DE69938048T2 - Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem, insbesondere für die Bewässerung von begrenzten Grundflächen - Google Patents

Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem, insbesondere für die Bewässerung von begrenzten Grundflächen Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem, insbesondere für die Bewässerung von begrenzten Grundflächen.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Die allgemein bekanntesten Zweidraht Bewässerungssteuersysteme, wie Steuersysteme sind in den US-Patenten US 4,007,458 , US 4,131,882 und US 4,176,395 offenbart, sie stellen die Steuerung einer Anzahl an entfernt angeordneten Bewässerungs- oder Sprinklerventilen von einem zentralen Ort mittels Steuerungssignalen bereit, die auf ein einziges Paar Hochspannungsleitungen, die einen zentralen Encoder und eine Anzahl an entfernten Decodern verbindet, codieren.
  • Das Zweidraht Bewässerungssteuersystem nach US 4,007,458 codiert und überträgt eine Adresse eines spezifischen entfernt angeordneten Bewässerungsventils und An/Aus Signale an ein alternierendes Stromsystem (AC), indem halbe Anteile des Signals abgeschnitten werden, um Nullwerte darzustellen.
  • In US 4,131,882 werden ein Verfahren und ein Gerät zur Steuerung von Ventilen in einem Wasser-Bewässerungssystem beschrieben. Gemäß dem Verfahren werden Steuerungssignale zusammen mit Strom über ein Zweidrahtsystem von einem Encoder zu einer Anzahl an entfernt angeordneten Decodern übertragen. Ein alternierendes Stromsignal wird zur Übertragung von Strom von den Decodern zu den Ventilen und für die Übertragung von Steuerungsinformationen an die Decoder verwendet. Die Steuerungsinformation wird in einem binären Code durch selektives Abschneiden des alternierenden Stromsignals übertragen.
  • In ähnlicher Weise überträgt das interaktive Zweidraht Bewässerungssteuersystem nach US 4,176,395 Daten durch selektives Abschneiden des ursprünglichen Netzfrequenzsignals während acht aufeinander folgenden Zyklen, indem das Netzfrequenzsignal während des folgenden ganzen Zyklus unterdrückt wird, wobei während dieser Zeit ein Feedback-Signal von an spezifischen Flächen angeordneten Sensoren übertragen werden kann, und dann acht ungestörte Netzfrequenzzyklen übertragen werden und das Netzfrequenzsignal für einen folgenden Zyklus unterdrückt wird, wobei während dieser Zeit ein einem übertragbaren Operator entsprechendes Feedback-Signal übertragen werden kann.
  • Die Zweidraht Bewässerungssteuersysteme nach US 4,007,458 , US 4,131,882 und US 4,176,395 kommunizieren mit entfernt angeordneten Bewässerungsventilen oder Decodern, indem sie die Stromsignale folglich abschneiden, während eine Übertragung des Stromleitungsstroms an entfernt angeordnete Bewässerungsventile oder Decoder deutlich verringert ist.
  • Außerdem verwenden die Zweidraht Bewässerungssteuersysteme nach US 4,007,458 und US 4176,395 sinusförmige Signale zur Übertragung von Strom an entfernt angeordnete Bewässerungsventile oder Decoder. Sinusförmige Signale, die Wechselstromsignale sind, müssen im Allgemeinen in Gleichstrom umgewandelt werden, um elektronische Mikroprozessorschaltkreise anzutreiben, was die Gesamtkosten der Zweidraht Bewässerungssysteme für die in die entfernt angeordneten Bewässerungsventile oder Decoder eingebrachte Elektronik erhöht.
  • Eine Aufgabe vorliegenden Erfindung ist es, ein Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem insbesondere zur Steuerung einer Vielzahl steuerbarer Bewässerungs- oder Sprinklerventile, die an spezifisch angeordneten Flächen platziert sind, die Überwachung spezifischer Bewässerungsparameter an den spezifisch angeordneten Flächen und die Kommunikation über ein Zweidrahtkabel mit Leitungs- und Sensordecodern, die an den spezifisch angeordneten Flächen angeordnet sind, bereit zustellen, während der vorstehend beschriebene Stromverlust aufgrund von Signalgebung auf dem Zweidrahtkabel begrenzt wird.
  • Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Stromversorgungssignals zum Betrieb der steuerbaren Bewässerungsventile, was folglich zur Durchführung einer verbesserten Stromübertragung innerhalb allgemeiner Sicherheitsvorgaben führt.
  • Ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit.
  • Die vorstehende Aufgabe, der vorstehende Vorteil und das vorstehende Merkmal zusammen mit zahlreichen weiteren Aufgaben, Vorteilen und Merkmalen werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich. Sie ist gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform erhalten durch ein Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem insbesondere für die Bewässerung von begrenzten Grundflächen und umfassend:
    eine Wasserrohrleitung, die begrenzten Flächen Wasser zuleitet,
    eine erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen, die jedes an einer spezifischen Fläche der begrenzten Grundflächen positioniert sind, sind an die Wasserrohrleitung zum Vorsehen von Bewässerung oder Nichtbewässerung der spezifischen Fläche der begrenzten Grundflächen angeschlossen und jedes weist ein Paar Ventilsteuereingänge auf,
    eine zweite Vielzahl von Feldsensoren, die an spezifischen Flächen der begrenzten Grundflächen positioniert sind, spezifische Bewässerungsparameter zuleiten und die jeder ein Paar Sensorausgänge aufweisen,
    eine dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten, die jede einen Sensordecoder mit einem Paar Sensoreingängen, die an das Paar Sensorausgänge eines spezifischen Feldsensors der zweiten Vielzahl von Feldsensoren zum Zuführen von Strom an die zweite Vielzahl von Feldsensoren und Aufzeichnen der spezifischen Bewässerungsparameter von der zweiten Vielzahl von Feldsensoren angeschlossen sind, und/oder einen Leitungsdecoder mit einem Paar Ventilsteuerausgängen umfassen, die an das Paar Ventilsteuereingänge eines spezifischen steuerbaren Bewässerungsventils der ersten Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen zum Zuleiten von Ventilsteuersignalen an die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen angeschlossen sind, wobei der Sensordecoder und der Leitungsdecoder ferner ein Paar Steuer- und Stromversorgungseingänge aufweisen, eine Steuerungs- und Stromversorgungseinheit mit einem Satz Befehlszeitpläne und mit einem Paar Steuer- und Stromausgängen, die Strom durch Anlegen eines ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, das ein Spannungsmaximum mit einer ersten Impulsbreite definiert und ein Spannungsminimum mit einer zweiten Impulsbreite definiert, an einen des Paars Steuer- und Stromausgänge, gleichzeitiges Anlegen eines zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, das verglichen mit dem ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal ähnlich geformt ist, jedoch eine umgekehrte Polarität aufweist, an einen anderen des Paars Steuer- und Stromausgänge und Anlegen eines alternierenden Gleichstroms, der ein Spannungsmaximum mit einer dritten Impulsbreite definiert und ein Spannungsminimum mit einer vierten Impulsbreite definiert, an das Paar Steuer- und Stromausgänge zuführt,
    ein Zweidrahtkabel, das die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit und die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten miteinander verbindet und das Paar Steuer- und Stromausgänge der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit mit den Steuer- und Stromeingängen der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten verbindet und
    den Strom von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit an jede der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten zuführt, und
    wobei die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit die Befehlszeitpläne über das Zweidrahtkabel an die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten überträgt und die spezifischen Bewässerungsparameter über das Zweidrahtkabel von der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten empfängt.
  • Nach der grundlegenden Umsetzung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform stellt das Anlegen zweier alternierender Gleichstrom-Spannungssignale mit jeweils umgekehrter Polarität an das Zweidrahtkabel eine verbesserte Stromübertragung bezüglich des Anlegens von sinusförmigen Spannungssignalen des Standes der Technik bereit. Die Verbesserung beträgt in etwa Faktor 2. Sinusförmige Spannungssignale, sind zwar für einige Zwecke ideal, erlegen aber eine Beschränkung auf die maximal zu erreichende Stromübertragung während eines Zeitrahmens, verursacht durch die Eigenform des Rechteckspannungssignals verglichen mit einem Rechteckwellen-Rechteckspannungssignal. Außerdem können, wenn man sich auf langsame alternierende Gleichstrom-Spannungssignale zur Stromversorgung der Decoder anstelle von sinusförmigen Spannungssignalen mit 50 Hz oder 60 Hz Standardnetzfrequenzen verlässt, eine geringere Geräuschempfindlichkeit und folglich ein günstigerer Stromkreis implementiert werden, da Geräuschen nur relativ geringe Aufmerksamkeit beigemessen werden sollte. Zusätzlich stellt die Rechteckwellenstruktur des alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals eine ideale Plattform zum Übertragen von binären Informationen bereit, was nachstehend weiter beschrieben wird.
  • Die dem Zweidraht Bewässerungssteuerungs- und Überwachungssystem charakteristische Wasserrohrleitung nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist gänzlich oder teilweise in der Erde verlegt oder die Wasserrohrleitung ist auf der Erde angeordnet. Teile der Rohrleitung, die über Bezugsniveau liegen, stellen bewegliche Abschnitte bereit, die einfach gemäß den Bedingungen der lokalen Flächen in Position gebracht werden können. Außerdem ist die Wasserrohrleitung aus Kunststoffmaterialien oder Metallmaterialien wie etwa Eisen, Stahl, Kupfer, Silber, Gold oder jeglichen Legierungen davon in jeder Kombination davon gebaut. Im Allgemeinen sind Kunststoffrohre günstig, da der Preis gering ist im Vergleich zu Leitungen aus Metallmaterialien und da Kunststoffrohre biegsamer sind, was es möglich macht, die Anordnung der Leitungen ohne große Kosten neu zu arrangieren.
  • Die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist magnetisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch oder Kombinationen davon betrieben. Die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist bevorzugt elektrisch betrieben und wird durch Anlegen eines Einschaltspannungs- oder -stromsignals gefolgt von einem Haltespannungs- oder -stromsignals an das Paar Ventilsteuereingänge geöffnet und durch Anlegen keines Spannungs- oder Stromsignals an das Paar Ventilsteuereingänge geschlossen. Ferner nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform stellen die Leitungsdecoder die Einschaltspannung, die Haltespannung und die Nullspannung der ersten Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen bereit, indem von dem Paar Ventilsteuerausgängen ein gepulstes alternierendes Gleichstrom-Steuerungssignal an das Paar Ventilsteuereingänge in Übereinstimmung mit den übertragenen Befehlszeitplänen gespeist wird. Das gepulste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal definiert eine maximale Differenzspannung in dem Bereich von 25 V bis 45 V wie etwa Bereichen von 27 V bis 43 V oder 30 V bis 40 V, oder bevorzugt beträgt die maximale Differenzspannung 35 V, definiert eine minimale Differenzspannung in dem Bereich von 0 V bis 5 V, wie etwa Bereichen von 0 V bis 3 V oder 0 V bis 1 V, oder bevorzugt beträgt die minimale Differenzspannung 0 V und definiert eine Impulsbreite des Leitungsdecoderausgangs in dem Bereich von 10 µs bis 0,1 s wie etwa Bereichen von 200 µs bis 2 ms oder 800 µs bis 1,25 ms, oder bevorzugt beträgt die Impulsbreite des Leitungsdecoderausgangs 1 ms. Die Impulsbreite des Leitungsdecoderausgangs definiert einen ersten Teil mit der maximalen Differenzspannung und einen zweiten Teil mit der minimalen Differenzspannung. Das gepulste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal bildet die Einschaltspannung, indem der erste Teil länger als oder gleich dem zweiten Teil ist, während eines Zeitraumes in dem Bereich von 10 ms bis 1 s wie etwa 30 ms bis 100 ms, und bildet die Haltespannung, indem der erste Teil kürzer als der zweite Teil ist, während eines Zeitraumes, der in Übereinstimmung mit den Befehlszeitplänen bestimmt wird, die an die Leitungsdecoder durch die Steuer- und Stromversorgungseinheit übertragen werden. Die Teile können jede spezielle Länge haben, um jede Struktur von Signalen, die eine große Vielfalt von Durchschnittsspannungen berücksichtigen, die vorstehend beschriebene Struktur ist jedoch optimal zum Betrieb eines elektrisch betriebenen Bewässerungsventils in Bezug auf den Stromverbrauch des Leitungsdecoders.
