CN117643259A - 一种植物自动灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灌溉装置的技术领域，特别是涉及一种植物自动灌溉装置，用于解决现有灌溉装置一般都为全人工或半自动操控，不能自主对植株的水分需求作出及时反应的问题，一种植物自动灌溉装置包括：中心杆、旋臂组件和开合机构、温度传感器；中心杆内部设置有阀门流道且顶部设置有一组装平台；旋臂组件定轴转动于中心杆上部且与喷头连接；旋臂组件上设置有料箱；旋臂组件在环境温度升高时缩短；开合机构在旋臂组件伸缩过程中在闭合状态至完全打开状态间切换；随环境温度的升高，中心杆内部的阀门流道逐渐扩大，实现大范围环绕喷水。当转速达到最高时，旋臂组件上的料箱展开，此时保水剂可从料箱甩出，因此，可实现同步环绕喷水与泼洒保水剂。

Description

一种植物自动灌溉装置

技术领域

本发明涉及灌溉装置的技术领域，特别是涉及一种植物自动灌溉装置。

背景技术

灌溉装置是指为地补充作物所需水分的设备，通俗来讲，灌溉装置是借助机械结构或电子器械辅助用水浇地的装置。

现有的灌溉装置一般都为全人工或半自动操控，由操作员来控制灌溉装置的启停，完成灌溉任务。

现有灌溉装置的启动时机与浇灌量调整基本依赖人力，无法自主对植株的水分需求作出及时反应以及无法对土壤养分自然流失、水分的深层渗漏等问题作出处理。

发明内容

本发明提供了一种植物自动灌溉装置，以解决现有的灌溉装置对人工调控的依赖以及土壤保水性能差导致水分利用率低等问题。

为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

包括：中心杆、旋臂组件、开合机构和驱动机构；

所述中心杆内部设置有流道且顶部设置有一组装平台，所述组装平台上设置有一喷头；

所述旋臂组件定轴转动于所述中心杆且与所述组装平台连接，且能够沿所述中心杆的轴线方向自动伸缩；

所述开合机构连接于所述中心杆且位于所述旋臂组件下部；所述开合机构在所述旋臂组件伸缩过程中在闭合状态至完全打开状态间切换；

当所述开合机构处于闭合状态时，所述中心杆内的流道阻断；

当所述开合机构由闭合状态变换至完全打开状态时，所述中心杆内部的流道逐渐扩大；

所述驱动机构固定设置于所述旋臂组件上端，所述驱动机构能带动所述旋臂组件绕所述中心杆旋转；

所述驱动机构包括：穿装于所述组装平台且旋转轴竖直向下的电机、设置于所述电机的旋转轴上的小齿轮以及设置于所述中心杆外周的固定齿环，所述小齿轮与所述固定齿环啮合。

更进一步地，所述旋臂组件包括：第一滑环、位于所述第一滑环下方的第二滑环和多个环形阵列排布的连杆组；

所述连杆组包括第一杆件和第二杆件，所述第一杆件和所述第二杆件之间铰接；

多个所述第一杆件的顶端均与所述第一滑环铰接；

多个所述第二杆件的底端均与所述第二滑环铰接；

所述第二滑环与所述开合机构传动连接；

所述第一滑环由所述驱动机构驱动转动带动多个连杆组转动，并且在转动过程中使得所述连杆组在离心力作用下收缩，从而使得所述第二滑环上升。

更进一步地，所述电机在环境温度超过设定值后，温度越高时，转速越快。

更进一步地，所述第一杆件和所述第二杆件之间还设置有料箱，所述料箱包括设置于所述第一杆件底端的第一壳体和设置于所述第二杆件顶端的第二壳体；

所述第一壳体和所述第二壳体交叠形成一存放保水剂的腔室，并形成一朝外设置的出料口。

更进一步地，所述第一壳体和所述第二壳体之间具有第一姿态和第二姿态；

当所述连杆组处于伸长状态下，第一姿态为出料口关闭的状态；

当所述连杆组处于极限收缩状态时，第二姿态为出料口打开的状态。

更进一步地，所述开合机构包括第三滑环、齿条、大齿轮和阀杆；

所述第三滑环连接于所述第二滑环下方；

所述齿条位于所述第三滑环的下方并沿所述中心杆的轴线方向延伸；

所述大齿轮与所述齿条啮合；

所述阀杆与所述大齿轮相连，所述阀杆与设置于所述中心杆内部的阀门配合，在所述阀杆远离阀门时，阀门打开。

更进一步地，所述开合机构还包括限位块，所述限位块环绕所述中心杆外壁，大体呈瓦片状，并设置有一与所述阀杆对应的圆形缺口；

