CN213784619U - 一种农业土壤湿度采集仪 - Google Patents

Abstract

一种农业土壤湿度采集仪，包括蓄电池、太阳能电池板、电源开关；还具有检测电路和接收电路、采集机构；采集机构包括导向管和固定壳、插头壳，固定壳安装在导向管上端；导向管的一端中部由上至下分布有多组电源插座，插头壳具有多个，其中一只插头壳的后侧端安装有两只金属插杆，另外多只插头壳后侧端安装有绝缘塑料插杆；多只插头壳分别经插杆插入多只电源插座的插孔内；蓄电池、检测电路、电源开关安装在固定壳内，并和安装在固定壳上端的太阳能电池板连接；接收电路安装在水泵的电气控制盒内并和水泵的电源输入端电性连接。本新型不需要频繁充电，能实现对不同深度土壤进行湿度监测采集。基于上述，本新型具有好的应用前景。

Description

一种农业土壤湿度采集仪

技术领域

本实用新型涉及农业使用的设备技术领域，特别是一种农业土壤湿度采集仪。

背景技术

土壤湿度采集仪是农业生产中使用的一种设备，应用中，将其下端探头插入土壤内，进而对土壤的含水量进行实时监测。土壤湿度采集仪很多情况下需要安装在野外的土壤内使用(比如在非农业大棚内使用，对农田的土壤湿度进行检测)，且有改变监测区域的需要。现有的土壤湿度采集仪一般采用蓄电池供电或者直接经220V电源供电。蓄电池供电由于需要间隔一定时间为蓄电池充电，会给使用者带来不便，且因各种原因忘记充电时，会使土壤采集仪无法工作，进而对基于土壤湿度仪检测数据、进行工作控制的包括水泵等在内的设备无法正常工作，对农业生产造成影响。220V电源线供电由于需要输电线，特别在野外架设输电线非常不便，也会给使用者带来不便。

还有就是，现有的土壤湿度采集仪只具有一个深度的探测头，也就是说监测土壤的深度是固定的，如果需要改变土壤湿度监测深度时，那么就只有改变土壤采集仪的下部探测头插入土壤内的不同深度，这样当需要监测浅层土壤湿度时，由于插入的深度有限，会造成土壤采集仪插入土壤内后稳定性不好，在插入土壤过浅时，还有可能后续土壤采集仪倒在地上，无法起到土壤湿度采集作用。

实用新型内容

为了克服土壤采集仪因结构所限存在的如背景所述弊端，本实用新型提供了结构简单紧凑，通过太阳能电池供电，保证了整体的正常工作，给使用者带来了便利，并在导向管的前侧端设置有多个垂直分布且间隔一定距离的探测高度选择插座，使用者可方便根据需要，将探测高度插头插入需要的插座内，从而保证导向杆插入土壤内的最大深度稳定前提下，并能实现对不同深度土壤进行湿度监测采集的一种农业土壤湿度采集仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种农业土壤湿度采集仪，包括蓄电池、太阳能电池板、电源开关；其特征在于还具有检测电路和接收电路、采集机构；所述采集机构包括导向管和固定壳、插头壳，固定壳安装在导向管上端，固定壳外侧部安装有操作杆；所述导向管的一端由上至下分布有多组开孔，一组具有两个开孔，在密封槽每组开孔的内侧端安装有电源插座，插头壳具有多个，其中一只插头壳的后侧端安装有两只金属插杆，金属插杆的前端位于插头壳前外侧端，另外多只插头壳后侧端安装有绝缘塑料插杆，插头壳的数量和电源插座的数量一致；所述多只插头壳分别经插杆插入多只电源插座的插孔内；所述蓄电池、检测电路、电源开关安装在固定壳内，太阳能电池板安装在固定壳上端，接收电路安装在水泵的电气控制盒内；所述太阳能电池板两极和蓄电池两极、检测电路的电源输入两端分别电性连接，检测电路的信号输入端和多只电源插座的两个接线端分别电性连接；所述接收电路的电源输出端和水泵的电源输入端电性连接。

进一步地，所述检测电路包括可调电阻、NPN三极管、继电器、电阻和无线发射电路模块、发光二极管，其间电性连接，可调电阻一端和继电器正极及控制电源输入端连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，发光二极管负极电源输入端和NPN三极管发射极、无线发射电路模块的负极电源输入端连接，无线发射电路模块的其中一只无线信号发射按键下两个触点连接在一起，无线发射电路模块正极电源输入端、电阻一端和继电器的常闭触点端连接，发光二极管正极电源输入端和电阻另一端连接。