  • Die erste Impulsbreite des ersten und zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist gleich der zweiten Impulsbreite, ist kleiner als die zweite Impulsbreite oder ist größer als die zweite Impulsbreite. Vorzugsweise ist die erste Impulsbreite im Wesentlichen gleich zu der zweiten Impulsbreite wobei ein Rechteckwellenspannungssignal begründet wird.
  • Das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal und das zweite Gleichstrom-Spannungssignal nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wechseln mit einer Frequenz, die geringer als Wechselstromfrequenz von Stromnetzen, wie etwa 50 Hz oder 60 Hz, ist. Die erste Impulsbreite des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals liegt in dem Bereich von 100 ms bis 10 s, wie etwa Bereichen von 200 ms bis 2 s, 300 ms bis 1 s, 400 ms bis 800 ms, 450 ms bis 550 ms, 475 ms bis 525 ms oder 490 ms bis 510 ms, oder die erste Impulsbreite ist vorzugsweise 500 ms und die zweite Impulsbreite des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals ist in dem Bereich von 100 ms bis 10 s, wie etwa Bereichen von 200 ms bis 2 s, 300 ms bis 1 s, 400 ms bis 800 ms, 450 ms bis 550 ms, 475 ms bis 525 ms oder 490 ms bis 510 ms, oder die zweite Impulsbreite ist vorzugsweise 500 ms. Indem die Wechsel-, Toggel- oder Inversionsfrequenz der ersten und der zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignale verringert wird, wird die Geräuschempfindlichkeit des Stromkreises verringert und außerdem werden die Toleranzen bezüglich der annehmbaren Genauigkeit von Impulsbreiten vom µs-Bereich in den ms-Bereich verlagert.
  • Das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal und das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen während der ersten Impulsbreite und der zweiten Impulsbreite durchschnittlich Spannungen auf, die größer als oder gleich Nullspannungen sind. Alternativ weisen das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal und das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal während der ersten Impulsbreite und der zweiten Impulsbreite durchschnittlich Spannungen auf, die kleiner als oder gleich Nullspannung sind. Insbesondere weisen das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal und das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal während der ersten Impulsbreite und der zweiten Impulsbreite eine Durchschnittsspannung in dem Bereich von –5 V bis –0,5 V auf, wie etwa Bereichen von –4 V bis –1 V oder –2,5 V bis –1,5 V, oder die Durchschnittsspannung beträgt vorzugsweise –2 V. Das Spannungsmaximum der ersten und zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignale nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt in einem Bereich von +10 V bis +20 V, wie etwa Bereichen von +13 V bis +19 V oder +14 V bis +17 V, oder das Spannungsmaximum ist vorzugsweise +15 V und das Spannungsminimum liegt in einem Bereich von –15 V bis –25 V, wie etwa Bereichen von –17 V bis –23 V und –19 V bis –21 V, oder das Spannungsminimum ist vorzugsweise –20 V. Indem eine zahlenmäßig größere Minimalspannung im Vergleich zu der Maximalspannung angelegt wird, wobei die Durchschnittsspannung unter Grundspannung ausgelöst wird, ist das durch Korrosion verursachte Risiko der Schädigung des Zweidrahtkabels deutlich verringert, da die Schädigung des Zweidrahtkabels an Orten, wo die Anwesenheit einer Isolierschicht um das Zweidrahtkabel beschädigt wurde, auf einem alkalischen Prozess beruht. Der alkalische Prozess gibt Elektronen aufgrund der Spannungsdifferenz an das Bezugsniveau ab und nimmt eine Schicht von Ionen an, die die fehlenden Elektronen ersetzen und somit erzeugt die Schicht von Ionen eine Sättigungsschicht an dem exponierten Teil des Zweidrahtkabels, wodurch die weitere Korrosion des Zweidrahtes verringert wird.
  • Der Maximalstrom nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt in dem Bereich 0,5 A bis 2 A, wie etwa 0,75 A bis 1,5 A und beispielsweise ist der Maximalstrom vorzugsweise 1,1 A und der Minimalstrom liegt in dem Bereich von 20 mA bis 150 mA, wie etwa Bereichen von 30 mA bis 100 mA oder 35 mA bis 85 mA, oder der Minimalstrom ist vorzugsweise 40 mA. Zusätzlich ist die dritte Impulsbreite, die einen Teil des alternierenden Gleichstromsignals definiert, größer als die vierte Impulsbreite, und die vierte Impulsbreite, die einen weiteren Teil des alternierenden Gleichstromsignals definiert, liegt in dem Bereich von 0,1 ms bis 10 ms, wie etwa einem Bereich von 0,5 ms bis 7 ms, oder die vierte Impulsbreite ist vorzugsweise kürzer als 5 ms. Das alternierende Gleichstromsignal stellt Schwachstromsequenzen bereit, während derer Kommunikation von Bewässerungssteuereinheiten, die an spezifischen Orten platziert sind, zu der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit durchgeführt werden können.
  • Die Kommunikation von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit zu den Bewässerungssteuereinheiten, die an spezifischen Orten platziert sind, kann aus Befehlszeitplänen nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen.
  • Die Befehlszeitpläne werden an das Zweidrahtsystem durch Reskalieren der ersten Impulsbreite oder der zweiten Impulsbreite der ersten und der zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignale zu einer fünften Impulsbreite in dem Bereich von 10 ms bis 49 ms, wie etwa Bereichen von 15 ms bis 35 ms oder 17 ms bis 25 ms, oder wobei die fünfte Impulsbreite vorzugsweise 20 ms ist und eine binäre „1" anzeigt oder durch Reskalieren der ersten Impulsbreite oder der zweiten Impulsbreite der ersten und zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignale zu einer sechsten Impulsbreite in dem Bereich von 0,5 ms bis 9 ms, wie etwa Bereichen von 1 ms bis 8 ms oder 2 ms bis 5 ms, oder wobei die sechste Impulsbreite vorzugsweise 5 ms ist und eine binäre „0" anzeigt, übertragen. Durch Anpassen der Impulsbreite der ersten und zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignale anstelle des Abschneidens von Anteilen der Spannungssignale wird die Stromübertragung von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit an die Bewässerungssteuereinheiten deutlich verbessert, während ausgeklügelte Mittel zur Kommunikation bereitgestellt werden.
  • Die übertragenen Befehlszeitpläne gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfassen eine Typenvereinbarung, die zusätzlichen Inhalt einer Übertragung von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit an die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten bestimmt. Der zusätzliche Inhalt, wie etwa eine Adresse einer spezifischen, bestimmten begrenzten Bewässerungssteuereinheit der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten, Daten, die Information bezüglich auszuführender Funktionen offenbaren, die von der spezifischen, bestimmten begrenzten Bewässerungssteuereinheit der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten ausgeführt werden sollen, und/oder eine erste Prüfung und eine zweite Prüfung, die einen sicheren Empfang der Übertragung gewährleistet, ist durch Haltsignal mit einer siebten Impulsbreite beendet. Die siebte Impulsbreite liegt in dem Bereich von 50 ms bis 70 ms, wie etwa 55 ms bis 65 ms, oder die vierte Impulsbreite ist vorzugsweise 60 ms. Der Inhalt von Übertragungen kann zahlreiche Zwecke haben und zahlreiche Aufgaben erfüllen und Mittel zur Durchführung einer großen Auswahl von Übertragungen bereit stellen, die eine Vielzahl an Informationstypen umfasst.
  • Die vorstehend beschriebene 4 Bit umfassende Typenvereinbarung sieht 16 optionale Vorgänge wie etwa Arbitration, Daten, Steuerung (Ein/Aus), Übertragung, Test und Pol vor und lässt noch Raum für 10 mögliche Vorgänge, was nach heutigen Bedürfnissen ausreichend ist. Eine Zunahme der Übertragungsgröße der Typenvereinbarung auf 8, 16 oder 32 Bit jedoch dehnt die mögliche Vielfalt an Vorgängen noch weiter aus.
  • Die Adresse der spezifischen, bestimmten begrenzten Bewässerungssteuereinheit der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten umfasst eine Adressenübertragungsgröße in dem Bereich von 0 bis 128 Bit, wie etwa Bereiche von 0 bis 64 Bit oder 0 bis 32 Bit, oder die Adressenübertragungsgröße ist vorzugsweise 16 Bit. Die Adressenübertragungsgröße bestimmt die maximale Anzahl möglicher kommunikativer oder adressierbarer Bewässerungssteuereinheiten, die mit der Steuerung und Stromversorgung verbunden sind. Wenn daher zusätzliche Bewässerungssteuereinheiten entweder zum Betrieb von Sensoren oder zur Steuerung von Bewässerungsventilen benötigt werden, kann die Adressenübertragungsgröße dementsprechend ausgeweitet werden.
  • Die Datenoffenbarungsinformation bezüglich Funktionen, die von der spezifischen, bestimmten begrenzten Bewässerungssteuereinheit der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten ausgeführt werden sollen, umfasst eine Datenübertragungsgröße in dem Bereich von 0 bis 64 KByte. Die in einer Übertragung enthaltenen Daten können Informationen bezüglich des Timings des Öffnens und Schließens der steuerbaren Bewässerungsventile enthalten, die Daten können jedoch eine große Auswahl an Informationen enthalten.
  • Die erste Prüfung und die zweite Prüfung, die einen sicheren Empfang der Übertragung gewährleisten, umfassen eine Prüfungsübertragungsgröße in dem Bereich von 0 bis 128 Bit, wie etwa Bereiche von 0 bis 64 Bit oder 0 bis 32 Bit, oder die Prüfungsübertragungsgröße ist vorzugsweise 4 Bit für jede der ersten und zweiten Prüfung. Die erste und zweite Prüfung stellen Mittel zum Prüfen bereit, ob übertragene Information richtig empfangen wurde.
  • Die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst einen Mikroprozessor, eine Speichereinheit zum Speichern der Befehlszeitpläne, einen Ausgabeabschnitt zum Zuführen von Strom zu dem Zweidrahtkabel und Übertragen der Befehlszeitpläne an das Zweidrahtkabel und einen Eingangsabschnitt zum Überwachen der Spannung des Zweidrahtkabels. Ein Unterbrechungsfenster ist im Anschluss an eine Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und einer Stromversorgungsperiode initiiert. Die Stromversorgungsperiode liegt in dem Bereich von 250 ms bis 550 ms, wie etwa in Bereichen von 300 ms bis 500 ms oder 350 ms bis 450 ms, oder die Stromversorgungszeitperiode beträgt vorzugsweise 400 ms, und das Unterbrechungsfenster liegt in dem Bereich von 0 ms bis 20 ms, oder das Unterbrechungsfenster ist vorzugsweise kürzer als 5 ms. Der Mikroprozessor steuert den Ausgangsabschnitt zum Anlegen des Minimalstroms an das Zweidrahtkabel während eines Unterbrechungsfensters. Das Unterbrechungsfenster erlaubt es den Sensordecodern oder Leitungsdecodern, eine Unterbrechung durchzuführen, während der die Decoder Information an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit kommunizieren können.
  • Jeder der Sensordecoder und/oder Leitungsdecoder umfasst eine Kurzschlussschaltung, die durch unidirektionales Kurzschließen des Paars Steuer- und Stromversorgungseingängen ein Unterbrechungssignal während des Unterbrechungsfensters an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit sendet, wodurch eine Differenzspannung des Zweidrahtkabels vermindert ist, und durch Leerlaufbetrieb des Paars Steuer- und Stromversorgungseingänge kein Unterbrechungssignal sendet. Das Unterbrechungssignal ist durch einen Spannungsabfall der Differenzspannung des Zweidrahtkabels in dem Bereich von 5 V bis 35 V, wie etwa einem Bereich von 15 V bis 30 V, oder wobei der Spannungsabfall vorzugsweise 25 V ist, gebildet, somit beträgt die Differenzspannung 10 V. Somit ist die Spannung des Zweidrahtkabels während des Unterbrechungssignals negativ in Bezug auf die Grundspannung z. B. –10 V und daher wird der früher beschriebene alkalische Prozess während der Unterbrechungssignale aufrechterhalten. Der Mikroprozessor zeichnet das Unterbrechungssignal von zumindest einem Sensordecoder und/oder Leitungsdecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten über den Eingangsabschnitt auf, der die Spannung des Zweidrahtkabels überwacht, und den Ausgangsabschnitt zum Ausführen einer Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals betreibt und den Ausgangsabschnitt zum Beenden des Unterbrechungsfensters und Anlegen des Maximalstroms an das Zweidrahtkabel betreibt. Zusätzlich führt der Mikroprozessor im Anschluss an ein Aufzeichnen des Unterbrechungssignals von zumindest einem unterbrechenden Sensordecoder und/oder Leitungsdecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten eine Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals aus und überträgt die Typenvereinbarung Arbitration gefolgt von einer Reihe binärer „1"-en mit einem Antwortfenster für den zumindest einen unterbrechenden Sensordecoder und/oder Leitungsdecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten zur Beantwortung der binären „1" wie nachstehend beschrieben. Das Antwortfenster ist im Anschluss an eine Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und einer Pausenperiode initiiert, wobei die Pausenperiode in dem Bereich von 2 ms bis 10 ms liegt, wie etwa in Bereichen von 3 ms bis 8 ms oder 4 ms bis 6 ms, oder die Pausenperiode beträgt vorzugsweise 5 ms. Das Antwortfenster liegt in dem Bereich von 0 ms bis 20 ms, oder das Antwortfenster ist vorzugsweise kürzer als 2,5 ms. Die Reihe von binären „1"-en stellt eine Chance für den unterbrechenden Decoder dar, während eines Antwortfensters ja oder nein zu antworten, in Übereinstimmung mit der Adresse des unterbrechenden Decoders. Indem eine Reihe binärer „1"-en ausgewählt wird, um die Adresse des unterbrechenden Decoders zu erhalten, wird die kürzeste Arbitrationsübertragung erzielt, da im Falle von mehreren unterbrechenden Decodern der Decoder mit der niedrigsten Adresse zuerst adressiert wird und Decoder mit höheren Adressen danach bei der nächstmöglichen Unterbrechung adressiert werden.
