CN205233039U - 一种植物自动浇灌系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种植物自动浇灌系统，包括水源、输水管以及浇头装置，输水管上设有电磁阀，电磁阀与控制机构以及电源电连接，控制机构包括地表环境温度检测单元，用于检测地表以上的环境温度并输出第一温度检测信号,地下温湿度检测单元，用于检测地表以下土壤的湿度以及温度，并分别输出湿度检测信号以及第二温度检测信号,逻辑控制单元，接收第一、第二温度检测信号以及湿度检测信号，逻辑运算后输出控制信号,开关单元，响应于控制信号以控制电磁阀的通断，与现有技术相比，本实用新型通过检测地表与地底之间的温度差，浇灌系统根据温度差选择性地对织物进行浇灌，避免了植物发生不可恢复性缺水死亡，结构简单，方便实用。

Description

一种植物自动浇灌系统

技术领域

本实用新型涉及一种浇灌系统，更具体地说，它涉及一种植物自动浇灌系统。

背景技术

炎热的夏季，骄阳似火，尤其是在中午，环境与土壤的温度都很高，若此时给植物浇水，水温一般较低，可使土壤温度骤然下降很多，使得植物根部细胞代谢减弱，植物根的吸水能力明显降低。但此时外界气温高，阳光照度强，叶片为了散热气孔大开，花卉的叶面蒸腾量大，植物体内的水会出现“入不敷出”的现象，产生生理性缺水，部分细胞发生质壁分离，很快萎蔫，严重的可导致花卉死亡，这种现象对于一些阔叶草本花卉植物（其根部大多分布于土壤表层以下10cm的范围内，该范围土壤的温度变化受环境影响较大）尤其明显，现在的城市园林建设，用到了很多花卉植物，为了减少人工投入，植物的浇灌大多由自动浇灌系统完成，浇灌系统的浇灌负载端多与深埋地底的输水管连通，用于浇灌的水温与地表温度相差最高可达20℃左右，若在此时浇灌无异于杀死植物，因此，需要一种新的植物自动浇灌系统，避免上述情况的发生。

实用新型内容

针对实际运用中的问题，本实用新型提出了一种植物自动浇灌系统，具体方案如下：

一种植物自动浇灌系统，包括水源、输水管以及与输水管相连的浇头装置，所述输水管上设有用于控制输水管通断的电磁阀，所述电磁阀与控制机构以及电源电连接，所述控制机构包括一地表环境温度检测单元，用于检测地表以上的环境温度并输出一第一温度检测信号；一地下温湿度检测单元，用于检测地表以下土壤的湿度以及温度，并分别输出一湿度检测信号以及第二温度检测信号；一逻辑控制单元，接收所述第一、第二温度检测信号以及湿度检测信号，一逻辑控制单元，接收所述第一、第二温度检测信号以及湿度检测信号，并比较所述第一、第二温度检测信号得到一差值、比较湿度检测信号与一预设电压，当第一、第二温度检测信号大小的差值小于预设阈值并且湿度检测信号值小于预设阈值时，输出一控制信号控制电磁阀导通；一开关单元，响应于所述控制信号以控制电磁阀的通断。

进一步的，所述地表环境温度检测单元包括一第一温度传感器，所述第一温度传感器检测地面环境温度并输出所述第一温度检测信号，为了方便后期的逻辑运算，减少系统所需的电子元器件。

进一步的，所述地下温湿度检测单元包括一第二温度传感器以及一湿度传感器，所述第二温度传感器检测地下环境温度并输出所述第二温度检测信号，所述湿度传感器检测地下土壤湿度并输出所述湿度检测信号。

进一步的，所述逻辑控制单元包括一预设值电压生成模块，用以生成一供所述湿度传感器作比较的预设值电压信号；一比较模块，比较所述第一温度检测信号与第二温度检测信号、湿度检测信号与预设值电压信号，输出相应的比较信号；一补偿模块，用以向第一温度检测信号或第二温度检测信号耦合一补偿信号使得第一、第二温度检测信号在地面与地下温度差正常时输出大小一致；一逻辑运算模块，响应于所述比较信号，输出一控制信号。