进一步地，所述接收电路包括开关电源、无线接收电路模块、继电器、NPN三极管、电阻，其间电性连接；开关电源的正极电源输出端和无线接收电路模块的正极电源输入端、继电器正极电源输入端连接，无线接收电路模块的负极电源输入端和开关电源的负极电源输出端、NPN三极管发射极连接，继电器两个控制电源输入端和开关电源的两个电源输入端分别连接，无线接收电路模块的输出端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接。

进一步地，所述开关电源是交流转直流开关电源模块。

本实用新型有益效果是：本新型结构简单紧凑，通过太阳能电池供电，不需要频繁充电，也不需要架设电线，保证了整体的正常工作，在采集土壤湿度的同时还能控制农田配套的水泵工作，也给使用者带来了便利。本新型中，在导向管的内前侧端设置有多个垂直分布且间隔一定距离的探测高度选择插座，使用者可方便根据需要，将其中一只插头壳插入需要的高度的插座内，从而保证了导向杆插入土壤内的深度，能实现对不同深度土壤进行湿度监测采集。基于上述，本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型整体及局部放大结构示意图。

图2、3是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1中所示，一种农业土壤湿度采集仪，包括蓄电池1、太阳能电池板2、电源开关3(前端位于固定壳前端开孔外)；还具有检测电路4和接收电路5、采集机构6；所述采集机构6包括中空的导向管61和固定壳62、插头壳63，导向管61下端垂直分布焊接有一个下端为尖锥形的固定杆611(方便导向管插入土壤内)，固定壳62焊接在导向管61上端，固定壳62左右两侧外中部各横向焊接有一只操作杆612(方便使用者经两手将导向管插入土壤内或从土壤内拔出)；所述导向管61的前端中部由上至下分布有一个向后内凹的密封槽64，密封槽64的后侧由上至下间隔一定距离具有九组开孔641，一组具有两个开孔，且每组两个开孔641横向分布为一组，在密封槽每组开孔的内侧端处导向管经螺杆螺母安装有一个两孔电源插座7(每只电源插座7插孔位于导向管前端其中一组开孔641的后侧)，插头壳63具有九个，插头壳63(塑料材质)前侧端是圆弧形结构，其中一只插头壳63的后侧端横向间隔一定距离纵向分布安装有两只金属插杆631，两只金属杆631的前端位于插头壳外侧端且间隔只有3mm，另外八只插头壳63后侧端横向间隔一定距离具有两只纵向分布一体成型的绝缘塑料插杆，插头壳63的数量和电源插座7的数量一致；所述九只插头壳分别经插杆631插入九只电源插座7的插孔内，九只插头壳63的前端向前高度略低于密封槽64的前端高度；所述蓄电池1、检测电路4、电源开关3安装在元件盒8内电路板上，元件盒8安装在固定壳62上端内，圆形太阳能电池板2水平且密封安装在固定壳62上端外侧。采集机构的导向管61和固定壳62、插头壳的金属插杆631是铜制材料，插头壳63是塑料材质。接收电路5安装在水泵的电气控制盒内。

图1、2、3中所示，太阳能电池板G是12V太阳能电池板、蓄电池G1是12V/2Ah锂蓄电池。检测电路包括可调电阻RP、NPN三极管Q、电阻R、继电器K和无线发射电路模块A1、发光二极管VL(发光面位于固定壳前端开孔外)，其间经电路板布线连接，可调电阻RP一端和继电器K正极及控制电源输入端连接，NPN三极管Q集电极和继电器K负极电源输入端连接，发光二极管VL负极电源输入端和NPN三极管Q发射极、无线发射电路模块A1的负极电源输入端连接，无线发射电路模块A1的第一只无线信号发射按键S下两个触点连接在一起，无线发射电路模块A1的正极电源输入端1脚、电阻R一端和继电器K的常闭触点端连接，电阻R另一端和发光二极管VL正极电源输入端连接；无线发射电路模块A1是型号SF1500的无线信号发射电路模块成品，其具有两个电源输入端，四只无线信号发射按键，四只按键分别按下后，且能分别发射出无线控制信号。接收电路包括开关电源A3、无线接收电路模块A4、继电器K2、NPN三极管Q1、电阻R1，其间经电路板布线连接，开关电源A3是型号220V/12/100W的交流220V转直流6V开关电源模块成品，无线接收电路模块A4是型号SF1500的无线接收电路模块成品；开关电源A3的正极电源输出端3脚和无线接收电路模块A4的正极电源输入端1脚、继电器K2正极电源输入端连接，无线接收电路模块A4的负极电源输入端3脚和开关电源A3的负极电源输出端4脚、NPN三极管Q1发射极连接，继电器K2两个控制电源输入端和开关电源A3的两个电源输入端1及2脚分别连接，无线接收电路模块A4的输出端4脚和电阻R1一端连接，电阻R1另一端和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和继电器K2负极电源输入端连接；所述太阳能电池板G两极和蓄电池G1两极分别经导线连接，蓄电池G1正极和电源开关S(操作手柄位于固定壳前端开孔外)一端经导线连接，电源开关S另一端、蓄电池G负极和检测电路的电源输入两端可调电阻RP一端及NPN三极管Q的发射极分别经导线连连接，检测电路的信号输入端可调电阻RP另一端及NPN三极管Q的基极和九只电源插座CZN的两个接线端分别经导线连接(和电源插座连接的导线经由导向管内向上引出从固定壳内中部开孔引入固定壳)；所述接收电路安装在水泵的电气控制盒内，接收电路的开关电源A3的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接，接收电路的电源输出端继电器K2两个常开触点端和水泵M的电源输入端经导线连接。