  • Wie in dem Fall des Unterbrechungssignals sendet die Kurzschlussschaltung durch unidirektionales Kurzschließen des Paars Steuer- und Stromversorgungseingänge ein Antwortsignal während des Antwortfensters an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit, wodurch eine Differenzspannung des Zweidrahtkabels vermindert ist, und durch Leerlaufbetrieb des Paars Steuer- und Stromversorgungseingänge kein Antwortsignal sendet. Das Antwortsignal ist durch einen Spannungsabfall der Differenzspannung auf dem Zweidrahtkabel in dem Bereich von 5 V bis 35 V, wie etwa einem Bereich von 15 V bis 30 V, oder wobei der Spannungsabfall vorzugsweise 25 V ist, gebildet, oder die Differenzspannung beträgt 10 V. Folglich ist die Spannung des Zweidrahtkabels während des Antwortsignals negativ in Bezug auf die Grundspannung z. B. –10 V und daher wird der vorstehend beschriebene alkalische Prozess während des Antwortfensters aufrechterhalten. Der Mikroprozessor legt das Antwortsignal als eine Anzeige einer binären „0" und kein Antwortsignal als eine binäre „1" aus.
  • Der Mikroprozessor nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform steuert ferner den Ausgangsabschnitt zum Anlegen des Minimalstroms an das Zweidrahtkabel während des Antwortfensters, um einen unnötigen Stromverlust zu vermeiden, der durch das Antworten auf Decoderübertragungen von binären „0"-en verursacht wird. Sobald die Antwort des antwortenden Decoders von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit erfasst wird, legt die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit den Maximalstrom an das Zweidrahtkabel an. Folglich wird der Stromverlust im Vergleich zu Techniken von Bewässerungssteuersystemen des Standes der Technik deutlich verringert.
  • Die zweite Vielzahl von Feldsensoren nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst eine Auswahl aus Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren, Drucksensoren, Magnetfeldsensoren, mechanischen Bewegungssensoren, mechanischen Beanspruchungssensoren, Durchflusssensoren, Düngemittelsensoren oder jeglicher Kombination davon. Das Ziel dieser Sensoren ist es, spezifische Parameter bereitzustellen, die ein vollständiges Bild der Bedingungen der spezifischen begrenzten Flächen geben und die weiter auf viele Arten implementiert werden können, um spezifische angeforderte Informationen bezüglich der Bedingungen des Geländes zu erhalten. Ein weiteres Ziel dieser Sensoren ist es, Bewässerungsparameter bereitzustellen, die ein vollständiges Bild der Arbeitsbedingungen, Funktionalität und Betrieb der steuerbaren Bewässerungsventile geben.
  • Die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform fordert während eines vereinbarten Typs von Befehlszeitplanübertragungen die spezifischen Bewässerungsparameter von einem adressierten Sensordecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten an und die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit überträgt anschließend eine Reihe binärer „1"-en mit dem Antwortfenster für den adressierten Decoder zum Beantworten der binären „1". Der Mikroprozessor zeichnet das Antwortsignal von zumindest einem Sensordecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten über den Eingangsabschnitt, der die Spannung des Zweidrahtkabels überwacht, auf, und betreibt den Ausgangsabschnitt zum Ausführen einer Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und betreibt im Anschluss den Ausgangsabschnitt zum Beenden des Antwortfensters und legt den Maximalstroms an das Zweidrahtkabel an. Der Begriff Gleichstrom-Alternierung soll als generischer Begriff für Toggeln, Inversion oder Umschalten zwischen den Maximal- und Minimalspannungen des ersten und zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals verstanden werden. Durch Implementierung der Kommunikation von den Bewässerungssteuereinheiten wie vorstehend beschrieben, wird eine Reihe von Vorteilen erzielt. Das Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem verbraucht wenig Strom bei normalem Betrieb und während der Übertragung von Information zwischen der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit und den Bewässerungssteuereinheiten. Indem die Übertragung von Information unter Verwendung einer Impulsbreite, die eine binäre „1" definiert, und einer Impulsbreite, die eine binäre „0" definiert, ausgeführt wird, stellt das Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem eine ungestörte Stromübertragung zu der gleichen Zeit bereit, wenn Information ausgetauscht wird.
  • Die vorstehenden Ziele, die vorstehenden Vorteile und die vorstehenden Merkmale zusammen mit zahlreichen weiteren Zielen, Vorteilen und Merkmalen, die aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich sind, sind gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform durch ein Verfahren zum Steuern und Überwachen von insbesondere der Bewässerung von begrenzten Grundflächen erhalten und umfasst die folgenden Schritte:
    Zuleiten von Wasser zu begrenzten Grundflächen über eine Wasserrohrleitung,
    Steuern des Ablassens oder Lieferns von Wasser von der Wasserrohrleitung, Vorsehen von Bewässerung oder Nichtbewässerung einer spezifischen Fläche der begrenzten Grundflächen über eine erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen, die jedes an der spezifischen Fläche der begrenzten Grundflächen positioniert sind, und wobei die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen jedes ein Paar Ventilsteuereingänge aufweist,
    Messen spezifischer Bewässerungsparameter über eine zweite Vielzahl von Feldsensoren, die an spezifischen Flächen der begrenzten Grundflächen positioniert sind, und wobei die zweite Vielzahl von Feldsensoren jeder ein Paar Sensorausgänge aufweist,
    Übertragen von Steuersignalen an die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen und die zweite Vielzahl von Feldsensoren über eine dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten, die einen Sensordecoder und einen Leitungsdecoder umfassen, Zuleiten von Ventilsteuersignalen an die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen und/oder Aufzeichnen der spezifischen Bewässerungsparameter von der zweiten Vielzahl von Feldsensoren, wobei jede der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten ein Paar Ventilsteuerausgänge, die an das Paar Ventilsteuereingänge eines spezifischen steuerbaren Bewässerungsventils der ersten Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen angeschlossen ist, und/oder ein Paar Sensoreingänge aufweist, das an das Paar Sensorausgänge eines spezifischen Feldsensors der zweiten Vielzahl von Feldsensoren angeschlossen ist und ein Paar Steuer- und Stromversorgungseingänge aufweist,
    Vorsehen eines Satzes Befehlszeitpläne mithilfe einer Steuerungs- und Stromversorgungseinheit mit einem Paar Steuer- und Stromausgängen, die Strom durch Anlegen eines ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, das ein Spannungsmaximum mit einer ersten Impulsbreite definiert, und ein Spannungsminimum mit einer zweiten Impulsbreite definiert, an einen des Paars Steuer- und Stromausgänge, gleichzeitiges Anlegen eines zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, das verglichen mit dem ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal ähnlich geformt ist, jedoch eine umgekehrte Polarität aufweist, an einen anderen des Paars Steuer- und Stromausgänge und Anlegen eines alternierenden Gleichstroms, der ein Spannungsmaximum mit einer dritten Impulsbreite definiert und ein Spannungsminimum mit einer vierten Impulsbreite definiert, an das Paar Steuer- und Stromausgänge zuführt,
    Vorsehen eines Zweidrahtkabels, das die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit und die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten über ein Zweidrahtkabel miteinander verbindet, das das Paar Steuer- und Stromausgänge der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit mit den Steuer- und Stromeingängen der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten verbindet und den Strom von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit an jede der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten zuführt, und
    Übertragen der Befehlszeitpläne von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit über das Zweidrahtkabel an die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten und Empfangen der spezifischen Bewässerungsparameter über das Zweidrahtkabel von der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten.
  • Das Verfahren nach der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschreibt den Betrieb eines Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystems, das jede der vorstehend diskutierten Merkmale einschließt und ein Verfahren bereit stellt, um eine deutliche Verringerung bei dem Stromverbrauch bezüglich des heutigen Standes der Technik zu erzielen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen schematischen Überblick über das Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem gemäß der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 2 zeigt perspektivisch eine begrenzte Bewässerungssteuereinheit gemäß der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei ein Zweidrahtkabel und ein steuerbares Bewässerungsventil in Kommunikation mit einer Wasserrohrleitung untereinander verbunden sind, und die begrenzte Bewässerungssteuereinheit ferner mit einem Feldsensor verbunden ist.
  • 3 zeigt alternierende Gleichstrom-Spannungssignale gegen Zeit, die von einer Steuerungs- und Stromversorgungseinheit auf dem Zweidrahtkabel zumindest einer der begrenzten Bewässerungssteuereinheiten bereitgestellt werden.
  • 4 zeigt alternierende Gleichstromsignale gegen Zeit, die von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit auf dem Zweidrahtkabel angelegt werden und von zumindest einer der begrenzten Bewässerungssteuereinheiten empfangen werden.
  • 5 zeigt ein Steuerungsspannungssignal gegen Zeit, das von einem Leitungsdecoder in einer der begrenzten Bewässerungssteuereinheiten einem der steuerbaren Bewässerungsventile bereitgestellt wird.
  • 6 zeigt eine Übertragung von Befehlszeitplänen, die von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit den begrenzten Bewässerungssteuereinheiten bereitgestellt werden.
  • 7 zeigt ein Beispiel der Inhalte einer Übertragung von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit zu den begrenzten Bewässerungssteuereinheiten.
  • 8 zeigt ein alternierendes Gleichstrom-Spannungsleitungssignal, das auf einen Leiter des Zweidrahtkabels übertragen wird, und einem alternierenden Gleichstromsignal zwischen den Leitern des Zweidrahtkabels entspricht.
  • 9 zeigt ein Differenzspannungssignal zwischen Leitern des Zweidrahtkabels und den entsprechenden zwei alternierenden Gleichstrom-Spannungsleitungssignalen.
  • 10 zeigt eine Übertragung einer Typenvereinbarung gefolgt von einer Sequenz von binären „1"-en mit einem Antwortfenster.
  • 11 zeigt ein Schaltbild der derzeitig bevorzugten Ausführungsform eines Sensordecoders.
  • 12 zeigt ein Schaltbild der derzeitig bevorzugten Ausführungsform eines Leitungsdecoders mit einem Ventilsteuerausgang.
  • 13 zeigt ein Schaltbild der derzeitig bevorzugten Ausführungsform eines Leitungsdecoders mit zumindest einem Ventilsteuerausgang.
  • 14a und 14b zeigen ein Schaltbild eines Mikroprozessors und Speicherabschnitts, die in einer Steuerungs- und Stromversorgungseinheit gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform eingeschlossen sind.
  • 15a und 15b zeigen ein Schaltbild einer Stromausgangsendstufe, die in einer Steuerungs- und Stromversorgungseinheit gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform eingeschlossen ist.
  • 16a und 16b zeigen ein Schaltbild eines Markierungssenders gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung
  • Das mit Bezugszeichen 10 bezeichnete Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem in seiner Gesamtheit und gezeigt in 1, stellt die Bewässerung von begrenzten Flächen, z. B. einem Golfplatz mit bestimmten Flächen, die eine bestimmte Menge an Bewässerung und andere eine geringere Menge an Bewässerung benötigen, Parks mit Baumabschnitten, Rasenflächen oder Blumenbeeten, die alle bestimmte Mengen an Bewässerung benötigen, Produktionsbereiche in Gewächshäusern, die eine Reihe von Produktionsschritten für Pflanzen, Blumen oder Gemüse aufweisen, die alle eine bestimmte Menge an Bewässerung benötigen oder Farmbereiche, die eine Vielzahl an Erzeugnissen haben, die eine Vielzahl an Menge an Bewässerung benötigen.
