閉鎖螺線管能量儲備的製作方法

2023-05-02 06:03:46

專利名稱：閉鎖螺線管能量儲備的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及灌溉控制裝置，更特別地涉及使用能量儲備的灌溉控制裝置的
^[共 o2.相關技術的討論典型的灌溉控制系統與水閥、泵合作，通過包括灑水裝置、轉子、滴灌管和其它輸 水裝置的多種水分配裝置來控制灌溉用水的流動。這些控制系統廣泛應用於各種灌溉，從 住宅和商業景觀到高爾夫球場和農業灌溉。例如，通過拋出水的噴射或噴霧，轉子進行灌 溉，轉子繞基本垂直的軸旋轉。通常安裝在地下的供水管向轉子供水，並且通常電螺線管控 制閥向轉子。通常，利用閥在開啟和關閉狀態之間的轉換控制通過轉子或其它輸水裝置的水 流。在許多例子裡，螺線管控制閥的位置。用於灌溉的螺線管的兩種基本形式是閉鎖螺線管 和非閉鎖螺線管。典型的非閉鎖螺線管需要連續的電力以維持開啟(灌溉)裝置。因而， 如果典型的交流電或直流電非閉鎖螺線管掉電或停電，作為故障保護閥回到關閉位置。另一方面，開啟閉鎖螺線管需要一定量的能量(例如，第一能量脈衝串)，關閉閉 鎖螺線管需要同樣量的能量(例如，第二能量脈衝串)。通常通過大容量電容器提供開啟/ 關閉脈衝，電容器作為本地能量儲備。如果打開閉鎖螺線管後不久掉電，就沒有足夠的時間 為能量儲備再充電以確保能關閉閉鎖螺線管。如果掉電，並且不能關閉閉鎖螺線管，則大量 非計劃灌溉持續流出，直到發現錯誤手動糾正，由於大量非計劃灌溉，會發生嚴重的草皮損 害。在利用電池或其它可耗盡的電源控制閉鎖螺旋管閥的應用裡，應當注意確保一旦開啟 閥就有足夠的能量去關閉閥以避免過量灌溉。

發明內容
在一個實施例裡，本發明被表徵為一種用於控制灌溉的方法，該方法包括利用來 自第一儲存能量源的電力，向致動器供電以響應於提供灌溉的指令開啟閥，並且如果第二 儲存能量源所儲存的能量水平降到第一閾值水平之下，利用來自第二儲存能量源的電力， 向致動器供電以關閉閥。在另一個實施例裡，本發明被表徵為一種用於控制灌溉的方法，該方法包括利用 來自第一儲存能量源的電力，向致動器供電以響應於提供灌溉的指令開啟閥；利用來自第 二儲存能量源的電力，向致動器供電以響應於終止條件(例如，超出時間閾值)關閉閥，第 二儲存能量源與第一儲存能量源是分開的。在又一個實施例裡，本發明被表徵為一種灌溉裝置，該灌溉裝置包括致動器、第一 儲存能量源和第二儲存能量源，致動器被配置成控制流向至少一個輸水裝置的水流，第一 儲存能量源被配置成向致動器供電以實施通過至少一個輸水裝置的灌溉，第二儲存能量源 與第一儲存能量源是分開的，其中第二儲存能量源被配置成向致動器供電以終止通過至少 一個輸水裝置的灌溉。該灌溉裝置還包括控制器，該控制器被配置成使第一儲存能量源向 致動器供電以響應於提供灌溉的指令實施灌溉，使第二儲存能量源向致動器供電以響應於終止條件終止灌溉。附圖詳細描述下面結合附圖進行更詳細的描述，本發明的多個實施例中的上面提到的和其它方 面、特徵和優點會更加顯而易見。


圖1描述了根據某些實施例的灌溉系統的簡化框圖。圖2描述了根據某些實施例的接收通信和/或控制灌溉的過程的簡化流程圖。圖3描述了灌溉裝置的實施例的簡化框圖，灌溉裝置耦合併控制場站 (fieldstation)，還與二線式接口耦合以接收電力、灌溉控制指令、參數和/或其它此類通圖4是更加詳細地示出了根據多個實施例的圖3灌溉裝置的多個組成元件的框 圖。圖5是根據一個實施例的用於控制灌溉的方法的流程圖。在附圖的數個視圖中，相應的附圖標記表示相應的元件。本領域技術人員將意識 到圖裡為簡單和清楚舉例說明的元件，沒有必要按比例描繪。例如，為幫助提高本發明各種 實施例的理解，圖中某些元件的尺寸相對其它元件的尺寸可放大。另外，為了便於更少混淆 地查看本發明的各種實施例，常常不描述通用而好理解的、在商業上切實可行的設備裡有 用或必須的元件。詳細描述下面的描述不在限制意義上進行，而僅僅出於描述實施例基本原則的目的進行。 本發明的範圍應當參考權利要求確定。整個說明書中對「 一個實施例」、「實施例」或類似語言的引用意味著，連同實施例 描述的特定特徵、結構或特性包括在本發明的至少一個實施例裡。因而，短語「在一個實施 例裡」、「在實施例裡」和類似語言的出現在整個說明書中可以但不是必須全部指同樣的實 施例。
