CN207151477U - 一种自动浇灌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动浇灌装置，包括多组土壤湿度检测装置，每组土壤湿度检测装置包含多个土壤湿度传感器，每个土壤湿度传感器均匀分布于土壤内，测量土壤内多处湿度，并传递给控制器；空气温度传感器，用于测量空气温度；控制器，根据土壤湿度、空气温度以及时间决定浇水量；按键模块，用于选择植物名称或类型；显示屏；多个电磁阀，根据控制器的指令打开或关闭实现浇水的功能；掉电数据存储模块，用于实时存储控制器运行程序；独立时钟模块，用于单独计时以及电源模块，为各模块提供电源。本实用新型能够完全代替人实现对土壤的浇灌，达到效率高、解放劳动力的效果。

Description

一种自动浇灌装置

技术领域

本实用新型涉及灌溉领域，特别涉及一种自动浇灌装置。

背景技术

随着人类生产水平的不断提高，自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。

传统绿化手段通常是人工浇灌，面临着劳动效率低下、工作环境恶劣(阳光暴晒)等问题，因此，实现绿化方面的自动化有着极大的市场前景。

发明内容

本实用新型的发明目的在于，针对上述问题，提供一种自动浇灌装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种自动浇灌装置，包括多组土壤湿度检测装置，每组土壤湿度检测装置包含多个土壤湿度传感器，每个土壤湿度传感器均匀分布于土壤内，测量土壤内多处湿度，并传递给控制器，传统自动浇花系统只采用一个土壤湿度传感器，对土壤湿度的检测存在很大的误差，直接影响后续浇水量。空气温度传感器，用于测量空气温度，并传递给控制器，考虑空气温度对植物蒸腾作用的影响，温度越高，蒸腾作用越强，需水量越多。控制器，根据土壤湿度、空气温度以及时间决定浇水量；与控制器连接的按键模块，用于选择植物名称或类型，系统通过按键模块提供给用户两种选择方式，一是直接选择库里面有的植物名称，一是选择植物类型，达到适量浇水的目的；与控制器连接的显示屏；与控制器连接的多个电磁阀，根据控制器的指令打开或关闭实现浇水的功能，到达植物适宜生长的湿度环境后即可关闭，达到适时的目的；与控制器连接的掉电数据存储模块，用于实时存储控制器运行程序，掉电后掉电数据存储模块内的数据不丢失，上电时自动调取内部数据进行运行，避免了系统出现各种意外导致的数据丢失；与控制器连接的独立时钟模块，用于单独计时，避免了外部晶振和内部中断耗时引起的计时误差，提供给单片机月、日、时等时间，单片机根据月份来判断植物处于哪个生长阶段，根据处于一天中的时间点来判断植物处于睡眠期还是呼吸旺盛期以及电源模块，为各模块提供电源。一组土壤湿度检测装置和一个电磁阀配合给一盆花浇水。系统提供可提供多个通道，同时对多盆花进行检测和浇水，同时只使用一个按键模块和显示屏，实现多通道的输入和显示，节约成本。

上述方案中，所述控制器和电磁阀之间还包含光耦器件和场效应管驱动电路，所述控制器与光耦器件的发光器负极端连接，发光器正极端通过R1连接到电源模块；光耦器件受光器的一端与场效应管的栅极连接，光耦器件受光器的另一端接到地，光耦器件的受光器与场效应管的栅极之间通过R2连接到电源模块，场效应管的源极与电磁阀连接，场效应管的漏极连接到电源模块。电磁阀在上电瞬间时，产生的反向电压大于5V，为了避免烧坏单片机，用光耦器件对其进行隔离。

上述方案中，所述电磁阀直径为15mm。家用水龙头一般直径为15mm，选用此直径的电磁阀，易于安装。与电磁阀配套连接的管道终端为环形喷水器，所述环形喷水器为微滴口。环形喷水器的设计便于花盆内均匀浇水，采用微滴口的设计，便于水慢慢地渗透入土壤，检测到的土壤湿度更加真实。

