CN211832249U - 一种家用自动浇水装置及其控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及植物灌溉技术领域，其公开了一种家用自动浇水装置及其控制电路，解决传统技术中采取人工方式对植物浇水存在的费时费力，操作不便的问题。其包括：浇水小车和检测装置；浇水小车包括水箱、设置在水箱底部的支架以及安装在支架的底板上的控制器；水箱的一面侧壁上设置有用于寻找缺水花盆的摄像头，水箱的顶部上设置有进水口、太阳能电池板和蓄电池；水箱的内部设置有水泵和超声波液位传感器，水泵的出水端连接出水管，出水管的端部安装有喷头；支架的底板上还设置有超声波距离传感器，在底板的底部安装有移动轮以及用于驱动移动轮的驱动电机；检测装置包括盒体，盒体上设置有挂钩、湿度传感器以及用于提供浇水小车的摄像头识别的标记。
Description
技术领域
本实用新型涉及植物灌溉技术领域，具体涉及一种家用自动浇水装置及其控制电路。
背景技术
随着社会的进步和人们生活的节奏的加快，人们对生活范围内的空气质量和生存条件的要求也越来越高，越来越渴望亲近大自然。在紧张的工作之余摆弄花草，不仅可以美化环境、净化空气和排除居室有害物质，还可以使人们在优美的环境中工作和学习；又能缓解工作带来的紧张情绪，并且还能增加生活情趣，因而种植花草在日常生活中越来越受到人们的青睐。
然而种植花草等绿色植物需要细心的呵护，生活中时常会因为我们疏于照顾而造成植物枯萎。目前，对种植的植物进行浇水主要采取人工方式，人们用软水管接通自来水对花草等植物实施浇水，这种方式不仅费时费力，而且浇水操作显得非常不方便。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种家用自动浇水装置及其控制电路，解决传统技术中采取人工方式对植物浇水存在的费时费力，操作不便的问题。
本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种家用自动浇水装置，包括：浇水小车和检测装置；
所述浇水小车包括水箱1、设置在水箱1底部的支架3以及安装在支架3的底板上的控制器2；所述水箱1的一面侧壁上设置有用于寻找缺水花盆的摄像头12，水箱1的顶部上设置有进水口17、太阳能电池板4和蓄电池5；所述水箱1的内部设置有水泵9和用于检测水箱1内水位的超声波液位传感器18，所述水泵9的出水端连接从水箱1的侧壁穿出的出水管 10，出水管10的端部安装有喷头11；所述支架3的底板上还设置有超声波距离传感器19，在底板的底部安装有移动轮8以及用于驱动移动轮8的驱动电机7；
所述检测装置包括盒体22，所述盒体22上设置有用于将检测装置固定在花盆上的挂钩 20、通过导线13连接的用于检测花盆中泥土湿度的湿度传感器23以及用于提供浇水小车的所述摄像头12识别的标记21。
作为进一步优化，所述太阳能电池板4的一侧端固定在水箱1的顶部，此侧端的对端向上倾斜，并通过固定在水箱1顶部上的支柱6来支撑。
作为进一步优化，所述蓄电池5设置在太阳能电池板4的底部，并与所述蓄电池5通过导线13连接。
作为进一步优化，所述控制器2的表面上设置有显示屏14，用于控制装置开关的开关按钮15以及用于调节浇水每次浇水时长的调节按钮16；所述控制器2通过导线13与超声波液位传感器18、摄像头12、超声波距离传感器19、水泵9以及驱动电机7进行连接，用于收集反馈信息和控制。
此外，本实用新型还提供了一种应用于上述浇水装置的控制电路，其包括：