  • Das Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem 10 weist eine Einlassverbindung 12 auf, die Wasser von einer allgemeinen Haushaltswasserpumpstation oder einem Wassertank an eine Pumpe 14 liefert. Die Pumpe 14 ist mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder magnetisch betrieben oder durch Kombinationen davon betrieben und stellt einen Wasserdruck in einer Wasserrohrleitung 16 bereit, wodurch es der Wasserrohrleitung 16 ermöglicht wird, Wasser an eine Vielzahl begrenzter Bewässerungssteuereinheiten 18 zu liefern, die an einer Reihe begrenzter Grundflächen 20 positioniert sind.
  • Die Wasserrohrleitung 16 kann aus Metallrohren gebaut sein, die aus Materialien wie etwa Eisen, Stahl, Kupfer, Aluminium, Silber, Gold oder jeglichen Legierungen davon hergestellt sind, und/oder Kunststoffrohren, die aus Materialien wie etwa PVC, PP oder PE oder jeglichen Kombinationen davon hergestellt sind.
  • Die begrenzten Bewässerungssteuereinheiten 18 sind an der Reihe begrenzter Grundflächen 20 positioniert und stellen die Bewässerung von spezifischen Flächen von jeder der begrenzten Grundflächen 20 über eine Vielzahl lokaler Rohrleitungen 22 bereit, die eventuell mit Sprinklervorrichtungen 24 ausgestattet sind. Die begrenzten Bewässerungssteuereinheiten 18 verwenden Anschlüsse 40 und die Pumpe 14 verwendet Anschlüsse 26, um über ein Zweidrahtkabel 28, das eine Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 mit der Vielzahl begrenzter Bewässerungssteuereinheiten 18 und die Pumpe 14 untereinander verbindet, zu kommunizieren. Die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 überträgt Strom und Befehlszeitpläne an die Vielzahl der begrenzten Bewässerungssteuereinheiten 18.
  • Die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 umfasst eine Tastatur 32, damit ein Benutzer Befehlszeitpläne, z. B. Steuerung des Timings von Bewässerung und Position von Bewässerung, die von einem Computer 34 gespeichert und ausgeführt werden sollen, kommunizieren kann. Die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 umfasst ferner einen Monitor 36, um den Vorgang des Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystems 10 anzuzeigen, und einen Drucker 38, um die Information von dem Computer 34 auszudrucken. Der Computer 34 kann ein internes oder externes Modem beinhalten, über das entferntes Überwachen und Steuern des Computers 34 erzielt wird und dabei die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 entfernt überwacht und gesteuert wird. Der Computer 34 kann ferner Zugang zu Interneteinrichtungen haben, was ebenso die Möglichkeit des entfernten Überwachens und Steuerns des Computers 34 und dabei der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 bereitstellt. Zusätzlich können eine Reihe von Computern, die beispielsweise Bewässerungsüberwachungs- und -steuerungssysteme wie der Computer 34 betreiben, von einer zentralen Einheit, die an jeder Position weltweit angeordnet sein kann und an das Internet angeschlossen oder mit der Reihe von Computern über die Verwendung von Modems verbunden ist, überwacht und gesteuert werden.
  • Die begrenzten Bewässerungssteuereinheiten 18 befinden sich in einem Haus oder Gehäuse 46, gezeigt in 2, das aus einem verschleißfesten Material, wie etwa Metallen wie Aluminium oder Stahl oder Kunststoffen wie PVC, PP oder PE gemacht ist. Das Haus 46 schützt die begrenzten Bewässerungssteuereinheiten 18 vor jedem schädlichem Umfeld, in dem das Haus positioniert ist.
  • Jede der begrenzten Bewässerungssteuereinheiten 18, wie in 2 gezeigt, kann ein steuerbares Bewässerungsventil 42, das die Freisetzung von Wasser aus der Wasserrohrleitung 16 steuert, und einen Leitungsdecoder 44, der die notwendigen Befehlszeitpläne an das steuerbare Bewässerungsventil 42 überträgt, umfassen.
  • Das steuerbare Bewässerungsventil 42 kann magnetisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch oder Kombinationen davon betrieben sein, gemäß der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das steuerbare Bewässerungsventil 42 jedoch elektrisch über Anschlüsse betrieben, die in einer Anschlussbox 48 in dem Haus 46 platziert sind. Die Anschlussbox 48 umfasst eine Magnetspule, die das Ventil in eine offene oder geschlossene Position steuert.
  • Schwankungen des Stroms, der an die Magnetspule angelegt ist, verursacht die Induktion von Magnetfeldern, die anschließend das Ventil aktivieren.
  • Der Leitungsdecoder 44 empfängt Übertragungen von Befehlszeitplänen von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 über das Zweidrahtkabel 28. Ein Paar Steuer- und Stromeingänge 40 verbindet den Leitungsdecoder 44 mit dem Zweidrahtkabel 28. Ein Paar Ventilsteuerausgänge 50 verbindet die Anschlussbox 48 mit dem Leitungsdecoder 44. Der Leitungsdecoder 44 legt Steuersignale 100 an die Anschlussbox 48 über das Paar Ventilsteuerausgänge 50 an, wobei Steuersignale 100, die nachstehend mit Bezug auf 5 in weiteren Einzelheiten beschrieben werden, durch die Anschlussbox 48 an das steuerbare Bewässerungsventil 42 weitergegeben werden. Alternativ kann der Leitungsdecoder 44 Startbefehle über Funkübertragungen empfangen, die von einem mobilen Markierungssendergriff erzeugt werden und die die Möglichkeit bieten, die Bewässerung an spezifischen begrenzten Flächen ungeachtet von Befehlszeitplänen zu initiieren. Dies ermöglicht eine manuelle Steuerung der steuerbaren Bewässerungsventile 42.
  • Die begrenzte Bewässerungssteuereinheit 18 umfasst ferner einen Sensordecoder 52, wie in 1 und 2 gezeigt, der einen spezifischen Bewässerungsparameter von einem Feldsensor 54 über ein Paar Sensorausgänge 56 aufzeichnet und eine Umwandlung des spezifischen Bewässerungsparameters, gemessen von dem Feldsensor 54, einer binären Zahl bereitstellt und zusätzlich eine Übertragung der binären Zahl an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 durchführt. Der Sensordecoder 52 ist mit dem Zweidrahtkabel 28 über ein Paar Steuer- und Stromeingänge 58 verbunden. Die spezifischen Bewässerungsparameter können Boden- oder Lufttemperatur, Boden- oder Luftfeuchtigkeit, Wasserdruck in der Wasserrohrleitung 16, Wasserfluss in der Wasserrohrleitung 16 oder Wasserfluss durch eines der steuerbaren Bewässerungsventile 42 sein. Außerdem können die spezifischen Bewässerungsparameter mechanische Bewegung, mechanische Beanspruchung oder Magnetfelder sein, die zur Bestimmung der Funktionalität oder dem Betrieb der steuerbaren Bewässerungsventile 42 verwendet werden können.
  • Der Leitungsdecoder 44 und der Sensordecoder 52 empfangen Strom über das Zweidrahtkabel 28 von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30. 3 zeigt Spannung gegen Zeit Kurven eines ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, bezeichnet durch LA, und eines zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, bezeichnet durch LB, die gleichzeitig von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 dem Zweidrahtkabel 28 bereitgestellt werden, um den Leitungsdecoder 44 und den Sensordecoder 52 mit Strom zu versorgen.
  • Das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal LA besitzt einen positiven Impuls mit einer Impulsbreite 64 in dem Bereich von 450 ms bis 550 ms und einen negativen Impuls mit einer Impulsbreite 66 in dem Bereich von 450 ms bis 550 ms. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Impulsbreite 64 im Wesentlichen gleich 500 ms und die Impulsbreite 64 und die Impulsbreite 66 sind im Wesentlichen gleich.
  • Das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal LA weist eine Maximalspannung 146 in dem Bereich von +10 V bis +20 V auf und weist eine Minimalspannung 148 in dem Bereich von –15 V bis –25 V auf. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die Maximalspannung 146 +15 V und die Minimalspannung 148 ist gleich –20 V.
  • Das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal LA ist um eine Linie 142 symmetrisch, wodurch eine negative Einschaltspannung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA angezeigt wird, bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die Einschaltspannung in etwa –2 V.
  • Das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal LB ist im Vergleich zu dem ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal LA umgekehrt und weist einen negativen Impuls mit einer Impulsbreite 68 in dem Bereich von 450 ms bis 550 ms auf und einen positiven Impuls mit einer Impulsbreite 70 in dem Bereich von 450 ms bis 550 ms. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Impulsbreite 68 im Wesentlichen gleich 500 ms und die Impulsbreite 64, die Impulsbreite 66, die Impulsbreite 68 und die Impulsbreite 70 sind im Wesentlichen gleich.
  • Der Begriff umgekehrt bedeutet in diesem Zusammenhang eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal LA und dem zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal LB von etwa 180°.
  • Das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal LA weist eine Maximalspannung 60 in dem Bereich von +10 V bis +20 V auf und weist eine Minimalspannung 62 in dem Bereich von –15 V bis –25 V auf. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Maximalspannung 60 gleich der Maximalspannung 146 des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA, und die Minimalspannung 62 ist gleich der Minimalspannung 148 des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA.
  • Das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal LA ist symmetrisch um eine Linie 144, wobei die Linie 144 eine negative Einschaltspannung des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB anzeigt. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Einschaltspannung des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals in etwa gleich der Einschaltspannung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals.
  • Indem die ersten und die zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignale LA, LB mit einer negativen Spannung relativ zu dem Bezugspotential 140 eingeschalten werden, wird eine wesentlich geringere Korrosion des Zweidrahtkabels erzielt. Im Falle eines negativen Einschaltens, läuft der Strom von dem Bezugsniveau 140 zu Kupfermaterial des Zweidrahtkabels 28, was zu einem alkalischen Prozess führt, der weniger gefährlich für das Kupfermaterial ist als ein Elektronenakzeptor gebender Prozess relativ zum Bezugsniveau 140, der im Falle eines positiven Einschaltens erzielt wird und den Strom zwingt, von dem Kupfermaterial zu dem Bezugsniveau 140 zu laufen.
  • 4 zeigt eine Strom-gegen-Zeit-Kurve eines alternierenden Gleichstromsignals 80, das von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 zwischen den Drähten des Zweidrahtkabels 28 bereitgestellt wird. Das alternierende Gleichstromsignal 80 weist einen Maximalstrom 78 in dem Bereich von 0,5 A bis 2 A auf, und weist einen Minimalstrom 76 in dem Bereich von 20 mA bis 150 mA auf. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt der Maximalstrom 78 1,1 A und der Minimalstrom 76 beträgt 40 mA.
  • Das alternierende Gleichstromsignal 80 weist außerdem eine Impulsbreite 72 auf, die die Periode von Minimalstrom 76 des alternierenden Gleichstromsignals 80 definiert, wobei die Impulsbreite 72 in dem Bereich von 0,1 ms bis 10 ms liegt, und weist eine Impulsbreite 74 auf, die die Periode von Maximalstrom 78 des alternierenden Gleichstromsignals 80 definiert. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Impulsbreite 72 kürzer als 5 ms und die Impulsbreite 74 beträgt weniger als 500 ms. Die Länge der Impulsbreite 74 hängt davon ab, welcher Vorgang von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 durchgeführt wird. Im Falle einer Arbitrations- oder einer Datenübertragungsübertragung, die aus einer Reihe binärer „1"-en besteht, dann ist die Impulsbreite 74 kürzer als 20 ms. Während normalen Betriebs ist die Impulsbreite 74 jedoch kürzer als 500 ms.
