NL8702286A - Inrichting voor het automatisch begieten van planten. - Google Patents

Description

NO 34760 1

Inrichting voor het automatisch begieten van planten.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het automatisch begieten van planten, omvattende: 5 - een vloeistofdichte bak met daarin een substraat waarop de planten zijn geplaatst; - een onder de bak verlopende goot die een open verbinding heeft met de onderzijde van de bak, waarbij in de goot en op althans een deel van de onderwand van de bak een vloeistof absorberende mat is aangebracht, 10 - een meetreservoir dat in open verbinding staat met de goot, - in het meetreservoir aangebrachte niveaumeetmiddelen, - een via een pomp op een vloeistofreservoir aangesloten leidingstelsel met een vloeistofafgiftemondstuk voor elk van de planten, - een processor die signalen van de niveaumeetmiddelen ontvangt en 15 stuursignalen aan de pomp levert.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 83.03579. In deze bekende inrichting worden de niveaumeetmiddelen gevormd door staaf- of stripvormige niveausondes uit elektrisch geleid-baar materiaal die met mechanische klemmiddelen zodanig in het meet-20 reservoir zijn gemonteerd dat de onderkanten zich bevinden bij èen bepaald maximum niveau resp. minimum niveau. Deze niveausondes zijn via daartoe geschikte leidingen verbonden met de processor die in dit geval kan bestaan uit een aantal eenvoudige detectieschakelingen, waarmee vastgesteld wordt of de sondes al dan niet via de vloeistof geaard zijn. 25 Daalt het vloeistofniveau onder het minimum niveau dan wordt het contact tussen de minimum niveausonde en de vloeistof verbroken, hetgeen in de processor wordt gedetecteerd en in responsie waarop een signaal wordt gegenereerd voor het inschakelen van de pomp. Met behulp van de pomp wordt bevochtigingsvloeistof in het leidingstelsel gepompt en via de 30 waterafgiftemondstukken wordt deze vloeistof druppelsgewijs bij elk van de planten afgegeven. Aangezien de vloeistof aanzienlijk sneller wordt toegevoerd dan de planten kunnen opnemen zal het niveau in het meetreservoir stijgen. Zodra de onderkant van de maximum niveausonde met de vloeistof in het meetreservoir contact maakt wordt in de processor een 35 signaal opgewekt waarmee de pomp wordt uitgeschakeld. Dit proces wordt sequentieel herhaald.

Het gebruik van mechanisch instelbare niveausonden heeft het nadeel dat, indien een kweker het om de een of andere reden gewenst vindt om een of beide niveau's op een andere waarde in te stellen, daartoe de 40 mechanische klemmiddelen moeten worden bediend hetgeen als lastig wordt 870228 6 -a 2 m ervaren. Bovendien is een nauwkeurige niveau-instelling met dergelijke sonden juist vanwege deze mechanische verstelling in de praktijk nauwelijks mogelijk gebleken.

Verder wordt met deze bekende inrichting geen enkel inzicht verkre-5 gen in de wijze waarop de planten op de bevochtiging reageren. De voor bepaalde planten gewenste maximum- en minimum niveau's moeten door de kweker op basis van zijn ervaring en op basis van zijn persoonlijke waarneming van het groeigedrag van de planten worden ingesteld.

De uitvinding heeft nu ten doel de inrichting van in de aanhef ge-10 noemde soort dusdanig uit te voeren dat de niveau-instelling aanzienlijk wordt vereenvoudigd en daardoor het bedieningsgemak van de installatie voor de kweker wordt verhoogd, terwijl tevens een veel beter inzicht wordt verkregen in het functioneren van de inrichting, in de wijze waarop de planten op het gedrag van de inrichting reageren en in de invloed 15 die omgevingsomstandigheden hebben op de vochtverdamping van de plant.