圖1描繪了根據某些實施例的灌溉系統120的簡化框圖。該灌溉系統包括灌溉控 制器122和一個或多個遠程灌溉裝置124，遠程灌溉裝置通過一個或多個雙線電源線、通路 或接口 126與灌溉控制器122耦合。灌溉裝置124各自可包括電子控制模塊，並與一個或 多個閥和/或場站130耦合，其與一個或多個灑水裝置、轉子、滴灌管和/或其它輸水裝置 132合作以向輸水裝置供水。在某些具體實施例中，灌溉控制器122是衛星控制器，還與中 央灌溉控制器140耦合，中央灌溉控制器對灌溉控制器提供至少部分控制。通常，中央灌溉 控制器140與多個灌溉控制器122和/或其它此類衛星灌溉控制器耦合，以通過多個灌溉 控制器協調灌溉。灌溉控制器122還包括編碼器134，該編碼器使灌溉控制器能將信息編碼到交流 電信號上，例如，通過對一個或多個信號的正的和/或負的峰值進行削波，附加從而在向一 個或多個灌溉裝置124供電之外提供通信。在現有技術中編碼器是眾所周知的，因此沒有 給出對編碼器的進一步說明。與二線式接口 126耦合的灌溉裝置從二線式線路和/或接口 126引出運行功率，以及接收通信，例如，灌溉指令、參數、條件等等，其至少部分能用於控制 和/或協調灌溉和/或灌溉調度的實現。此外，灌溉控制器122可任選地與一個或多個分布式網絡142耦合，例如，內聯網、
5網際網路或其它此類網絡。然而，可以理解的是，網絡142實質上是任何有關的用於傳達數據 的有線或無線通信網絡、網絡或網絡的組合，例如，公共交換電話網絡(PSTN)、蜂窩、傳呼、 無線電頻率廣播、一個或多個光纖的混合網絡、電纜和/或衛星以及其它有關的網絡，並且 灌溉控制器通過有線、無線或有線和無線耦合的組合連接網絡。通過與網絡耦合，灌溉控制 器122能訪問網絡上的其它裝置144，例如，伺服器、氣象站、資料庫等等，以接收和/或轉發 調度信息、控制信息、天氣信息、土壤水分蒸發蒸騰損失總量(ET)數據，運行參數，和/或其 它此類有關的數據和信息。在運行中，灌溉裝置124接收來自二線式接口 126的輸入電信號，並嘗試對編碼到 交流電壓輸入信號上的通信解碼。在某些具體實現裡，基於接收到同步信號，灌溉裝置檢測 同步脈衝或其它標識符，並同步灌溉裝置的時基和/或運轉。對來自輸入信號的附加數據 解碼。當多個灌溉裝置在單一的二線接口上活動時，電力信號可包括裝置標識符(ID)，該標 識符指示通信被定向至哪個灌溉裝置或哪些灌溉裝置。同樣地，灌溉裝置可從解碼的數據 中提取裝置ID，並確定通信是否被定向至灌溉裝置。當通信被定向至灌溉裝置時，灌溉裝置 可利用解碼的數據並採取適當的動作，例如，啟動或停止灌溉、實現指令或調度、改變參數，寸寸。圖2描繪了根據某些實施例的接收通信和/或控制灌溉的過程220的簡化流程 圖。在步驟222，檢測同步標識符。通常，由調製脈衝或系列脈衝定義同步標識符，這些脈衝 可與其它調製區分，例如，預定模式、衰減或削波脈衝(舉例來說，削波脈衝的負側)的預定 部分、通過預定量或其它可檢測的調製衰減一個或多個脈衝。在步驟224，同步灌溉裝置，例如，記錄同步脈衝的接收和一個或多個內時鐘和/ 或計時器之間的關係，調整一個或多個內時鐘和/或時間、和/或內元件操作和/或其它此 類同步。例如，在某些實施例裡，同步提供了針對灌溉裝置和/或灌溉裝置的過程的已知起 始點，以重啟時鐘和準備去經由二線通路接收數據。在步驟226，對多個數據脈衝進行檢測、 解碼。這些數據脈衝包括裝置ID、指令、參數和/或其它此類信息，就像上面和下面進一步 描述的那樣。在步驟230，確定由二線式接口接收的數據是否被定向至灌溉裝置。