  • 5 zeigt eine Spannung gegen Zeit Kurve des Steuerungssignals 100, das von dem Leitungsdecoder 44 dem steuerbaren Bewässerungsventil 42 bereitgestellt wird. Das Steuerungssignal 100 besteht aus einem Einschaltsignal 102 und einem Haltesignal 104. Das Einschaltsignal 102 stellt eine Maximalspannung 82 bereit, um das steuerbare Bewässerungsventil 42 in eine offene Position zu betreiben, wodurch Wasser aus der Wasserrohrleitung 16 in die lokale Rohrleitung 22 fließen kann, die in den begrenzten Flächen 20 positioniert ist. Das Einschaltsignal 102 definiert eine Impulsbreite 88 in dem Bereich von 10 ms bis 1 s, bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt die Impulsbreite 88 in dem Bereich von 30 ms bis 100 ms. Wenn das steuerbare Bewässerungsventil 42 vollständig geöffnet ist, ändert der Leitungsdecoder 44 das Steuerungssignal 100 von dem Einschaltsignal 102 zu dem Haltesignal 104. Das Haltesignal 104 weist eine verringerte Maximalspannung 84 auf. Der Leitungsdecoder 44 überträgt das Haltesignal 104 solange weiter, wie von den Befehlszeitplänen vorgeschrieben. Sobald das Steuerungssignal 106, das die Bezugsspannung 86 dem steuerbaren Bewässerungsventil 42 bereitstellt, abgeschaltet wird, schließt sich das steuerbare Bewässerungsventil 42 und unterbindet damit den Fluss von Wasser aus der Wasserrohrleitung 16 zu der lokalen Rohrleitung 22.
  • Um den Stromverbrauch der steuerbaren Bewässerungsventile 42 zu verringern, ist bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform das Steuerungssignal 100 aus einer Reihe von Rechteckwellenimpulsen 114 geschaffen, die ein gepulstes Einschaltsignal 110 darstellen und ein gepulstes Haltesignal 112 darstellen. Der Rechteckwellenimpuls 114 definiert ein Spannungsmaximum 92 mit einer Impulsbreite 94 und definiert ein Spannungsminimum 90 mit einer Impulsbreite 96 in dem gepulsten Einschaltsignal 110 und definiert ein Spannungsmaximum 92 mit einer Impulsbreite 99 und definiert das Spannungsminimum 90 mit einer Impulsbreite 98 in dem gepulsten Haltesignal 112. Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform betragen die Impulsbreite 94 und die Impulsbreite 96 und die Impulsbreite 99 1 ms, können aber jeden Wert in dem Bereich 100 µs bis 0,1 s annehmen. Die Impulsbreite 98 beträgt 10 ms, kann aber jeden Wert in dem Bereich 6 ms bis 30 ms annehmen. Die Durchschnittsspannung des gepulsten Einschaltsignals 110 ist gleich der Maximalspannung 82 des Einschaltsignals 102 und die Durchschnittsspannung des gepulsten Haltesignals 112 ist gleich der verringerten Maximalspannung 84 des Haltesignals 104. Gemäß einer zweiten und derzeit bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform und wie in 5 gezeigt, betragen die Summe der Impulsbreiten 94 und 96 und die Summe der Impulsbreiten 98 und 99 1 ms, können aber jeden Wert in dem Bereich von 100 µs bis 0,1 s annehmen. Während des gepulsten Einschaltsignals 110 ist die Impulsbreite 94 wesentlich größer als die Impulsbreite 96, wobei eine Durchschnittsspannung des gepulsten Einschaltsignals 110 gleich der Maximalspannung 82 des Einschaltsignals 102 erzeugt wird. Während des gepulsten Haltesignals 112 ist die Impulsbreite 98 wesentlich kleiner als die Impulsbreite 99, wobei eine Durchschnittsspannung des gepulsten Haltesignals 112 gleich der verringerten Maximalspannung 84 des Haltesignals 104 erzeugt wird.
  • Die Maximalspannung 92 des Steuerungssignals 100 beträgt bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform 35 V, kann aber jeden Wert in dem Bereich von 5 V bis 45 V annehmen. Die Minimalspannung 90 des Steuerungssignals 100 beträgt bei der derzeitigen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform 0 V gleich dem Bezugsniveau 86, kann aber in dem Bereich von 0 V bis 5 V liegen.
  • Die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 überträgt Befehlszeitpläne gleichzeitig zur Übertragung von Strom über das Zweidrahtkabel 28 an den Leitungsdecoder 44. Die Befehlszeitpläne werden an die Bewässerungssteuereinheiten 18 in einem sequentiellen Binärmuster 118 übertragen, das aus Alternierungen oder Toggling des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB erzeugt werden. 6 zeigt eine Spannung gegen Zeit Kurve 116 mit einem normalen Muster 126, wobei das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal LA die Impulsbreite 64, die Maximalspannung 146 und die Minimalspannung 148 aufweist und das Binärmuster 118 besitzt. Das sequentielle Binärmuster 118 wird durch gleichzeitige Alternierungen des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB bereitgestellt. 6 zeigt der Einfachheit halber nur das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal.
  • Das Binärmuster 118 definiert eine binäre „1" indem sie eine Impulsbreite 120 in dem Bereich von 10 ms bis 49 ms aufweist und definiert eine binäre „0" indem sie eine Impulsbreite 122 in dem Bereich von 1 ms bis 9 ms aufweist. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die die binäre „1" definierende Impulsbreite 120 20 ms und die die binäre „0" definierende Impulsbreite 122 beträgt in etwa 5 ms.
  • Eine Übertragung des Binärmusters 118 wird durch eine Impulsbreite 124 abgeschlossen, die ein Haltsignal in dem Bereich von 50 ms bis 70 ms definiert. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die Impulsbreite 124 60 ms.
  • Die Übertragung von Befehlszeitplänen in Form des Binärmusters 118 von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 an die Bewässerungssteuereinheit 18 ist exemplarisch in 7 gezeigt und gemäß der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die Übertragung aus einer Typenvereinbarung 128, die den Vorgangstyp definiert, der von der Bewässerungssteuereinheit 18 benötigt wird. Typenvereinbarungen bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform können „Arbitration" sein, die zur Priorisierung von Funktionen verwendet wird, „Daten", die zur Übertragung von Daten an die Bewässerungssteuereinheit 18 verwendet wird, „Steuerung", die zum An- und Ausschalten von Leitungsdecodern 44 in den Bewässerungssteuereinheiten 18 verwendet wird, „Übertragung", die zur Übertragung von Daten an alle Bewässerungssteuereinheiten 18 in dem Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem 10 verwendet wird, „Test", die zum Testen der Funktionalität einer der Bewässerungssteuereinheiten 18 verwendet wird und „Pol", die zum Extrahieren spezifischer Bewässerungsparameter von einem der Sensordecoder 52 in den Bewässerungssteuereinheiten 18 verwendet wird.
  • Abhängig davon, welche Typenvereinbarung 128 übertragen wird, kann das Binärmuster 118 ferner aus einer Adresse 130, die eine Übertragungsgröße in dem Bereich von 0 bis 128 Bit aufweist, Daten, die eine Übertragungsgröße in dem Bereich von 0 bis 1 GBit aufweisen, einer ersten Prüfung, die eine Übertragungsgröße in dem Bereich von 0 bis 128 Bit aufweist, einer zweiten Prüfung, die eine Übertragungsgröße in dem Bereich von 0 bis 128 Bit aufweist, bestehen und schließlich wird die Übertragung durch das Haltsignal beendet, das durch die Impulsbreite 124 definiert ist. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die Typenvereinbarung aus 4 Bit, die Adresse besteht aus 16 Bit, die Daten bestehen aus bis zu 64 KBit (1 Byte gleich 1024 Bit), die erste Prüfung besteht aus 4 Bit und die zweite Prüfung besteht aus 4 Bit.
  • 8 zeigt eine Spannung gegen Zeit Kurve des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und gleichzeitig eine Strom gegen Zeit Kurve des alternierenden Gleichstromsignals 80. Während des positiven Impulses mit der Impulsbreite 64 stellt die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 ein Unterbrechungsfenster 154 bereit, während dem das alternierende Gleichstromsignal den Minimalstrom 76 an das Zweidrahtkabel 28 anlegt, bis eine Unterbrechung von den Bewässerungssteuereinheiten 18 erfasst wird. Die Impulsbreite 72 des Minimalstroms 76, Teil des alternierenden Gleichstromsignals 80, bestimmt die aktive Zeitperiode des Unterbrechungsfensters 154. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die aktive Zeitperiode des Unterbrechungsfensters kürzer als 5 ms. Die genaue Länge der Impulsbreite 72 wird gemäß der Erfassung einer Unterbrechung durch die Steuerungs- und Stromversorgung 30 von den Bewässerungssteuereinheiten 18 bestimmt. Sobald eine Unterbrechung während des Unterbrechungsfensters 154 erfasst wird, wechselt das alternierende Gleichstromsignal den Status und stellt dem Zweidrahtkabel einen Maximalstrom 78 bereit.
  • Das Unterbrechungsfenster 154 folgt einer Alternierung 150 des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und einer stromaktiven Zeitperiode 152. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die stromaktive Zeitperiode 152 400 ms.
  • Der Sensordecoder 52 umfasst eine Kurzschlussschaltung für unidirektionales Kurzschließen des Paars Steuer- und Stromversorgungseingänge 58. Der Sensordecoder 52 kann eine Unterbrechung des Zweidraht Steuerungs- und Überwachungsbewässerungssystems 10 durch unidirektionales Kurzschließen des Paars Steuer- und Stromversorgungseingänge 58 während des Unterbrechungsfensters 154 anfordern und somit einen Spannungsabfall 158 einer Differenzspannung 156 zwischen dem ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal LA und dem zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal LB, gezeigt in 9, bereitstellen. 9 zeigt eine Spannung gegen Zeit Kurve der Differenzspannung 156 während der Übertragung der Anforderung einer Unterbrechung. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt die Maximalspannung der Differenzspannung 156 in dem Bereich 25V bis 45V oder bevorzugt 35 V und während der Anforderung einer Unterbrechung kann die Differenzspannung auf einen Wert in dem Bereich von 15 V bis 30 V fallen. Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Differenzspannung jedoch auf ein Maximum von 25 V oder auf eine Spannung von –10 V relativ zur Bezugsspannung fallen.
  • 9 zeigt außerdem Spannung gegen Zeit Kurven des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB während der Anforderung einer Unterbrechung. Wie 9 zeigt, ist während der Anforderung einer Unterbrechung, die in dem Unterbrechungsfenster 154 durchgeführt wird, die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal LA und dem zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal LB deutlich verringert, wobei die Verringerung von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 erfasst wird. In Antwort auf die Anforderung einer Unterbrechung führt die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 eine Alternierung 160 des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB durch und führt einen Statuswechsel des alternierenden Gleichstromsignals 80 von einem Minimalstrom 76 zu einem Maximalstrom 78 durch. Da das Kurzschließen unidirektional ist, wird die Wirkung des Kurzschlusses im Anschluss an die Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB vermieden. Zur gleichen Zeit zeigt die Gleichstrom-Alternierung der Vielzahl von Bewässerungssteuereinheiten 18 an, dass die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 eine Unterbrechung von einer der Vielzahl von Bewässerungssteuereinheiten 18 empfangen hat und daher sind die Vielzahl von Bewässerungssteuereinheiten 18 vorbereitet, dass die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 eine Übertragung 162 der Typenvereinbarung „Arbitration" auf dem Zweidrahtkabel 28 initiiert.
  • 10 zeigt eine Kurve des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB, das die Übertragung 162, umfassend eine Typenvereinbarung, überträgt. Wenn die übertragene Typenvereinbarung „Arbitration" ist, dann fährt die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 mit ihrer Übertragung fort, indem eine Reihe binärer „1"-en 168 an das Zweidrahtkabel 28 angelegt werden, um eine Adresse der unterbrechenden Bewässerungssteuereinheit 18 mit der niedrigsten Adresse zu erhalten. Jede dieser binären „1"-en beinhaltet ein Antwortfenster 166, während dem der Minimalstrom 76 an das Zweidrahtkabel 28 angelegt ist. Wenn zumindest eine der unterbrechenden Bewässerungssteuereinheiten 18 während des ersten Antwortfensters 166 ein unidirektionales Kurzschließen des Paars Steuer- und Stromeingänge 58 durchführt, dann legt die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 den so erhaltenen Spannungsabfall als eine binäre „0" aus, die anzeigt, dass der wichtigste Teil der Adresse von der zumindest einen unterbrechenden Bewässerungssteuereinheit 18 „0" ist. Wenn andererseits keine der unterbrechenden Bewässerungseinheiten 18 ein Kurzschließen des Paars Steuer- und Stromeingänge 58 während des Antwortfensters 166 durchführt, dann legt die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 eine binäre „1" aus, die anzeigt, dass der wichtigste Teil der Adressen aller der unterbrechenden Bewässerungssteuereinheiten 18 „1" ist. Folglich initiiert die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 die Übertragung einer zweiten binären „1", einschließlich eines zweiten Antwortfensters 166, indem eine neue Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB durchgeführt wird und legt den Maximalstrom 78 an das Zweidrahtkabel 28 an. Dieser Prozess wird wiederholt, bis die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 die unterbrechende Bewässerungssteuereinheit 18 mit der niedrigsten Adresse lokalisiert hat. Eigentlich antworten die unterbrechenden Bewässerungssteuereinheiten 18 „ja" oder „nein" auf die Übertragung der Reihe binärer „1"-en 168 in Übereinstimmung mit der eigenen Adresse der unterbrechenden Bewässerungssteuereinheit 18. Wenn die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 beispielsweise den unterbrechenden Sensordecoder 52 durch Erfassen der Antworten des Sensordecoders 52 in dem Antwortfenster 166 identifiziert hat, dann fährt die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 mit einer neuen Übertragung binärer „1"-en einschließlich Antwortfenstern 166 fort, damit der unterbrechende Sensordecoder 52 Daten von dem Sensordecoder 52 an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 durch antworten mit „ja" oder „nein" überträgt.
