CN105830871B - 监测土壤湿度的灌溉控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种监测土壤湿度的灌溉控制系统，为达到对植物生理需求的最佳灌溉效果可以对植物土壤中的湿度进行监控并且利用现有输水设备即可使用，具有结构简单、节能环保、使用寿命长且易维护的特点。包括太阳能电池板、电磁水阀、水管和湿度监控仪，太阳能电池板为系统控制电路的电源，电磁水阀安装于水管上，用于控制水路的开闭，水管用于输送水源，给被测土壤灌溉，湿度监控仪用于监测土壤的湿度，控制整个系统的运行。湿度监控仪与太阳能电池板和电磁水阀通过导线连接形成串联电路。

Description

监测土壤湿度的灌溉控制系统
技术领域
本发明涉及一种自动灌溉控制系统，具体来说是一种能监测土壤湿度的自动灌溉控制系统。
背景技术
在农业生产、林地种植、公园绿化、公路绿化带、高尔夫球场等环境，经常需要对植物进行大规模地灌溉，植物离开了水便不能生存，可见灌溉对植物生长的重要性，现有条件下大多进行人工灌溉或者电子系统灌溉，过度灌溉和灌溉不足都会影响植物的正常生长，根据植物生理需求的最适湿度进行灌溉才是最佳选择。
现有自动灌溉系统主要存在三点不足之处：
1.大部分现有灌溉系统不能根据植物生理需求的最适湿度进行科学灌溉。
2.大多数灌溉系统是针对某一种特定领域设计，适用范围较窄；
3.系统结构复杂，大多数系统需要外接电源才能实现植物灌溉，使用成本高；
4.利用现有技术下生产的湿度感应器进行湿度的监测，使用寿命短且不易维护。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有灌溉系统的不足，公开一种能监测土壤湿度的简易自动灌溉控制系统，为达到对植物生理需求的最佳灌溉效果可以对植物土壤中的湿度进行监控并且利用现有输水设备即可使用，具有结构简单、节能环保、使用寿命长且易维护的特点。
一种监测土壤湿度的自动灌溉控制系统，其特征在于，包括太阳能电池板1、电磁水阀2、水管3和湿度监控仪4，
所述太阳能电池板1为系统控制电路的电源，
所述电磁水阀2安装于水管3上，用于控制水路的开闭，
所述水管3用于输送水源，给被测土壤灌溉，
所述湿度监控仪4用于监测土壤的湿度，控制整个系统的运行。
所述电磁水阀2包括阀芯13、水阀阀体14和电磁铁15，所述阀芯13设置于水阀阀体14的阀芯活动腔722内，电磁铁15安装于水阀阀体14外部，例如，所述电磁铁15位于所述阀芯活动腔上方。所述电磁铁15通过外部的绕组接入控制电路，如此，通电时电磁水阀2的磁场产生，阀芯13与电磁铁15相吸，阀芯13被吸至阀芯活动腔上方，由此水管3打开；电磁铁断电时阀2的磁场消失，阀芯13从阀芯活动腔内落下，由此水管3被关闭。通过电磁水阀2的开合，控制水管对所监测土壤进行灌溉/停止灌溉。
所述湿度监控仪4包括支架7、杠杆5、棉线簇6、绝缘块8、两个螺钉9、游动配重10，该湿度监控仪4用于监测土壤中的湿度并且调控控制电路的开闭。
所述支架7设有触点端73、基座71、棉线簇的安置腔72，基座71位于支架7的中部，基座71与杠杆5接触形成杠杆的支点，把支架及杠杆分为左侧部分和右侧部分；所述安置腔72插入被监测土壤中，与土壤接触部分为镂空。
所述杠杆5的最右端与棉线簇6相连接，构成一个整体，棉线簇6置于安置腔72内，由于安置腔底部镂空且与被测土壤接触，从而棉线簇湿度与土壤湿度同步变化。
所述杠杆5的左侧部分标有刻度，且安装有游动配重10，用于平衡杠杆右侧部分的棉线簇负荷，移动游动配重10可以调节适应不同植物所需湿度的阈值，(局部改进中，然后用紧定螺钉11拧紧)。
所述绝缘块8安装于支架7的触点端73，所述两个螺钉9分别安装在绝缘块8两个端侧，并与杠杆5的最左端相配合，杠杆5与两个螺钉9的接触实现该两个螺钉9之间电极连接。
所述两个螺钉9、太阳能电池板1和电磁水阀2之间顺次串接，形成串联的闭合电路。
工作方式：
湿度监控仪与太阳能电池板和电磁水阀通过导线连接形成串联电路。湿度监控仪用于监测土壤中的湿度并且控制串联电路的开闭；所述杠杆左端设有游动配重用于平衡杠杆并标有刻度，可以调节适应不同植物所需湿度的阈值；所述杠杆右端与棉线簇连接，棉线簇与土壤深度接触，吸收土壤中的水分，棉线簇湿度与土壤湿度同步变化；所述螺钉置于绝缘块上，所述螺钉与杠杆左侧接触与否控制串联电路的闭合；所述电磁水阀控制水管的开闭。