图1、2、3中所示，本新型结构简单紧凑，能方便通过固定壳62左右两侧的操作杆612，将导向管61插入土壤内或从土壤内拔出。使用者可根据需要保证导向管全部插入土壤内稳定前提下，调节土壤湿度监测及采集的深度。使用者将其中一只插头壳的金属插杆63(T)插入导向管前部相对上端的电源插座CZN内时，这样，插头壳的两只金属杆T和可调电阻RP另一端及NPN三极管Q的基极分别连通，那么后续本新型就是对土壤内相对浅层进行湿度监测及采集。使用者将其中一只插头壳的金属插杆63插入导向管前部相对下端的电源插座CZN内时，这样插头壳的两只金属杆T和可调电阻RP另一端及NPN三极管Q的基极分别连通，那么后续本新型就是对土壤内相对深层进行湿度监测及采集。通过上述，本新型分别将其中一只插头壳的金属插杆63插入导向管前部不同高度的电源插座CZN的插孔内时，就能根据作物生长对不同土层湿度要求，监测采集相应深度的土层湿度(由于具有九只电源插座，本新型具有九个深度监测等级，监测深度可达50cm以上)。其中一只插头壳插入其中一只电源插座时，另外八只插头壳63后侧端绝缘塑料插杆插入另外八只电源插座的插孔内，防止土壤进入电源插座内。

图1、2、3中所示，平时本新型太阳能电池板G受光照产生电能为蓄电池G1充电，保证了阴天和晚上的连续使用。220V交流电源进入开关电源A3(和水泵M间隔采集机构距离远)的电源输入端后，开关电源A3在其内部电路作用下，会输出稳定的6V电源进入无线接收电路模块A4的电源输入端，于是，无线接收电路模块A4处于得电工作状态。打开电源开关S后，检测电路处于得电工作状态。蓄电池G的正极经可调电阻RP、其中一只插头壳的两只金属插杆T和土壤进入NPN三极管Q的基极，当土壤内湿度较大时，蓄电池G正极输出的电源经可调电阻RP降压限流，通过湿度较大的土壤进入NPN三极管Q的基极电压高于0.7V，于是，NPN三极管Q导通集电极输出低电平进入继电器K的负极电源输入端，继电器K得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路。由于无线发射电路模块A1正极电源输入端和继电器K的常闭触点端连接，所以此刻无线发射电路模块A1不会发射出无线信号。当土壤内湿度较小时(低于使用者设定的值时，可调电阻RP的调节手柄位于固定壳的前端中部开孔外，在调节手柄的侧端可标记不同数字代表不同的土壤湿度)，蓄电池G正极输出的电源经可调电阻RP降压限流，通过湿度较小的土壤进入NPN三极管Q的基极电压低于0.7V，于是，NPN三极管Q截止其集电极不再输出低电平进入继电器K的负极电源输入端，继电器K失电不再吸合其控制触电源输入端和常闭触点端闭合。由于无线发射电路模块A1正极电源输入端和继电器K的常闭触点端连接，无线发射电路模块A1的第一只发射按键S预先经导线连接在一起，所以此刻无线发射电路模块A1会发射出无线信号。通过上述，土壤内的湿度小于使用者设定的值时，无线发射电路模块A1就会发射出第一路无线闭合信号。由于发光二极管VL正极电源输入端和继电器K的常闭触点端连接，所以监测区域土壤过于干燥继电器K失电后，发光二极管VL会得电发光(电阻R1降压限流)，给予使用者明确提示，监测区域土壤干燥需要灌溉等了。