當通信沒 有被定向至灌溉控制器時，過程220終止和/或返回步驟220去等待後續同步。可選擇地， 進入步驟232，其中灌溉裝置124採取適當的動作，例如，啟動灌溉、中斷和/或停止灌溉、改 變參數、確定本地參數和基於所確定的參數傳輸通信，和/或其它此類動作。圖3描繪了灌溉裝置124的實施例的簡化框圖，該灌溉裝置耦合併控制場站130， 並進一步與二線式接口 126耦合以接收電力、灌溉控制指令、參數和/或其它此類通信。多 個灌溉裝置124可與單一的二線式接口 126耦合。灌溉裝置124包括控制器322、一個或 多個存儲器324、二線式接口輸入326、交流電輸入轉換單元330、可變基準電壓發電機332、 一個或多個數據電壓比較器334、基準電壓電平控制器336、一個或多個計時器340、裝置ID 比較器342、數據通信鑑定器(eValimtor)344、和一個或多個動作執行單元346，例如，灌溉 啟動單元、灌溉停止單元和/或其它此類單元，這些動作執行單元根據由二線式接口接收 的數據通信實施動作。灌溉裝置的組件通過一個或多個直接連接、總線和/或其它相關耦 合350耦合。某些實施例還包括能量儲備352和/或其它備用電源，它們可使灌溉裝置124 能在通過二線式接口的供電被中斷的情況下根據本地儲存的灌溉調度去發起灌溉。在某些 例子裡，可使用來自二線式接口的電力在能量儲備裡儲存電力。
通過硬體、固件、軟體或它們的結合可實現灌溉裝置。在某些實現裡，一個或多個 灌溉裝置的組件通過單一微處理器、集成電路、微控制器或其它裝置實現。附加地或可選擇 地，一個或多個灌溉裝置的組件可在控制器322內實現。例如，基準電壓控制器336、部分或 全部存儲器324、計時器340、ID比較器342、通信鑑定器344、一個或多個動作執行單元346 和/或其它組件在整體或部分上通過控制器322實現。在某些實現裡，灌溉裝置124包括 電子控制模塊360，該模塊包含一個或多個組件用於對所接收的輸入信號解碼，例如，轉換 單元330、可變基準電壓發電機332、比較器334、基準電壓控制器336和/或一個或多個計 時器340。附加地，在某些例子裡，ID比較器342和/或通信。在某些實施例裡，灌溉裝置 124的許多元件通過微控制器實現，例如，由亞利桑那州錢德勒微晶片技術有限公司製造的 PIC16F677/687/689系列之一或其它類似的控制器。通過一個或多個處理器、微處理器、微控制器、狀態機或其它此類有關的控制器或 提供所有功能、數據處理和對灌溉裝置124的控制的控制器的組合來實現控制器322。一 個或多個存儲器324可存儲軟體程序、可執行程序、灌溉控制程序、調度、運行時參數、土壤 情況和參數、其它有關的程序和數據、可由處理器、機器和計算機執行的指令。通過只讀存 儲器、隨機存取存儲器、電可擦除只讀存儲器、易失磁碟驅動器、快閃記憶體、可移動介質(舉例來 說，軟盤、硬碟、光碟(⑶)、數字多功能光碟(DVD)、快閃記憶體等等)、實質上任何其它有關的存儲 器或存儲器的結合可實現存儲器。一般地，存儲器324也稱為計算機可讀介質。就像上面介紹的那樣，控制器和/或灌溉裝置124的其它組件通過儲存在存儲器 內的軟體實現，並在微控制器或處理器上執行，或相反地，以固件形式儲存和執行。另外，通 過邏輯器件、固件和/或它們的結合可實現控制器和/或其它組件。因此，利用實質上任何 相關的處理器邏輯或邏輯電路，可執行這裡描述的處理。交流輸入轉換單元330與二線式接口輸入326耦合以接收交流電壓信號。部分 地，轉換單元330衰減產生數據信號(VDATAF)的信號，數據信號處於更容易被灌溉裝置124 使用的電平。例如，在某些例子裡，電壓衰減到能用於集成電路的電平，例如5V或更低。另 外，在某些實施例裡，在進一步處理輸入信號時，轉換單元330標識或提取輸入信號基準電 壓(VREFF)作為基準水平和/或偏壓水平。可變基準電壓發電機332由控制器322部分地控制，並產生由比較器334使用的 比較器基準電壓。