PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4439946A1 15.05.1996
Titel Vorrichtung zur selbsttätigen Pflanzenbewässerung
Anmelder Schweikert, Karl, 77815 Bühl, DE
Erfinder Schweikert, Karl, 77815 Bühl, DE
DE-Anmeldedatum 09.11.1994
DE-Aktenzeichen 4439946
Offenlegungstag 15.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1996
IPC-Hauptklasse A01G 25/16
Zusammenfassung Die für den obigen Zweck bekannten Einrichtungen sind entweder nicht witterungsabhängig oder sie haben zur Messung der Feuchtigkeit Sensoren, die unzuverlässig oder aufwendig sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung benutzt das Gewicht einer witterungsabhängig verdunstenden Wassermenge als Kriterium für die Einschalthäufigkeit der Bewässerungsintervalle. Gegenüber anderen nach diesem Prinzip arbeitenden bekannten Vorrichtungen erfordert die erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung wegen der günstigen Lage des gemeinsamen Schwerpunktes der beweglichen Teile der Sensoreinheit in Relation zu deren Drehpunkt keine zusätzliche Aufwendung zur Sicherstellung stabiler Arbeitszustände. Die Bewässerungsdauer ist exakt einstellbar. Die Stromversorgung mit Niederspannung erfolgt netzunabhängig. Berührungslose Schalter gewährleisten sichere Schaltimpulse des Sensors. Die Bedienung ist sinnfällig und einfach und kann von jedermann vorgenommen werden.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Für die selbsttätige Pflanzenbewässerung ist eine Reihe von Lösungen bekannt, die aber nicht alle an solche Anlagen gestellte Anforderungen mit Vertretbarern Aufwand erfüllen.

So haben beispielsweise die sogenannten Bewässerungscoinputer den Nachteil, daß das programmierte Bewässerungsprogramm witterungsunabhängig abläuft. Es bewässert auch beispielsweise bei Regen. Dies bedeutet unnötigen Wasserverbrauch. Zudem ist vor Antritt einer längeren Abwesenheit nicht bekannt, welche Witterungsverhältnisse während dieser Zeit herrschen werden und welche Bewässerungswerte eingestellt werden müssen, um nicht zu viel oder zu wenig zu bewässern.

Es sind auch Geräte dieser Art bekannt, die mit einem in der Nähe der Pflanzen in das Erdreich gesteckten Feuchtigkeitssensor ein Bewässern bei ausreichend vorhandener Feuchtigkeit verhindern sollen. Diese Feuchtigkeitssensoren sind aber sehr störungsanfällig, weil die elektrischen Meßströme im Zusammenhang mit Feuchtigkeit an der Meßstelle im Erdreich im Laufe der Zeit unkontrollierbare Veränderungen verursachen, die das Meßergebnis nachteilig beeinflussen.

Ein weiterer Nachteil dieser Geräte ist, daß sie an den Programmierer gewisse Anforderungen stellen, die von Personen ohne Computererfahrung nicht in jedem Fall erfüllt werden können.

Ein anderer Lösungsweg ist in der Offenlegungsschrift 2 327 587 des Deutschen Patentamtes beschrieben. Dieses Gerät benutzt das Gewicht einer während einer bestimmten Zeit in einem Verdunstungsgefäß Verdunsteten Wassermenge als Kriterium für die Häufigkeit der Einschaltung der Bewässerungsintervalle. Dieses Prinzip wird in obiger Schrift jedoch bereits als bekannt vorausgesetzt, denn die Patentansprüche beziehen sich auf die Verwendung eines Rückhaltemagneten und oder eines mit Flüssigkeit gefüllten hohlen Waagebalkenarmes,mit denen die durch die Reibung im Lager des Waagebalkens verursachten Unregelmäßigkeiten im Betrieb vermieden werden sollen.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung benützt die bekanten Vorteile durch die Verwendung der Verdunstungswassermenge als Kriterium für die Häufigkeit der Einschaltung der Bewässerungsintervalle mit dem Ergebnis, daß nur bewässert wird, wenn die Witterung genügend lange so geartet war, daß eine bestimmte Wassermenge im Verdunstungsbehälter verdunstet ist. Durch die erfindungsgemäße Wahl des Drehpunktes des Waagebalkens der Vorrichtung wird jedoch der in der obigen Schrift beschriebene zusätzliche Aufwand in Form eines Magneten und oder eines hohlen flüssigkeitsgefüllten Waagebalkenarmes, die Unregelmäßigkeiten im Betrieb vermeiden sollen, umgangen.

Darüberhinaus werden schädliche Reibungen im System durch die Verwendung von reibungsfreien Schaltern anstelle reibungsbehafteter Mikroschalter vermieden.

Die genaue Bewässerungszeit wird durch einen Impulszeitschalter sicher bestimmt und ist damit von den Unzulänglichkeiten der Nachfüllung des verdunsteten Wassers unabhängig.

