CN204090701U - 一种双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，包括卧式柜柜体，所述柜体内设置有一联体框架，所述联体框架为一无盖的多层的框架结构，所述联体框架内层叠设置有若干组无土栽培单元，所述各组无土栽培单元中均包括一无土栽培盒，其特征在于：所述联体框架的对应两侧与相邻的柜体内壁之间分别设置有步进电机齿条驱动装置和导向滑轨装置。

Description

一种双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统

技术领域

本实用新型涉及无土栽培技术领域，特别是涉及一种一种双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统。

背景技术

步进电机是一种感应电机，其工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的多相时序控制电流，并用这种电流为步进电机供电，驱动器就是为步进电机分时供电的多相时序控制器，驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(即步进角)。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

步进电机按输出运动形式分为转动式步进电机和直线式步进电机，步进电机的优点是没有累积误差，结构简单，使用维修方便，制造成本低，步进电动机带动负载惯量的能力大。

无土栽培可以不占用土地资源，直接在人工制造的容器内用营养液来栽培植物。与传统的栽培技术相比，无土栽培技术可以简单有效的控制作物在生长发育过程中的温度、水分、光照、养分和空气的要素参数，有效控制和加速作物生长，提高作物质量，适于进行工厂化、规模化、定制化农业发展，能够减低人工操作，降低农作物的生产成本。

无土栽培技术可以进一步解脱农作物生产对土地的依赖，使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充，特别是对于我国这样的人口众多、人均耕地资源匮乏的国家来说，更是具有不可估量的前景和价值。

无土栽培技术由于采用精细化的生产控制，其对水资源的利用程度极高，与传统农业的消耗水资源的数量相比，可以节约大量的农业用水，改善目前水资源的紧张程度。

从另一个角度分析，现代的科技和商业发展，化肥和各种添加剂的无度滥用，已经在各种蔬菜商品上显现出了严重后果，如何保证人们的日常饮食的安全，一方面需要依靠国家的各种监管政策和措施，另一方面，人们也急切需要一种可以利用居家闲余空间进行科技种植的技术和设备，这种家居式种植技术，既可以使得人们在紧张工作之余，利用种植来陶冶性情、放松疲惫的身心，又可以自娱自乐、自种自收，体会一份城市家居生活中难得体会的收获的喜悦，同时还可以为居家提供一定数量的安心菜蔬。

因此，一种小型化的、便携的、能够满足人们日常生活和娱乐的无土栽培装置，对于人们的家居生活来说具有深刻的现实意义和经济和社会价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用双路步进电机驱动升降的无土栽培系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，包括卧式柜柜体，所述柜体内设置有一联体框架，所述联体框架为一无盖的多层的框架结构，所述联体框架内层叠设置有若干组无土栽培单元，所述各组无土栽培单元中均包括一无土栽培盒，其特征在于：所述联体框架的对应两侧与相邻的柜体内壁之间分别设置有步进电机齿条驱动装置和导向滑轨装置。

可选的，所述步进电机齿条驱动装置包括设置于柜体内壁的齿条，还包括设置于联体框架外壁的步进电机，步进电机的输出端连接一与所述齿条匹配的齿轮，所述齿轮与齿条相互啮合安装。

可选的，所述步进电机齿条驱动装置包括步进电机、步进电机驱动器和控制器，所述步进电机的输出端与齿轮支架设置有阻尼减震器，所述步进电机设置有防潮罩。

可选的，所述步进电机驱动装置还包括设置于其行程两端的限位装置，所述限位装置包括触碰式或光电式限位开关。

可选的，所述无土栽培单元与框架架体之间通过防坠型轨道结构相连，并可沿该轨道进行单向或双向移动。

可选的，所述各无土栽培单元还包括一托架，所述托架为上方开口的框架结构，所述无土栽培盒设置于托架中。

可选的，所述柜体的上端设置有柜盖，柜盖通过气压顶杆与柜体上端相连并启闭，所述柜盖和柜体的结合处设置有密封胶条或磁条，所述柜盖与联体框架之间通过一控制装置进行联动，当柜盖开启时，联体框架随之上升，当联体框架收回柜内时，柜盖也随之关闭，所述控制装置为电气控制装置，或者为手动机械控制装置。