浇水小车电路和检测装置电路；所述浇水小车电路包括：用于为浇水小车提供电源的电源管理电路、用于进行浇水的浇水模块、用于进行剩余电量检测的电量检测电路、用于控制移动小车移动的电机驱动模块、用于设置浇水参数的调节按键模块、用于连接手机的wifi通信模块、用于与检测装置通信的zigbee通信模块、用于通过标记识别寻找花盆的摄像头模块、用于进行水位检测的超声波液位传感器模块、用于进行距离检测的超声波距离传感器模块、用于进行信息显示的显示屏模块以及第一单片机最小系统；所述第一单片机最小系统通过对应IO口与浇水小车电路中的其它电路模块对应相连；
所述检测装置电路包括：用于进行电压检测的电压检测模块、用于对花盆土壤湿度进行检测的湿度检测模块、用于为检测装置提供电源的电源管理模块以及第二单片机最小系统；所述第二单片机最小系统通过对应IO口与检测装置电路中的其它电路模块对应相连。
作为进一步优化，wifi通信模块采用ESP8266模块。
作为进一步优化，所述显示屏模块采用OLED显示屏。
本实用新型的有益效果是：
基于设计的自动浇水装置，通过对花盆内土壤的湿度进行检测，当需要进行浇水时，检测装置与浇水小车进行通信，并给出对应标记，浇水小车通过机器视觉识别需要浇水的目标花盆，同时通过电机驱动移动轮向该花盆进行移动，到达目标花盆前方时即进行浇水；从而实现自动浇水控制，节约人力，节约时间；并且，该装置可以采用太阳能供电，只要放置在阳光下即可正常工作，环保节能。
附图说明
图1为浇水小车的结构示意图；
图2为小车底板的底部结构示意图；
图3为控制器结构示意图；
图4为检测装置的结构示意图；
图5为浇水小车的电路原理图；
图6为检测装置的电路原理图。
图中标记说明：1、水箱，2、控制器，3、支架，4、太阳能电池板，5、蓄电池，6、支柱，7、驱动电机，8、移动轮，9、水泵，10、出水管，11、喷头，12、open mv摄像头，13、导线，14、显示屏，15、开关按钮，16、调节按钮，17、进水口，18、超声波液位传感器， 19、超声波距离传感器，20、挂钩，21、标记，22、检测装置盒体，23、湿度传感器。
具体实施方式
本实用新型旨在提出一种家用自动浇水装置及其控制电路，解决传统技术中采取人工方式对植物浇水存在的费时费力，操作不便的问题。
实施例：
本实施例提供的家用自动浇水装置包括浇水小车和检测装置两部分；其中，浇水小车的一种实施结构如图1所示，包括水箱1、设置在水箱1底部的支架3以及安装在支架3的底板上的控制器2；水箱1的顶部左端开设有用于接雨水和加水的进水口17，雨水能更好地养殖花草，水箱1的顶部右端设有太阳能电池板4和蓄电池5；所述太阳能电池板4的左端与水箱1的顶部进行连接，太阳能电池板4的右端向上倾斜，且太阳能电池板4的底部右端与水箱1的底部右端之间连接有用于支撑太阳能电池板4的支柱6；蓄电池5位于太阳能电池板4的底部，太阳能电池板4与蓄电池5通过导线13进行电路连接，太阳能电池板4将太阳能转化为电能储存在蓄电池5内，水箱1外部右侧顶端安装有寻找缺水花盆的open mv摄像头12，水箱1内部右侧顶端安装有用于检测水位的超声波液位传感器18，水箱1内部的右侧底端安装有水泵9，水箱1的左侧侧面管路连接有出水管10，出水管10的右端安装有喷头 11，底板上右侧安装有超声波距离传感器19，整体底部安装有移动轮8，移动轮8右侧安装有两个驱动电机7，如图2所示。
所述控制器2的表面右端通过导线13安装有显示屏14，控制器2表面的左侧顶端处连接有用于控制装置开关的开关按钮15，控制器2表面的左侧底端处连接有用于调节浇水每次浇水时长的调节按钮16，如图3所示。控制器2通过导线13与超声波液位传感器18、openmv 摄像头12、超声波距离传感器19、水泵9以及驱动电机7连接，用于收集反馈信息和控制。
检测装置的结构如图4所示，其包括盒体22，盒体22的右侧顶部有将检测装置固定在花盆上的挂钩20，盒体22的右侧通过导线13安装有湿度传感器23，且湿度传感器23装在花盆内的泥土中，盒体22左侧安装有供open mv摄像头12识别的标记21。