Aan deze doelstelling wordt bij een inrichting van in de aanhef genoemde soort voldaan, doordat - de niveaumeetmiddelen worden gevormd door analoge niveaumeetmiddelen waarmee een met het vloeistofniveau in het meetreservoir evenredig sig- 20 naai wordt afgegeven aan de processorschakeling, - instelmiddelen aanwezig zijn waarmee tenminste een het maximum niveau en het minimum niveau bepalend referentiesignaal kan worden ingevoerd in de processor, en - dat de processor het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen dan wel 25 een daarvan afgeleid signaal vergelijkt met de referentiesignalen, ten einde bij het bereiken van een vooraf bepaalde signaalcombinatie de pomp uit te schakelen en bij het bereiken van een andere vooraf bepaalde signaalcombinatie de pomp in te schakelen.

Door gebruik te maken van analoge meetmiddelen die een analoog sig-30 naai afgeven en door een geschikte verwerking van dit analoge signaal kan inzicht worden verkregen in de vochtverdamping van de planten, hetgeen voor een kweker vaak een belangrijk gegeven is. Een voorkeursuitvoeringsvorm wordt in dit verband gekenmerkt doordat de processor een uitgangssignaal, gerelateerd aan de afgeleide van het uitgangssignaal 35 van de niveaumeetmiddelen opwekt, welk uitgangssignaal kan worden gebruikt voor sturing van installaties die het leefklimaat bij de planten beïnvloeden, zoals installaties voor verwarming, ventilatie, belichting, C02-dosering, zonne- of energieafscherming, luchtvochtigheidsregeling. Een verdere uitvoeringsvorm draagt het kenmerk, dat de processor 40 voorzien is van middelen of programmatuur om telkens de afgeleide van 870228 6 «· 3 * - het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen en daarmee de snelheid waarmee het vloeistofniveau van het meetreservoir verandert, te bepalen en daarmee de pomp te schakelen.

Uit de bepaalde snelheid kunnen conclusies worden getrokken omtrent 5 de verdamping van de plant. Op basis van de gemeten snelheid kunnen bovendien start- en stopsignalen voor de pomp worden gegenereerd. In een dergelijke uitvoeringsvorm vormt de snelheid van de verwarming derhalve het belangrijkste criterium voor de pompsturing en niet het eigenlijke niveau in het meetreservoir.

10 De genoemde instelmiddelen kunnen bijvoorbeeld bestaan uit nauwkeu rig instelbare potentiometers, duimwielschakelaars, een digitaal toetsenbord en dergelijke, waarmee enerzijds op zeer gebruikersvriendelijke wijze en anderzijds ook op zeer nauwkeurige wijze signalen gerelateerd aan het minimumniveau en maximumniveau kunnen worden ingegeven in de 15 processor. Ten opzichte van de bekende installatie wordt daarmee het bedieningsgemak en het comfort voor de kweker aanzienlijk verhoogd. Bovendien wordt dankzij deze eenvoudige bediening een aanzienlijke tijdwinst geboekt.

Een verder voordeel van de inrichting volgens de uitvinding schuilt 20 in het feit dat het verloop van het niveau in het meetreservoir in feite continu wordt bijgehouden door de analoge niveaumeetmiddelen. Wordt het verloop van dit niveau in de tijd zichtbaar gemaakt dan blijkt dat een kweker daar direct zeer interessante en nuttige gegevens uit af kan leiden. Een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvin-25 ding heeft daarom het kenmerk dat de processor is gekoppeld met weer-geefmiddelen waarop het verloop van het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen en daarmee het verloop van het vloeistofniveau in het meetreservoir als functie van de tijd zichtbaar kan worden gemaakt. In het bijzonder de hellingshoek in het signaalverloop tussen de maxima en 30 minima levert belangrijke informatie omtrent de snelheid waarmee de vloeistof door de plant wordt opgenomen dan wel verdampt en kan eventueel aanleiding geven tot het nemen van maatregelen door de kweker.

In dit verband heeft een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding het kenmerk, dat de processor voorzien is van middelen of program-35 matuur om telkens de snelheid, waarmee het vloeistofniveau van het meetreservoir verandert, te bepalen.