  • Ähnliche Kommunikationsverfahren wie vorstehend beschrieben zwischen der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 und den einzelnen Bewässerungssteuereinheiten 18 werden während der Datenanforderung der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 von den Bewässerungssteuereinheiten 18 und während jeder Typenvereinbarung, bei der es nötig ist, Information von den Bewässerungssteuereinheiten 18 zu erhalten, verwendet.
  • Spannungsabfälle außerhalb eines bestimmten Antwortfensters 154 oder Antwortfensters 166 oder Spannungsabfälle unter ein annehmbares Spannungsminimum während eines solchen Fensters (154, 166) kann auf fehlerhafte Ausrüstung zurückgeführt werden. Somit können Spannungsabfälle ferner zeigen, ob das Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem fehlerhafte Ausrüstung aufweist. Alternativ kann die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 ein separates Testfenster sowohl in hohen als auch niedrigen Impulsen sowohl des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA als auch des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LB einrichten. Das Testfenster kann im Anschluss an ein Toggeln oder eine Alternierung des ersten und zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals LA und LB initiiert werden. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Testfenster im Anschluss an eine spezifische vorab ausgewählte Alternierung 100 ms initiiert und weist eine Länge von 10 ms auf. Indem das alternierende Gleichstromsignal 80 auf einen Minimalstrom 76 während des Testfensters verringert wird, wird fehlerhaftes Signalisieren von der Bewässerungssteuereinheit 18 vermieden.
  • Bei der derzeitig bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das alternierende Gleichstromsignal 80 während des Antwortfensters 166 auf den Minimalstrom 76 verringert, wobei der Minimalstrom 76 die Impulsbreite 72 dauert. Die Länge der Impulsbreite 72 wird in Übereinstimmung mit der frühesten Antwort von einer der antwortenden Bewässerungssteuereinheiten 8 bestimmt und begrenzt, um eine maximale Länge von 2,5 ms aufzuweisen. Das Antwortfenster 166 wird während einer Übertragung einer Reihe binärer „1"-en im Anschluss an eine nichtaktive Zeitperiode von etwa 5 ms initiiert.
  • Im Allgemeinen wird die Kommunikation zwischen der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 und den Bewässerungssteuereinheiten 18 unter Verwendung einer unidirektionalen Kurzschlussschaltung in den Bewässerungssteuereinheiten 18 implementiert, um eine Unterbrechungsanforderung an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 zu übertragen und um Antworten an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 zu übertragen. Die Reaktion der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 ist sofortige Alternierung und folglich eine kürzere Zeit, in der ein Minimalstrom 76 an das Zweidrahtkabel 28 angelegt ist. Auch wenn die Reaktion der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30 während des Prozesses des Erhaltens von Information von den Bewässerungssteuereinheiten 18 während der Antwortfenster 166 nicht in dem Sinne beschränkt ist, dass eine binäre „0" 5 ms sein muss, sondern eher, dass eine binäre „0" vollständig von einem Kurzschlusssignal von den Bewässerungssteuereinheiten 18 jeden Augenblick innerhalb des Antwortfensters angezeigt ist. Je schneller jedoch das Kurzschlusssignal von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit erfasst wird, desto besser wird die Stromübertragung zu den Bewässerungssteuereinheiten 18.
  • Das Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem 10 kann auf viele verschiedene Arten konfiguriert sein. Die derzeitig bevorzugte Ausführungsform der Elektronik des Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystems 10 ist in 11 bis 16 gezeigt.
  • 11 zeigt ein Schaltbild der derzeitig bevorzugten Ausführungsform des Sensordecoders 52. Das Schaltbild zeigt die Kurzschlussschaltung 170, einen Steuerungs- und Stromversorgungseingangsabschnitt 186 mit einem Paar Steuer- und Stromversorgungseingänge, bezeichnet durch Leitung-A und Leitung-B, eine konstante Spannungsversorgung 172, einen Mikroprozessor 174 und eine Feldsensorstromversorgung und einen Feldsensorsignalverstärker 176.
  • Die Kurzschlussschaltung 170 umfasst einen Differentialverstärker, der die Polarität der Leitungen Leitung-A und Leitung-B überwacht und Information bezüglich der Polarität der Leitungen Leitung-A und Leitung-B an den Mikroprozessor 174 kommuniziert. Die Kurzschlussschaltung 170 umfasst ferner zwei Transistoren zum unidirektionalen Kurzschließen der Leitungen Leitung-A und Leitung-B. Die Transistoren werden von dem Mikroprozessor 174 gesteuert und betrieben, um während der Unterbrechungsfenster 154 und Antwortfenster 166 zu öffnen und zu schließen.
  • Der Steuerungs- und Stromversorgungseingangsabschnitt 186 stellt eine elektrische Trennung zwischen dem Zweidrahtkabel 28 und dem Sensordecoder 52 bereit. Dies wird erzielt, indem eine Brückenschaltung in Kombination mit einem Ladekondensator verwendet wird. Während der Unterbrechungsfenster 154 und Antwortfenster 166 ist der an das Zweidrahtkabel 28 gelieferte Strom deutlich verringert, und daher liefert der Ladekondensator den zum Betrieb des Sensordecoders 52 benötigten Strom, damit der Sensordecoder während dieser kurzen Perioden weiter funktioniert.
  • 12 zeigt ein Schaltbild der derzeitig bevorzugten Ausführungsform des Leitungsdecoders 44 mit einem Ventilsteuerausgang. Das Schaltbild zeigt einen Steuerungs- und Stromversorgungseingangsabschnitt 186 mit einem Paar Steuer- und Stromversorgungseingängen, bezeichnet durch LA und LB, einem Mikroprozessor 178 und einer Stromausgangsendstufe 180 zum Betreiben der steuerbaren Bewässerungsventile 42 in offene und geschlossene Positionen.
  • 13 zeigt ein Schaltbild der derzeitig bevorzugten Ausführungsform des Leitungsdecoders 44 mit zumindest einem Ventilsteuerausgang. Das Schaltbild zeigt den Mikroprozessor 178 und eine Vielzahl 182 der Stromausgangsendstufe 180 zum Betreiben einer Reihe der steuerbaren Bewässerungsventile 42 in offene und geschlossene Positionen.
  • Ähnlich zu dem für den Sensordecoder 52 in 11 dargestellten Schaltbild umfassen der in 12 gezeigte Leitungsdecoder 44 und der in 13 gezeigte Leitungsdecoder Stromversorgungseingangsabschnitte 186, die das Zweidrahtkabel 28 elektrisch von dem inneren Schaltkreis der Leitungsdecoder 44 in 12 und 13 trennen. Der Stromversorgungseingangsabschnitt 186 besteht aus einer Brückenschaltung und einem Ladekondensator.
  • 14a und 14b zeigen ein Schaltbild eines Steuerungsabschnitts der derzeitig bevorzugten Ausführungsform der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30.
  • 15a und 15b zeigen ein Schaltbild eines Stromversorgungsabschnitts der derzeitig bevorzugten Ausführungsform der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 30.
  • 16a und 16b zeigen ein Schaltbild eines Markierungssenders zur Übertragung von Startinformation an die steuerbaren Bewässerungsventile 42 ungeachtet der Befehlszeitpläne der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit 34. Der Markierungssender bietet die Chance, die steuerbaren Bewässerungsventile 42 manuell in offene oder geschlossene Positionen zu steuern und gibt dabei einem Betreiber die Möglichkeit, die Bewässerung während der Kontrolle zum Beispiel eines Golfplatzes manuell anzupassen.
  • Beispiel
  • Der in 11 gezeigte und wie vorstehend beschriebene Sensordecoder 52 wurde in einer Prototyp-Version aus den folgenden Komponenten implementiert.
    elektrische Sicherung
    P1 230 V
    Widerstände
    R1 46R4 R14 39R2 R27 470K
    R2 46R4 R15 10K R28 470K
    R3 100K R16 39K R29 56K
    R4 86K6 R17 39K R30 39K
    R5 100K R18 10K R31 27K1
    R6 100K R19 39K R32 39K
    R7 100K R20 39K R33 56K
    R8 10K R21 86K6 R34 100K
    R9 150K R22 4R7 R35 2K49
    R10 768K R23 10K R36 825R
    R11 22K1 R24 10K R37 2R2
    R12 100K R25 10K R38 39K
    R13 39K R26 10K
    Kondensatoren
    C1 1000 µ C6 33 p C11 1 n
    C2 10 n C7 1 n C12 1 n
    C3 100 n C8 1 n C13 1 n
    C4 10 µ C9 100 n
    C5 33 p C10 100 n
    Dioden
    D1 DF04S D6 BYD1ZD D11 22 V
    D2 10 V D7 6V8 D12 22 V
    D3 BYD17D D8 LL4148 D13 15 V
    D4 BYD17D D9 LL4148
    D5 BYD17D D10 3V2
    Transistoren
    Q1 TIP122 Q4 BC856 Q6 MJD6039
    Q2 BC856 Q5 BC846 Q7 MJD6039
    Q3 BC846
    integrierte Schaltung und Kristall
    IC1 ST6220 IC3 LM317LM IC5 LMC662C
    IC2 93C05 IC4 LM358N X1 6,144 MHz
  • Der in 12 gezeigte und wie vorstehend beschriebene Leitungsdecoder 44 wurde in einer Prototyp-Version aus den folgenden Komponenten implementiert.
    elektrische Sicherung
    P1 200 mA
    Widerstände
    R1 470K R6 68K R11 1M
    R2 100K R7 56K R12 470K
    R3 100K R8 470K R13 1K
    R4 680K R9 1K R18 1K
    R5 100K R10 33K R19 3K3
    Kondensatoren
    C1 3n3 C4 10 µ C6 1000 µ
    C2 3n3 C5 10 µ C7 3n3
    C3 3n3
    Dioden
    D1 DF04S D3 LL4148 D5 BYD17D
    D2 BZX84-10 V D4 MLL4690 D6 BYD17D
    Transistoren
    Q1 BC856B Q3 2SBC1214 Q4 2SB1817
    Q2 BC856B
    integrierte Schaltungen
    IC1 µPD7556 IC2 93C06
  • Der in 12 gezeigte und wie vorstehend beschriebene Leitungsdecoder 44 wurde in einer Prototyp-Version aus den folgenden Komponenten implementiert.
    Widerstände
    R1 470K R8 470K R14 3K3
    R2 100K R9 1K R15 3K3
    R3 100K R10 33K R16 3K3
    R4 680K R11 1M R17 3K3
    R5 100K R12 68K R18 1K
    R6 68K R13 1K R19 3K3
    R7 56K
    Kondensatoren
    C1 3n3 C3 2200 µ C5 1 µ
    C2 3n3 C4 10 µ
    Dioden
    D1 DF04S D7 BYD17D D13 BYD17D
    D2 BZX84-10 V D8 BYD17D D14 BYD17D
    D3 LL4148 D9 BYD17D D15 BYD17D
    D4 MLL4690 D10 BYD17D D16 BYD17D
    D5 BYD17D D11 BYD17D D17 BYD17D
    D6 BYD17D D12 BYD17D
    Transistoren
    Q1 BC856B Q4 2SB1214 Q7 MJD6039
    Q2 BC855B Q5 2SB1214 Q8 2SB1214
    Q3 2SB1214 Q6 2SB1214 Q9 2SB1214
    integrierte Schaltungen
    IC1 µPD7556 IC2 93C06
  • Der in 14a und 14b gezeigte und wie vorstehend beschriebene Mikroprozessor und der Speicherabschnitt wurden in einer Prototyp-Version aus den folgenden Komponenten implementiert.
