CN104642067B - 无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水泵 - Google Patents

无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子技术领域,具体是一种无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水泵。包括土壤湿度传感器、土壤湿度测量电桥、低频晶体振荡器、差动放大器、功率放大器、无线发射器、水源检测传感器、水源光耦控制开关、无线接收器、单相电机水泵,土壤湿度传感器农田水分遥测遥控无线发射,无线接收全自动控制农田灌溉,使离水源较远或水源不足、地势不平坦农田作物都能处于最佳生长,大大提高农业种植生产水平。土壤湿度传感器和水源检测传感器电极正弦波传感有效防护电解腐蚀延长使用。无线收/发晶振高稳频遥测遥控,脉冲编码、译码容量大、抗干扰性强,相邻农田运行稳定可靠,互不干扰。本发明广泛适用于农田灌溉保障土壤湿度满足作物生长要求。

Description

无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水泵
技术领域
[0001]本发明涉及电子技术领域,具体是一种无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水栗。
背景技术
[0002]生长植物的土壤需要保持一定的湿度,用人工控制土壤湿度既不准确,劳动量又大,不适合现代农业生产要求。尤其雨水稀少干旱贫脊地区,水源不足或离水源远,或地势不平坦农田不便灌溉,影响农业生产。
发明内容
[0003]本发明的目的是提供测量农田土壤湿燥信息无线发射,电磁波空间传输到有水源的无线接收器,确定灌溉湿度和供水范围的一种无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水栗。
[0004]本发明技术解决方案:包括单相交流电源、控制器电源、土壤湿度传感器、土壤湿度测量电桥、低频晶体振荡器、缓冲放大器、有源带通滤波器、差动放大器、检波器、功率放大器、调制器、无线发射器、水源检测传感器、水源光耦控制开关、无线接收器、继电器、交流接触器、单相电机水栗,其中,低频晶体振荡器输出正弦波信号经缓冲放大器、有源带通滤波器滤除高次谐波接土壤湿度测量电桥输入端,土壤湿度测量电桥测量桥臂连接土壤湿度传感器,土壤湿度测量电桥输出经差动放大器、检波器、功率放大器驱动调制器,无线发射器一次调制携带土壤湿度测量信息,无线发射器脉冲编码二次调制信道加密由天线发射,电磁波经空间传输到无线接收器,无线接收器脉冲译码信道解密,解调土壤湿度测量信息控制水栗灌溉,无线接收器由水源检测传感器接控制器电源变压器输出工频交流正弦波提供水源光耦控制开关传感信号,控制器电源变压器电感L2—端接入水源检测传感器探测电极,另一端经隔直电容C6接二极管整流、电容滤波、限流电阻至三极管VT2电流放大驱动光耦发光二极管,光耦光电三极管、无线射频接收器译码输出驱动继电器三极管VT3串联相接,经继电器触点连接交流接触器线圈与控制器电源,交流接触器触点连接单相电机水栗和单相交流电源,单相电机接过载保护热继电器,控制器电源接入无线接收器电源端。
[0005] 土壤湿度传感器至少有两支圆柱或扁圆形不锈钢或石墨电极,其下端呈尖锥形插入土壤,上端由导线焊接引出,电极之间设有间距,由工程塑料注塑成一体,粘合在无线发射器工程塑料盒底,电极引出导线连接土壤湿度测量电桥测量桥臂。
[0006]水源检测传感器有一段塑料水管内截面设有间隔的两个不锈钢或石墨探测电极,屏蔽电缆线连接电极引出,引出处设有防潮湿外护套管,电极引出屏蔽电缆线连接水源检测信号发生器、水源光耦控制开关,水源检测传感器塑料水管连接水源进水管和水栗。
[0007]无线发射器由射频晶体振荡器、射频功率放大器、脉冲编码器、调制器、天线组成,射频晶体振荡器输出接射频功率放大器,射频功率放大器与调制器馈电串联相接,调制器输入端接脉冲编码器编码脉冲,调制器电源端由携带土壤湿度测量信息功率放大器驱动,射频功率放大器输出信号经天线发射。
[0008]无线接收器由天线信号接入射频高放、混频,本机晶振信号接入混频器,混频后提取中频信号经放大、解调、低放至脉冲译码器,脉冲译码器输出经驱动继电器三极管VT3与水源光耦控制开关光耦光电三极管串联相接,继电器触点连接交流接触器控制线圈,交流接触器触点连接单相电机水栗和单相交流电源,解调土壤湿度测量信息控制单相电机水栗开启或停止灌溉。
[0009]本发明产生积极效果:无线遥测遥控农田土壤湿度全自动灌溉,尤其离水源较远、水源不足或地势不平坦农田土壤湿度保持在规定范围内,作物都能处于最佳生长状态,省时省力大大提高农业种植生产水平。土壤湿度传感器、水源检测传感器电极均设成正弦波传感有效防护措施,避免因直流电传感电极产生电解极化腐蚀,保障无线遥测遥控水栗长期可靠使用,无线收/发晶振高稳频遥测遥控、脉冲编码译码容量大,抗干扰性强,相邻农田运行稳定、可靠,互不干扰。
附图说明