Die Stromversorgung der Bewässerungsanlage erfolgt durch Solarzellen in Verbindung mit einem aufladbaren Akku und ist damit ungefährlich und netzunabhängig.

Durch eine Druckleitung wird das Wasser sicher in die Nähe der Bewässerungsstellen, die sich auch auf unterschiedlichem Niveau befinden können, gebracht. Erst vor Ort wird in den Wasserabzweigungen durch entsprechende Düsen der Wasserdruck soweit verringert, daß der in den Verteilern gespreizte Wasserstrahl wie beim natürlichen Regen mit wenig kinetischer Energie auf das Erdreich um die Pflanzen herum verteilt wird.

Die Bedienung der Vorrichtung ist sinnfällig und einfach und kann von jedermann leicht beherrscht werden.

Zeichnungen

Bild 1 zeigt einen Schnitt durch eine Sensoreinheit bestehend aus Verdunstungsbehälter, berührungslosem Schalter (hier beispielsweise ein Quecksilberneigungsschalter), Waagebalken und Gehäuse. Diese Einheit wird in der Nähe der Pflanzen im Bereich der Sonneneinstrahlung auf das Erdreich gestellt und elektrisch in das Gesamtsystem integriert.

Bild 2 zeigt die Gesamtanlage des Bewässerungssystems mit Steuereinheit, Sensoreinheit und zwei Bewässerungsstellen. Die Steuereinheit ist beispielsweise mit Solarstrom versorgt.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

Ein wesentlicher Teil eines Bewässerungssystems ist die in Bild 1 dargestellte Sensoreinheit. Im Erdreich (1) steht auf Füßen (2) eine daran befestigte Platine (3), die ein Prisma (4) trägt, in dein ein Waagebalken (5) mit einem Gegenprisma (6) pendelnd gelagert ist. An dem Drehpunkt (7) am Waagebalken (5) ist ein Verdunstungsgefäß (8) angebracht, dessen Boden (9) in dieser Position etwa waagrecht steht und dessen Vorderwand (10) wesentlich niederer ist als seine Hinterwand (11). Die gegenüberliegende Seite des Waagebalkens (5) trägt in leichter Schräglage beispielsweise einen Quecksilberneigungsschalter (12) mit dem Quecksilber (13) und den Elektroden (14). In der Nähe des Quecksilberneigungsschalters (12) ist ein Gegengewicht (15) verschiebbar am Waagebalken (5) befestigt. Anstelle des Quecksilberneigungsschalters (12) kann ein nicht dargestellter Reedkontakt zusammen mit einem Magneten dieselbe Funktion übernehmen.

Verdunstungsgefäß (8) auf der im Beispiel linken Seite von der Mittellinie aus und der Quecksilberneigungsschalter (12) und das Gegengewicht (15) auf der rechten Seite der Mittellinie liegen wesentlich höher als das Prisma (4), um das der Waagebalken (5) pendeln kann. Dies hat zur Folge, daß der gemeinsame, nahe der Mittellinie liegende Schwerpunkt der oben genannten drei Teile (8, 12, 15) zusammen mit den Schwerpunkten der Waagebalkenarme schon bei relativ geringer Pendelung des Waagebalkens (5) um Prisma (4) von der einen Seite der Mittellinie auf die auf die andere Seite der Mittellinie kippt und dort jeweils eine stabile Lage einnimmt.

In der dargestellten Position überwiegt links der Mittellinie das Gewicht des im Verdunstungsgefäß (8) befindlichen Verdunstungswasser (16) gegenüber dem Gewicht des Quecksilberneigungsschalters (12) und des Gegengewichtes (15) auf der rechten Seite der Mittellinie, so daß der etwa in der Mitte im Prisma (4) gelagerte Waagebalken (5) links am Anschlag (17) stabil anliegt. Die Menge des Verdunstungswassers (16) kann durch Schwenken des Verdunstungsgefäßes (8) um den Drehpunkt (7) in gewissen Grenzen verändert werden. Das Verdunstungswasser (16) soll in der Menge so bemessen sein, daß vor dessen Völliger Verdunstung das Gewicht rechts der Mittellinie mit dem Quecksilberneigungsschalter (12) und dem Gegengewicht (15) die Oberhand gewinnt und der Waagebalken (5) im Prisma (4) um den Winkel W kippt und rechts am Anschlag (18) stabil anliegt. Diese Position ist in Bild 1 gestrichelt gezeichnet. In dieser Position gelangt das Quecksilber (13) in die neue Lage (19) zwischen die Elektroden (14), so daß der Kontakt geschlossen ist und ein Stromimpuls dem hier nicht dargestellten elektrischen Impulszeitschalter zufließt, der dann über die dort eingestellte Zeitdauer ein Wasserventil öffnet und damit den Bewässerungsvorgang steuert.

