CN110313335A - 一种用于荒漠种植的保水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于荒漠种植的保水装置，包括底板、转轴和驱动轮，所述底板上设置有透气孔，所述底板上分别设置有内轮槽和外轮槽，所述内轮槽靠近所述底板的圆心，所述外轮槽远离所述底板的圆心，所述内轮槽和所述外轮槽内分别设置有驱动轮，两个所述驱动轮之间设置有转轴，用于保证所述转轴旋转时角速度一致，所述转轴外缠绕有锁水膜；所述外轮槽内的驱动轮上部安装有步进电机，所述步进电机用于驱动所述驱动轮转动。该用于荒漠种植的保水装置通过保水材料减少在荒漠种植中日间土壤水分的蒸发作用。并且可以通过光敏电阻传感器控制保水薄膜的覆盖情况，解决土壤的透气问题，以达到节约荒漠种植中水资源的效果。

Description

一种用于荒漠种植的保水装置
技术领域
本发明属于荒漠区林业生态栽培学领域，具体涉及一种用于荒漠种植的保水装置。
背景技术
水源一直是制约荒漠造林的重要因素。荒漠中的湿度小，蒸发效应强，更加加剧了荒漠造林的水源问题。对于幼苗，其根系浅、保水能力差，更加难以保证其存活率，一般的防水材料在隔绝水蒸气的同时会隔绝其他气体，导致植物的根系停止生长甚至出现根系坏死的状况，影响植物存活率，非常不利于荒漠种植的进行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于荒漠种植的保水装置，该用于荒漠种植的保水装置通过保水材料减少在荒漠种植中日间土壤水分的蒸发作用。并且可以通过光敏电阻传感器控制保水薄膜的覆盖情况，解决土壤的透气问题，以达到节约荒漠种植中水资源的效果。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于荒漠种植的保水装置，包括底板、转轴和驱动轮，所述底板为圆环形，所述底板上设置有透气孔，所述底板上分别设置有内轮槽和外轮槽，所述内轮槽与所述外轮槽分别与所述底板同心设置，所述内轮槽靠近所述底板的圆心，所述外轮槽远离所述底板的圆心，所述内轮槽和所述外轮槽内分别设置有驱动轮，两个所述驱动轮之间设置有转轴，所述转轴靠近所述内轮槽的一端直径小于远离所述内轮槽一端的直径，用于保证所述转轴旋转时角速度一致，所述转轴外缠绕有锁水膜；所述外轮槽内的驱动轮上部安装有步进电机，所述步进电机用于驱动所述驱动轮转动。
在上述技术方案中，所述保水装置还包括保护壳，所述保护壳设置在所述底板的上部，用于保护所述保水装置内的各部件。
在上述技术方案中，所述步进电机上部设置有步进电机驱动器，所述步进电机驱动器用于控制所述步进电机转动。
在上述技术方案中，所述保护壳的顶部设置有光伏板，用于将太阳能转化为电能。
在上述技术方案中，所述保护壳的顶部侧壁上设置有蓄电池，所述步进电机和所述步进电机驱动器均与所述蓄电池连接，所述蓄电池与所述光伏板连接，用于储存光伏板产生的电能，并为步进电机和步进电机驱动器供电。
在上述技术方案中，所述光伏板的外侧设置有光敏电阻传感器，所述光敏电阻传感器与微控制器连接，所述微控制器设置在所述蓄电池的下部，所述光敏电阻传感器用于接收外界的光信号，并将接受到的光信号传递给所述微控制器，所述微控制器用于控制所述步进电机驱动器。
在上述技术方案中，所述底板由高分子材料制成，直径为1.2m-1.8m，所述圆环形底板的中心圆孔直径为20cm-40cm。
在上述技术方案中，所述锁水膜由黑色PE材料制成，厚度为3mm，所述锁水膜的一端与所述转轴固定，所述锁水膜的另一端与所述底板固定。
在上述技术方案中，所述透气孔的直径为10cm。
在上述技术方案中，所述保护壳为黑色塑料材质制成。
本发明的优点和有益效果为：本发明通过光敏电阻传感器接收外界的光强信息，根据外界光强的不同自动控制锁水膜的展开和收缩，当外界光强大于预设最高值时，锁水膜展开，保护水分不被过度蒸发；当外界光强小于预设最小值时，收缩锁紧膜，使植物可以自由呼吸。采用光伏板和蓄电池为装置供电，节能环保，且不必连接外部电路，方便实用。锁水膜采用PE材料，防水性好，且具有较好的透气性，即使覆盖在底板上，也能保证一定的透气能力；PE材料对环境友好，不会污染环境且成本低廉，而黑色的PE材料能够更好的吸收光能，降低土壤的温度，减少水分蒸发。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是图1中A-A方向的剖视图；
图3是本发明控制系统的原理图。
其中：
1：底板，2：保护壳，3：锁水膜，4：转轴，5：光伏板，6：光敏电阻传感器，7：蓄电池，8：微控制器，9：步进电机驱动器，10：步进电机，11：驱动轮，12：外轮槽，13：内轮槽，14：透气孔。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