在某些實施例裡，可變基準電壓發電機能改變基準電壓，從而允許在標識 輸入信號的不同方面時利用單個比較器，就像下面將詳細描述的那樣，例如，以第一電平施 加第一基準電壓來標識同步指示，並將基準電壓改變到第二電壓電平以檢測編碼到信號上 的數據位。可包括基準電壓控制器336，其部分地指示出由可變基準電壓發電機332產生的 基準電壓的電平。就像上面介紹的那樣，比較器334接收基準電壓，並比較基準電壓與提取的數據 信號(VDATAF)。基於上述比較，比較器產生比較器輸出信號，該信號在所施加的基準電壓和 數據信號之間的關係成比例。比較器輸出信號用於標識編碼在信號上的數據位，並且在某 些實施例裡，還可將灌溉裝置124的至少一部分從休眠或睡眠狀態激活或喚醒，休眠或睡 眠狀態顯著地減少電力消耗，就像下面詳細描述的那樣。在某些實施例裡，基於一個或多個 時間閾值(例如自檢測數據位起的時間)，計時器340協同比較器輸出用於標識數據位和/ 或同步。計時器還可將灌溉裝置124的至少一部分從休眠或睡眠狀態激活或喚醒，休眠或
7睡眠狀態顯著地減少供電消耗。ID比較器342和通信鑑定器單元344從所接收位中提取數據以確定輸入信號上編 碼的通信是否被定向至灌溉裝置124和/或標識參數、指令和/或請求。灌溉啟動單元346 能執行一個或多個指令，例如，啟動一個或多個場站130、調整參數和/或實施其它操作。圖4是更加詳細地示出圖3灌溉裝置的多個組件元件的框圖。為了清楚起見，圖3 示出的灌溉裝置的多個組件元件在圖4的例示裡已被略去。在圖4中，灌溉裝置124被示 為具有與轉換單元330連通的能量儲備352，能量儲備在控制器322的控制下運行。控制器 還控制驅動電路400(舉例來說，H橋電路)以實施雙向電流以供開啟/關閉(例如正向和 反向激活)螺線管405。圖4還更加詳細地示出可用於實現能量儲備352的各種組件。具體地，能量儲備 352被示為具有第一能量儲備410和第二能量儲備415，第一和第二能量儲備被定位成通過 電路400向螺線管405供電。能量儲備352還包括能量儲備濾波器425、第一二極體430和 第二二極體435。數據濾波器420被示為接收來自輸入326的信令，並向轉換單元330提供 此類輸入。因為第一能量儲備410通常用於啟動灌溉裝置124以提供灌溉，所以它被描述為 「開啟」能量儲備。在一實施例裡，第一能量儲備410起到儲存的能量源的作用以用於向諸 如螺線管405的致動器供電，從而開啟關聯灌溉閥(舉例來說，閥130)以實施灌溉。第一 能量儲備利用能夠向螺線管提供所需電力的一裝置(舉例來說，電池、電容器、準電容器、 超級電容器、超電容和它們的組合)實現。根據數個實施例，第二能量儲備415用於向螺線管供電使其處於「關閉」狀態以關 閉關聯灌溉閥並終止灌溉。利用任一組件(舉例來說，電池和/或電容器)和用於實現第 一能量儲備410的技術來實現第二能量儲備。通常，利用相同的或類似的組件配置第一和 第二能量儲備，但這不是必需的。就像上面記錄的那樣，螺線管405通常與合適的諸如閥130的灌溉閥耦合，該閥一 端耦合到供水管，另一端耦合到一個或多個輸水裝置。閥和所使用的輸水裝置的類型對本 發明的各個實施例並非是關鍵的，因而，略去對此類組件的進一步的描述。作為特定類型致動器的螺線管405通常利用閉鎖螺線管實現，開啟和關閉閉鎖螺 線管需要能量(舉例來說，能量的脈衝串)。螺線管的一個特徵是，其可被配置成控制流向 一個或多個輸水裝置的水流。螺線管的開啟位置指提供灌溉的開啟的閥的位置，螺線管的 關閉位置指關閉的閥位置，關閉的閥位置不允許通過關聯的輸水裝置灌溉。相比於典型的 非閉鎖螺線管，閉鎖螺線管通常具有較低的電力需要。例如，非閉鎖螺線管需要連續的電力 以維持開啟(灌溉)位置。另一方面，閉鎖螺線管僅需要開啟或關閉的電力；不需要維持開 啟的或關閉的位置的電力。