当土壤的湿度低于阈值时，棉线簇失水后的重量低于棉线簇临界湿度时重量，杠杆左侧下压，与螺钉接触，与太阳能电池板以及电磁水阀组成闭合电路，太阳能电池板为电路提供电源，电磁水阀通电后产生磁场，将阀芯往上吸，水管打开，开始灌溉；当土壤湿度高于标准湿度时，棉线簇吸水后对支点的力矩高于杠杆配重端的力矩，杠杆配重端抬起，配重端端头与螺钉分开，与太阳能电池板以及电磁水组成的电路断开，电磁水阀断电后磁场消失，阀芯落下，水管关闭，灌溉过程结束，以此实现根据土壤湿度智能灌溉的效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的湿度监控仪结构示意图；
图3是本发明的支架结构示意图；
图4是本发明的电磁水阀结构示意图；
图中：1:太阳能电池板；2:电磁水阀；3:水管；4:湿度监控仪；5:杠杆；6:棉线簇；7:支架；8:绝缘块；9:螺钉；10:游动配重；11:紧定螺钉；12:轴销；13:阀芯；14:水阀阀体；15:电磁铁；71基座；72棉线簇的安置腔；73触点端；722阀芯活动腔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如图1所示，本发明监测土壤湿度的自动灌溉控制系统，其特征在于，包括太阳能电池板1、电磁水阀2、水管3和湿度监控仪4，
所述太阳能电池板1为系统控制电路的电源，
所述电磁水阀2安装于水管3上，用于控制水路的开闭，
所述水管3用于输送水源，给被测土壤灌溉，
所述湿度监控仪4用于监测土壤的湿度，控制整个系统的运行。
如图4所示，所述电磁水阀2包括阀芯13、水阀阀体14和电磁铁15，所述阀芯13设置于水阀阀体14的阀芯活动腔722内，电磁铁15安装于水阀阀体14外部，例如，所述电磁铁15位于所述阀芯活动腔上方。所述电磁铁15通过外部的绕组接入控制电路，如此，通电时电磁水阀2的磁场产生，阀芯13与电磁铁15相吸，阀芯13被吸至阀芯活动腔上方，由此水管3打开；电磁水断电时阀2的磁场消失，阀芯13从阀芯活动腔内落下，由此水管3被关闭。通过电磁水阀2的开合，控制水管对所监测土壤进行灌溉/停止灌溉。
如图2所示，所述湿度监控仪4包括支架7、杠杆5、棉线簇6、绝缘块8、两个螺钉9、游动配重10，该湿度监控仪4用于监测土壤中的湿度并且调控控制电路的开闭。
所述支架7设有触点端73、基座71、棉线簇的安置腔72，基座71位于支架7的中部，基座71与杠杆5接触形成杠杆的支点，把支架及杠杆分为左侧部分和右侧部分；所述安置腔72插入被监测土壤中，与土壤接触部分为镂空。
所述杠杆5的最右端与棉线簇6相连接，构成一个整体，棉线簇6置于安置腔72内，由于安置腔底部镂空且与被测土壤接触，从而棉线簇湿度与土壤湿度同步变化。
所述杠杆5的左侧部分标有刻度，且安装有游动配重10，用于平衡杠杆右侧部分的棉线簇负荷，移动游动配重10可以调节适应不同植物所需湿度的阈值。
所述绝缘块8安装于支架7的触点端73。所述两个螺钉9分别安装在绝缘块8两个端侧，并与杠杆5的最左端相配合，杠杆5与两个螺钉9的接触实现该两个螺钉9之间电性连接。
所述两个螺钉9、太阳能电池板1和电磁水阀2之间顺次串接，形成串联的闭合电路。
基于以上技术方案，所述湿度监控仪4的棉线簇的湿度低于阈值时，棉线簇重量减轻，杠杆向配重端倾斜，并与下方螺钉9接触，形成闭合回路；所述湿度监控仪4的棉线簇的湿度等于阈值时，棉线簇重量增加，杠杆保持平衡，与螺钉9断开，电流关闭。
局部改进，所述基座71顶部设有凹槽，凹槽两侧设有耳部，杠杆、耳部分别设有通孔，并通过轴销12连接，用于稳定杠杆5在支点处的活动。
局部改进，游动配重10设计成凹形，与杠杆5的外形相配合，为稳定游动配重10在杠杆5上的移动。再进一步创新，在凹形的游动配重10上设有耳部，紧定螺钉11在杠杆5底部连接凹形的游动配重10的两个耳部，将游动配重10进一步限位，使得运行更加稳定。