[0010]图1本发明技术方案原理框图[0011 ]图2 土壤湿度传感器示意图
[0012]图3 土壤湿度测量无线发射器电路
[0013]图4无线接收器与水栗电路
具体实施方式
[0014]参照图1、2、3、4,本发明具体实施方式和实施例,包括单相交流电源、控制器电源、土壤湿度传感器6、土壤湿度测量电桥5、低频晶体振荡器1、缓冲放大器2、有源带通滤波器
3、差动放大器4、检波器7、功率放大器8、调制器9、无线发射器10、水源检测传感器15、水源光耦控制开关12、无线接收器11、继电器13、交流接触器14、单相电机水栗16,其中,低频晶体振荡器I输出正弦波信号经缓冲放大器2、有源带通滤波器3滤除高次谐波接土壤湿度测量电桥5输入端,土壤湿度测量电桥5测量桥臂连接土壤湿度传感器6,土壤湿度测量电桥5输出经差动放大器4、检波器7、功率放大器8驱动调制器9至无线发射器10—次调制携带土壤湿度测量信息,无线发射器10脉冲编码二次调制信道加密由天线发射,电磁波经空间传输到无线接收器11,无线接收器11脉冲译码信道解密,解调土壤湿度测量信息控制水栗灌溉,无线接收器11由水源检测传感器15接控制器电源变压器输出工频交流正弦波提供水源光耦控制开关12传感信号,电源变压器电感L2—端接入水源检测传感器15探测电极,另一端经隔直电容C6接二极管整流、电容滤波、限流电阻至三极管VT2电流放大驱动光耦发光二极管,光耦光电三极管与无线接收器11译码输出驱动继电器13三极管VT3串联相接,经继电器13触点连接交流接触器14线圈与控制电源,交流接触器14触点连接单相电机水栗16和单相交流电源,单相电机水栗16接过载保护热继电器,控制器电源接入无线接收器11电源端。土壤湿度传感器6,由电极61、电极导线62、电极工程塑料63、无线发射器盒64组成。
[0015]低频晶体JT振荡器ICwfe生稳定的低频正弦波,经缓冲放大器1(^阻抗匹配,有源带通滤波器IClc滤除高次谐波提供测量电桥优质信号源,作用于土壤湿度传感器RS传感土壤湿度的电阻率去改变电桥特性,达到检测目的。
[0016]调节电位器RP1S待灌土壤湿度,使电桥平衡,差动放大器1(:1(1输出为零,检波器IC2b、IC2c、功放IC2d无输出信号,无线发射器没有发射遥控指令,因此无线接收器没译码信号输出,驱动三极管乂^截止,继电器触点J-X常闭接通交流接触器K,触点!U、K-2接通单相电机M开启水栗运转抽水灌溉;土壤湿度达到设定值,即减小土壤电阻率测量电桥失去平衡,差动放大器ICld输出信号经检波器IC2b、IC2。、功放IC2dJT1驱动无线发射器一次调制携带土壤湿度测量信息,无线射频发射器脉冲编码二次调制信道加密由天线A1发射,电磁波经空间传输到天线A2、无线接收器,无线接收器脉冲译码信道解密,解调土壤湿度测量信息控制继电器常闭触点J-屑放交流接触器K,触点K+K-2断开单相电机M水栗停止灌溉,完成设定供水,调节电位器RP2改变遥测遥控灵敏度。
[0017]无线射频接收器水源检测传感器检测进水管JSG水源墒情,水源充足传感器电极得到工频交变正弦波导电,经隔直流电容C6、二极管VD5、VD6整流,电容C7滤波、三极管VT2电流放大驱动光耦ELD、无线接收器译码输出信号驱动继电器J、交流接触器K控制单相电机M水栗抽水灌溉;如进水管JSG断水,水源检测传感器电极开路,光耦ELD、三极管VT2截止继电器释放触点J-工断开交流接触器K,断开单相电机M电源,确保单相电机M停电,水栗停止抽水,防止水栗空转受损,运行过程防止单相电机M过载接有热继电器FR保护。
[0018] 土壤湿度传感器和水源检测传感器电极均设成正弦波传感防护措施,有效避免因直流电传感电极产生电解极化腐蚀,保障无线遥测遥控水栗长期可靠使用。土壤湿度测量器件ICla〜d、IC2a〜d米用两片四运放LM234,其中IC2a正输入端电阻Rl8、Rl9分压,输出1/2电源电压作为ICla〜d、IC2c^b基准电压,使其各自工作在线性区域内,便于单电源电池供电。差动放大器1(:1(1正、负输入端限幅并联二极管VD1JD2防止信号过载影响测量精度。无线接收控制器电源由变压器T降压绝缘隔离交流电源,桥堆VD整流、IC稳压,电容C8、C9滤波、水栗使用安全可靠。
[0019]无线收/发晶振高稳频遥测遥控、脉冲编码译码容量大,抗干扰性强,相邻区域农田运行稳定、可靠,互不干扰。无线遥测遥控距离按农田灌溉面积和水源远近设置载频、发射功率及天线辐射特性、接收灵敏度,载波使用ISM频率2.45GHz,发射功率15mdb,接收灵敏度-lOOmdb,1/4波长天线收/发,控制数十米至数百米灌溉。单相电机水栗电网导线铺设方便,电机功率容量1kw,水栗抽水量10000Lm/in,灌溉40公顷农田。
[0020]本发明无线遥测遥控农田土壤湿度全自动灌溉,尤其离水源较远、水源不足和地势不平坦农田灌溉,水分达到充足或足够滋润停止供水,缺水再次开栗供水,水分充足关机,以此循环自动开机、关机,无须人工操作,避免缺水或过量供水,全自动智能高效节水节电,使农田土壤湿度保持在规定范围内,作物都能处于最佳生长状态,省时省力大大提高农业种植生产水平。