典型的灌溉循環包括向螺線管405供電以打開關聯的灌溉閥從而提供灌溉，維持 螺線管(和關聯的灌溉閥)處於打開狀態直到完成期望的大致灌溉(舉例來說，15分鐘)， 然後向螺線管供電以關閉灌溉閥並終止灌溉。有多種情景，這裡也稱之為灌溉終止情況，其 可觸發、發起或以其它方式創建終止灌溉的需要。這些情景或情況的例子包括灌溉裝置124 的掉電、與灌溉裝置的通信的丟失、灌溉的流逝時間超過了最大的灌溉閾值的確定、電源衰 減至閾值之下、接收來自遠程源(舉例來說，灌溉控制器122)或本地源(舉例來說，控制器322)的終止灌溉的指令、以上情景或情況的組合，等等。在最佳的環境中，在整個灌溉循環(也就是，螺線管405的開啟和關閉)維持灌溉 裝置124的運行電力。通常經由輸入326提供的此運行電力也可用於恢復能量或以其它方 式對第一和第二能量儲備410、415再充電。然而，對灌溉裝置的供電中斷是普遍的。此類供電中斷的原因包括供電接口(舉例來說，二線式接口 126)的物理中斷、向 灌溉裝置供電的灌溉控制器的供電故障、裝置或系統故障、由於灌溉水接觸暴露的灌溉電 線引起的過量洩漏或載荷，等等。當工人關閉或重啟灌溉控制器而一個或多個灌溉裝置正 主動地灌溉時，會出現其它情形。類似地有問題的相關情形包括涉及灌溉裝置的製造或安裝的錯誤。如果灌溉裝置 安裝在激活位置(舉例來說，定位在打開狀態的螺線管閥或活塞)，則發生非指令灌溉。因 此，即使系統並沒有發出開始灌溉的指令，也會發生主動灌溉。在這類情景下，沒有向灌溉 裝置供電，或僅以限制的方式向其供電。不考慮上述原因，在灌溉裝置遇到供電中斷的過程 中，多種情形出現。不考慮上述原因，灌溉裝置上的供電中斷可阻止第一能量儲備410的能量恢復到 足夠關閉螺線管405的水平。例如，在螺線管和關聯閥已打開之後，如果在灌溉循環中出現 供電中斷，則此情形可能是有問題的。例如，考慮只有一個能量儲備(舉例來說，第一能量 儲備410)的情況，並且因為通過向螺線管發送開啟或關閉電流耗盡能量後通常需要一定 的時間去給能量儲備再充電，所以在恢復單一能量儲備的供電以前已經出現供電中斷。在 這個例子裡，由於單一能量儲備沒有足夠的電力進行此類操作，因此不能向螺線管供電以 關閉灌溉閥。同樣地，螺線管以及由此關聯閥將不合需要地保持在打開位置，從而可能造成 對灌溉的損害。為了減小或減輕此類擔心，灌溉裝置124包括第二能量儲備415。在需要終止灌溉 的任何時候，可命令第二能量儲備(舉例來說，通過由控制器322發出的指令)以向螺線管 405供應必須的電力，從而使螺線管和關聯閥關閉，由此終止灌溉。由於沒有要求利用第二 能量儲備去向螺線管405供電以打開閥，因此第二能量儲備將具有足夠的電力來關閉螺線 管，從而關閉閥和終止灌溉。值得注意的是，第二能量儲備415能關閉螺線管405和關聯閥，即使在灌溉循環的 主動灌溉階段過程中灌溉裝置124經歷供電中斷的情況下也如此。在某些情況下，沒有接 收到來自外部源(舉例來說，灌溉控制器122)的指令的情況下，或者，即使灌溉裝置已經掉 電，也可關閉螺線管。根據不同的實施例，用於控制灌溉的灌溉裝置124的操作可包括接收提供灌溉的 指令。該指令可遠程(舉例來說，灌溉控制器122)、本地(舉例來說，控制器322)，或它們 的組合地發起。在遠程指令裡，數據通過輸入326接收，通過數據濾波器420過濾，然後傳 遞到轉換單元330，該轉換單元在控制器322的控制下運行。通常數據濾波器被配置成移除 調製數據上的任何不需要的噪音和電力。在這一點上，來自第一能量儲備410的電力可用於激活螺線管405，從而導致關聯 灌溉閥(例如，閥130)打開。在某些點上，灌溉裝置124確定終止由灌溉裝置提供的灌溉。 利用第二能量儲備415，通過關閉螺線管405此操作發生，從而導致灌溉閥關閉。現在，考慮這個情形，其中灌溉裝置124經歷供電中斷而螺線管是打開的，這阻止第一能量儲備410的能量恢復到足夠關閉螺線管405的水平。由於再一次地不依靠來自第 一能量儲備410的電力去關閉螺線管，因為在許多情況下此功能是由第二能量儲備415來 執行的，因此此類情形沒有消極地影響灌溉裝置125的關閉操作。