一种用于荒漠种植的保水装置，包括底板1、转轴4和驱动轮11，所述底板1为圆环形，所述底板1上设置有透气孔14，所述底板1上分别设置有内轮槽13和外轮槽12，所述内轮槽13与所述外轮槽12分别与所述底板1同心设置，所述内轮槽13靠近所述底板1的圆心，所述外轮槽12远离所述底板1的圆心，所述内轮槽13和所述外轮槽12内分别设置有驱动轮11，两个所述驱动轮11之间设置有转轴4，所述转轴4靠近所述内轮槽13的一端直径小于远离所述内轮槽13一端的直径，用于保证所述转轴4旋转时角速度一致，所述转轴4外缠绕有锁水膜3；所述外轮槽12内的驱动轮11上部安装有步进电机10，所述步进电机10用于驱动所述驱动轮11转动。
作为优选方式，所述保水装置还包括保护壳2，所述保护壳2设置在所述底板1的上部，用于保护所述保水装置内的各部件。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上进行进一步优化。
一种用于荒漠种植的保水装置，包括底板1、转轴4和驱动轮11，所述底板1为圆环形，所述底板1上设置有透气孔14，所述底板1上分别设置有内轮槽13和外轮槽12，所述内轮槽13与所述外轮槽12分别与所述底板1同心设置，所述内轮槽13靠近所述底板1的圆心，所述外轮槽12远离所述底板1的圆心，所述内轮槽13和所述外轮槽12内分别设置有驱动轮11，两个所述驱动轮11之间设置有转轴4，所述转轴4靠近所述内轮槽13的一端直径小于远离所述内轮槽13一端的直径，用于保证所述转轴4旋转时角速度一致，所述转轴4外缠绕有锁水膜3；所述外轮槽12内的驱动轮11上部安装有步进电机10，所述步进电机10用于驱动所述驱动轮11转动。
作为优选方式，所述保水装置还包括保护壳2，所述保护壳2设置在所述底板1的上部，用于保护所述保水装置内的各部件。
作为优选方式，所述步进电机10上部设置有步进电机驱动器9，所述步进电机驱动器9用于控制所述步进电机10转动。步进电机驱动器9的型号为TB6600。步进电机驱动器9能够将电脉冲信号转化为角位移，当步进电机驱动器9接收到一个脉冲信号时，驱动步进电机10按设定的方向旋转一个固定的角度，且旋转是以固定的角度一步一步进行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而可以达到准确定位；同时可以通过控制脉冲频率来控制步进电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的。
作为优选方式，所述保护壳2的顶部设置有光伏板5，所述光伏板5具有MPPT功能，用于将太阳能转化为电能。光伏板可以采用层压太阳能电池光伏板，层压太阳能电池光伏板具有光电转换效率高，可靠性高的特点，同时具有先进的扩散技术，能够保证各处转换效率的均匀性。
作为优选方式，所述保护壳2的顶部侧壁上设置有蓄电池7，所述步进电机10和所述步进电机驱动器9均与所述蓄电池7连接，所述蓄电池7与所述光伏板5连接，用于储存光伏板5产生的电能，并为步进电机10和步进电机驱动器9供电。
实施例三
本实施例在上述实施例的基础上进行进一步优化。
一种用于荒漠种植的保水装置，包括底板1、转轴4和驱动轮11，所述底板1为圆环形，所述底板1上设置有透气孔14，所述底板1上分别设置有内轮槽13和外轮槽12，所述内轮槽13与所述外轮槽12分别与所述底板1同心设置，所述内轮槽13靠近所述底板1的圆心，所述外轮槽12远离所述底板1的圆心，所述内轮槽13和所述外轮槽12内分别设置有驱动轮11，两个所述驱动轮11之间设置有转轴4，所述转轴4靠近所述内轮槽13的一端直径小于远离所述内轮槽13一端的直径，用于保证所述转轴4旋转时角速度一致，所述转轴4外缠绕有锁水膜3；所述外轮槽12内的驱动轮11上部安装有步进电机10，所述步进电机10用于驱动所述驱动轮11转动。
作为优选方式，所述保水装置还包括保护壳2，所述保护壳2设置在所述底板1的上部，用于保护所述保水装置内的各部件。
作为优选方式，所述光伏板5的外侧设置有光敏电阻传感器6，所述光敏电阻传感器6与微控制器8连接，所述微控制器8设置在所述蓄电池7的下部，所述光敏电阻传感器6用于接收外界的光信号，并将接受到的光信号传递给所述微控制器8，所述微控制器8用于控制所述步进电机驱动器9。所述微控制器8能够发出均匀的脉冲信号，它发出的信号传递给步进电机驱动器9后，会由步进电机驱动器9转换成步进电机10需要的强电流信号，带动步进电机10运转。微控制器8能够准确的控制步进电机10转过的每一个角度。光敏电阻传感器6向其输入信息，并将接收到的信息传递给步进电机驱动器9，当光敏电阻传感器6的输入值高于预设的最大值时，向步进电机驱动器9发送使信号，步进电机驱动器9使步进电机10顺时针转动一周，当光敏电阻传感器6的输入值低于预设的最小值时，向步进电机驱动器9发送信号，步进电机驱动器9使步进电机10逆时针转动一周，从而控制锁水膜3的展开和关闭。