图1、2、3中所示，当实际使用中，湿度采集区域的土壤干燥度大、无线发射电路模块A1发射出第一路无线闭合信号，无线接收电路模块收A4到第一路无线闭合信号后(最远可接收1500米外的无线信号，实际应用中，几十米足够)，无线接收电路模块A4的4脚(2、5、6、7脚悬空)会输出高电平经电阻R1降压限流进入NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1导通集电极输出低电平进入继电器K2负极电源输入端，于是继电器K2得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合。由于继电器K2控制电源输入端和220V电源两极连接，水泵M的电源输入端和继电器K2常开触点端连接，所以此刻水泵M会得电工作进行抽水作业，对土壤干燥的监测区域进行灌溉(水泵M灌溉功能为可选项)。当农田经水泵M或者经其他方式灌溉后，由于土壤湿度变大，那么继电器K又会得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，无线发射电路模块A1不再发射无线闭合信号，无线接收电路模块A4由于接收不到无线闭合信号(4脚不输出高电平)，继电器K2失电，那么水泵M也不再工作。通过上述，本新型可有效监测土壤内的湿度，且能方便改变监测深度，还能根据需要控制水泵的工作方式对干燥土壤进行灌溉。本新型生产时，需要确定可调电阻RP的阻值(也就是确定其调节手柄对应位于固定壳外侧的具体数字)，将本新型的固定壳两只金属杆T插入到已知湿度(比如百分之一百)的土壤样本内(通过其他单纯显示土壤湿度的湿度仪检测显示)，慢慢调节确定可调电阻RP的电阻值，百分之一百土壤湿度条件下，刚好调节到继电器K得电吸合后，可调电阻RP(调节手柄位于固定壳外侧端)的电阻值就调节到需要的阻值，然后在固定壳外侧端此刻调节手柄对准处标记100(代表湿度值100)，然后把可调电阻RP的手柄调节到最低(也就是两个接线端短接)，并在调节手柄对准处标记0(代表湿度值0)，最后在0-100之间等距离标记数字，可调电阻RP的电阻值就设定调节到了需要的阻值(也就是确定了其调节手柄对应位于固定壳外侧的具体数字位置)。后续实际生产，根据固定壳前端的位置进行数字标记，不要再确定可调电阻的电阻值。可调电阻RP规格是8M；NPN三极管Q、Q1型号是9013；电阻R1阻值是1K；继电器K及K2分别是DC12V继电器、DC6V继电器；发光二极管VL是红色发光二极管；电阻R阻值是1.8K。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种农业土壤湿度采集仪，包括蓄电池、太阳能电池板、电源开关；其特征在于还具有检测电路和接收电路、采集机构；所述采集机构包括导向管和固定壳、插头壳，固定壳安装在导向管上端，固定壳外侧部安装有操作杆；所述导向管的一端由上至下分布有多组开孔，一组具有两个开孔，在密封槽每组开孔的内侧端安装有电源插座，插头壳具有多个，其中一只插头壳的后侧端安装有两只金属插杆，金属插杆的前端位于插头壳前外侧端，另外多只插头壳后侧端安装有绝缘塑料插杆，插头壳的数量和电源插座的数量一致；所述多只插头壳分别经插杆插入多只电源插座的插孔内；所述蓄电池、检测电路、电源开关安装在固定壳内，太阳能电池板安装在固定壳上端，接收电路安装在水泵的电气控制盒内；所述太阳能电池板两极和蓄电池两极、检测电路的电源输入两端分别电性连接，检测电路的信号输入端和多只电源插座的两个接线端分别电性连接；所述接收电路的电源输出端和水泵的电源输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种农业土壤湿度采集仪，其特征在于，检测电路包括可调电阻、NPN三极管、继电器、电阻和无线发射电路模块、发光二极管，其间电性连接，可调电阻一端和继电器正极及控制电源输入端连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，发光二极管负极电源输入端和NPN三极管发射极、无线发射电路模块的负极电源输入端连接，无线发射电路模块的其中一只无线信号发射按键下两个触点连接在一起，无线发射电路模块正极电源输入端、电阻一端和继电器的常闭触点端连接，发光二极管正极电源输入端和电阻另一端连接。

3.根据权利要求1所述的一种农业土壤湿度采集仪，其特征在于，接收电路包括开关电源、无线接收电路模块、继电器、NPN三极管、电阻，其间电性连接；开关电源的正极电源输出端和无线接收电路模块的正极电源输入端、继电器正极电源输入端连接，无线接收电路模块的负极电源输入端和开关电源的负极电源输出端、NPN三极管发射极连接，继电器两个控制电源输入端和开关电源的两个电源输入端分别连接，无线接收电路模块的输出端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种农业土壤湿度采集仪，其特征在于，开关电源是交流转直流开关电源模块。

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