CN102778905A

CN102778905A - 一种具有水位控制器的太阳能无土栽培系统

Info

Publication number: CN102778905A
Application number: CN2011101207320A
Authority: CN
Inventors: 沈建彬
Original assignee: TAICANG XIANGHE VEGETABLE PROFESSIONAL COOPERATIVES
Current assignee: TAICANG XIANGHE VEGETABLE PROFESSIONAL COOPERATIVES
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种具有水位控制器的太阳能无土栽培系统，包含将太阳能转化为电能的采集单元，与采集单元电连接的充电单元，与充电单元电连接的灌溉单元和照明单元，以及支架和容器，采集单元设置在支架的上方，容器设置在支架的下方，照明单元设置在容器的上方，太阳能无土栽培系统还包含水位控制器，水位控制器包括：电源电路，与电源电路相连的控制电路，其中，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；控制电路包括连接在充电单元和灌溉单元之间的继电器，控制继电器的NE555芯片，以及一端与NE555芯片相连的、另一端位于容器中高水位探测线、中间水位探测线、低水位探测线。

Description

一种具有水位控制器的太阳能无土栽培系统

技术领域

本发明涉及一种无土栽培系统，尤其涉及一种具有水位控制器的太阳能无土栽培系统。

背景技术

随着现代设施农业的发展，无土栽培的种植方式越来越得到广泛的应用。而现代设施农业中，尤其是园艺作物的无土栽培中，无土栽培技术越来越多的采用自动供水灌溉技术。

为工农业生产及居民生活供水的水塔或高位水箱基本上都是通过水位自动控制装置来实现自动供水。目前使用的水位控制器，其中一种是浮球式。浮球式水位控制器主要是靠浮球随着水位的升降来控制水位的，其主要不足是：尼龙绳及滑轮、限位档等处在低温条件下容易结冰，造成水位控制器失灵。另外，炎热天气时水蒸汽侵蚀安装在水箱中水面上部行程开关，造成行程开关短路，致使水位控制装置失控。水位控制器的不足导致无土栽培系统无法正常进行灌溉，影响农作物生长。

另外，实际中使用的无土栽培系统需要辅助以相关的照明、灌溉用的电气化装置等，而这些装置需要借助电力驱动，会耗费大量的电力资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有水位控制器的太阳能无土栽培系统，其结构简单，性能可靠，能够节约电力资源。

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太阳能无土栽培系统，包含将太阳能转化为电能的采集单元，与所述采集单元电连接的充电单元，与所述充电单元电连接的灌溉单元和照明单元，以及支架和容器，所述采集单元设置在所述支架的上方，所述容器设置在所述支架的下方，所述照明单元设置在容器的上方，所述太阳能无土栽培系统还包含水位控制器，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，其中，

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；

所述控制电路包括连接在所述充电单元和所述灌溉单元之间的继电器，控制所述继电器的NE555芯片，以及一端与所述NE555芯片相连的、另一端位于所述容器中的高水位探测线、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。

作为对上述技术方案的优化，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。

作为对上述技术方案的优化，所述整流电路的输出端还通过第一电容接地。

作为对上述技术方案的优化，所述NE555芯片的第5脚通过第二电容接地。

作为对上述技术方案的优化，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。

作为对上述技术方案的优化，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。

作为对上述技术方案的优化，所述继电器还与接触器串联。

作为对上述技术方案的优化，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。

本发明提供的水位控制器，当水位低于低水位探测线时，NE555芯片输出高电平，继电器吸合，启动灌溉单元，当水位处于高水位探测线与中间水位探测线之间时，NE555芯片保持原来状态，继电器处于吸合状态，灌溉单元继续处于工作状态，当水位高于高水位探测线时，NE555芯片输出低电平，继电器断开，灌溉单元停止工作，这样使得盛水容器内的水位始终保持在低水位探测线的高度或以上，同时不高于高水位探测线的高度，从而实现水位的自动控制。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明。