Mit den Pflanzen zusammen wird auch das Verdunstungsgefäß (8) bewässert, wobei die im Verdunstungsgefäß (8) platzfindende Wassermenge (20) infolge der Schräglage des Verdunstungsgefäßes (8) ein Vielfaches der Verdunstungswassermenge (16) sein kann, so daß sich der Waagebalken (5) sicher in die Ausgangslage zurückdreht und am Anschlag (17) wieder anliegt. Das überschüssige Wasser läuft nun über die Vorderwand (10) in das Erdreich (1) ab, so daß der Verdunstungsvorgang erneut beginnen kann. Die Dauer der Bewässerung hängt nicht von der unbestimmten Dauer des Füllvorganges des Verdunstungsgefäßes (8) ab, sondern wird exakt bestimmt durch die eingestellte Zeit am Impulszeitschalter.

Die empfindlichen Teile der Sensoreinheit werden durch eine nach unten offene Haube (21) geschützt. Ein Gitter (22) schützt vor wassersuchenden Vögeln, läßt aber die Witterungseinflüsse voll auf das Verdunstungswasser (16) wirken.

Ein Beispiel für eine gesamte Bewässerungsanlage ist in Bild 2 gezeigt. Die in Bild 1 im Detail gezeigte Sensoreinheit als Ganzes ist hier als Sensor (23) auf dem Erdreich (1) stehend dargestellt. Sie ist mit einer elektrischen Leitung (24) verbunden mit der Steuereinheit (25), die über den Haupthahn (26) mit dem üblichen Wasserleitungsnetz verbunden ist. Die Steuereinheit (25) enthält einen durch einen elektrischen Impuls aktivierbaren einstellbaren Impulszeitschalter, wie er beispielsweise als Treppenlichtschalter vielfach verwendet wird. Dieser Impulszeitschalter öffnet ein Ventil, das den Durchgang des Wassers vorn Haupthahn (26) zur Druckleitung (27) freigibt. Die Stromversorgung mit ungefährlicher Niederspannung erfolgt durch Solarzellen (28) in Verbindung mit einem ebenfalls in die Steuereinheit (25) eingebautem aufladbarem Akku. Alternativ kann auch vom Stromnetz über Trafo mit Niederspannung versorgt werden. Als Ventil bietet sich bei größeren Wasserquerschnitten, wie sie für große Flächenregner notwendig sind, ein Kugelventil mit elektromotorischem Antrieb an. Für kleinere Wasserquerschnitte, wie sie beispielsweise für eine Gruppe von Einzelpflanzen ausreichen, genügt ein Magnetventil.

Die Wasserabzweigungen (29, 30, 31) von der Druckleitung (27) sind mit Düsen bestückt, deren Durchlaßquerschnitte so groß sind, daß sich während des Betriebes in den sich anschließenden flexiblen Niederdruckschläuchen (32, 33) ein gegenüber dem Netzdruck in der Druckleitung (27) wesentlich geringerer Druck einstellt. Dieser geringere Druck schont die Niederdruckschläuche (32, 33) und reicht dafür aus, den Wasserstrahl in den Wasserverteilern (34, 35) durch beispielsweise ein in den Wasserstrahl hineinragendes schräg gestelltes Blech zu spreizen. Die Wasserverteiler (34, 35) sind beispielsweise an in das Erdreich (1) gesteckten Stäben (36, 37) einstellbar so befestigt, daß der gespreizte Wasserstrahl mit geringer kinetischer Energie auf das Erdreich (1) um die Pflanzen herum gerichtet werden kann. Die Pflanzen werden damit dem natürlichen Regen ähnlich bewässert. Das Verdunstungsgefäß des Sensors (23) wird durch den Niederdruckschlauch (38) ohne nachgeschalteten Wasserverteiler direkt nachgefüllt.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur selbsttätigen Pflanzenbewässerung mit einem in die zur Bewässerungsanlage führenden Druckwasserleitung eingebauten Ventil, welches in Abhängigkeit von einer Waage, welche ein während des Bewässerungsintervalles auffüllbares und danach während der Trockenzeit durch Verdunstung entleerbares Verdunstungsgefäß aufweist, gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Schwerpunkt von Verdunstungsgefäß (8), Neigungsschalter (12), Gegengewicht (15), Arme des Waagebalkens (5) so weit oberhalb des Prismas (4) um den der Waagebalken (5) mit seinem Gegenprisma (6) schwenkt, liegt, daß bei geringer Wassermenge (16) im Verdunstungsgefäß (8) der Waagebalken (5) mit dem gemeinsamen Schwerpunkt rechts von der Mittellinie vom Anschlag (18) im Falle einer großen Wassermenge (26) im Verdunstungsgefäß (8) der Waagebalken (5) mit dem gemeinsamen Schwerpunkt links von der Mittellinie am Anschlag (17) eine stabile Lage findet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß berührungslose Schalter verwendet werden.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewässerungszeit durch einen mit einem elektrischen Impuls aktivierbaren Zeitschalter eingestellt werden kann
    1. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit Solarzellen (28) in Verbindung mit aufladbarem Akku mit Niederspannung versorgt wird.
  4. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Druckleitung (27) liegenden Wasserabzweige (29, 30, 31) druckmindernde Düsen enthalten.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com