进一步的，所述预设值电压生成模块包括一第一电阻，其一端耦接于第一直流电，另一端与一第二电阻串联后接地；其中，自第一电阻和第二电阻之间产生所述预设值电压信号。

进一步的，所述比较模块包括第一比较器以及第二比较器，所述第一、第二比较器均具有一同相输入端、一反相输入端及一输出端，所述第一比较器的同相输入端耦接于第二温度传感器的输出端，反相输入耦接于第一温度传感器的输出端，输出端输出第一比较信号；所述第二比较器的同相输入端耦接于湿度传感器的输出端，反相输入第二参考值电压，输出端输出第二比较信号。

进一步的，所述补偿模块包括一第三电阻，其一端耦接于第一直流电，另一端与一第四电阻串联后接地，其中，补偿电压信号自第四电阻与第五电阻之间产生并耦合到第一温度检测信号或第二温度检测信号中。

进一步的，所述逻辑运算模块包括一与门，所述与门具有两个输入端与一个输出端，其第一输入端与耦接于第一比较信号，第二输入端耦接于第二比较信号，其输出端输出控制信号。

进一步的，所述开关单元包括，一NPN三极管，其发射极接地，基极通过一第五电阻耦接于所述控制信号并通过一第六电阻与发射极共地；一继电器，其线圈一端耦接于第一直流电，另一端耦接于该NPN三极管的集电极，其常开触点开关串接于电源单元与电磁阀之间；一二极管，其正极耦接于该第一直流电，负极耦接于NPN三极管的集电极与该继电器的线圈之间。

通过上述技术方案，正常情况下，若地下土壤中湿度不够，即植物缺水时，控制机构控制电磁阀导通，给植物浇灌，当地面温度与地底温度之间的差异较大超过预定值时，这时即使土壤湿度下降，也暂停浇水，待地面与地底温度差下降到合理的区间后再导通电磁阀，这样可以有效避免植物不可恢复性缺水死亡，通过设置补偿模块，可以根据植物的习性设定补偿大小，控制适宜浇水的温度差区间。

与现有技术相比，本实用新型通过检测地表与地底之间的温度差，浇灌系统根据所述温度差选择性地对织物进行浇灌，避免了植物发生不可恢复性缺水死亡，结构简单，方便实用。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图；

图2为本实用新型控制器的电路原理图；

图3为电源电路图。

附图标志：1、水源，2、输水管，3、浇头装置，4、电磁阀，5、控制机构，6、电源，7、土壤，8、地下温湿度检测单元，9、逻辑运算模块，10、开关单元，11、第一温度传感器，12、第二温度传感器，13、湿度传感器，14、预设值电压生成模块，15、比较模块，16、补偿模块。

具体实施方式

参照图1～3对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种植物自动浇灌系统，包括水源1、输水管2以及与输水管2相连的浇头装置3，输水管2上设有用于控制输水管2通断的电磁阀4，电磁阀4与控制机构5以及电源6电连接，控制机构5包括一地表环境温度检测单元，用于检测地表以上的环境温度并输出一第一温度检测信号；一地下温湿度检测单元8，用于检测地表以下土壤7的湿度以及温度，并分别输出一湿度检测信号以及第二温度检测信号；一逻辑控制单元，接收第一、第二温度检测信号以及湿度检测信号，逻辑运算后输出一控制信号，当第一、第二温度检测信号大小的差值以及湿度检测信号值均小于预设值时，控制信号控制电磁阀4导通，不然则控制电磁阀4关断；一开关单元10，响应于控制信号以控制电磁阀4的通断。

在本实用新型中，水源1可以选择市政自来水管，也可以选择其他方式的集水器。

详述的，地表环境温度检测单元包括一第一温度传感器11，第一温度传感器11检测地面环境温度并输出第一温度检测信号。

详述的，地下温湿度检测单元8包括一第二温度传感器12以及一湿度传感器13，第二温度传感器12检测地下环境温度并输出第二温度检测信号，湿度传感器13检测地下土壤7湿度并输出湿度检测信号。