所述限位块限制了所述齿条的周向转动，保证所述齿条与所述大齿轮始终啮合。

更进一步地，所述组装平台上方布置有支撑架和太阳能组件；

所述太阳能组件与所述电机信号连接。

更进一步地，所述太阳能组件包括太阳能板和对称设置在所述太阳能板底面上的两个散热风扇；

所述散热风扇在所述太阳能板过热时启动。

更进一步地，所述太阳能组件还包括：温度传感器，所述温度传感器设置于所述太阳能板底面中心。

本发明的有益效果分析如下：

本发明提供了一种植物自动灌溉装置，包括：中心杆、旋臂组件和开合机构；

中心杆内部设置有流道且顶部设置有一组装平台，组装平台上设置有一喷头；

旋臂组件定轴转动于中心杆且与组装平台连接，且能够沿中心杆的轴线方向自动伸缩；

开合机构连接于中心杆且位于旋臂组件下部；开合机构在旋臂组件伸缩过程中在闭合状态至完全打开状态间切换；

当开合机构处于闭合状态时，中心杆内的流道阻断；

当开合机构由闭合状态变换至完全打开状态时，中心杆内部的流道逐渐扩大。

工作过程:旋臂组件旋转的同时向上运动，旋臂组件的旋转可带动喷头旋转，旋臂组件向上运动可驱动开合机构从闭合状态向打开状态转变，从而中心杆内部的流道由阻断状态向完全打开状态转变，此时水可从中心杆向上流动并由喷头喷出，而又由于喷头可旋转，因此可实现大范围环绕喷水。

本方案提供的植物自动灌溉装置可实现全自动的浇灌。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图一；

图2为本发明的整体结构示意图二；

图3为本发明的旋臂组件闭合结构示意图；

图4为本发明的旋臂组件展开结构示意图；

图5为图3所示连杆组的伸长结构示意图；

图6为图3所示连杆组的压缩结构示意图；

图7为本发明的开合机构关闭结构示意图；

图8为本发明的开合机构开启结构示意图；

图9为本发明的驱动机构结构示意图；

图10为图2所示太阳能组件处结构示意图；

图标：

100、中心杆；110、喷头；200、旋臂组件；210、第一滑环；220、第二滑环；230、连杆组；231、第一杆件；232、第二杆件；233、料箱；2331、第一壳体；2332、第二壳体；300、开合机构；310、第三滑环；320、齿条；330、大齿轮；340、阀杆；350、限位块；400、驱动机构；410、组装平台；420、电机；421、小齿轮；430、固定齿环；510、支撑架；520、太阳能组件；521、太阳能板；522、散热风扇；523、温度传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图10所示，本实施例提供了一种植物自动灌溉装置，该植物自动灌溉装置包括中心杆100、旋臂组件200和开合机构300；所述中心杆100内部设置有流道且顶部设置有一组装平台410，所述组装平台410上设置有一喷头110；所述旋臂组件200定轴转动于所述中心杆100且与所述组装平台410连接，且能够沿所述中心杆100的轴线方向自动伸缩；所述开合机构300连接于所述中心杆100且位于所述旋臂组件200下部；所述开合机构300在所述旋臂组件200伸缩过程中在闭合状态至完全打开状态间切换；当所述开合机构300处于闭合状态时，所述中心杆100内的流道阻断；当所述开合机构300由闭合状态变换至完全打开状态时，所述中心杆100内部的流道逐渐扩大；所述驱动机构400固定设置于所述旋臂组件200上端，所述驱动机构400能带动所述旋臂组件200绕所述中心杆100旋转。

本发明提供的自动灌溉装置，其工作原理：

中心杆100顶部设置有一组装平台410；旋臂组件200环绕于中心杆100、并在顶部与喷头110通过组装平台410相连、且底部与开合机构300通过第三滑环310相连；驱动组件400驱动旋臂组件200绕中心杆100的轴线旋转时，连杆组230依靠旋臂组件200旋转时的离心力沿中心杆100的外壁伸缩；开合机构300的第三滑环310被拉动上移，当开合机构300处于闭合状态时，中心杆100内部的流道被打开，从而完成浇灌。

