DE3743796A1

DE3743796A1 - Humidity-controlled valve

Info

Publication number: DE3743796A1
Application number: DE19873743796
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Ing Vetter
Original assignee: Harald Dipl Ing Vetter
Current assignee: VETTER, HARALD, DIPL.-ING., 7920 HEIDENHEIM, DE
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-07-13

Abstract

The invention relates to a humidity-controlled valve for automatic actuation of a watering arrangement which, by means of the water passing through, significantly influences the control behaviour of the valve, a swelling body preferably being used as sensor element, with surface-enlarging measures, which body actuates an electronic circuit which in the inertia or rest state functions in a currentless or virtually currentless manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein feuchtegeregeltes Ventil, zur automa tischen Betätigung einer Bewässerungseinrichtung, die durch das hindurchtretende Wasser das Regelverhalten des Ventils nennens wert beeinflußt, wobei als Sensorelement vorzugsweise ein Quell körper mit oberflächenvergrößernden Maßnahmen eingesetzt wird, der eine elektronische Schaltung anspricht, die im Beharrungs- bzw. Ruhezustand stromlos bzw. nahezu stromlos funktioniert.The invention relates to a moisture-controlled valve for automa table operation of an irrigation system by the water that passes through is known as the control behavior of the valve value influenced, preferably a source as the sensor element body is used with surface-enlarging measures, that responds to an electronic circuit that or idle state works or almost de-energized.

Feuchtegeregelte Ventile sind in verschiedenen Ausführungen be kanntgeworden.Humidity-controlled valves are available in different versions became known.

Bei der DE-OS 23 25 980 wird eine Einrichtung beschrieben, die einen relativ kurzen Quellkörper aus einer Anzahl von Scheiben aus Zellulosematerial in einem zylindrischen Ventilkörper zwi schen einem Innenflansch am Ende des Ventilkörpers und einer Membran, die eine Ventilkammer begrenzt und unter dem Einfluß einer Quellung des Quellkörpers den Auslaß in dieser Ventilkammer schließt. Der Nachteil dieser bekannten Bewässerungsventilein richtung liegt darin, daß keine Maßnahmen zur Einstellung des Bewässerungszyklus vorgesehen sind. Eine solche Einstellung ist jedoch unerläßlich. Der Wasserbedarf der Pflanzen ist unter schiedlich, so daß es möglich sein muß, die Liefermenge des Ventils an den jeweils herrschenden Bedarf anzupassen. Darüber hinaus ist eine Bewässerung um so wirkungsvoller, je gleichmäßi ger die Wasserzufuhr durchgeführt wird. Es ist sofort einsichtig, daß eine kontinuierliche Wasserzufuhr, die genau dem Maß ent spricht, das die Pflanzen entnehmen, ideal wäre. Eine genau der Wasserentnahme der Pflanzen angepaßte gleichmäßige Dosierung ist selbstverständlich nur theoretisch erreichbar und stellt ein Idealziel dar.In DE-OS 23 25 980 a device is described that a relatively short swelling body from a number of disks made of cellulose material in a cylindrical valve body between an inner flange at the end of the valve body and one Membrane that defines a valve chamber and under the influence a swelling of the swelling body the outlet in this valve chamber closes. The disadvantage of these known irrigation valves Direction is that no measures to stop the Irrigation cycle are provided. Such an attitude is however indispensable. The water requirement of the plants is below different, so that it must be possible to determine the delivery quantity of the Adjust valve to the prevailing need. About that moreover, irrigation is all the more effective, the more evenly water supply is carried out. It is immediately clear that a continuous supply of water, which is exactly the measure speaks that the plants take, would be ideal. One of them Water removal from the plants is adjusted to the uniform dosage of course only reachable in theory and hires Ideal goal.