已經描述了本發明的不同實施例，但是根據本發明的可選實施例，仍可選擇地或 附加地實現進一步的特徵。一個此類特徵涉及在已經出現供電中斷以後執行的操作。在這 個情形下，由於缺少電力控制器322將停止工作。然而，利用第二能量儲備415提供的電力 可維持控制器的操作。第二能量儲備一般不保持延長時間段內對控制器的供電。然而，這 個時間段足以使灌溉裝置終止灌溉，由此避免過量灌溉的情況。這個實施例上的一個變體 是，在開啟螺線管405以前向控制器322供電。然後，可利用控制器確定在接收到灌溉指令 之後第一能量儲備410是否具有足夠的能量去打開螺線管405。因此，僅當第一能量儲備具 有足夠的能量進行此類操作時才打開螺線管。利用第二能量儲備415向控制器322供電的一個潛在缺點是，第二能量儲備的能 量水平會降到關閉螺線管405所需的量之下。為了防止這種情況的出現，以周期的、重複的 或其它方式，灌溉裝置可監控或以其它方式檢測第二能量儲備的能量水平(舉例來說，電 壓電平)。如果第二能量儲備的能量水平降到閾值水平之下，則當第二能量儲備具有足夠的 能量這樣做時，通過第二能量儲備關閉螺線管。根據另一實施例，不僅利用第二能量儲備415，而且利用來自第一能量儲備410的 電力，來實現關閉螺線管405。用於完成這個的一種技術是，在第一和第二能量儲備之間的 電路裡實現第一二極體430。此配置導致這兩個儲備的電力的「或」。雖然第一能量儲備將 消耗大量的能量以向打開螺線管405供電，但它保留附加的能量是可能的，從而可協助第 二能量儲備關閉螺線管。另外的可能性是，在第一能量儲備已部分地或完全地恢復或再充 電之後出現供電中斷。進一步的選擇涉及用於打開和關閉灌溉閥的組件。圖4描繪了作為螺線管405的 這類裝置，但是這不是必要的。可選實現可利用幾乎所有可致動的裝置，其通常通過電力的 作用可控制地操作閥或其它水控制裝置。另外的選擇涉及裝置或用於實現第一和第二能量儲備410、415的一個或多個裝 置。就像上面記錄的那樣，電容器可用於實現這些能量儲備。所使用的電容器的詳細類型 和大小不是關鍵特徵。一般而言，在成本和電力之間有一折衷。增加的電力需求需要更大 的電容器，因而導致系統成本增加。相反，較少的電力需求需要較小的電容器，因而降低系 統成本。只要供電約束沒有危及系統的運行，習慣上儘可能使用儘可能小的電容器。電容 器的故障，特別的用於關閉灌溉閥所使用的電容器會導致對於灌溉情形的損害。所使用的 電容器的大小通常由系統(舉例來說，螺線管405)的電力要求強制規定。作為一個非限制 的例子，在螺線管具有的運轉電壓範圍為從5伏特到50伏特的系統裡可實現具有容量範圍 為從25 ii F到2300 u F的電容器。圖5是描繪根據本發明的實施例的用於控制灌溉的方法的流程圖。特別參考圖4 描繪的灌溉裝置描述這個方法，但是，可以理解的是，所公開的方法並不局限於描述的灌溉 裝置，或者任何其它裝置。框500描繪了操作的可是，其在接收到灌溉指令後開始。在某些 情況下，此操作在圖2的框232後進行。
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可任選的判定框505確定是否有足夠的能量可用於打開致動器，例如螺線管，以 實施灌溉。這個操作可通過確定第一能量儲備410的能量水平(舉例來說，電壓)實現。用 於確定第一能量儲備的所儲存的能量水平的技術利用下面的公式所儲存的能量=l/2*(C*v2)其中C代表電容量，v代表電壓。如果確定了最小的電容量，並且，也確定了用於 打開致動器的最小的所需能量(焦耳)，則用此類信息確定最小的所需電壓，以確保第一能 量儲備的運行。如果沒有足夠的電壓可用，則控制返回，以進一步測量第一能量儲備的能量水平。 如果第一能量儲備的能量水平超出閾值水平，則這個操作有助於僅僅確保螺線管打開。繼 續參考框505，如果有足夠的電壓可用，則控制進入框510。