本实施例中的应用于上述自动浇水装置的电路由浇水小车电路和检测装置电路两大部分组成，具体说明如下：
浇水小车的电路如图5所示，其包括电源管理电路、浇水模块、电量检测电路、控制移动的H桥电机驱动模块、设置参数的时间调节五向按键、用于连接手机的ESP8266通信模块、接收信息的zigbee通信模块、寻找花盆的open mv摄像头、两个超声波检测装置、显示湿度温度和水位的OLED显示屏以及单片机最小系统。
其中单片机最小系统如同人的大脑，负责收集zigbee通信模块传回的信息并对其进行处理，然后控制浇水小车寻找花盆和进行浇水。
电源管理电路是由1000mA的保险丝R0、电容C20、电阻R16、R17、发光二极管Dm8、USB_M 芯片J1和TP4056芯片U3搭建的充电保护电路，在太阳光充足的情况下，可以通过太阳能电板连接USB接口给蓄电池进行充电，太阳光不足时通过外接电源充电；还包括开关按钮S1、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、电阻R1、R2、发光二极管LED5、LED6以及两个AMS1117芯片，从而将电压降成5V和3V供装置使用。
浇水模块是由四个三极管Q1、Q2、Q3、Q4搭建的一个全桥驱动电路与相连的水泵组成。
电量检测电路是由一个电压跟随器LM358、电阻R7、R8、R9分压连接到电池正负端进行电压检测，最后连接到单片机的ADC引脚上。可以在显示屏以及手机查看电量，以及时充电。
通信模块是由一个ESP8266-01WIFI通信模块构成，通过串口引脚连接到单片机上，单片机会将检测到的信息发送到通信模块上，再发送到手机。还可以通过手机设置浇水时间。
单片机最小系统是由晶振Y1、Y2、电容C11、C12、C13、C14、C15、C 16、C17、C18、C19、电阻R10、R11、R12、R13、R14、按钮K0、发光二极管Dm7以及STM32单片机组成，负责整个电路的控制。
H桥电机驱动模块是由成品模块TB6612FNG连接到两个电机B1、B2同时控制两个电机正转或反转来控制小车运动，还包括电阻R3、R4、R5、R6和运行指示灯LED1、LED2、LED3、LED4，用以指示小车运行状态。
两个超声波检测装置分别用于检测水箱内的液位和小车离花盆的距离。
检测装置电路如图6所示，其包括电压检测装置、检测模块、电源管理模块以及单片机最小系统。
电压检测装置与浇水小车中的电量检测电量具有相同的构成，用于对检测装置的电量进行实时监测。
检测模块中的湿度/温度传感器采用成品模块(DHT1、DT1)，该模块采用IIC通信协议，与zigbee模块LRF芯片连接，分别负责检测花盆泥土中的湿度和温度信息，与DHT1、DT1连接的是3.3V稳压源AMS1117-3.3，并通过外接滤波电容对输出的电流纹波进行抑制。
电源管理模块是由1000mA的保险丝R0、电容C1、C2、电阻R1、R2、发光二极管LED1、USB_M芯片J1和TP4056芯片U2搭建的充电保护电路，以及开关按钮S1、电容C6、C7、C8、 C9、电阻R3发光二极管LED2以及AMS1117组成。
单片机最小系统采用zigbee模块LFR芯片采集并发送信息，控制整个电路。
本实施例中，首先在花盆所在区域的地上贴上标记框，供小车在标记框内寻找花盆，小车检测到标记框时不会出去，只会在标记框内寻找，从而提高小车的寻找目标花盆的效率。可以通过太阳能电板或外接电源给小车蓄电池进行充电，使其有电驱动，通过水箱上的进水口接雨水或者人工加水将水装入水箱。