    Widerstände
    R105 4K7 R14 1M R102 PTC4.3
    R104 1K R4 680K R101 0R
    Kondensatoren und Feldmagneten
    C101 100 µ C108 22 n C6 33 p
    C103 100 n C109 22 n C7 33 p
    C104 100 n C110 22 n L101 10 µ
    C105 100 n C111 22 n L102 10 µ
    C106 100 n C112 10 µ L103 10 µ
    C107 100 n C113 22 n
    Dioden
    D1 ICTE5 D104 BZW06P6V8B D105 BZW06P6V8B
    integrierte Schaltungen und Kristall
    IC101 27256 IC108 74HC573 IC4 PC812
    IC102 62256 IC110 75175 IC5 PC813
    IC103 6264 IC111 74HC02 IC6 PC910
    IC104 6264 IC112 74HC08 X1 11.0592
    IC106 74HC138 IC115 4548
    IC107 8031 IC116 74HC366
  • Die in 15a und 15b gezeigte und wie vorstehend beschriebene Stromausgangsendstufe wurde in einer Prototyp-Version aus den folgenden Komponenten implementiert.
    Widerstände
    R1 390R R17 487K R34 1K
    R2 1K R18 10K R35 20K
    R3 nicht verwendet R19 110K R36 1M
    R4 390R R20 53K6 R37 68R
    R5 nicht verwendet R21 365K R38 270R
    R6 100R R22 4R7 R39 47R
    R7 100R R23 470R R40 100K
    R8 10K R24 470R R51 390K
    R9 18K R25 27R R52 10K
    R10 390K R26 27R R53 1K
    R11A 2R R27 1K P1 S10K25
    R11B 2R R28 47R P2 S10K25
    R11C 2R R29 10K P3 S10K25
    R11D 2R R30 100K P5 S10K25
    R12 1K R31 100K P6 S10K25
    R13 1M R32 100K P7 S10K25
    R15 10K R33 100R
    R16 14K
    Kondensatoren und Feldmagneten
    C1 nicht verwendet C12 10 µ C51 100 n
    C2 nicht verwendet C13 10 µ C52 1 µ
    C3 nicht verwendet C14 10 µ L1 25 µ
    C4 nicht verwendet C15 22 n L2 25 µ
    C5 1 n C16 22 n RE1 Relais
    C8 1000 µ C20 nicht verwendet
    C9 100 µ C21 nicht verwendet
    C10 100 µ C50 100 n
    Dioden
    D1 BYW98 D6 1N4148 D10 1N4002
    D2 BYW98 D8 1N4002 D11 1N4002
    D4 Z6V8 D9 1N4002 D103 1N4148
    D5 Z15V/1W
    Transistoren
    T1 BC637 T4 BC637 T8 TIP100
    T2 BRW74D T5 BDW74D
    T3 IRFD02 T6 IRFD02
    integrierte Schaltungen
    IC1 LM7812 IC9 4001 IC13 ADC0834
    IC2 CA3240A IC10 4053 IC14 44111
    IC3 LM340LA IC11 4094 IC15 TCA365A
    IC7 LM3395 IC12 4094
  • Der in 16a und 16b gezeigte und wie vorstehend beschriebene Markierungssender wurde in einer Prototyp-Version aus den folgenden Komponenten implementiert.
    Widerstände
    R1 12R R9 100K R17 10K
    R2 10K R10 100K R18 56K
    R3 5K6 R11 270K R19 27K
    R4 22R R12 270K R20 10K
    R5 2K2 R13 10K R21 1K
    R6 10K R14 3K3 R22 100K
    R7 680R R15 10K R23 10K
    R8 330R R16 2K2
    Kondensatoren und Feldmagneten
    C1 10 µ C6 47 n C11 10 µ
    C2 220 µ C7 47 n C12 100 n
    C3 100 n C8 47 n C13 220 µ
    C4 220 p C9 47 n L1 100 µ
    C5 100 µ C10 100 n
    Dioden
    D1 DF04M D3 10 V 05 3V9
    D2 P6KE47A D4 BYW100 06 1N4148
    Transistoren
    T1 IRF9120 T3 IRF110 T4 IRF110
    T2 BC337
    integrierte Schaltungen und Kristall
    IC1 80C31 IC5 74HC541 IC8 LM324
    IC2 26G256 IC6A 74HC95 IC9 7555
    IC3 74HC573 IC6B 74HC352 IC10 LM317
    IC4 X2444 IC7 74HC86 X1 6,144 MHz

Claims (40)

  1. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10), insbesondere für die Bewässerung von begrenzten Grundflächen, umfassend: eine Wasserrohrleitung (16), die begrenzten Grundflächen Wasser zuleitet, eine erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46), die jedes an einer spezifischen Fläche der begrenzten Grundflächen positioniert sind, jedes an die Wasserrohrleitung (16) zum Vorsehen von Bewässerung oder Nichtbewässerung der spezifischen Fläche der begrenzten Grundflächen angeschlossen sind und jedes ein Paar Ventilsteuereingänge aufweisen, eine zweite Vielzahl von Feldsensoren, die an spezifischen Flächen der begrenzten Grundflächen positioniert sind, spezifische Bewässerungsparameter zuleiten und die jeder ein Paar Sensorausgänge aufweisen, eine dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten, die jede einen Sensordecoder mit einem Paar Sensoreingängen, die an das Paar Sensorausgänge eines spezifischen Feldsensors der zweiten Vielzahl von Feldsensoren zum Zuführen von Strom an die zweite Vielzahl von Feldsensoren und Aufzeichnen der spezifischen Bewässerungsparameter von der zweiten Vielzahl von Feldsensoren angeschlossen sind, und/oder einen Leitungsdecoder mit einem Paar Ventilsteuerausgängen umfassen, die an das Paar Ventilsteuereingänge eines spezifischen steuerbaren Bewässerungsventils der ersten Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46) zum Zuleiten von Ventilsteuersignalen an die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen angeschlossen sind, wobei der Sensordecoder und der Leitungsdecoder ferner jeder ein Paar Steuer- und Stromversorgungseingänge aufweisen, eine Steuerungs- und Stromversorgungseinheit mit einem Satz Befehlszeitpläne und mit einem Paar Steuer- und Stromausgängen, die Strom durch Anlegen eines ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, das ein Spannungsmaximum mit einer ersten Impulsbreite definiert und ein Spannungsminimum mit einer zweiten Impulsbreite definiert, an einen des Paars Steuer- und Stromausgänge, gleichzeitiges Anlegen eines zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, das verglichen mit dem ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal ähnlich geformt ist, jedoch eine umgekehrte Polarität aufweist, an einen anderen des Paars Steuer- und Stromausgänge und Anlegen eines alternierenden Gleichstroms, der ein Spannungsmaximum mit einer dritten Impulsbreite definiert und ein Spannungsminimum mit einer vierten Impulsbreite definiert, an das Paar Steuer- und Stromausgänge zuführt, ein Zweidrahtkabel, das die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit und die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten miteinander verbindet und das Paar Steuer- und Stromausgänge der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit mit den Steuer- und Stromeingängen der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten verbindet und den Strom von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit an jede der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten zuführt, und wobei die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit die Befehlszeitpläne über das Zweidrahtkabel an die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten überträgt und die spezifischen Bewässerungsparameter über das Zweidrahtkabel von der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten empfängt.
  2. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Wasserrohrleitung (16) gänzlich oder teilweise in der Erde verlegt ist oder die Wasserrohrleitung (16) auf der Erde angeordnet ist.
  3. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wasserrohrleitung (16) aus Kunststoffmaterialien oder Metallmaterialien wie etwa Eisen, Stahl, Kupfer, Silber, Gold oder jeglichen Legierungen davon in jeder Kombination davon gebaut ist.
  4. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46) magnetisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch oder Kombinationen davon betrieben ist.
  5. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46) durch Anlegen eines Einschaltspannungs- oder -stromsignals gefolgt von einem Haltespannungs- oder -stromsignals an das Paar ventilsteuereingänge geöffnet wird und durch Anlegen von keinem Spannungs- oder Stromsignals an das Paar ventilsteuereingänge geschlossen wird.
  6. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Vielzahl von Feldsensoren eines Auswahl aus Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren, Drucksensoren, Durchflusssensoren, Magnetfeldsensoren, mechanischen Bewegungssensoren, mechanische Beanspruchungssensoren, Düngemittelsensoren oder jeglicher Kombination davon umfasst.
  7. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Impulsbreite gleich der zweiten Impulsbreite ist oder die erste Impulsbreite kleiner als die zweite Impulsbreite ist oder die erste Impulsbreite größer als die zweite Impulsbreite ist.
  8. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal und das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal mit einer Frequenz wechseln, die geringer als Wechselstromfrequenz von Stromnetzen, wie etwa 50 Hz oder 60 Hz, ist.
  9. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Impulsbreite des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals im Bereich von 100 ms bis 10 s liegt, wie etwa Bereichen von 200 ms bis 2 s, 300 ms bis 1 s, 400 ms bis 800 ms, 450 ms bis 550 ms, 475 ms bis 525 ms oder 490 ms bis 510 ms, oder die erste Impulsbreite vorzugsweise 500 ms ist.
  10. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zweite Impulsbreite des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals im Bereich von 100 ms bis 10 s liegt, wie etwa Bereichen von 200 ms bis 2 s, 300 ms bis 1 s, 400 ms bis 800 ms, 450 ms bis 550 ms, 475 ms bis 525 ms oder 490 ms bis 510 ms, oder die zweite Impulsbreite vorzugsweise 500 ms ist.
  11. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Spannungsmaximum in einem Bereich von +10 V bis +20 V liegt, wie etwa Bereichen von +13 V bis +19 V oder +14 V bis +17 V, oder das Spannungsmaximum vorzugsweise +15 V ist.
  12. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Spannungsminimum in einem Bereich von –15 V bis –25 V liegt, wie etwa Bereichen von –17 V bis –23 V und –19 V bis –21 V, oder das Spannungsminimum vorzugsweise –20 V ist.
  13. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal und das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal während der ersten Impulsbreite und der zweiten Impulsbreite durchschnittlich Spannungen betragen, die größer als oder gleich Nullspannung sind.
  14. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal und das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal während der ersten Impulsbreite und der zweiten Impulsbreite durchschnittlich Spannungen betragen, die kleiner als oder gleich Nullspannung sind.
  15. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das erste alternierende Gleichstrom-Spannungssignal und das zweite alternierende Gleichstrom-Spannungssignal während der ersten Impulsbreite und der zweiten Impulsbreite eine Durchschnittsspannung im Bereich von –5 V bis –0,5 V betragen, wie etwa Bereichen von –4 V bis –1 V oder –2,5 V bis –1,5 V, oder die Durchschnittsspannungen vorzugsweise –2 V betragen.
  16. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Maximalstrom im Bereich von 0,5 A bis 2 A liegt, wie etwa 0,75 A bis 1,5 A, oder der Maximalstrom vorzugsweise 1,1 A ist.
  17. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Minimalstrom im Bereich von 20 mA bis 150 mA liegt, wie etwa Bereichen von 30 mA bis 100 mA oder 35 mA bis 85 mA, oder der Minimalstrom vorzugsweise 40 mA ist.
  18. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die dritte Impulsbreite größer als die vierte Impulsbreite ist.
  19. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die vierte Impulsbreite im Bereich von 0,1 ms bis 10 ms liegt, wie etwa einem Bereich von 0,5 ms bis 7 ms, oder die vierte Impulsbreite vorzugsweise kürzer als 5 ms ist.
  20. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Leitungsdecoder die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46) durch Zuführen eines gepulsten alternierenden Gleichstrom-Steuersignals von dem Paar Ventilsteuerausgängen an das Paar Ventilsteuereingänge gemäß den übertragenen Befehlszeitplänen mit der Einschaltspannung, Haltespannung und Nullspannung versehen.