In der DE-GM 77 06 643 ist ein Bewässerungsventil beschrieben, das mit einem Quellkörper aus Holz, das in einem Lochzylinder unter gebracht ist, arbeitet. Auf einer Seite des Quellkörpers sitzt ein Gewindestopfen, am anderen Ende ist das Membranventil mon tiert. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben des Gewinde stopfens kann die Ansprechschwelle des Hygrostaten eingestellt werden. Dieses Gerät soll in die Erde eingegraben werden. Die Justierung des Ventils ist so gesehen sehr umständlich, darüber hinaus ist die Justierung des Spiels für den Quellkörper grund sätzlich kein ausreichendes Mittel, um eine optimale künstliche Bewässerung sicherzustellen. Es wird nur die Quellänge festge legt, bei der das Ventil schließt, bzw. öffnet. So läßt sich eigentlich nur die Feuchtigkeitsansprechschwelle einstellen, nicht aber die Schaltfrequenz variieren. Der Einbau dieses Hygro staten hat weiterhin den Nachteil, daß die Feuchtigkeitsabgabe des Holzes in die Erde zu langsam vor sich geht, so daß sich lange Abschaltzeiten ergeben, die weit vom Idealziel entfernt sind. Außerdem soll bereits dann bewässert werden, wenn die Erde bis in ca. 3-5 cm Tiefe ausgetrocknet ist, diese Möglichkeit ist bei dem obenerwähnten Bewässerungsventil nicht gegeben, da eine Austrocknung in dieser Tiefe nicht erkannt wird. In DE-GM 77 06 643 an irrigation valve is described with a swelling body made of wood, which is placed in a perforated cylinder brought, works. Sitting on one side of the swelling body a threaded plug, at the other end is the diaphragm valve mon animals. By screwing in the thread more or less deeply the response threshold of the hygrostat can be set will. This device is to be buried in the ground. The Adjusting the valve is very cumbersome, above that in addition, the adjustment of the game for the source body is basic In addition, it is not a sufficient means to achieve an optimal artificial Ensure irrigation. Only the source length is determined at which the valve closes or opens. So you can actually just set the moisture response threshold, but the switching frequency does not vary. The installation of this hygro staten also has the disadvantage that the moisture release of the wood in the earth is going too slowly, so that result in long switch-off times that are far from ideal are. In addition, it should be irrigated when the earth this possibility has dried out to a depth of approx. 3-5 cm is not given in the above-mentioned irrigation valve, because dehydration at this depth is not recognized.

Bei der US-PS 35 12 712 ist eine automatische Bewässerungsvor richtung mit einem Feuchtigkeitsfühler beschrieben, der über einen Docht mit dem zu bewässernden Erdreich verbunden ist. Der Docht ist der übrigen Luftfeuchtigkeit ebenfalls ausgesetzt. Der Feuchtigkeitsfühler besitzt einen Quellkörper in der Form von hohlzylindrischen Holzblöckchen, deren Quellung auf einer Anzei gevorrichtung und auf ein Bewässerungsventil übertragen wird. Die Bewässerungsvorrichtung erfaßt sowohl die Erdfeuchtigkeit, als auch die Luftfeuchtigkeit, es besteht jedoch keine Möglichkeit, den Einfluß dieser beiden Parameter einzustellen.In US-PS 35 12 712 is an automatic irrigation Direction described with a humidity sensor that over a wick is connected to the soil to be irrigated. The Wick is also exposed to the remaining humidity. The Moisture sensor has a swelling body in the form of hollow cylindrical blocks of wood, the swelling of which is shown on a display Device and is transferred to an irrigation valve. The Irrigation device records both the soil moisture, as well also the humidity, but there is no way adjust the influence of these two parameters.

task

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Be wässerungsventileinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, sowohl die Schaltfrequenz als die Ansprechschwelle feuchtigkeits abhängig darzustellen. Hinzu kommt die Aufgabe, ein Ventil zu schaffen, das sowohl für Drucke der üblichen Wasserversorgung (z. B. 6 bar) bis herunter zu Drucken, die bei der Bewässerung aus einem Gartenfaß entstehen (0,001 bar) geeignet ist.The present invention has for its object a Be water valve device that is able to both the switching frequency and the response threshold moisture depict dependent. In addition, there is the task of a valve create that for both prints of the usual water supply (e.g. 6 bar) down to pressure that when irrigating out a garden barrel (0.001 bar) is suitable.