De uitvinding zal in het volgende nader worden verklaard aan de hand van de bijgaande figuren.

Figuur 1 toont een schematisch overzicht van de belangrijkste 40 onderdelen van de inrichting volgens de uitvinding.

8702286 Λ 4

Figuur 2 toont een doorsnede door de bak en de goot behorend tot de inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 3 toont een voorbeeld van de wijze waarop het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen verloopt.

5 Figuur 4 toont in een diagram het verband tussen zonne-instraling en waterniveau.

Figuur 5 geeft meer details van de analoge niveaumeetmiddelen.

Figuur 6 toont een multiplex configuratie, waarin een aantal inrichtingen volgens de uitvinding met een enkele processor zijn gecombi-10 neerd.

In figuur 1 is een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding op zeer schematische wijze getoond. De inrichting is voorzien van een vloeistofdichte bak 1 met daarin een substraat 2 waarop de planten (in dit voorbeeld drie stuks aangeduid met 3, 4 en 5) zijn ge-15 plaatst elk in een eigen pot resp. aangeduid met 6, 7 en 8. Het kweken van planten op substraat is een techniek, die voor de deskundige bekend verondersteld wordt en derhalve niet nader zal worden besproken. Zoals tevens blijkt uit figuur 2, waarin een doorsnede van de bak 1 is getoond, is onder de bak 1 een goot 10 gemonteerd zodanig dat er een open 20 verbinding bestaat tussen een gleuf in de bodem van de bak 1 waarop de goot 10 aansluit en de goot zelf. In de goot en op de bodemwand van de bak 1 is een mat uit een vloeistof absorberend materiaal, ofwel een materiaal met capillaire werking, aangebracht. Dit materiaal is aangeduid met 11.

25 Aan een uiteinde van de goot is een meetreservoir 12 gemonteerd dat in open verbinding staat met de goot zoals uit figuur 1 blijkt. In dit meetreservoir is een analoge niveausonde 13 geplaatst, die via een daartoe geschikte leiding 14 verbonden is met een niveaumeter 15. De niveaumeter 15 geeft uitgangssignalen af aan een computer 22, die in dit 30 uitvoeringsvoorbeeld de functie van de processor waarneemt. De computer 22 is op gebruikelijke wijze voorzien van een beeldscherm 16 en een toetsenbord 17 alsmede van een centrale verwerkingseenheid.

Aan de onderzijde van het meetreservoir 12 is een afvoerleiding 18 met op afstand bedienbare klep 19 aangebracht, welke klep via de lei-35 ding 23 door een signaal vanaf de computer 22 kan worden bediend. Verder is een afzonderlijke alarmsonde 20 geplaatst in het meetreservoir en via een geschikte leiding 21 verbonden met de computer 22. Deze alarmsonde geeft alleen dan een signaal af indien het vloeistofniveau in het meetreservoir daalt onder een abnormaal lage waarde.