可选的，所述导向滑轨装置包括定轨和动轨，所述定轨和动轨分别对应设置于柜体的内壁和联体框架的相邻外壁上，所述滑轨装置的定轨和动轨之间对应设置有相互匹配的凹凸结构，所述凹凸结构包括矩形凹凸结构和燕尾状凹凸结构。

可选的，所述柜体内设置有灭菌装置，所述灭菌装置为紫外线灭菌装置。

可选的，所述卧式柜的下部独立设置有一无土栽培单元，所述无土栽培单元中包括托架和育苗箱，且设置有营养液循环系统，所述营养液循环系统包括进液管路和出液管路，以及储液箱、液压泵及液压阀。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统通过在卧式柜体内设置联体框架及驱动联体框架的双路步进电机齿条驱动装置和导向滑轨装置。本实用新型利用步进电机结合齿轮齿条机构驱动联体框架进行升降，步进电机具有转速小、力矩大、平稳可调的特点，非常适用于本实用新型的无土栽培系统，与传统电机相比，可以直接通过驱动电流调节转速，无需配置减速器，既降低了设备的成本，又可以减少设备占用柜内空间体积，且噪音小，适于家居环境应用，由于齿轮齿条机构结构简单、运行可靠、寿命长，基本上无需维护，本实用新型针对性的结合凹凸嵌置的导向滑轨装置，这种相互嵌置的凹凸结构具有良好的结构钢性。

导向滑轨装置包括定轨和动轨，分别设置于柜体内壁和与其相邻的联体框架的外壁上，定轨和动轨采用相互匹配的凹凸式嵌置结构，结合双路步进电机的驱动，使得本实用新型的联体框架升降更为平稳，且由于定轨和动轨的凹凸嵌置结构，可以提供更大的结构强度和刚性，运行更为可靠。

这样的滑轨结构不但结构紧凑，占用柜内空间小，而且还能起到支撑和稳固联体框架的效果。

由于滑轨可以设在联体框架的一侧或两侧，相对来说，联体框架内的托架或盒体就至少具有2个方向的自由度，使用时，托架或盒体可以采用单向进出，也可以采用双向交叉移动，与现有的柜式无土栽培系统相比，无土栽培盒内的植物具有更好的光照和通风。

本实用新型的无土栽培系统采用联体框架结构，该结构便于内置多个托架及无土栽培盒体，各托架及盒体层叠设置其中，并通过防坠型轨道结构与框架架体相连，各托架及盒体沿该轨道滑动进出框架，这样的结构，当各托架及盒体滑出框架后，可以扩大整个无土栽培系统的种植面积，滑入框架后，各托架及盒体依次叠放，占用的空间面积最小，因此，本实用新型的无土栽培系统可以最大限度的利用有限的空间面积。

本实用新型的无土栽培系统中，柜体设置有柜盖，柜盖通过气压杆与柜体相连并翻启。同时，为了保温和密封，柜盖与柜体的结合处设置有密封胶条或磁条。

本实用新型的无土栽培系统中，柜盖与联体框架之间通过一控制装置进行联动，当开启柜盖时，联体框架随柜盖开启而启动上升，当联体框架收回柜内时，柜盖随之关闭。

该控制装置既可以为常用的电气控制装置，也可以采用常规的手动机械式控制装置。

为了消除柜内潮湿的环境对步进电机的侵蚀，本实用新型在步进电机外设置有防潮的保护罩。

本实用新型的步进电机与传动杆之间还设置有阻尼减震器，可以有效消除步进电机运转时产生的振动。

本实用新型的无土栽培系统中，柜体内设置有灭菌装置。

本实用新型的无土栽培系统中，柜体下部还可以设置有独立的无土栽培单元，内置有育苗箱及营养液循环系统，营养液循环系统包括进液管路和出液管路，以及储液箱、液压泵及液压阀等液压元件和管路。

为了便于移动搬运，柜体的底端设置有滚轮，柜体的侧板上部设置有吊环等。

附图说明

图1所示为本实用新型的结构示意图。

图2所示为防坠型轨道的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统包括卧式柜体4，柜体4设置有柜盖，附图中未示出，柜盖以气压杆与柜体4上端相连接，柜盖可通过气压杆进行翻启，柜盖与柜体4的闭合连接处设置有密封胶条或磁条进行密封和保温。