solution

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird dadurch erreicht, daß ein Sensorelement (Fig. 1), bestehend aus einem Quellkörper (1), der vorteilhafterweise mit oberflächenvergrößernden Einrich tungen (1′) versehen ist (Querschnitt), dadurch gekennzeichnet, daß er z. B. aus Fichtenholz besteht, wobei die Längsrichtung des Quellkörpers tangential zu den Jahresringen verläuft. Der Quell körper (1, 1′) ist in einem Ventilkörper (2, 2′) axial gelagert, so, daß er bodenseitig abgestützt ist und stirnseitig über ein radiales Führungselement (3) eine Mikroschaltereinrichtung (4) betätigt. Die Mikroschaltereinrichtung (4) ist schwimmend am Zentrierstück (2) gelagert (5) und kann über eine Einstellmutter (6) justiert werden. Die Mikroschaltereinrichtung (4) ist geeig net, die elektronische Schaltung, die nachfolgend beschrieben wird, feuchteabhängig zu regeln. Das Sensorelement (10) wird über eine vorteilhafterweise kegelig ausgeführte Spitze gehal ten.The solution of the problem according to the invention is achieved in that a sensor element ( Fig. 1) consisting of a swelling body ( 1 ), which is advantageously provided with surface-enlarging devices ( 1 ' ) (cross section), characterized in that it comprises z. B. consists of spruce wood, the longitudinal direction of the swelling body is tangent to the annual rings. The source body ( 1, 1 ' ) is axially supported in a valve body ( 2, 2' ) so that it is supported on the bottom and actuates a microswitch device ( 4 ) on the end face via a radial guide element ( 3 ). The micro-switch means (4) is floatingly mounted on the centering piece (2) (5) and can be adjusted via an adjusting nut (6). The microswitch device ( 4 ) is suitable for regulating the electronic circuit, which is described below, as a function of moisture. The sensor element ( 10 ) is held via an advantageously tapered tip.

Functional description of the sensor element ( Fig. 1)

Der Quellkörper (1) mit oberflächenvergrößernden Maßnahmen (1′) wird bis zu einem gewissen Punkt in das Erdreich gesteckt. Die Steuerung der Bewässerungszeit erfolgt u. a. über einen in der Nähe des Sensorelements angebrachten Tropfnippel (7). Das bei geöffnetem Ventil aus dem z. B. Tropfnippel austretende Wasser muß zunächst durch die Erde über Kapillarwirkung zum Quellkörper (1) gelangen und dabei eine bestimmte Strecke zurücklegen. Durch Versetzen des Sensorelements (10) zum Tropfnippel hin oder weg kann die Zeitkonstante beeinflußt werden. Die Eindringtiefe des Quellkörpers (1) in die Erde beeinflußt wesentlich die Gesamtbe wässerungszeit. Da die Trockenzeit durch die oberflächenver größernden Maßnahmen des Quellkörpers relativ kurz und einstellbar sind, kann die angestrebte häufige kurzzeitige Bewäs serungsdauer mit guter Näherung erreicht werden. The source body ( 1 ) with surface-enlarging measures ( 1 ' ) is inserted into the ground to a certain point. The watering time is controlled, among other things, by means of a drip nipple ( 7 ) located near the sensor element. The open valve from the z. B. Water dripping nipples must first pass through the earth via capillary action to the swelling body ( 1 ) and cover a certain distance. The time constant can be influenced by moving the sensor element ( 10 ) towards or away from the drip nipple. The depth of penetration of the swelling body ( 1 ) significantly affects the total watering time. Since the drying time is relatively short and adjustable by the surface-increasing measures of the swelling body, the desired short-term watering duration can be achieved with good approximation.