40 De werking van de in de figuren 1 en 2 getoonde schakeling zal in 870228 è 5 meer detail worden besproken aan de hand van figuur 3. In figuur 3 is het verloop van het uitgangssignaal van de analoge niveausonde 13 over een periode van 24 uur als functie van de tijd uitgezet. Langs de verti-kale as is het waterniveau uitgezet in procenten. Het 0% niveau en het 5 100% niveau in het meetreservoir kunnen arbitrair worden gekozen zoals in het volgende nog zal worden besproken. Zoals blijkt uit figuur 3 werd 's morgens om _+ 7.00 uur begonnen met het inschakelen van de pomp en het zolang toevoeren van water totdat het maximumniveau werd bereikt. Opgemerkt wordt dat gedurende de nacht alle vloeistof uit het substraat en 10 uit de absorberende mat is opgenomen dan wel verdampt en dat het niveau van het meetreservoir daarbij is gedaald tot 0%. Na het bereiken van het maximumniveau, in dit geval ingesteld op 70%, wordt de pomp gestopt en wordt voorlopig de waterafgifte beëindigd. De planten hebben, zoals blijkt uit de eerste brede piek in het diagram, kennelijk enige tijd 15 nodig om zich op de nieuwe situatie in te stellen maar beginnen dan water op te nemen hetgeen leidt tot een geleidelijke daling van het waterniveau tot 55%, overeenstemmend met het ingestelde minimumniveau. Na het bereiken van dit minimumniveau wordt de pomp opnieuw gestart en wordt opnieuw druppelsgewijs vloeistof bijgevuld totdat het maximum-20 niveau van 70% weer is bereikt. Direct na het inschakelen van de pomp zal eerst de opstijgende vloeistofstroom in de absorberende mat 11 ge-compenseerd moeten worden voordat het niveau in het meetreservoir zal gaan stijgen. Dit blijkt ook uit de korte horizontale delen in de curve van figuur 3. Dit cyclische proces gaat net zolang door totdat om jKL8.00 25 uur de laatste druppelbeurt wordt gegeven en het niveau daarna mag dalen ook onder het minimumniveau om daarmee een gunstige situatie voor de nacht te creëren.

Uit figuur 3 blijkt dat de snelheid waarmee de vloeistof verdampt resp. door de plant wordt opgenomen in de loop van de ochtend toeneemt 30 om daarna een redelijk stabiel karakter te verkrijgen. De computer 22 is bij voorkeur zodanig geprogrammeerd, dat uit het inkomende signaal, afkomstig van de niveausonde 13 de helling wordt bepaald tussen de maxima en de minima (70% respectievelijk 55%), welke helling direct gerelateerd is aan de snelheid waarmee het waterniveau van het meetreservoir 35 verandert. De computer kan verder zodanig geprogrammeerd zijn, dat bij een te hoge of te lage snelheid (afzonderlijk te bepalen voor de stijgende en dalende delen van de curve) een alarmsignaal wordt gegeven. De snelheidsverschillen worden veroorzaakt (althans gedeeltelijk) door klimaatveranderingen gedurende de dag. Een van de factoren die daarbij 40 een rol spelen, is de zonne-instraling. Zoals blijkt uit figuur 4 neemt 870228 6 9 6 * bij toenemende zonne-instraling de verdamping sterk toe hetgeen zich uit in een sneller dalen van de niveaucurve tussen de maxima en de minima. De kweker kan nu aan de hand van de momentane hellingshoek, die bijvoorbeeld door de computer 22 wordt bepaald, beslissingen nemen omtrent het 5 openen of sluiten van ramen, het verhogen of verlagen van temperatuur en het eventueel aanpassen van vochtigheid. Deze hellingshoek kan enerzijds zichtbaar worden gemaakt op het scherm van de computer maar kan anderzijds ook direct als stuursignaal worden afgegeven aan bijvoorbeeld een mechanisme waarmee de ramen worden bediend, of aan een klimaatregel-10 inrichting waarin dit signaal als een van de eventueel meerdere detec-torsignalen kan worden verwerkt.

In fig. 4 werd de hellingshoek van de curve voortdurend gemeten. De met b aangeduide helling, veroorzaakt door de piek a in de zonne-instraling was voor de computer aanleiding om al voor het bereiken van het 15 minimumniveau de pomp in te schakelen.