Claims (5)

1.一种无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水栗,其特征在于:包括单相交流电源、控制器电源、土壤湿度传感器、土壤湿度测量电桥、低频晶体振荡器、缓冲放大器、有源带通滤波器、差动放大器、检波器、功率放大器、调制器、无线发射器、水源检测传感器、水源光耦控制开关、无线接收器、继电器、交流接触器、单相电机水栗,其中,低频晶体振荡器输出正弦波信号经缓冲放大器、有源带通滤波器滤除高次谐波接土壤湿度测量电桥输入端,土壤湿度测量电桥测量桥臂连接土壤湿度传感器,土壤湿度测量电桥输出经差动放大器、检波器、功率放大器驱动调制器,无线发射器一次调制携带土壤湿度测量信息,无线发射器脉冲编码二次调制信道加密由天线发射,电磁波经空间传输到无线接收器,无线接收器脉冲译码信道解密,解调土壤湿度测量信息控制水栗灌溉,无线接收器由水源检测传感器接控制器电源变压器输出工频交流正弦波提供水源光耦控制开关传感信号,控制器电源变压器电感L2一端接入水源检测传感器探测电极,另一端经隔直电容C6接二极管整流、电容滤波、限流电阻至三极管VT2电流放大驱动光耦发光二极管,光耦光电三极管、无线射频接收器译码输出驱动继电器三极管VT3串联相接,经继电器触点连接交流接触器线圈与控制Il电源,交流接触器触点连接单相电机水栗和单相交流电源,单相电机接过载保护热继电器,控制器电源接入无线接收器电源端。
2.根据权利要求1所述的一种无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水栗,其特征在于:土壤湿度传感器至少有两支圆柱或扁圆形不锈钢或石墨电极,其下端呈尖锥形插入土壤,上端由导线焊接引出,电极之间设有间距,由工程塑料注塑成一体,粘合在无线发射器工程塑料盒底,电极引出导线连接土壤湿度测量电桥测量桥臂。
3.根据权利要求1所述的一种无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水栗,其特征在于:水源检测传感器有一段塑料水管内截面设有间隔的两个不锈钢或石墨探测电极,屏蔽电缆线插脚连接引出,引出处设有防潮湿外护套管,电极引出屏蔽电缆线连接水源检测信号发生器、水源光耦控制开关,水源检测传感器塑料水管连接水源进水管和水栗。
4.根据权利要求1所述的一种无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水栗,其特征在于:无线发射器由射频晶体振荡器、射频功率放大器、脉冲编码器、调制器、天线组成,射频晶体振荡器输出接射频功率放大器,射频功率放大器与调制器馈电串联相接,调制器输入端接脉冲编码器编码脉冲,调制器电源端由携带土壤湿度测量信息功率放大器驱动,射频功率放大器输出信号经天线发射。
5.根据权利要求1所述的一种无线遥测遥控土壤湿度自动灌溉水栗,其特征在于:无线接收器由天线信号接入射频高放、混频,本机晶振信号接入混频器,混频后提取中频信号经放大、解调、低放至脉冲译码器,脉冲译码器输出经驱动继电器三极管VT3与水源光耦控制开关光耦光电三极管串联相接,继电器触点连接交流接触器控制线圈,交流接触器触点连接单相电机水栗和单相交流电源,解调土壤湿度测量信息控制单相电机水栗开启或停止灌溉。
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