Setting the sensor element

Zunächst wird der Quellkörper (1) z. B. eine Stunde lang gewäs sert und dann in den Ventilkörper eingesetzt. Die Stellmutter (6) wird dann so weit eingedreht, bis das Ventil schließt. Dadurch wird sichergestellt, daß jedes Schrumpfen des Quellkörpers (1) einen Wasserdurchgang durch das Ventil zur Folge hat. Da in der Praxis die einzelnen Tropfstellen nicht genau in der gleichen Höhe liegen, muß bei dieser Ausführung des Bewässerungsventils ein genügender Wasserdruck oder zumindest ausreichender Wasser druck über ein Bewässerungsfaß zur Verfügung stehen.First, the source body ( 1 ) z. B. wa sert for an hour and then inserted into the valve body. The adjusting nut ( 6 ) is then screwed in until the valve closes. This ensures that any shrinkage of the swelling body ( 1 ) results in water passage through the valve. Since in practice the individual drip points are not exactly at the same height, a sufficient water pressure or at least sufficient water pressure must be available via an irrigation barrel in this version of the irrigation valve.

Neben dem unterschiedlich tiefen Einstecken des Quellkörpers (1) in die Erde kann eine weitere Justierung durch Neigen des Ventil körpers vorgenommen werden, ggf. ist es sinnvoll, zwischen dem Quellkörper (1) und (2′) eine Filzscheibe anzuordnen. Hinsicht lich der Einstellung der Bewässerungszeit gilt das bereits vorhin Ausgeführte, d. h., daß auch durch mehr oder weniger tiefes Einstecken ins Erdreich die Zeitkonstanten der Bewässerungszyklen eingestellt werden können (bei konstanter Oberflächengröße).In addition to inserting the swelling body ( 1 ) into the ground at different depths, a further adjustment can be made by tilting the valve body; it may be useful to arrange a felt disc between the swelling body ( 1 ) and ( 2 ' ). Regarding the setting of the irrigation time, what has already been said applies, ie that the time constants of the irrigation cycles can also be set (with constant surface area) by inserting them more or less deeply into the ground.

In Fig. 1 ist das Längenänderungsverhalten des Quellkörpers (1) mit oberflächenvergrößernden Maßnahmen gemäß Fig. 2 dargestellt. Im Vergleich dazu wurde das Verhalten des prinzipiell gleichen Quellkörpers ohne oberflächenvergrößernde Maßnahme eingetragen. Der Unterschied im Zeitverhalten ist deutlich zu erkennen. Im Ergebnis läßt sich festhalten, daß die Zeitkonstante überpropor tional kleiner im Vergleich zur Oberflächenvergrößerung geworden ist. Durch diese entscheidende Verbesserung des Zeitverhaltens ist, die in der Aufgabenstellung angegebene Zielvorstellung nach häufigen kurzzeitigen Bewässerungszyklen realisiert worden.In Fig. 1, the length change behavior of the source body (1) with surface measures 2 is shown in FIG. FIG. In comparison, the behavior of the basically identical swelling body was entered without a surface-enlarging measure. The difference in time behavior can be clearly seen. As a result, it can be stated that the time constant has become disproportionately smaller compared to the surface enlargement. As a result of this decisive improvement in the time behavior, the objective stated in the task was realized after frequent short-term irrigation cycles.

Functional description of the switching electronics ( Fig. 3)