上述方案中，所述独立时钟模块包含DS1302实时时钟芯片，DS1302的X1与X2之间外接一晶振芯片Y1，VCC2引脚连接到电源模块，VCC2引脚还通过C5接到地，VCC1引脚连接有芯片电池BT1，BT1负极端与地连接，GND连接到地，DS1302的SCLK、I/O、RES连接到控制器的通用I/O口。为DS1302提供双电源供电，主电路断电时，还可以采用备用电池对其供电，避免系统时间发生错乱，并且提供单独晶振避免了单片机内部中断耗时引起的计时误差。

上述方案中，所述的电源模块采用LM1117芯片，所述LM1117芯片的Vin端连接市电或直流电源VCC，并连接滤波电容C3、C4到地，滤波电容滤除杂波，避免电网波动干扰系统，平时采用市电进行供电，当停电后主动切换到直流电源，避免系统运行故障，所述LM1117芯片的Vout端连接滤波电容C1、C2到地，所述LM1117芯片的GND端接地，其中，Vin端与市电之间设置有开关按键S1，Vout端输出直流电压为各模块供电。

上述方案中，掉电数据存储模块24C02的串口信号端SCL、SDA连接到控制器的通用I/O口，地址端A0、A1、A2，WP端，VSS端连接到地，VDD端连接到电源模块。避免系统突然掉电数据的丢失。

上述方案中，所述空气温度传感器DS18B20的数字信号输出端DQ连接到控制器的通用I/O口以提供温度信号、VDD连接到电源模块、GND连接到地，所述数字信号输出端DQ与电源之间还设有上拉限流电阻R6。DS18B20DO端口采集出来的温度数据直接是数字信号，不再需要进行模数转换工作，可以省去再做A/D转换的麻烦。

上述方案中，所述显示屏选用LCD12864，所述LCD12864的VDD、背光正极LED_A连接到电源模块、V0通过限流电阻R12连接到电源模块，并行模式选择端RS、读写指令端R/W、使能端E、数据指令传送端DB0-DB7、复位端RET、屏选端CS1/CS2连接到控制器的通用I/O口，背光负极LED_K、VSS连接到地。自带中文库，操作简单。

上述方案中，所述按键模块为3*3矩阵按键模块，所述3*3矩阵按键模块连接到控制器的通用I/O口。

上述方案中，所述智能浇灌系统通过通讯模块实现与电脑端互联网的连接，实现数据库的丰富。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供多个通道，能够为多盆花同时浇水；同时，每个通道设置多个湿度传感器，提高检测准确性。通过加入按键模块，实现人机交互，达到精确控制浇水量。并提供通讯模块，能够实现和云端的连接，不断丰富数据库中画的种类，名称等。本实用新型能够完全代替人实现对土壤植物的浇灌，达到适时适量的效果。