关于旋臂组件200的组成，具体而言：

旋臂组件200包括：第一滑环210、位于第一滑环210下方的第二滑环220和多个环形阵列排布的连杆组230；

连杆组230包括第一杆件231和第二杆件232，第一杆件231和第二杆件232之间铰接；

多个第一杆件231的顶端与第一滑环210铰接；

多个第二杆件232的底端与第二滑环220铰接；

所述第二滑环220与所述开合机构300传动连接；

第一滑环210由驱动机构400驱动转动带动多个连杆组230转动，并且在转动过程中使得连杆组230在离心力作用下收缩，从而使得第二滑环220上升。

更进一步地，第一杆件231和第二杆件232之间还设置有料箱233，料箱233包括设置于第一杆件231底端的第一壳体2331和设置于第二杆件232顶端的第二壳体2332；

第一壳体2331和第二壳体2332交叠形成一存放保水剂的腔室，并带有一朝外设置的出料口。

第一壳体2331和第二壳体2332之间具有第一姿态和第二姿态；

当连杆组230处于伸长状态下，第一姿态为出料口关闭的状态；

当连杆组230处于极限收缩状态时，第二姿态为出料口打开的状态。

关于驱动机构400如何带动旋臂组件200转动，具体而言：

参照图9，第一滑环210由驱动机构400驱动；所述驱动机构400包括：穿装于所述组装平台410且旋转轴竖直向下的电机420、设置于电机420的旋转轴上的小齿轮421以及设置于所述中心杆100外周的固定齿环430，所述小齿轮421与所述固定齿环430啮合。

关于开合机构300的结构，具体而言：

开合机构300包括第三滑环310、齿条320、大齿轮330和阀杆340；

第三滑环310连接于第二滑环220下方；

齿条320位于第三滑环310的下方并沿中心杆100的轴线方向延伸；

大齿轮330与齿条320啮合；

阀杆340与大齿轮330相连，阀杆340与设置于中心杆100内部的阀门配合，在阀杆340随大齿轮330螺旋旋转远离阀门时，阀门打开。

更进一步地，开合机构300还包括限位块350，限位块350环绕于中心杆100外壁，大体呈瓦片状，并开设有一与阀杆340对应的圆形缺口；限位块350限制了齿条320的周向转动，保证了齿条320与大齿轮330始终啮合。

本实施例的可选方式中，较为优选的：

组装平台410上方布置有支撑架510和太阳能组件520；

支撑架510包括两个侧板和一个背板，背板与侧板均开设有散热的通气孔，喷头110设置于两侧板之间，太阳能组件520设置于两侧板的顶部。

关于太阳能组件520的组成，具体来说：

太阳能组件520包括太阳能板521和对称设置在太阳能板521底面上的两个散热风扇522；散热风扇522在太阳能板521过热时启动。

更进一步地，太阳能组件520还包括温度传感器523，温度传感器523设置于太阳能板521底面中心。

温度传感器523对环境温度进行监测，当温度传感器523检测温度高于设定温度时，控制电机420开始旋转，且温度越高，电机420转速越快。

综上所述，本实施例提供的植物自动灌溉装置的工作过程详细说明如下:

温度传感器对环境温度进行监测，当温度传感器感应环境温度高于设定温度，温度越高，电机转速越快，第一滑环靠电机小齿轮啮合固定齿环的反作用力转动，第一滑环转动带动多个连杆组转动，并且在转动过程中使得连杆组在离心力作用下收缩，从而使得第二滑环上升，带动第三滑环与齿条上移，阀杆与大齿轮受啮合转动，从而中心杆内部的流道由阻断状态向完全打开状态转变，此时水可从中心杆向上流动并由喷头喷出，而又由于喷头可旋转，因此可实现大范围环绕喷水；当转速达到最高时，连杆组上设置的料箱随连杆组的收缩完成展开，出料口开启，此时保水剂可从料箱甩出，因此，可同步实现环绕喷水与泼洒保水剂。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种植物自动灌溉装置，其特征在于；

包括：中心杆（100）、旋臂组件（200）、开合机构（300）和驱动机构（400）；

所述中心杆（100）内部设置有流道且顶部设置有一组装平台（410），所述组装平台上（410）设置有一喷头（110）；

所述旋臂组件（200）定轴转动于所述中心杆（100）且与所述组装平台（410）连接，且能够沿所述中心杆（100）的轴线方向自动伸缩；

所述开合机构（300）连接于所述中心杆（100）且位于所述旋臂组件（200）下部；所述开合机构（300）在所述旋臂组件（200）伸缩过程中在闭合状态至完全打开状态间切换；