柜体4内设置有联体框架1，联体框架1的两侧对应设置有导向滑轨装置，滑轨装置包括定轨6和动轨5，图示中，定轨6设置于柜体4的内壁，动轨5对应设置于联体框架1的外壁，实际使用中，动轨5也可以设置于柜体的内壁上，定轨6设置于联体框架1的外壁。定轨6和动轨5之间为相互匹配的矩形凹凸结构，且相互嵌套使用，实际使用中，凹凸结构也可以采用燕尾槽结构或是其它的嵌套结构，如弧形或是其它的曲面凹凸结构。

柜盖与联体框架1之间设置有常用的电气自动控制的联动装置，或者是常规的手动机械式联动机构，当柜盖开启后，步进电机3自动响应并驱动联体框架1上升，当联体框架1降回柜内时，柜盖自动响应并关闭。

在柜体4和联体框架1两侧之间分别设置有步进电机齿条驱动装置，齿条11固定设置于柜体4的内壁上，步进电机13通过连接座14固定在联体框架1的侧板上，步进电机13的输出轴端与齿轮12相连，齿轮12与齿条11相啮合，步进电机13驱动齿轮12转动，齿轮12在齿条11的作用下驱动联体框架1随之升降。

步进电机3还适配有步进电机驱动器(图中未示出)及控制器，步进电机驱动器及控制器设置于柜体外侧，用以输入电机参数。本实用新型的步进电机与传动杆之间还设置有阻尼减震器，可以有效消除步进电机运转时产生的振动。

由于柜体内环境潮湿，且具有一定的腐蚀性，本实用新型在步进电机上设置有防潮罩。

联体框架1为多层框架结构，每层框架中对应设置有一无土栽培单元，无土栽培单元包括一托架16，托架16上端开口，并内置一可分离的无土栽培盒2，无土栽培盒2内置有网格状植株保持架，所栽培作物分别设置于保持架的网格中，以保持植株向上直立的生长姿态。

网格的大小可随作物的根、茎的尺寸而定。

其中一托架16上可以设置为育苗箱。

本实用新型的无土栽培系统中，还具有如包括供液软管、出液软管、液压泵、电磁阀、储液盒等附属的用以提供营养液的管路，以及用以推拉无土栽培盒体的电动或液压推拉装置等，均未在本实用新型附图中示出，但这并不影响这些功能装置在本实用新型的应用和实施。

托架16两侧通过防坠型轨道与联体框架1的内壁相连，防坠型轨道的结构如图2所示。包括设置于联体框架1内壁上的倒置的U形槽轨道8，下方对应设置有一滚轮7，滚轮上部嵌于轨道8中，下部通过轴10固定在一U形槽9中，U形槽9与托架16相连。

当然，也可以采用常用的其它现有轨道结构。

由于本实用新型中滑轨及步进电机驱动机构设置于联体框架1的相应两侧，则联体框架内的无土栽培单元均可以具有两个方向的自由度，因此，本实用新型中，各无土栽培单元既可以采用单向进出移动，也可以采用双向进出移动。

作为一种实施例，本实用新型还可以在柜体4的下部设置独立的空间，内置一无土栽培单元，该无土栽培单元包括托架16和设置托架上的育苗箱22，同时，该空间内还可以容置营养液循环系统，营养液循环系统包括进液管路和出液管路，以及储液箱、液压泵及液压阀等液压元件和管路。

为了保证柜体4内具有适宜的作物生长环境，对植物而言，光照、温度、水份和空气都是其生长的极其重要的要素，本实用新型针对这些要素分别设置了光照补偿系统、温度控制装置、湿度控制装置、通风装置。

光照补偿系统包括补偿光源，补偿光源优选金属卤化物灯或钠灯或LED灯光源，这些光源所产生的光波中，其所产生的光波分别位于420nm～500nm(蓝)和620nm～750nm(红)，试验证明，植物对光波波长为420nm～500nm(蓝)和620nm～750nm(红)的光照所产生的光合作用促进作用最强。补偿光源既可以设置于柜体4的内壁上，也可以设置于联体框架1的内壁上。

