CN102771366A - 一种具有水位控制器的新型无土栽培装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有水位控制器的新型无土栽培装置。本发明提供的新型无土栽培装置，盛有营养液的容器、储液池、浮板和种植槽，容器与储液池连通，种植槽均匀分布在浮板上，种植槽的底部设有通孔，浮板放置在盛有营养液的容器内，种植槽内设有外表面包裹有亲水层的基质棒，容器壁上设有排水孔，还包括控制水泵从储液池中抽取营养液至容器内的水位控制器，水位控制器包括电源电路，与电源电路相连的控制电路，电源电路包括连接于电源的变压器和连接于变压器二次绕组的整流电路。本发明由于基质棒是包裹有亲水层的，可通过毛细管效应将营养液吸到基质棒上，又由于设置了水位控制器，可准确地控制营养液的水位变化，保证作物的营养需求，也不会造成营养液浪费，且该水位控制器的电路简单，性能可靠。

Description

一种具有水位控制器的新型无土栽培装置

技术领域

本发明涉及植物栽培装置领域，尤其涉及一种具有水位控制器的新型无土栽培装置。

背景技术

无土栽培是指不用自然土壤，用培养液或营养液与基质栽培作物。无土栽培是在人力控制下，充分满足作物对营养、水分、气体条件的要求，是一种技术集约的现代农业生产方式，具有节水、节能、省工、省肥，减轻了生产过程中对土壤的污染，防止连作障碍，产品洁净无污染，高产高效的优点。

目前，无土栽培技术也越来越成熟，但仍面临着许多问题，如营养液或培养液的水位控制问题，由于作物基质下营养液或培养液量是作物正常生长根本保障，若不能实时监控各个栽培作物的营养液用量情况，则会对作物生长进行监控控制带来不便，导致栽培作物营养不均衡，甚至部分死亡。还有栽培时用的基质多采用草炭、珍珠岩等基本材料，或与蛭石、炭渣、发酵碳化的稻壳等材料简单混合，虽然这些基质的吸水力较强，但不能重复使用，利用率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种可准确地控制营养液的水位变化，基质可重复使用，结构简单，操作方便且成本低廉的具有水位控制器的新型无土栽培装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有水位控制器的新型无土栽培装置，盛有营养液的容器、储液池、浮板和种植槽，所述容器与储液池连通，所述种植槽均匀分布在所述浮板上，所述种植槽的底部设有通孔，所述浮板放置在盛有营养液的容器内，所述种植槽内设有外表面包裹有亲水层的基质棒，所述容器壁上设有排水孔，所述新型无土栽培装置还包括控制水泵从储液池中抽取营养液至所述容器内的水位控制器，其中：

所述水位控制器包括电源电路，与所述电源电路相连的控制电路；

所述电源电路包括连接于电源的变压器和连接于所述变压器二次绕组的整流电路；

所述控制电路包括控制水泵电源的继电器，控制所述继电器的NE555芯片，与所述NE555芯片相连的、置于所述容器内的高水位探测线、中间水位探测线、低水位探测线；

所述整流电路的输出端分别通过第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻与所述高水位探测线、中间水位探测线、低水位探测线相连，所述输出端还与所述NE555芯片的第4脚与第8脚相连，所述NE555芯片的第1脚接地，所述NE555芯片的第3脚连接发光二极管并接地，所述继电器连接在所述变压器的一次绕组侧。

进一步地，所述水位控制器还包括保护电路，所述保护电路包括连接在所述变压器一次绕组侧的串联连接的热继电器和交流接触器，由所述交流接触器控制水泵电源。

进一步地，所述整流电路的输出端还通过第一电容接地。

进一步地，所述NE555芯片的第5脚通过第二电容接地。

进一步地，所述NE555芯片的第6脚通过第一电阻接地；所述NE555芯片的第2脚通过第二电阻接地。

进一步地，所述NE555芯片的第3脚与发光二极管之间还串联有二极管和第三电阻。

进一步地，所述继电器还与接触器串联。

进一步地，所述高水位探测线、中间水位探测线、低水位探测线为胶皮铝线。

进一步地，所述水泵通过管道与所述储液池连通；所述水泵通过管道与所述容器连通；所述水位控制器通过数据线与水泵连接。

更进一步地，所述基质棒的材料为聚酯纤维、塑料或橡胶，所述亲水层为棉布或纱布，所述容器底部设有加热管。

本发明提供的新型无土栽培装置，由于浮板中的基质棒是包裹有亲水层的，通过亲水层的毛细管效应将营养液吸到基质棒上，使种子在浸润的营养液中发芽生长；又由于设置了水位控制器，该水位控制器可准确地控制营养液的水位变化，保证作物的营养需求，同时也不会造成由于营养液过量供应的浪费。为作物的优良生长提供了可靠保障。本发明装置还具有水位控制器的电路简单，其装置本身的结构也很简单，因此极大地降低了产品的生产成本，具有广泛的应用性。