框510包括響應於灌溉指令打開螺線管。例如，這個操作利用來自第一能量儲備 的電力，從而導致提供期望的灌溉。判定框515、520和525涉及可關閉螺線管和關聯閥的不同的終止條件。根據本發 明的不同實施例，可以任何順序實現部分或全部這些條件。判定框515確定終止灌溉的指令是否已被接收。這個指令採取關閉命令的形式， 該關閉命令由灌溉控制器122發送到關聯的灌溉裝置124以發起螺線管的閉。如果終止 灌溉的指令被接收，控制進入框530。框530包括關閉螺線管以關閉閥和終止灌溉，然後該方法終止(框535)。框530 的操作可利用來自第二能量儲備415的電力提供期望能量。可以理解的是，這個操作可在 多種情形執行，在這些情形中由外部源向灌溉裝置提供的電力已中斷。返回判定框515，如果尚未收到終止灌溉的指令，則控制可進入判定框520。框520確定打開螺線管的時間段是否超出最大時間閾值(舉例來說，15分鐘)。如 果時間段已經超出，則控制進入框530，且運行如上所述地繼續。另一方面，如果時間段尚未 超出，則控制進入判定框525。框525確定第二能量儲備的能量水平是否降到閾值水平之下。該閾值水平的例子 是在轉換單元330中測量到的如由能量儲備濾波器425接收到的典型運行電壓的33%。通常，此能量水平是將允許第二能量儲備關閉螺線管405及其關聯閥的能量水 平。這個特徵嘗試阻止這樣的情形，即第二能量儲備被消耗到它不再能用來關閉螺線管的 點。如果第二能量儲備的能量水平降到閾值之下，則控制進入框530，且運行如上所述地繼 續。然而，如果還沒有達到這個閾值，則控制返回例如框515，從而可按需或按期望地重複所 描述的操作。除了前述的操作之外，有可能在灌溉裝置的供電中斷過程中進行框505到530的 操作的部分或全部。例子是這樣的一個，其中由外部源(舉例來說，灌溉控制器122)向灌 溉裝置和關聯組件提供的電力被中斷。考慮此掉電，該方法還可包括例如利用第二能量儲 備415向控制器322供電的可任選特徵。這個特徵允許維持控制器的運轉達一時間段以例 如利用第二能量儲備關閉螺線管。框530涉及利用來自第二源的電力關閉螺線管；即，第二能量儲備415。如果需要 的話，可利用附加的源使得關閉操作利用來自第二能量儲備415和第一能量儲備410的電 力。
雖然可利用這裡描述的示例性的操作系列實現前述的實施例，但可執行附加的或 較少的操作。此外，可以理解，所顯示和描述的操作的順序僅僅是示範性的，而且沒有要求 單一的操作順序。已經描述了本發明的不同實施例，但是可根據本發明的可選擇的實施例 可選擇地或附加地實現其它進一步的特徵。儘管這裡所公開的本發明已經通過具體實施 例、例子和它們的應用進行了描述，但是可由本領域技術人員做出許多改進和變化而不背 離在權利要求裡闡明的本發明的範圍。
權利要求
一種用於控制灌溉的方法，所述方法包括利用來自第一儲存能量源的電力，向致動器供電以響應於提供灌溉的指令打開閥；以及如果第二儲存能量源所儲存的能量水平降到第一閾值水平之下，利用來自第二儲存能量源的電力向致動器供電以關閉閥。
2.如權利要求1所述的方法，還包括確定所述第二儲存能量源所儲存的能量水平。
3.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括在由外部源向控制器供應的電力中斷的情況下，利用所述第二儲存能量源向控制器供電 o
4.如權利要求1所述的方法，還包括確定所述第一儲存能量源所儲存的能量水平，其中如果第一儲存能量源所儲存的能量 水平超出第二閾值水平，則僅僅進行對所述致動器的用於打開所述閥的供電。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一儲存能量源和第二儲存能量源利 用單獨的設備實現。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述第一儲存能量源和第二儲存能量源利 用單獨的電容器實現。