优选地，将上述温度检测模块与湿度检测模块均选择为电压输出的类型，这样就简化省去了后期信号处理时的A/D转化单元。

如图2所示，详述的，逻辑控制单元包括一预设值电压生成模块14，用以生成一供湿度传感器13作比较的预设值电压信号；一比较模块15，比较第一温度检测信号与第二温度检测信号、湿度检测信号与预设值电压信号，输出相应的比较信号；一补偿模块16，用以向第一温度检测信号或第二温度检测信号耦合一补偿信号使得第一、第二温度检测信号在地面与地下温度差正常时输出大小一致；一逻辑运算模块9，响应于比较信号，输出一控制信号。

进一步的，预设值电压生成模块14包括一第一电阻R1，其一端耦接于第一直流电，另一端与一第二电阻R2串联后接地；其中，自第一电阻R1和第二电阻R2之间产生预设值电压信号。

进一步的，比较模块15包括第一比较器A1以及第二比较器A2，第一、第二比较器A2均具有一同相输入端、一反相输入端及一输出端，第一比较器A1的同相输入端耦接于第二温度传感器12的输出端，反相输入耦接于第一温度传感器11的输出端，输出端输出第一比较信号；第二比较器A2的同相输入端耦接于湿度传感器13的输出端，反相输入第二参考值电压，输出端输出第二比较信号。

详述的，补偿模块16包括一第三电阻R3，其一端耦接于第一直流电，另一端与一第四电阻R4串联后接地，其中，补偿电压信号自第四电阻R4与第五电阻R5之间产生并耦合到第一温度检测信号或第二温度检测信号中，优化的，在实际应用中，可将第三或第四电阻R4中的其中一个改为可调电阻，这样便可根据不同的需要调整补偿电压的大小，也就等于调整了启动浇灌系统时需要的温度差，第一直流电压可以由市政系统供电，也可以由设置在浇头装置3上的太阳能电池板提供。

详述的，逻辑运算模块9包括一与门，与门具有两个输入端与一个输出端，其第一输入端与耦接于第一比较信号，第二输入端耦接于第二比较信号，其输出端输出控制信号，在运用中还可以对逻辑模块进行扩充，可以采用MCU控制一达到更好的精度，在本实施例中，为了简单有效地达到既定目标，节约生产成本，采用一与门即可，只有当土壤7湿度以及地表与地下温差均适宜时，电磁阀4才导通对植物进行浇灌。

上述设置中的补偿信号大小可以根据实际情况设定，例如，温度传感器的标定标准为0.1V/1℃，当第一温度传感器11的输出大小为2.0V，标定的温度为20℃，第二温度传感器12的输出大小为1.0V，标定的温度为10℃，植物浇水时耐受的地表与地底的温度差为15℃时，这时，将补偿信号的大小设定为1.5V并将其补偿给到第二温度传感器12的输出，当地面温度再升高大于5℃后，第一温度传感器11的输出大于第二温度传感器12的输出，输出一比较信号（此时为低电平）抑制浇灌信号的启动，在实际应用中，补偿信号可以为正值也可以为负值，根据温度传感器与比较器的连接端不同而不同。

进一步详述的，开关单元10包括，一NPN三极管，其发射极接地，基极通过一第五电阻R5耦接于控制信号并通过一第六电阻R6与发射极共地；一继电器，其线圈一端耦接于第一直流电，另一端耦接于该NPN三极管的集电极，其常开触点开关串接于电源6单元与电磁阀4之间；一二极管，其正极耦接于该第一直流电，负极耦接于NPN三极管的集电极与该继电器的线圈之间。