In het voorgaande is erop gewezen dat in de inrichting volgens de uitvinding een analoge niveaumeter wordt gebruikt. Alhoewel men hierbij zou kunnen denken aan een eenvoudige vlotter die gekoppeld is met een stand-spanningomvormer zoals een potentiometer of iets dergelijks ver-20 dient een uitvoeringsvorm zonder bewegende delen de voorkeur. Een mogelijke uitvoeringsvorm is schematisch geïllustreerd in figuur 5. In deze figuur is een doorsnede getoond door een deel van de bak 1 met de goot 10 en de daarop aansluitende meetreservoir 12. Ook zijn in de figuur zichtbaar de afvoerklep 19 en het afvoerkanaal 18. In het meetreservoir 25 is een pijp 20 aangebracht waarop aan de bovenzijde luchtdicht een luchtleiding 21 is aangesloten. Het andere uiteinde van deze luchtleiding is luchtdicht aangesloten op een drukgevoelige sensor 24. Dergelijke sensoren zijn in diverse typen in de handel verkrijgbaar en behoeven geen nadere uitleg. Via de elektrische leiding 25 wordt het uitgangssig-30 naai van de sensor 24 toegevoerd aan een niveaumeetschakeling (15 in figuur 1), waarmee het uitgangssignaal van de sensor 24 wordt omgevormd in een voor de computer 22 geschikt signaal.

Het 0% niveau is in dit uitvoeringsvoorbeeld arbitrair gekozen bij de onderzijde van de buis 20, welke onderzijde zich bovendien bevindt 35 onder het laagste niveau van de goot 10 waardoor de analoge niveaudetec-tor gemakkelijk kan worden gecalibreerd. Wordt vloeistof ingegoten in de aanvankelijk lege meetreservoir dan zal het uitgangssignaal van de druk-sensor geen verandering te zien geven tot op het moment dat het 0% niveau wordt bereikt. Op dat moment wordt namelijk de luchthoeveelheid 40 in de buis 20 en in de leiding 21 door de vloeistof afgesloten en iedere 870228 6 7 t- verdere verhoging van het vloeistofniveau in het eigenlijke meetreser-voir zal leiden tot een drukverhoging in dit afgesloten volume lucht resulterend in een daarmee overeenstemmend uitgangssignaal van de druk-sensor 22. Het 100% niveau kan ook eenmalig eenvoudig worden gecali-5 breerd, bijvoorbeeld bij de onderzijde van de bak 1. Het met dit niveau overeenstemmende uitgangssignaal van de druksensor wordt toegewezen aan het 100% niveau en het tussenliggende verloop van het signaal kan in de vorm van een calibratiecurve bijvoorbeeld in het geheugen van de computer worden opgeslagen. Daarmee is de inrichting gereed voor gebruik.

10 De kweker kan met behulp van het toetsenbord eenvoudig procentwaar- den voor het minimum- en het maximumniveau selecteren en invoeren in de computer. In de computer wordt tijdens bedrijf continu het uitgangssignaal van de druksensor 22 vergeleken met deze maximum- en minimumwaarden en bij het bereiken van een van deze grensniveau's wordt de pomp inge-15 schakeld dan wel uitgeschakeld.

Mocht om de een of andere reden het niveau van het meetreservoir zover dalen dat de alarmsonde 20 vrij komt dan wordt het daaruit resulterende signaal door de computer verwerkt tot een geschikt alarmsignaal.

Mocht anderzijds om een of andere reden het niveau van het meetreservoir 20 stijgen boven een vooraf bepaalde grenswaarde, bijvoorbeeld 75% in fig.

3, dan wordt door de computer de klep 19 geopend totdat een vooraf bepaald lager niveau is bereikt, waarbij de kraan 19 wordt gesloten.

In een plantenkwekerij zullen over het algemeen meerdere van dergelijke inrichtingen naast elkaar worden gebruikt, hetzij voor dezelfde 25 soort planten, dan wel voor andere soorten planten per inrichting. Daarbij is het niet nodig om telkens de gehele inrichting te dupliceren. De computer kan in een multiplexconfiguratie worden gebruikt voor het besturen van een groot aantal van dergelijke inrichtingen.

Fig. 6 toont als voorbeeld een installatie voorzien van twee eenhe-30 den als geschetst in fig. 1, via een multiplexer aangesloten op een centrale computer. Elk van de deelinrichtingen heeft twee uitgangsleidingen en een ingangsleiding, te weten een uitgangsleiding 21a, 21b voor de alarmsonde, een uitgangsleiding 27a, 27b voor de niveaudetectieschake-ling en een ingangsleiding 23a, 23b voor sturing van de afvoerklep 19.