7.如權利要求1所述的方法，還包括如果所述閥是打開的的時間段超過最大時間閾值，則發起對所述致動器的用於關閉所 述閥的供電。
8.如權利要求1所述的方法，還包括響應於接收到終止灌溉的指令，發起對所述致動器的用於關閉閥的供電。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，利用來自所述第二儲存能量源和所述第一 儲存能量源的電力，實現對所述致動器的用於關閉所述閥的供電。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述致動器包括閉鎖螺線管。
11.如權利要求1所述的方法，還包括 接收來自灌溉控制器的指令。
12.如權利要求1所述的方法，還包括解碼從多線式通路接收的交流電信號，以取回所述指令。
13.一種用於控制灌溉的方法，所述方法包括利用來自第一儲存能量源的電力，響應於提供灌溉的指令向致動器供電以打開閥；和 利用來自第二儲存能量源的電力，響應於終止條件向致動器供電以關閉閥，所述第二 儲存能量源與所述第一儲存能量源是獨立的。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，如果所述閥是打開的的時間段超過最大 時間閾值，則所述終止條件出現。
15.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，當灌溉裝置與遠程灌溉控制器之間的通 信消失，則所述終止條件出現，所述灌溉裝置包括所述第一儲存能量源和所述第二儲存能 量源。
16.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，灌溉裝置的供電中斷發生以後，所述終止條件出現，所述灌溉裝置包括所述第一儲存能量源和所述第二儲存能量源。
17.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，響應於接收到終止灌溉的指令，所述終止 條件出現。
18.一種灌溉裝置，包括致動器，其被配置成控制流向至少一個輸水裝置的水流；第一儲存能量源，其被配置成向致動器供電以實施通過至少一個輸水裝置的灌溉； 第二儲存能量源，所述第二儲存能量源與第一儲存能量源是分開的，其中所述第二儲 存能量源被配置成向所述致動器供電以終止通過至少一個輸水裝置的灌溉；和 控制器，其被配置成響應於提供灌溉的指令，使所述第一儲存能量源向所述致動器供電以實施灌溉；以及 響應於終止條件，使所述第二儲存能量源向致動器供電以終止灌溉。
19.如權利要求18所述的灌溉裝置，其特徵在於，所述致動器包括螺線管。
20.如權利要求18所述的灌溉裝置，其特徵在於，所述致動器包括閉鎖螺線管。
21.如權利要求18所述的灌溉裝置，其特徵在於，所述第一儲存能量源和第二儲存能 量源分別包括電容器。
22.如權利要求18所述的灌溉裝置，還包括耦合到所述致動器的閥，所述致動器被配置成控制所述閥的位置以控制流向至少一個 輸水裝置的水流。
全文摘要
本發明涉及閉鎖螺線管能量儲備。一種灌溉裝置包括致動器、第一儲存能量源和第二儲存能量源，致動器被配置成控制流向至少一個輸水裝置的水流，第一儲存能量源被配置成向致動器供電以實施通過至少一個輸水裝置的灌溉，第二儲存能量源與第一儲存能量源是獨立的，其中第二儲存能量源被配置成向致動器供電以終止通過至少一個輸水裝置的灌溉。該灌溉裝置還包括控制器，控制器被配置成使第一儲存能量源響應於提供灌溉的指令向致動器供電以實施灌溉，並使第二儲存能量源響應於終止條件向致動器供電以終止灌溉。
文檔編號A01G25/16GK101849494SQ20091100019
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月22日 優先權日2008年12月22日
發明者T·J·克裡斯 申請人:雷鳥有限公司