附图说明

图1为本发明新型无土栽培装置一个优选实施例的结构示意图。

图2为本发明新型无土栽培装置中水位控制器的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供的具有水位控制器的新型无土栽培装置，包括盛有营养液4的容器5、放置在盛有营养液4的容器内的浮板1和控制水泵14从储液池15中抽取营养液至容器5内的水位控制器8，在容器壁上设有排水孔6，浮板1上均匀分布有多个种植槽2，在种植槽2的底部还设有通孔3，在每个种植槽2内设有基质棒7，为利用毛细管效应将营养液吸到基质棒7上以供应给培养植物，基质棒7的外表面包裹有亲水层。容器5通过管道连接有储液池15，通过储液池15向容器5输送营养液。上述水位控制器8设置在容器5上，其中：

水位控制器8包括电源电路，保护电路，以及与电源电路相连的控制电路，电源电路包括连接于电源的变压器和连接于变压器二次绕组的整流电路；保护电路包括连接在变压器一次绕组侧的串联连接的热继电器和用于控制水泵电源的交流接触器。

本发明的新型无土栽培装置，由于使用了上述水位控制器，可准确地控制容器中营养液的用量，根据对培养植物营养吸收的预定值，合理地控制其对营养液的摄入量，保证了培养植物的正常生长。本发明还可在容器上设置温度传感器12，通过该温度传感器12可随时监控培养植物的温度环境，便于管理和调节培养温度。

为了保护抽取营养液的水泵14，本发明新型无土栽培装置中的保护电路工作时：当继电器J1吸合后，热继电器J通电，电流使线圈发热，金属片发生形变吸合。交流接触器C也随之通电，产生电磁力，此时电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心，带动主触点闭合，此时电路接通，驱动水泵14转动，一旦功率大于额定功率，继电器J线圈发热，使金属片形变到一定的程度时，金属片自动弹开，电路断开。随之接触器C电磁力消失，触电断开，起保护水泵作用。

控制电路包括控制水泵14电源的继电器，控制继电器的NE555芯片，与NE555芯片相连的高水位探测线A、中间水位探测线B、低水位探测线C；该高水位探测线A、中间水位探测线B、低水位探测线C分别设置在容器内的预定位置处。

整流电路的输出端分别通过第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻与高水位探测线A、中间水位探测线B、低水位探测线C相连，输出端还与NE555芯片的第4脚与第8脚相连，NE555芯片的第1脚接地，NE555芯片的第3脚连接发光二极管并接地，继电器连接在变压器的一次绕组侧。

上述水泵14通过管道与储液池15连通；水泵14再通过管道与容器5连通；上述水位控制器8通过数据线与水泵14连接，从而控制水泵输送营养液。

当容器中营养液的量减少到低水位探测线C时，上述水位控制器8将启动水泵14进行对营养液的补充，水泵14将储液池15中的营养液抽出，送至容器5中，从而对容器5中的营养液进行补充。

当营养液的水位低于预设的低水位探测线C时，NE555芯片输出高电平，继电器吸合，启动水泵14以补充容器中的营养液的量；当水位处于预设的高水位探测线A与中间水位探测线B之间时，NE555芯片保持原状态，继电器处于吸合状态，水泵继续处于工作状态，当营养液的水位高于高水位探测线A时，NE555芯片输出低电平，继电器断开，灌溉装置停止工作，这样使得盛水容器内的水位始终保持在低水位探测线C的高度或以上，同时不高于高水位探测线A的高度，从而实现对营养液用量的自动控制。

为了安全起见，整流电路的输出端还通过第一电容U1接地，NE555芯片的第5脚通过第二电容U2接地，NE555芯片的第6脚通过第一电阻R1接地；NE555芯片的第2脚通过第二电阻R2接地。

NE555芯片的第3脚与发光二极管D6之间优选还串联有二极管D5和第三电阻R3。

继电器J1优选还与接触器C串联。

显然，为保证各探测线的灵敏度，上述高水位探测线A、中间水位探测线B、低水位探测线C可为胶皮铝线。

优选的，本发明中基质棒7的材料可为聚酯纤维、塑料或橡胶，其亲水层为棉布或纱布，为更好地控制容器中培养植物的培养温度，可在容器底部设有加热管。在本实施例中，基质棒由聚酯纤维制成，包裹基质棒的为纱布，且在容器的底部设置了加热管。为了模拟植物的生理生长环境，上述容器的内表面优选为黑色。

由于基质棒采用了聚酯纤维、塑料、橡胶的材料，可重复使用，提高了利用率，并且基质棒和浮板可以一起灭菌，避免了目前基质和浮板需分开灭菌的繁琐工序，同时由于可反复使用也不会对环境造成污染。由于纱布具有很好的吸水性，包裹到基质棒后使基质棒具有良好的吸水性，以便可以利用虹吸效应对培养植物进行营养液的供应。