  21. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das gepulste alternierende Gleichstrom-Signal eine Maximalspannung im Bereich von 25 V bis 45 V definiert, wie etwa Bereichen von 27 V bis 43 V oder 30 V bis 40 V, oder die Maximalspannung vorzugsweise 35 V ist, eine Minimalspannung im Bereich von 0 V bis 5 V definiert, wie etwa Bereichen von 0 V bis 3 V oder 0 V bis 1 V, oder die Minimalspannung vorzugsweise 0 V ist, eine Leitungsdecoderausgangsimpulsbreite im Bereich von 100 µs bis 0,1 s definiert, wie etwa Bereichen von 200 µs bis 2 ms oder 800 µs bis 1,25 ms, oder die erste Decodierausgangsimpulsbreite 1 ms ist, die Leitungsdecoderausgangsimpulsbreite einen ersten Teil mit der Maximalspannung und einen zweiten Teil mit der Minimalspannung definiert, und wobei das gepulste alternierende Gleichstrom-Signal die Einschaltspannung dadurch bildet, dass es den ersten Teil länger als den oder gleich dem zweiten Teil während eines Zeitraums im Bereich von 10 ms bis 1 s, wie etwa 30 ms bis 100 ms, sein lässt, und die Haltespannung dadurch bildet, dass es den ersten Teil kürzer als den zweiten Teil während eines Zeitraums sein lässt, der gemäß dem Befehlszeitplan bestimmt ist, der von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit an die Leitungsdecoder übertragen ist.
  22. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Befehlszeitpläne an das Zweidraht System (10) durch Reskalieren der ersten Impulsbreite oder der zweiten Impulsbreite zu einer fünften Impulsbreite im Bereich von 10 ms bis 49 ms, wie etwa Bereichen von 15 ms bis 35 ms oder 17 ms bis 25 ms, oder wobei die fünfte Impulsbreite vorzugsweise 20 ms ist und eine binäre „1" anzeigt, oder durch Reskalieren der ersten Impulsbreite oder der zweiten Impulsbreite zu einer sechsten Impulsbreite im Bereich von 0,1 ms bis 9 ms, wie etwa Bereichen von 2 ms bis 8 ms oder 3 ms bis 6 ms, oder wobei die sechste Impulsbreite vorzugsweise 5 ms ist und eine binäre „0" anzeigt, übertragen werden.
  23. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Befehlszeitpläne eine Typenvereinbarung umfassen, die zusätzlichen Inhalt einer Übertragung von der Steuerungs- und Überwachungseinheit an die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten bestimmt, wobei der zusätzliche Inhalt, wie etwa eine Adresse einer spezifischen, bestimmten begrenzten Bewässerungssteuereinheit der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten, Daten, die Information bezüglich Funktionen offenbaren, die von der spezifischen, bestimmten begrenzten Bewässerungssteuereinheit der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten ausgeführt werden sollen, und/oder eine erste Prüfung oder eine zweite Prüfung, die einen sicheren Empfang der Übertragung gewährleistet, durch Haltsignal mit einer siebten Impulsbreite beendet ist.
  24. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die siebte Impulsbreite im Bereich von 50 ms bis 70 ms liegt, wie etwa 55 ms bis 65 ms, oder die vierte Impulsbreite vorzugsweise 60 ms ist.
  25. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die 4 Bit umfassende Typenvereinbarung 16 optionale Vorgänge wie etwa Arbitration, Daten, Steuerung Ein/Aus, Übertragung, Test und Pol vorsieht.
  26. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei die Adresse der spezifischen, bestimmten begrenzten Bewässerungssteuereinheit der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten eine Adressenübertragungsgröße im Bereich von 0 bis 128 Bit liegt, wie etwa Bereiche von 0 bis 64 Bit oder 0 bis 32, oder die Adressenübertragungsgröße vorzugsweise 16 Bit ist.
  27. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die Datenoffenbarungsinformation bezüglich Funktionen, die von der spezifischen, bestimmten begrenzten Bewässerungssteuereinheit der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten ausgeführt werden sollen, eine Datenübertragungsgröße im Bereich von 0 bis 64 KByte umfasst.
  28. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei die erste Prüfung und die zweite Prüfung, die einen sicheren Empfang der Übertragung gewährleisten, eine Prüfungsübertragungsgröße im Bereich von 0 bis 128 Bit umfassen, wie etwa 0 bis 64 Bit oder 0 bis 32 Bit, oder die Prüfungsübertragungsgröße vorzugsweise 4 Bit für jede der ersten und zweiten Prüfung ist.
  29. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit einen Mikroprozessor, eine Speichereinheit zum Speichern der Befehlszeitpläne, einen Ausgangsabschnitt zum Zuführen von Strom zu dem Zweidrahtkabel und Übertragen der Befehlszeitpläne über das Zweidrahtkabel und einen Eingangsabschnitt zum Überwachen der Spannung des Zweidrahtkabels umfasst, wobei der Mikroprozessor den Ausgangsabschnitt zum Anlegen des Minimalstroms an das Zweidrahtkabel während eines Unterbrechungsfensters steuert.
  30. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei jeder der Sensordecoder und/oder Leitungsdecoder eine Kurzschlussschaltung umfasst, die durch unidirektionales Kurzschließen des Paars Steuer- und Stromversorgungseingängen ein Unterbrechungssignal während des Unterbrechungsfensters an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit sendet, wodurch eine Differenzspannung des Zweidrahtkabels vermindert ist, und durch Leerlaufbetrieb des Paars Steuer- und Stromversorgungseingänge kein Unterbrechungssignal sendet, wobei das Unterbrechungssignal durch einen Spannungsabfall der Differenzspannung des Zweidrahtkabels im Bereich von 5 V bis 35 V, wie etwa einem Bereich von 15 V bis 30 V, oder wobei der Spannungsabfall vorzugsweise 25 v ist, gebildet ist.
  31. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 30, wobei das Unterbrechungsfenster im Anschluss an eine Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und einer Stromversorgungsperiode initiiert ist, wobei die Stromversorgungsperiode im Bereich von 250 ms bis 550 ms, wie etwa in Bereichen von 300 ms bis 500 ms oder 350 ms bis 450 ms liegt, oder die Stromversorgungszeitperiode vorzugsweise 400 ms beträgt, und das Unterbrechungsfenster im Bereich von 0 ms bis 20 ms liegt, oder das Unterbrechungsfenster vorzugsweise kürzer als 5 ms ist.
  32. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei der Mikroprozessor das Unterbrechungssignal von zumindest einem Sensordecoder und/oder Leitungsdecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten über den Eingangsabschnitt aufzeichnet, der die Spannung des Zweidrahtkabels überwacht, und den Ausgangsabschnitt zum Ausführen einer Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals betreibt und den Ausgangsabschnitt zum Beenden des Unterbrechungsfensters und Anlegen des Maximalstroms an das Zweidrahtkabel betreibt.
  33. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei der Mikroprozessor im Anschluss an ein Aufzeichnen des Unterbrechungssignals von zumindest einem unterbrechenden Sensordecoder und/oder Leitungsdecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten eine Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals ausführt und die Typenvereinbarung Arbitration gefolgt von einer Reihe binärer „1"-en mit einem Antwortfenster für den zumindest einen unterbrechenden Sensordecoder und/oder Leitungsdecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten zur Beantwortung der binären „1" überträgt.
  34. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 29 bis 33, wobei das Antwortfenster im Anschluss an eine Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und einer Pausenperiode initiiert ist, wobei die Pausenperiode im Bereich von 2 ms bis 10 ms liegt, wie etwa in Bereichen von 3 ms bis 8 ms oder 4 ms bis 6 ms, oder die Pausenperiode vorzugsweise 5 ms beträgt, und das Antwortfenster im Bereich von 0 ms bis 20 ms liegt, oder das Antwortfenster kürzer als 2,5 ms ist.
  35. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 29 bis 34, wobei die Kurzschlussschaltung durch unidirektionales Kurzschließen des Paars Steuer- und Stromversorgungseingängen ein Antwortsignal während des Antwortfensters an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit sendet, wodurch eine Differenzspannung des Zweidrahtkabels vermindert ist, und durch Leerlaufbetrieb des Paars Steuer- und Stromversorgungseingänge kein Antwortsignal sendet, wobei das Antwortsignal durch einen Spannungsabfall der Differenzspannung des Zweidrahtkabels im Bereich von 5 V bis 35 V, wie etwa einem Bereich von 15 V bis 30 V, oder wobei der Spannungsabfall vorzugsweise 25 V ist, gebildet ist.
  36. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 29 bis 35, wobei der Mikroprozessor den Ausgangsabschnitt zum Anlegen des Minimalstroms an das Zweidrahtkabel während des Antwortfensters steuert.
  37. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 36, wobei die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit während eines vereinbarten Zeitplan- und Befehlsübertragungstyps die spezifischen Bewässerungsparameter von einem adressierten Sensordecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten anfordert und die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit anschließend eine Reihe binärer „1"-en mit Antwortfenster für den adressierten Decoder zum Beantworten der binären „1" überträgt.
  38. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 37, wobei der Mikroprozessor das Antwortsignal von zumindest einem Sensordecoder der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten über den Eingangsabschnitt aufzeichnet, der die Spannung des Zweidrahtkabels überwacht, und den Ausgangsabschnitt zum Ausführen einer Gleichstrom-Alternierung des ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals und des zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals betreibt und im Anschluss den Ausgangsabschnitt zum Beenden des Antwortfensters und Anlegen des Maximalstroms an das Zweidrahtkabel betreibt.
  39. Zweidraht Steuerungs- und Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 38, wobei der Mikroprozessor das Antwortsignal als eine Anzeige einer binären „0" und kein Antwortsignal als eine binäre „1" auslegt.
  40. Verfahren zum Steuern und Überwachen von insbesondere der Bewässerung von begrenzten Grundflächen, folgende Schritte umfassend: Zuleiten von Wasser zu begrenzten Grundflächen über eine Wasserrohrleitung (16), Steuern des Ablassens oder Lieferns von Wasser von der Wasserrohrleitung (16), Vorsehen von Bewässerung oder Nichtbewässerung der spezifischen Fläche der begrenzten Grundflächen über eine erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46), die jedes an einer spezifischen Fläche der begrenzten Grundflächen positioniert sind, und wobei die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46) jedes ein Paar Ventilsteuereingänge aufweist, Messen spezifischer Bewässerungsparameter über eine zweite Vielzahl von Feldsensoren (54), die an spezifischen Flächen der begrenzten Grundflächen positioniert sind, und wobei die zweite Vielzahl von Feldsensoren (54) jeder ein Paar Sensorausgänge aufweisen, Übertragen von Steuersignalen an die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46) und die zweite Vielzahl von Vielzahl von Feldsensoren (54) über eine dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten, die einen Sensordecoder und einen Leitungsdecoder umfassen, Zuleiten von Ventilsteuersignalen an die erste Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventilen (46) und/oder Aufzeichnen der spezifischen Bewässerungsparameter von der zweiten Vielzahl von Feldsensoren (54), wobei jede der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten ein Paar Ventilsteuerausgänge, die an das Paar Ventilsteuereingänge eines spezifischen steuerbaren Bewässerungsventils der ersten Vielzahl von steuerbaren Bewässerungsventile (46) angeschlossen ist, und/oder ein Paar Sensoreingänge aufweist, das an das Paar Sensorausgänge eines spezifischen Feldsensors der zweiten Vielzahl von Feldsensoren (54) angeschlossen ist und ein Paar Steuer- und Stromversorgungseingänge aufweist, Vorsehen eines Satzes Befehlszeitpläne mithilfe einer Steuerungs- und Stromversorgungseinheit mit einem Paar Steuer- und Stromausgängen, die Strom durch Anlegen eines ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, das ein Spannungsmaximum mit einer ersten Impulsbreite definiert und ein Spannungsminimum mit einer zweiten Impulsbreite definiert, an einen des Paars Steuer- und Stromausgänge, gleichzeitiges Anlegen eines zweiten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignals, das verglichen mit dem ersten alternierenden Gleichstrom-Spannungssignal ähnlich geformt ist, jedoch eine umgekehrte Polarität aufweist, an einen anderen des Paars Steuer- und Stromausgänge und Anlegen eines alternierenden Gleichstroms, der ein Spannungsmaximum mit einer dritten Impulsbreite definiert und ein Spannungsminimum mit einer vierten Impulsbreite definiert, an das Paar Steuer- und Stromausgänge zuführt, Vorsehen eines Zweidrahtkabels, das die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit und die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten über ein Zweidrahtkabel miteinander verbindet, das das Paar Steuer- und Stromausgänge der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit mit den Steuer- und Stromeingängen der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten verbindet und den Strom von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit an jede der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten zuführt, und Übertragen der Befehlszeitpläne von der Steuerungs- und Stromversorgungseinheit über das Zweidrahtkabel an die dritte Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten und Empfangen der spezifischen Bewässerungsparameter über das Zweidrahtkabel von der dritten Vielzahl von begrenzten Bewässerungssteuereinheiten.
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