作为优选方式，所述底板1由高分子材料制成，直径为1.2m-1.8m，所述圆环形底板1的中心圆孔直径为20cm-40cm。
作为优选方式，所述锁水膜3由黑色PE材料制成，厚度为3mm，所述锁水膜3的一端与所述转轴4固定，所述锁水膜3的另一端与所述底板1固定。锁水膜3随转轴4的转动而转动，最终平铺在底板1上。
作为优选方式，所述透气孔14的直径为10cm。
作为优选方式，所述保护壳2为黑色塑料材质制成。
工作方式：
光伏板5吸收太阳能，并将太阳能转换为电能，蓄电池7与光伏板5连接，蓄电池7将光伏板5中转换的电能储存起来，并为步进电机驱动器9和步进电机10提供电能。光敏电阻传感器6接收外界的光强信息，利用其内置的光敏元件将光信号转化为电信号，并将该电信号传递给微控制器8，当光敏电阻传感器6传递给微控制器8的光强值高于预设的最高值时，微控制器8向步进电机驱动器9发出信号，使步进电机驱动器9控制步进电机10使驱动轮11绕底板1顺时针旋转一周，从而使转轴4顺时针旋转一周，锁水膜3覆盖在底板1上；当光敏电阻传感器6传递给微控制器8的光强值低于预设的最低值时，微控制器8向步进电机驱动器9发出信号，使步进电机驱动器9驱动步进电机10使驱动轮11绕底板1逆时针旋转一周，从而使锁水膜3卷入转轴4。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：包括底板(1)、转轴(4)和驱动轮(11)，所述底板(1)为圆环形，所述底板(1)上设置有透气孔(14)，所述底板(1)上分别设置有内轮槽(13)和外轮槽(12)，所述内轮槽(13)与所述外轮槽(12)分别与所述底板(1)同心设置，所述内轮槽(13)靠近所述底板(1)的圆心，所述外轮槽(12)远离所述底板(1)的圆心，所述内轮槽(13)和所述外轮槽(12)内分别设置有驱动轮(11)，两个所述驱动轮(11)之间设置有转轴(4)，所述转轴(4)靠近所述内轮槽(13)的一端直径小于远离所述内轮槽(13)一端的直径，所述转轴(4)外缠绕有锁水膜(3)；所述外轮槽(12)内的驱动轮(11)上部安装有步进电机(10)，所述步进电机(10)用于驱动所述驱动轮(11)转动。
2.根据权利要求1所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述保水装置还包括保护壳(2)，所述保护壳(2)设置在所述底板(1)的上部，用于保护所述保水装置内的各部件。
3.根据权利要求1所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述步进电机(10)上部设置有步进电机驱动器(9)，所述步进电机驱动器(9)用于控制所述步进电机(10)转动。
4.根据权利要求2所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述保护壳(2)的顶部设置有光伏板(5)，用于将太阳能转化为电能。
5.根据权利要求4所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述保护壳(2)的顶部内侧壁上设置有蓄电池(7)，所述步进电机(10)和所述步进电机驱动器(9)均与所述蓄电池(7)连接，所述蓄电池(7)与所述光伏板(5)连接，用于储存光伏板(5)产生的电能，并为步进电机(10)和步进电机驱动器(9)供电。
6.根据权利要求5所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述光伏板(5)的外侧设置有光敏电阻传感器(6)，所述光敏电阻传感器(6)与微控制器(8)连接，所述微控制器(8)设置在所述蓄电池(7)的下部，所述光敏电阻传感器(6)用于接收外界的光信号，并将接受到的光信号传递给所述微控制器(8)，所述微控制器(8)用于控制所述步进电机驱动器(9)。
7.根据权利要求1所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述底板(1)由高分子材料制成，直径为1.2m-1.8m，所述圆环形底板(1)的中心圆孔直径为20cm-40cm。
8.根据权利要求1所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述锁水膜(3)由黑色PE材料制成，厚度为3mm，所述锁水膜(3)的一端与所述转轴(4)固定，所述锁水膜(3)的另一端与所述底板(1)固定。
9.根据权利要求1所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述透气孔(14)的直径为10cm。
10.根据权利要求2所述的一种用于荒漠种植的保水装置，其特征在于：所述保护壳(2)为黑色塑料材质制成。
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