本发明的工程实验过程：根据植物对最适湿度的要求在杠杆5的左侧上设置不同的刻度，例如：15％、20％、25％、30％、35％等，将棉线簇6吸收相应湿度要求的水分，棉线簇6吸水后重量发生变化，例如植物对湿度的要求是15％，则将15％的棉线簇6吸水饱和后，滑动杠杆5左侧游动配重10的位置，杠杆5平衡时棉线簇吸水后重量为临界湿度重量，棉线簇6对应的湿度为土壤的含水量15％时的湿度，在游动配重相应位置的杠杆5左侧上标注湿度15％的刻度，以此类推。
本发明的工作过程如下：棉线簇6中的湿度会根据土壤的湿度动态变化，当土壤的湿度低于阈值时，棉线簇6的重量减轻，其对支点的力矩大幅减少，杠杆5向配重一端倾斜，杠杆此侧端头与下端螺钉9接触,螺钉9通过导线与太阳能电池板1以及电磁水阀2组成闭合电路，太阳能电池板1为电路提供电源，电磁水阀2通电后产生磁场，将阀芯13往上吸，水管3打开，开始灌溉；当土壤湿度高于标准湿度范围时，棉线簇6吸水后的对支点的力矩高于杠杆5配重的力矩，杠杆5配重侧抬起，杠杆5左端与下端螺钉9分开，与太阳能电池板1以及电磁水阀2组成的电路断开，电磁水阀2断电后磁场消失，阀芯13落下，水管3关闭，灌溉过程结束，以此实现根据土壤湿度智能灌溉的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种监测土壤湿度的灌溉控制系统，其特征在于，包括太阳能电池板(1)、电磁水阀(2)、水管(3)和湿度监控仪(4)，
所述太阳能电池板(1)为系统控制电路的电源，
所述电磁水阀(2)安装于水管(3)上，用于控制水路的开闭，
所述水管(3)用于输送水源，给被测土壤灌溉，
所述湿度监控仪(4)用于监测土壤的湿度，控制整个系统的运行；
所述电磁水阀(2)包括阀芯(13)、水阀阀体(14)和电磁铁(15)，所述阀芯(13)设置于水阀阀体(14)的阀芯活动腔(722)内，电磁铁(15)安装于水阀阀体(14)外部，所述电磁铁(15)位于所述阀芯活动腔(722)上方；所述电磁铁(15)通过外部的绕组接入控制电路，通电时电磁水阀(2)的磁场产生，阀芯(13)与电磁铁(15)相吸，阀芯(13)被吸至阀芯活动腔(722)上方，由此水管(3)打开；电磁铁断电时电磁水阀(2)的磁场消失，阀芯(13)从阀芯活动腔(722)内落下，由此水管(3)被关闭；
所述湿度监控仪(4)包括支架(7)、杠杆(5)、棉线簇(6)、绝缘块(8)、两个螺钉(9)、游动配重(10)，该湿度监控仪(4)用于监测土壤中的湿度并且调控控制电路的开闭；
所述支架(7)设有触点端(73)、基座(71)、棉线簇的安置腔(72)，基座(71)位于支架(7)的中部，基座(71)与杠杆(5)接触形成杠杆的支点，把支架及杠杆分为左侧部分和右侧部分；所述安置腔(72)插入被监测土壤中，与土壤接触部分为镂空；
所述杠杆(5)的最右端与棉线簇(6)相连接，构成一个整体，棉线簇(6)置于安置腔(72)内，由于安置腔底部镂空且与被测土壤接触，从而棉线簇湿度与土壤湿度同步变化；
所述杠杆(5)的左侧部分标有刻度，且安装有游动配重(10)，用于平衡杠杆右侧部分的棉线簇负荷，移动游动配重(10)可以调节适应不同植物所需湿度的阈值；
所述绝缘块(8)安装于支架(7)的触点端(73)，所述两个螺钉(9)分别安装在绝缘块(8)两个端侧，并与杠杆(5)的最左端相配合，杠杆(5)与两个螺钉(9)的接触实现该两个螺钉(9)之间电极连接；
所述两个螺钉(9)、太阳能电池板(1)和电磁水阀(2)之间顺次串接，形成串联的闭合电路。
2.如权利要求1所述一种监测土壤湿度的灌溉控制系统，其特征在于，基座(71)顶部设有凹槽，凹槽两侧设有耳部，杠杆、耳部分别设有通孔，并通过轴销(12)连接，用于稳定杠杆(5)在支点处的活动。
3.如权利要求1所述一种监测土壤湿度的灌溉控制系统，其特征在于，游动配重(10)设计成凹形，与杠杆(5)的外形相配合，为稳定游动配重(10)在杠杆(5)上的移动。
4.如权利要求3所述一种监测土壤湿度的灌溉控制系统，其特征在于，在凹形的游动配重(10)上设有耳部，紧定螺钉(11)在杠杆(5)底部连接凹形的游动配重(10)的两个耳部，将游动配重(10)进一步限位。
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