht ist dagegen die Funktion des Reglers 46 freigegeben.

Die Schaltung ist so ausgelegt, daß das Magnetventil ±·.^:λ llpr'iialsustand geschlossen ist. Diesen Normalzustand entspricht ein nicht erregtes Relais 14. lalls die

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Feuchtigkeit unter ein bestimmtes Maß absinkt, d.h. eine bestimmte negative Abweichung vom Sollwert vorliegt, wird das Gleichgewicht an der Brücke gestört, so daß am Eingang der Brücke 46 eine entsprechende Wechselspannung anliegt. Dadurch wird der Stromkreis für das Relais 14 geschlossen. Das Relais 14 zieht an und öffnet das Magnetventil 12, so daß die Bewässerung beginnt. Die "Feuchtigkeit auf der Blattober- W fläche der Kultur vergrößert sich, und entsprechend auch die Feuchtigkeit am Feuchtigkeitsfühler 20. Diese Zunahme der Reuchtigkeit am Feuchtigkeitsfühler 20 führt schließlich zu einem erneuten Gleichgewicht in der Brücke und damit zum Abfall des Relais 14. Das an das Relais angeschlossene Magnetventil 12 wird . dann aufgrund einer üblichen Rucksteileinrichtung,z.B. einer Rückstellfeder, wieder geschlossen.

Figo 4 zeigt einen Bodenfeuchtefühler, der anstatt eines die Blattoberfläche simulierenden Fühlers nach Fig. 2 für die Steuerung einer erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden kann. Ein Fühler nach Fig. wird insbesondere dann eingesetzt, wenn bereits voll bewurzelte Pflanzen bewässert werden sollen und as darauf ankommt, daß durch die Bewässerung die Bodenstruktur nichb wesentlich verändert wird. Der in Figo allgemein mit 50 bezeichnete Fühler weist zwei Elektroden 52 auf, die jeweils die Fona eines zylindrischen Dornes haben, der :·η seinem unteren Ende angespitat ist,

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Die Elektroden 52 sind massiv aus nichtrostendem Stahl hergestellt. Die oberen Enden der Elektroden werden von einem aus Kunststoff bestehenden Knopf 54- gehalten. Jede Elektrode 52 weist eine Sackbohrunß am oberen Ende auf, in die eine Ader 56 eines LeitungskabeIs 58 eingelötet ist«. Der Fühler 50 wird im Bereich der Wurzeln einer Pflanze in den Boden gesteckt» so daß der Zwischenraum zwischen den Elektroden 52 ausgefüllt ist. Je nach dem Ausmaß der Bodenfeuchte fließt Strom zwischen den Elektroden 52* Wird dabei ein vorgegebener Sollwert überschritten, so wird die Bewässerung abgeschaltet. Bei Absinken unter den Soll-Wert schaltet die Bewässerung wieder ein.

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Claims

Patentansprüche

/1. /Verfahren zur selbsttätigen Bewässerung von / / Freiland- oder Gewächshauskulturen, dadurch gekennzeichnet, daß die-Bewässerung im wesentlichen in Abhängigkeit von der Feuchte der zu bewässernden Gegenstände gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerung aufgrund der Blattfeuchte.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerung aufgrund der Bodenfeuchte.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine von der Helligkeit abhängige Steuerung überlagert wird,

5. Einrichtung zur selbsttätigen Bewässerung von Freiland- oder Gewächshauskulturen mit einem Wasserverteiler und einem von einem Fühler gesteuerten Regler, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler ein eine Blattfläche simulia?ender Feuchtigkeitsfühler (20) ist, der eine von Elektroden (26,28) begrenzte Dielektrikumfläche (30) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrikumfläche (JO) eine, ebene, freie Kunstatoffläche ist.

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7· Einrichtung nach. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (20) eine Kunststoff-Ringscheibe (24-) aufweist und die eine Elektrode (26) als Kern und die andere (28) als Mantel mit Bezug auf die Kunststoffringscheibe ausgebildet ist, wobei Kern und Mantel die freie Ringscheibenfläche überragen·

8. Einrichtung zur selbsttätigen Bewässerung von Freiland- oder Gewächshauskulturen mit einem Wasserverteiler und einem von einem Fühler gesteuerten Regler, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (50) ein Bodenfeuchtefühler ist, der aus zwei nebeneinander mit Abstand in einem Kunststoffkopf (54) befestigten und an eine Leitung angeschlossenen, dornförmigen Elektroden (52) besteht.

9. Einrichtung nach Anspruch 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des Fühlers (20,50) an eine zum Regler gehörende Wechselstromquelle (4-Θ) und einen Verstärker angeschlissen sind, der aufgrund eines Stromflusses über den Fühler einen Strom verstärkt, der im Regier bei Abweichung von einem vorher festgelegten Soll-Wert eine Schaltfunktion auslost.

10. Einrichtung nach Anspruch 5 - 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle ein an das Netz (18) angeschlofjiienener Transformator (4-0) mit zwei Sekundärwicklungen (4-la,41b) ist und an die eine Sekundärwicklung (41a) parallel zwei Gleichrichter -(4-2_r44)

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angeschlossen sind, welche den Vorstärker (4-6) und ein von dem Regler gesteuertes Relais (14) mit Gleichspannung versorgen.

Ho Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (2^U) in einem Zweig einer Brücke liegt, wobei die am Fühler auftretende negative Abweichung von dem Soll-V7ert, der an ■ einem, in einem anderen Brückenzweig liegenden Potentiometer (17) einstellbar ist₉ den mit dem Brücken-" ausgang (90) verbundenen Verstärker und Schwellwertschalter (4-6) steuert, dessen Ausgangstransistor Teil des Relaisstromkreises ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler zusätzliche Anschlüsse (A,B) für eine lichtabhängige Schaltvorrichtung (22') aufweist.

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