35 Tussen de computer 22 en de multiplexer 26 verlopen daarmee overeenstemmende leidingen 21c, 27c en 23c. De functie van de multiplexer 26 wordt via een leiding 28 bestuurd door de computer. Het functioneren van mul-tiplexsystemen wordt voor een deskundige op dit terrein bekend verondersteld en derhalve niet nader besproken.

40 Het zal duidelijk zijn, dat in een dergelijk multiplex systeem een 870228 6 «1 8 4 groot aantal deelinrichtingen elk met eigen parameters op comfortabele gemakkelijke wijze door een kweker kan worden bestuurd en geregeld. Van elk van de deelinrichtingen kunnen de gegevens worden opgeslagen in een geheugen en naar wens van de gebruiker op het scherm zichtbaar gemaakt.

5 Het zal verder duidelijk zijn dat afhankelijk van de gebruikte computer niet altijd een afzonderlijke multiplexer 26 nodig is. De multiplexer-functie is in veel computers integraal ingebouwd.

870228 6

Claims (6)

9 ?

1. Inrichting voor het automatisch begieten van planten, omvattende: 5. een vloeistofdichte bak met daarin een substraat waarop de planten zijn geplaatst; - een onder de bak verlopende goot die een open verbinding heeft met de onderzijde van de bak, waarbij in de goot en op althans een deel van de onderwand van de bak een vloeistof absorberende mat is aangebracht, 10. een meetreservoir dat in open verbinding staat met de goot, - in het meetreservoir aangebrachte niveaumeetmiddelen, - een via een pomp op een vloeistofreservoir aangesloten leidingstelsel met een vloeistofafgiftemondstuk voor elk van de planten, - een processor die signalen van de niveaumeetmiddelen ontvangt en 15 stuursignalen aan de pomp levert, roet het kenmerk, - dat de niveaumeetmiddelen worden gevormd door analoge niveaumeetmiddelen waarmee een met het vloeistofniveau in het meetreservoir evenredig signaal wordt afgegeven aan de processor, - dat instelmiddelen aanwezig zijn waarmee tenminste het maximum niveau 20 en het minimum niveau bepalend referentiesignaal kan worden ingevoerd in de processor, en - dat de processor het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen dan wel een daarvan afgeleid signaal vergelijkt met de referentiesignalen ten einde bij het bereiken van een vooraf bepaalde signaalcombinatie de pomp 25 uit te schakelen en bij het bereiken van een andere vooraf bepaalde signaalcombinatie de pomp in te schakelen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de processor een uitgangssignaal, gerelateerd aan de afgeleide van het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen opwekt, welk uitgangssignaal kan wor- 30 den gebruikt voor sturing van installaties die het leefklimaat bij de planten beïnvloeden, zoals installaties voor verwarming, ventilatie, belichting, C02~dosering, zonne- of energieaf scheming, luchtvochtig-heidsregeling.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de 35 processor voorzien is van middelen of programmatuur om telkens de afgeleide van het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen en daarmee de snelheid, waarmee het vloeistofniveau van het meetreservoir verandert, te bepalen en daarmee de pomp te schakelen.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de 40 processor het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen vergelijkt met 8702.28 6 * * de referentiesignalen ten einde bij het bereiken van het maximum niveau de pomp uit te schakelen en bij het bereiken van het minimum niveau de pomp in te schakelen.

5. Inrichting volgens een der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, 5 dat de processor is gekoppeld met weergeefmiddelen, waarop het verloop van het uitgangssignaal van de niveaumeetmiddelen en daarmee het verloop van het vloeistofniveau in het meetreservoir als functie van de tijd zichtbaar kan worden gemaakt.

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het 10 kenmerk, dat het meetreservoir voorzien is van een afvoerkanaal met een door de processor bestuurbare klep, welke klep door de processor wordt geopend en gesloten bij het bereiken van vooraf bepaalde niveau's. 870228 6