如图2所示，整流电路与电容U1并联，整流电路的输出端通过可调电阻RW1与高水位探测线A的一端以及NE555芯片的第6脚相连，还通过可调电阻RW2与中间水位探测线B的一端以及NE555芯片的第2脚相连，以及通过可变电阻RW3与低水位探测线C的一端相连，并且还直接与NE555芯片的第4与第8脚相连；NE555芯片的第1脚，第5脚通过电容U2，第3脚的输出信号用以控制继电器J1的工作状态；高水位探测线A，中间水位探测线B与低水位探测线C的另一端分别处于盛水容器的预定高度上。

NE555芯片的第6脚通过电阻R1与整流电路的输出端相连；NE555芯片的第2脚通过电阻R2与整流电路的输出端相连。

NE555芯片的第3脚通过二极管D6与整流电路的输入端相连，并通过二极管D5以及与该二极管D5串接的发光二极管D6、电阻R3与整流电路的输入端相连。

整流电路为电路提供稳定直流电压后，NE555芯片开始工作。当容器的水位探测线的探极A、B、C低于水位线时，均为高电位。调节RW1-RW3，使A点和B点的电位最大接近于2/3Vet与1/3Vcc。当B、C高于容器内的水位线时，即已低于NE555芯片的反向阈值电压V-，NE555芯片第2脚为“地”电位，使NE555芯片发生置位，第3脚输出的高电平使发光二极管工作并且使继电器J1吸合，接触器C吸合，水泵从而运转，进行输出营养液；当水位上升至探极B点，而又未到A点时，它们的分压值在1/3Vet与2/3Vcc之间，状态不变。当水位继续上升至A点时，A点电位接近电源电压，超过了正向阈值电压V+，相应NE555芯片复位，输出的低电平使J1释放，接触器C释放，灌溉装置断电停转，从而对水位实现自动控制。

其中，继电器J1可以与接触器C配合控制灌溉装置的工作状态。

继电器J1还与热继电器J配合控制灌溉装置的工作状态。继电器J1吸合后，热继电器J通电，并由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器C失电，主电路断开，实现电路的过载保护。

当继电器J1吸合后，热继电器J通电，电流使热继电器的线圈发热，金属片发生形变吸合。与热继电器连接的交流接触器C也随之通电，产生电磁力，电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心，带动主触点闭合，此时电路接通，驱动灌溉装置工作，一旦功率大于额定功率，热继电器J线圈发热，使热继电器内部不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，随之接触器C电磁力消失，触电断开。起保护水泵的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种具有水位控制器的新型无土栽培装置，包括盛有营养液的容器、储液池、浮板和种植槽，所述容器与储液池连通，所述种植槽均匀分布在所述浮板上，所述种植槽的底部设有通孔，所述浮板放置在盛有营养液的容器内，所述种植槽内设有外表面包裹有亲水层的基质棒，所述容器壁上设有排水孔，其特征在于，所述新型无土栽培装置还包括控制水泵从储液池中抽取营养液至所述容器内的水位控制器，其中：

所述水位控制器包括电源电路，与所述电源电路相连的控制电路；

所述电源电路包括连接于电源的变压器和连接于所述变压器二次绕组的整流电路；

所述控制电路包括控制水泵电源的继电器，控制所述继电器的NE555芯片，与所述NE555芯片相连的、置于所述容器内的高水位探测线、中间水位探测线、低水位探测线；

所述整流电路的输出端分别通过第一可变电阻、第二可变电阻、第三可变电阻与所述高水位探测线、中间水位探测线、低水位探测线相连，所述输出端还与所述NE555芯片的第4脚与第8脚相连，所述NE555芯片的第1脚接地，所述NE555芯片的第3脚连接发光二极管并接地，所述继电器连接在所述变压器的一次绕组侧。

2.根据权利要求1所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述水位控制器还包括保护电路，所述保护电路包括连接在所述变压器一次绕组侧的串联连接的热继电器和交流接触器，由所述交流接触器控制水泵电源。

3.根据权利要求2所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述整流电路的输出端还通过第一电容接地。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述NE555芯片的第5脚通过第二电容接地。

5.根据权利要求4所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述NE555芯片的第6脚通过第一电阻接地；所述NE555芯片的第2脚通过第二电阻接地。

6.根据权利要求5所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述NE555芯片的第3脚与发光二极管之间还串联有二极管和第三电阻。

7.根据权利要求6所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述继电器还与接触器串联。

8.根据权利要求7所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述高水位探测线、中间水位探测线、低水位探测线为胶皮铝线。

9.根据权利要求8所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述水泵通过管道与所述储液池连通；所述水泵通过管道与所述容器连通；所述水位控制器通过数据线与水泵连接。

10.根据权利要求9所述的新型无土栽培装置，其特征在于，所述基质棒的材料为聚酯纤维、塑料或橡胶，所述亲水层为棉布或纱布，所述容器底部设有加热管。

Images