当所述开合机构（300）处于闭合状态时，所述中心杆（100）内的流道阻断；

当所述开合机构（300）由闭合状态变换至完全打开状态时，所述中心杆（100）内部的流道逐渐扩大；

所述驱动机构（400）固定设置于所述旋臂组件（200）上端，所述驱动机构（400）能带动所述旋臂组件（200）绕所述中心杆（100）旋转；

所述驱动机构（400）包括：穿装于所述组装平台（410）且旋转轴竖直向下的电机（420）、设置于所述电机（420）的旋转轴上的小齿轮（421）以及设置于所述中心杆（100）外周的固定齿环（430），所述小齿轮（421）与所述固定齿环（430）啮合。

2.根据权利要求1所述的植物自动灌溉装置，其特征在于；

所述旋臂组件（200）包括：第一滑环（210）、位于所述第一滑环（210）下方的第二滑环（220）和多个环形阵列排布的连杆组（230）；

所述连杆组（230）包括第一杆件（231）和第二杆件（232），所述第一杆件（231）和所述第二杆件（232）之间铰接；

多个所述第一杆件（231）的顶端均与所述第一滑环（210）铰接；

多个所述第二杆件（232）的底端均与所述第二滑环（220）铰接；

所述第二滑环（220）与所述开合机构（300）传动连接；

所述第一滑环（210）转动带动多个连杆组（230）转动，并且在转动过程中使得所述连杆组（230）在离心力作用下收缩，从而使得所述第二滑环（220）上升。

3.根据权利要求2所述的植物自动灌溉装置，其特征在于：

所述电机（420）在环境温度超过设定值后，温度越高时，转速越快。

4.根据权利要求3所述的植物自动灌溉装置，其特征在于；

所述第一杆件（231）和所述第二杆件（232）之间还设置有料箱（233），所述料箱（233）包括设置于所述第一杆件（231）底端的第一壳体（2331）和设置于所述第二杆件（232）顶端的第二壳体（2332）；

所述第一壳体（2331）和所述第二壳体（2332）交叠形成一存放保水剂的腔室，并形成一朝外设置的出料口。

5.根据权利要求4所述的植物自动灌溉装置，其特征在于；

所述第一壳体（2331）和所述第二壳体（2332）之间具有第一姿态和第二姿态；

当所述连杆组（230）处于伸长状态下，第一姿态为出料口关闭的状态；

当所述连杆组（230）处于极限收缩状态时，第二姿态为出料口打开的状态。

6.根据权利要求5所述的植物自动灌溉装置，其特征在于；

所述开合机构（300）包括第三滑环（310）、齿条（320）、大齿轮（330）和阀杆（340）；

所述第三滑环（310）连接于所述第二滑环（220）下方；

所述齿条（320）位于所述第三滑环（310）的下方并沿所述中心杆（100）的轴线方向延伸；

所述大齿轮（330）与所述齿条（320）啮合；

所述阀杆（340）与所述大齿轮（330）相连，所述阀杆（340）与设置于所述中心杆（100）内部的阀门配合，在所述阀杆（340）远离阀门时，阀门打开。

7.根据权利要求6所述的植物自动灌溉装置，其特征在于；

所述开合机构（300）还包括限位块（350），所述限位块（350）环绕所述中心杆（100）外壁，大体呈瓦片状，并设置有一与所述阀杆（340）对应的圆形缺口；

所述限位块（350）限制了所述齿条（320）的周向转动，保证所述齿条（320）与所述大齿轮（330）始终啮合。

8.根据权利要求7所述的植物自动灌溉装置，其特征在于；

所述组装平台（410）上方布置有支撑架（510）和太阳能组件（520）；

所述太阳能组件（520）与所述电机（420）信号连接。

9.根据权利要求8所述的植物自动灌溉装置，其特征在于；

所述太阳能组件（520）包括太阳能板（521）和对称设置在所述太阳能板（521）底面上的两个散热风扇（522）；

所述散热风扇（522）在所述太阳能板（521）过热时启动。

10.根据权利要求9所述的植物自动灌溉装置，其特征在于；

所述太阳能组件（520）还包括：温度传感器（523），所述温度传感器（523）设置于所述太阳能板（521）底面中心。