附图说明

图1为本实用新型系统结构图；

图2为控制器与电磁阀的电路连接图；

图3为DS1302电路连接图；

图4为电源模块供电电路图；

图5为掉电数据存储模块24C02的电路连接图；

图6为空气温度传感器DS18B20的电路连接图；

图7为显示屏LCD12864的电路连接图；

图8为控制器与各模块连接图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种自动浇灌装置，包括多组土壤湿度检测装置，每组土壤湿度检测装置包含多个土壤湿度传感器，每个土壤湿度传感器均匀分布于土壤内，测量土壤内多处湿度，并传递给控制器，传统自动浇花系统只采用一个土壤湿度传感器，对土壤湿度的检测存在很大的误差，直接影响后续浇水量。空气温度传感器，用于测量空气温度，并传递给控制器，考虑空气温度对植物蒸腾作用的影响，温度越高，蒸腾作用越强，需水量越多。控制器，根据土壤湿度、空气温度以及时间决定浇水量；与控制器连接的按键模块，用于选择植物名称或类型，系统通过按键模块提供给用户两种选择方式，一是直接选择库里面有的植物名称，一是选择植物类型，达到适量浇水的目的；与控制器连接的显示屏；与控制器连接的多个电磁阀，根据控制器的指令打开或关闭实现浇水的功能，到达植物适宜生长的湿度环境后即可关闭，达到适时的目的；与控制器连接的掉电数据存储模块，用于实时存储控制器运行程序，掉电后掉电数据存储模块内的数据不丢失，上电时自动调取内部数据进行运行，避免了系统出现各种意外导致的数据丢失；与控制器连接的独立时钟模块，用于单独计时，避免了外部晶振和内部中断耗时引起的计时误差，提供给单片机月、日、时等时间，单片机根据月份来判断植物处于哪个生长阶段，根据处于一天中的时间点来判断植物处于睡眠期还是呼吸旺盛期以及电源模块，为各模块提供电源。一组土壤湿度检测装置和一个电磁阀配合给一盆花浇水。系统提供可提供多个通道，同时对多盆花进行检测和浇水，同时只使用一个按键模块和显示屏，实现多通道的输入和显示，节约成本。

如图2所示，优选地，控制器和电磁阀之间还包含光耦器件和场效应管驱动电路，控制器与光耦器件的发光器负极端连接，发光器正极端通过R1连接到电源模块；光耦器件受光器的一端与场效应管的栅极连接，光耦器件受光器的另一端接到地，光耦器件的受光器与场效应管的栅极之间通过R2连接到电源模块，场效应管的源极与电磁阀连接，场效应管的漏极连接到电源模块。电磁阀在上电瞬间时，产生的反向电压大于5V，为了避免烧坏单片机，用光耦器件对其进行隔离。

优选地，电磁阀直径为15mm。家用水龙头一般直径为15mm，选用此直径的电磁阀，易于安装。与电磁阀配套连接的管道终端为环形喷水器，环形喷水器为微滴口。环形喷水器的设计便于花盆内均匀浇水，采用微滴口的设计，便于水慢慢地渗透入土壤，检测到的土壤湿度更加真实。

如图3所示，优选地，独立时钟模块包含DS1302实时时钟芯片DS1302的X1与X2之间外接一晶振芯片Y1，VCC2引脚连接到电源模块，VCC2引脚还通过C5接到地，VCC1引脚连接有芯片电池BT1，BT1负极端与地连接，GND连接到地，DS1302的SCLK、I/O、RES连接到控制器的通用I/O口。为DS1302提供双电源供电，主电路断电时，还可以采用备用电池对其供电，避免系统时间发生错乱，并且提供单独晶振避免了单片机内部中断耗时引起的计时误差。

如图4所示，优选地，所述的电源模块采用LM1117芯片，所述LM1117芯片的Vin端连接市电或直流电源VCC，并连接滤波电容C3、C4到地，滤波电容滤除杂波，避免电网波动干扰系统，平时采用市电进行供电，当停电后主动切换到直流电源，避免系统运行故障，所述LM1117芯片的Vout端连接滤波电容C1、C2到地，所述LM1117芯片的GND端接地，其中，Vin端与市电之间设置有开关按键S1，Vout端输出直流电压为各模块供电。

如图5所示，优选地，掉电数据存储模块24C02的串口信号端SCL、SDA连接到控制器的通用I/O口，地址端A0、A1、A2，WP端，VSS端连接到地，VDD端连接到电源模块。避免系统突然掉电数据的丢失。

如图6所示，优选地，所述空气温度传感器DS18B20的数字信号输出端DQ连接到控制器的通用I/O口以提供温度信号、VDD连接到电源模块、GND连接到地，所述数字信号输出端DQ与电源之间还设有上拉限流电阻R6。DS18B20DO端口采集出来的温度数据直接是数字信号，不再需要进行模数转换工作，可以省去再做A/D转换的麻烦。

如图7所示，优选地，所述显示屏选用LCD12864，所述LCD12864的VDD、背光正极LED_A连接到电源模块、V0通过限流电阻R12连接到电源模块，并行模式选择端RS、读写指令端R/W、使能端E、数据指令传送端DB0-DB7、复位端RET、屏选端CS1/CS2连接到控制器的通用I/O口，背光负极LED_K、VSS连接到地。自带中文库，操作简单。