在实际应用中，还可以在地面上设置光照度传感器，二氧化碳浓度传感器之类的传感器供浇灌系统参考。

图3为一电源6电路图，用以提供本实施例中相应的直流电压，在实际应用当中，电源6电路已经十分常见，在此便不再赘述。

本实用新型的大致原理及工作过程如下：

正常情况下（地面上环境温度与地下土壤7表层温度的差值大小在合理范围内），若地下土壤7中湿度不够，即植物缺水时，控制机构5控制电磁阀4导通，给植物浇灌，当地面温度与地底温度之间的差异较大超过预定值时，这时即使土壤7湿度下降，也暂停浇水，待地面与地底温度差下降到合理的区间后再导通电磁阀4，这样可以有效避免植物不可恢复性的缺水死亡，调节补偿模块16，可以根据植物的习性设定补偿大小，控制适宜浇水的温度差区间。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种植物自动浇灌系统，包括水源、输水管以及与输水管相连的浇头装置，所述输水管上设有用于控制输水管通断的电磁阀，所述电磁阀与控制机构以及电源电连接，其特征是：所述控制机构包括

一地表环境温度检测单元，用于检测地表以上的环境温度并输出一第一温度检测信号；

一地下温湿度检测单元，用于检测地表以下土壤的湿度以及温度，并分别输出一湿度检测信号以及第二温度检测信号；

一逻辑控制单元，接收所述第一、第二温度检测信号以及湿度检测信号，并比较所述第一、第二温度检测信号得到一差值、比较湿度检测信号与一预设电压，当第一、第二温度检测信号大小的差值小于预设阈值并且湿度检测信号值小于预设阈值时，输出一控制信号控制电磁阀导通；

一开关单元，响应于所述控制信号以控制电磁阀的通断。

2.根据权利要求1所述的植物自动浇灌系统，其特征是：所述地表环境温度检测单元包括一设于地表上的第一温度传感器。

3.根据权利要求1所述的植物自动浇灌系统，其特征是：所述地下温湿度检测单元包括设于地表下的第二温度传感器以及湿度传感器。

4.根据权利要求1所述的植物自动浇灌系统，其特征是：所述逻辑控制单元包括

一预设值电压生成模块，用以生成一供所述湿度传感器作比较的预设值电压信号；

一比较模块，比较所述第一温度检测信号与第二温度检测信号、湿度检测信号与预设值电压信号，输出相应的比较信号；

一补偿模块，用以向第一温度检测信号或第二温度检测信号耦合一补偿信号使得第一、第二温度检测信号的差值在地面与地下温度差处于正常范围时保持在正常范围内；

一逻辑运算模块，响应于所述比较信号，输出一控制信号。

5.根据权利要求4所述的植物自动浇灌系统，其特征是：所述预设值电压生成模块包括一第一电阻，其一端耦接于第一直流电，另一端与一第二电阻串联后接地；其中，自第一电阻和第二电阻之间产生所述预设值电压信号。

6.根据权利要求4所述的植物自动浇灌系统，其特征是：所述比较模块包括第一比较器以及第二比较器，所述第一、第二比较器均具有一同相输入端、一反相输入端及一输出端，

所述第一比较器的同相输入端耦接于第二温度传感器的输出端，反相输入耦接于第一温度传感器的输出端，输出端输出第一比较信号；

所述第二比较器的同相输入端耦接于湿度传感器的输出端，反相输入第二参考值电压，输出端输出第二比较信号。

7.根据权利要求4所述的植物自动浇灌系统，其特征是：所述补偿模块包括一第三电阻，其一端耦接于第一直流电，另一端与一第四电阻串联后接地，其中，补偿电压信号自第四电阻与第五电阻之间产生并耦合到第一温度检测信号或第二温度检测信号中。

8.根据权利要求4所述的植物自动浇灌系统，其特征是：所述逻辑运算模块包括一与门，所述与门具有两个输入端与一个输出端，其第一输入端与耦接于第一比较信号，第二输入端耦接于第二比较信号，其输出端输出控制信号。

9.根据权利要求1所述的植物自动浇灌系统，其特征是：所述开关单元包括，

一NPN三极管，其发射极接地，基极通过一第五电阻耦接于所述控制信号并通过一第六电阻与发射极共地；

一继电器，其线圈一端耦接于第一直流电，另一端耦接于该NPN三极管的集电极，其常开触点开关串接于电源与电磁阀之间；

一二极管，其正极耦接于该第一直流电，负极耦接于NPN三极管的集电极与该继电器的线圈之间。