图1为本发明的太阳能无土栽培系统的原理方框图。

图2为本发明的太阳能无土栽培系统的正面结构示意图。。

图3为本发明的太阳能无土栽培系统的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1-2所示本发明提供一种具有水位控制器的太阳能无土栽培系统，包含将太阳能转化为电能的采集单元10，与采集单元10电连接的充电单元50，与充电单元50电连接的灌溉单元和照明单元，支架60，容器70以及水位控制器20。

如图1和2所示，本发明的采集单元10设置在该支架60的上方，用以汇集太阳能，并加太阳能转化为电能。该采集单元10具体包括太阳能板以及角度调节器，该角度调节器连接设置在该太阳能板和支架60之间。该角度调节器可以调节太阳能板的空间位置以及朝向，使该太阳能板更高效的汇集太阳能。

本发明的种植照明单元包括LED光管和控制该LED光管的工作状态的电子控制器(图中未示出)。照明单元设置在容器70上方，便于为容器70照明。灌溉单元为水泵，所述水泵通过水路连接管分别与容器70连接。

如图3所示，本发明中的水位控制器20包括：电源电路，与电源电路相连的控制电路，其中，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；控制电路包括连接在充电单元50和灌溉单元之间的继电器，控制继电器的NE555芯片，以及一端与NE555芯片相连的、另一端位于容器70中的高水位探测线A、中间水位探测线B、低水位探测线C；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、中间水位探测线、低水位探测线相连，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；采集单元10设置在支架60的上方，容器70设置在支架60的下方，照明单元设置在容器70的上方。

为了保护灌溉单元，水位控制器20还可以包括保护电路，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交流接触器，由交流接触器控制水泵电源。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亦随之通电，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，驱动灌溉单元转动，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。起保护灌溉单元作用。

为了安全起见，水位控制器20中的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，所述NE555芯片的第6脚通过第一电阻R1接地；所述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。

高水位探测线A、中间水位探测线B、低水位探测线C优选为胶皮铝线。

具体地，本发明中的水位控制器的具体实施方式如图3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，中间水位探测线与低水位探测线的另一端分别处于盛水容器的某一高度上。

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。当盛水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RW1一RW3，使A点和B点的电位最大接近于2/3Vet与1/3Vcc。当B、C高于塔内的水位线时，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，灌溉单元从而因得电而运转，进行抽水；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，灌溉单元断电停转，从而对水位实现自动控制。

其中，继电器J1可以与接触器C配合控制灌溉单元的工作状态。

继电器J1还与热继电器J配合控制灌溉单元的工作状态。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，驱动灌溉单元工作，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。起保护灌溉单元的作用。

对于高水位探测线，中间水位探测线，低水位探测线可以用胶皮铝线做成，也可以利用其它适合的材料制作加工。

本发明的具有水位控制器的太阳能无土栽培系统，采用采集单元10将太阳能转化为电能，为灌溉单元和种植照明单元提供电能，还采用了水位控制器20对灌溉单元的供电进行控制：当水位低于低水位探测线时，NE555芯片输出高电平，继电器吸合，启动灌溉单元，当水位处于高水位探测线与中间水位探测线之间时，NE555芯片保持原来状态，继电器处于吸合状态，灌溉单元继续处于工作状态，当水位高于高水位探测线时，NE555芯片输出低电平，继电器断开，灌溉单元停止工作，这样使得盛水容器内的水位始终保持在低水位探测线的高度或以上，同时不高于高水位探测线的高度，从而实现水位的自动控制。

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

1.一种具有水位控制器的太阳能无土栽培系统，包含将太阳能转化为电能的采集单元，与所述采集单元电连接的充电单元，与所述充电单元电连接的灌溉单元和种植照明单元，以及支架和容器，所述采集单元设置在所述支架的上方，所述容器设置在所述支架的下方，所述照明单元设置在容器的上方，其特征在于，所述太阳能无土栽培系统还包含水位控制器，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，其中，

2.根据权利要求1所述的太阳能无土栽培系统，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1所述的太阳能无土栽培系统，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所述的太阳能无土栽培系统，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1所述的太阳能无土栽培系统，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1所述的太阳能无土栽培系统，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1所述的太阳能无土栽培系统，其特征在于，所述继电器还与接触器串联。

8.根据上述任何一项权利要求中所述的太阳能无土栽培系统，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。