优选地，所述按键模块为3*3矩阵按键模块，所述3*3矩阵按键模块连接到控制器的通用I/O口。

优选地，智能浇灌系统通过通讯模块实现与电脑端互联网的连接，实现数据库的丰富。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动浇灌装置，其特征在于，包括多组土壤湿度检测装置，每组土壤湿度检测装置包含多个土壤湿度传感器，每个土壤湿度传感器均匀分布于土壤内，测量土壤内多处湿度，并传递给控制器；空气温度传感器，用于测量空气温度，并传递给控制器；控制器，根据土壤湿度、空气温度以及时间决定浇水量；与控制器相连的按键模块，用于选择植物名称或类型；与控制器相连的显示屏；与控制器相连的多个电磁阀，根据控制器的指令打开或关闭实现浇水的功能；与控制器相连的掉电数据存储模块，用于实时存储控制器运行程序；与控制器相连的独立时钟模块，用于单独计时以及电源模块，为各模块提供电源。

2.如权利要求1所述的一种自动浇灌装置，其特征在于，所述控制器和电磁阀之间还包含光耦器件和场效应管驱动电路，所述控制器与光耦器件的发光器负极端连接，发光器正极端通过R1连接到电源模块；光耦器件受光器的一端与场效应管的栅极连接，光耦器件受光器的另一端接到地，光耦器件的受光器与场效应管的栅极之间通过R2连接到电源模块，场效应管的源极与电磁阀连接，场效应管的漏极连接到电源模块。

3.如权利要求1所述的一种自动浇灌装置，其特征在于，所述电磁阀直径为15mm，与电磁阀配套连接的管道终端为环形喷水器，所述环形喷水器为微滴口。

4.如权利要求1所述的一种自动浇灌装置，其特征在于，所述独立时钟模块包含DS1302实时时钟芯片，DS1302的X1与X2之间外接一晶振芯片Y1，VCC2引脚连接到电源模块，VCC2引脚还通过C5接到地，VCC1 引脚连接有芯片电池BT1，BT1负极端与地连接，GND连接到地，DS1302的SCLK、I/O、RES连接到控制器的通用I/O口。

5.如权利要求1所述的一种自动浇灌装置，其特征在于，所述的电源模块采用LM1117芯片，所述LM1117芯片的Vin端连接市电或直流电源VCC，并连接滤波电容C3、C4到地，所述LM1117芯片的Vout端连接滤波电容C1、C2到地，所述LM1117芯片的GND端接地，其中，Vin端与市电之间设置有开关按键S1，Vout端输出直流电压为各模块供电。

6.如权利要求1所述的一种自动浇灌装置，其特征在于，掉电数据存储模块24C02 的串口信号端SCL、SDA连接到控制器的通用I/O口，地址端A0、A1、A2，WP端，VSS端连接到地，VDD端连接到电源模块。

7.如权利要求1所述的一种自动浇灌装置，其特征在于，所述空气温度传感器DS18B20的数字信号输出端DQ连接到控制器的通用I/O口以提供温度信号、VDD连接到电源模块、GND连接到地，所述数字信号输出端DQ与电源之间还设有上拉限流电阻R6。

8.如权利要求1所述的一种自动浇灌装置，其特征在于，所述显示屏选用LCD12864，所述LCD12864的VDD、背光正极LED_A连接到电源模块、V0通过限流电阻R12 连接到电源模块，并行模式选择端RS、读写指令端R/W、使能端E、数据指令传送端DB0-DB7、复位端RET、屏选端CS1/CS2连接到控制器的通用I/O口，背光负极LED_K、VSS连接到地。

9.如权利要求1所述的一种自动浇灌装置，其特征在于，所述按键模块为3*3矩阵按键模块，所述3*3矩阵按键模块连接到控制器的通用I/O口。