温度控制装置包括温度感应探头、加热器和控制装置，加热器采用电加热或是板式换热器，或是管式换热器，或是板管式换热器，通过设于柜体4内的感温探头实时监测柜体4内温度，并通过控制装置自动调节。

为了避免柜体4内热量散失，降低能耗，柜体4的壁板设置有保温层。

本实用新型的无土栽培系统中，还包括设置于柜体内灭菌装置，灭菌装置可以采用常规的紫外线发生器。

湿度控制装置包括湿度感应探头、喷雾器和控制装置，喷雾器可以采用喷水雾的方式调节柜体4内的湿度，也可以采用直接将营养液雾化喷淋的方式，兼具加湿及促进植物生长的作用和效果。湿度感应探头能实时监测柜体4内的湿度，并通过控制装置自动控制喷雾器启动，保持柜体4内湿度恒定。

本实用新型的无土栽培系统中，还包括设置于柜体内的通风装置，通过在柜体一侧上部设置通风口，在通风口处设置一风机，风机的出风口端设置一个贯通柜体两侧的除尘风袋，并在柜体4下部的一侧或两侧设置出风口，通过风机进入柜体4的空气经除尘风袋过滤后进入柜体4，并通过出风口导出。为了保证风机停机时外部灰尘不会经风机气道进入，本实用新型在风机的进气端还设置有可开闭的风机盖，风机盖通过铰链与风机进风口端铰接。

为了便于移动搬运，可以在柜体4的底端设置有滚轮，在柜体4的侧板上部设置有吊环等。

以上所述仅为本实用新型的优选的实施方式，对于本领域的技术人员而言，依据本实用新型的说明和解释，还可以衍生变化其结构和形式，应当指出，任何不脱离本实用新型精神和实质的变形和变化，均将包含在本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，包括卧式柜柜体，所述柜体内设置有一联体框架，所述联体框架为一无盖的多层的框架结构，所述联体框架内层叠设置有若干组无土栽培单元，所述各组无土栽培单元中均包括一无土栽培盒，其特征在于：所述联体框架的对应两侧与相邻的柜体内壁之间分别设置有步进电机齿条驱动装置和导向滑轨装置。

2.如权利要求1所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述步进电机齿条驱动装置包括设置于柜体内壁的齿条，还包括设置于联体框架外壁的步进电机，步进电机的输出端连接一与所述齿条匹配的齿轮，所述齿轮与齿条相互啮合安装。

3.如权利要求2所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述步进电机齿条驱动装置包括步进电机、步进电机驱动器和控制器，所述步进电机的输出端与齿轮支架设置有阻尼减震器，所述步进电机设置有防潮罩。

4.如权利要求3所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述步进电机驱动装置还包括设置于其行程两端的限位装置，所述限位装置包括触碰式或光电式限位开关。

5.如权利要求1所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述无土栽培单元与框架架体之间通过防坠型轨道结构相连，并可沿该轨道进行单向或双向移动。

6.如权利要求1所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述各无土栽培单元还包括一托架，所述托架为上方开口的框架结构，所述无土栽培盒设置于托架中。

7.如权利要求1所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述柜体的上端设置有柜盖，柜盖通过气压顶杆与柜体上端相连并启闭，所述柜盖和柜体的结合处设置有密封胶条或磁条，所述柜盖与联体框架之间通过一控制装置进行联动，当柜盖开启时，联体框架随之上升，当联体框架收回柜内时，柜盖也随之关闭，所述控制装置为电气控制装置，或者为手动机械控制装置。

8.如权利要求7所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述导向滑轨装置包括定轨和动轨，所述定轨和动轨分别对应设置于柜体的内壁和联体框架的相邻外壁上，所述滑轨装置的定轨和动轨之间对应设置有相互匹配的凹凸结构，所述凹凸结构包括矩形凹凸结构和燕尾状凹凸结构。

9.如权利要求1所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述柜体内设置有灭菌装置，所述灭菌装置为紫外线灭菌装置。

10.如权利要求4所述的双路步进电机齿条驱动升降的卧式无土栽培系统，其特征在于：所述卧式柜的下部独立设置有一无土栽培单元，所述无土栽培单元中包括托架和育苗箱，且设置有营养液循环系统，所述营养液循环系统包括进液管路和出液管路，以及储液箱、液压泵及液压阀。