In der Fig. 3 ist die Schaltelektronik des feuchtegeregelten Ventils dargestellt. Man erkennt den Feuchtesensor (Fig. 1) mit der Mikroschaltereinrichtung (4). Der entscheidende Vorteil die ser elektronischen Schaltung besteht darin, daß in der Ruhestel lung keinerlei, bzw. kaum Strom aufgenommen wird. Durch ein bi stabiles elektronisches Relais wird über z. B. zwei Kondensatoren C 1/C 2 ein Schaltimpuls über die Mikroschalter erzeugt, die das Relais in eine jeweils stabile Lage 1, 2, schalten. Nach Errei chen der stabilen Schaltstellung wird der Servomotor z. B. eine Gewindespindel betätigen. Die Gewindespindel betätigt neben dem Schaltvorgang des Ventils auch die Endschalter S 1 und S 2. Die Endschalter S 1 und S 2 schalten jeweils um, so daß dann die gegenständig geschaltete, inzwischen wieder aufgeladene Kapazität C 1 oder C 2 für den nächsten Schaltimpuls zur Verfügung steht. Durch Einsatz von speziellen Kondensatoren kann sichergestellt werden, daß die Forderung eines ruhestromfreien Geräts weitgehend erfüllt wird. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, mit einer Batterie eine sehr große Anzahl von Schaltzyklen durchzu schalten. In Fig. 3, the switching electronics of the moisture-controlled valve is shown. The moisture sensor ( FIG. 1) with the microswitch device ( 4 ) can be seen. The decisive advantage of this electronic circuit is that no or hardly any current is consumed in the rest position. By a bi stable electronic relay is z. B. two capacitors C 1 / C 2 generates a switching pulse via the microswitches that switch the relay into a stable position 1, 2 . After Errei Chen the stable switching position, the servo motor z. B. operate a threaded spindle. In addition to switching the valve, the threaded spindle also actuates the limit switches S 1 and S 2 . The limit switches S 1 and S 2 each switch, so that the oppositely connected, now recharged capacitance C 1 or C 2 is then available for the next switching pulse. By using special capacitors it can be ensured that the requirement of a device with no quiescent current is largely met. This procedure makes it possible to switch a very large number of switching cycles with one battery.

Weiterhin ist es möglich, durch eine Solarzellenschaltung auch eine gepufferte Batterie zu realisieren. Tests haben gezeigt, daß mit einer Standard-9-Volt-Batterie n-Schaltzyklen erreicht wer den, die für 2 Jahre Betriebszeit genügen. Über eine solarzel lengepufferte Batterie kann die Einsatzzeit auf Größenordnung 4 Jahre ausgedehnt werden.It is also possible to implement a buffered battery using a solar cell circuit. Tests have shown that with a standard 9-volt battery n switching cycles can be achieved, which are sufficient for 2 years of operation. Using a solar cell buffered battery, the operating time can be extended to the order of 4 years.

Claims

1. Moisture-controlled valve, for the automatic actuation of an irrigation device which influences the control behavior of the valve by the water passing through, characterized in that a sensor element ( 10 ) or source body ( 1 ) via a switching element ( 4, 5 ) a currentless or almost currentless electronic circuit ( Fig. 3), which actuates the valve via a servo element.

2. Moisture-controlled valve, according to claim 1, characterized in that the swelling body ( 1 ) is provided with measures which increase the surface area ( 1 ' ) and via an intermediate piece ( 3 ), centering element ( 2, 2' ) and adjusting nut ( 6 ) can be adjusted.

3. Moisture-controlled valve according to claim 1 to 2, characterized in that the sensor element ( 10 ) at a certain distance (c) from the drip point ( 7 ) is used and there is the possibility of the source element at a certain depth (b) stuck in the ground.

4. Moisture-controlled valve according to claim 1 to 3, characterized in that the swelling body ( 1, 1 ' ) consists of wood, preferably spruce wood, and / or the swelling is directed tan potential to the annual rings.

5. Moisture-controlled valve according to claim 1 to 4, characterized in that the surface enlargement of the source body ( 1 ' ) is generated by cutting deformation.

6. Moisture-controlled valve according to claim 1 to 5, characterized in that the valve is actuated via a servo motor (M) , or an electromagnet and / or heated bimetal and so a sufficient stroke is available even for small pressures up to 0.001 bar.

7. Moisture-controlled valve according to claim 1 to 6, characterized characterized in that the electronic circuit in the Behar or idle state is almost without current.

8. Moisture-controlled valve according to claim 1 to 7, characterized in that for the circuit ( Fig. 3) capacitor (preferably 2 pieces - C 1 / C 2 ), a relay (preferably bistable - RL) and a battery (B ) , if necessary buffered via solar cells (S) , is used.