当土壤温度过高或者土壤干燥时，检测装置就会通过zigbee通信将信号发送给浇水小车，同时进行相应标记显示，以指示该检测装置所对应的花盆缺水；浇水装置收到信号就会启动，打开移动电机和open mv摄像头寻找信号对应的标记从而记寻找缺水花盆，当找到缺水花盆时就会通过超声波距离传感器确定离花盆的距离，距离足够了就会停下浇水，如果open mv摄像头检测到缺水花盆且前方有花盆阻挡时，就会通过程序控制缩短停下时需确定的距离，从而保证浇水正确，用户还可以将手机与自动浇水装置进行连接，从而查看电量、湿度、温度、液位以及设置浇水时间。
Claims (7)
1.一种家用自动浇水装置，其特征在于，包括：浇水小车和检测装置；
所述浇水小车包括水箱(1)、设置在水箱(1)底部的支架(3)以及安装在支架(3)的底板上的控制器(2)；所述水箱(1)的一面侧壁上设置有用于寻找缺水花盆的摄像头(12)，水箱(1)的顶部上设置有进水口(17)、太阳能电池板(4)和蓄电池(5)；所述水箱(1)的内部设置有水泵(9)和用于检测水箱(1)内水位的超声波液位传感器(18)，所述水泵(9)的出水端连接从水箱(1)的侧壁穿出的出水管(10)，出水管(10)的端部安装有喷头(11)；所述支架(3)的底板上还设置有超声波距离传感器(19)，在底板的底部安装有移动轮(8)以及用于驱动移动轮(8)的驱动电机(7)；
所述检测装置包括盒体(22)，所述盒体(22)上设置有用于将检测装置固定在花盆上的挂钩(20)、通过导线(13)连接的用于检测花盆中泥土湿度的湿度传感器(23)以及用于提供浇水小车的所述摄像头(12)识别的标记(21)。
2.如权利要求1所述的一种家用自动浇水装置，其特征在于，
所述太阳能电池板(4)的一侧端固定在水箱(1)的顶部，此侧端的对端向上倾斜，并通过固定在水箱(1)顶部上的支柱(6)来支撑。
3.如权利要求2所述的一种家用自动浇水装置，其特征在于，
所述蓄电池(5)设置在太阳能电池板(4)的底部，并与所述蓄电池(5)通过导线(13)连接。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种家用自动浇水装置，其特征在于，
所述控制器(2)的表面上设置有显示屏(14)，用于控制装置开关的开关按钮(15)以及用于调节浇水每次浇水时长的调节按钮(16)；所述控制器(2)通过导线(13)与超声波液位传感器(18)、摄像头(12)、超声波距离传感器(19)、水泵(9)以及驱动电机(7)进行连接，用于收集反馈信息和控制。
5.一种应用于如权利要求1-4任意一项所述的家用自动浇水装置的控制电路，其特征在于，包括：
浇水小车电路和检测装置电路；所述浇水小车电路包括：用于为浇水小车提供电源的电源管理电路、用于进行浇水的浇水模块、用于进行剩余电量检测的电量检测电路、用于控制移动小车移动的电机驱动模块、用于设置浇水参数的调节按键模块、用于连接手机的wifi通信模块、用于与检测装置通信的zigbee通信模块、用于通过标记识别寻找花盆的摄像头模块、用于进行水位检测的超声波液位传感器模块、用于进行距离检测的超声波距离传感器模块、用于进行信息显示的显示屏模块以及第一单片机最小系统；所述第一单片机最小系统通过对应IO口与浇水小车电路中的其它电路模块对应相连；
所述检测装置电路包括：用于进行电压检测的电压检测模块、用于对花盆土壤湿度进行检测的湿度检测模块、用于为检测装置提供电源的电源管理模块以及第二单片机最小系统；所述第二单片机最小系统通过对应IO口与检测装置电路中的其它电路模块对应相连。
6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，
所述wifi通信模块采用ESP8266模块。
7.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，
所述显示屏模块采用OLED显示屏。
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