CN2138886Y - 微机滴喷灌控制器 - Google Patents

Abstract

灌溉控制器的电路由单片机及与之连接的程序 存贮器、数据存贮器、日历时钟电路掉电保护线路、输 出控制电路、A/D转换电路和前面板电路组成，该 输出控制电路具有多路由缓冲器、驱动放大电路组成 的电磁阀控制电路，可控制阀门以任意编组方式工 作；控制器还有土壤水分检测、温度检测、下雨及管压 检测电路，上述检测信号经A/D板送入单片机，控 制器面板上装有薄膜键盘和显示器，经键盘芯片与单 片板上装有薄膜键盘和显示器，经键盘芯片与单片板 连接，本控制器结构紧凑功能齐全便于使用维护。

Description

本实用新型属于灌溉自动控制装置。

目前，国内的滴喷灌主要采用手动操作方式，这不仅浪费人力，而且由于操作人员的水平等原因，往往使滴喷灌的质量不高，当未按时灌水时会使作物受旱，当不能及时关水时，又造成水的浪费，因此，迫切需要自动控制的喷灌技术。但是目前只有少数科研单位进行这方面的研究，虽有个别单位使用计算机或单板机做了一些工作，但还存在下述问题：

1.设备结构庞大，故障率高；

2.成本高，一般用户难以承受；

3.功能简单，适用面窄；

4.使用、维护技术复杂，需有专门计算机操作人员使用和维护；

5.使用条件苛刻，比如需放在机房或控制室内；因此尚难大面积推广应用。

针对上述问题，本实用新型提出一种结构紧凑、可靠性高、功能齐全，易于操作和维护的微机滴灌控制器。

本实用新型的主要目的是提供一种采用单片机、硬时钟芯片，并具有掉电保护电路的微机滴喷灌控制器。

本实用新型的另一目的是提供一种可检测土壤含水量、环境温度、水压和下雨状况，并进行相应控制的多功能微机滴喷灌控制器。

本实用新型的基本结构如图1所示，它包括一机壳，其前面板上有薄膜键盘、显示器和开关等，机壳内装有主电路板、输入输出接口板（I／O板）、前面板电路板，以及可选用的模数转换板（A／D板）；各电路板上的电路组成如图2所示，主电路板上有一单片机80C31，该单片机连接有程序存贮器（ROM）27128和一数据存贮器（RAM）6264，以及一日历时钟芯片82C8167（或58167）；还有掉电保护电路，其输出与上述ROM和RAM相接；所述I／O板上有一并行接口芯片8255，以及多组缓冲和驱动电路，用以将来自单片机的控制信号送至多组电磁阀，对滴喷灌进行控制；所述前面板电路板上有一与单片机80C31相连的键盘芯片8279，它与前面板上的薄膜键盘和显示器连接；机壳内还有一与单片机80C31相连的选用电路板－－－－A／D板，该A／D板上装有土壤含水量、环境温度、水压等检测电路，上述检测的模拟信号经A／D板转换成数字信号输入单片机80C31，A／D板上还装有雨量检测电路，其输出与单片机80C31相连。

下面参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电路组成方框图。

图3是本实用新型控制输出电路原理图。

图4是本实用新型掉电保护电路原理图。

图5是本实用新型土壤含水量检测电路原理图。

图6是本实用新型温度检测电路原理图。

本实用新型喷滴灌控制器如图1所示，由一机壳及其内部的电路板组成，该机壳1的前面板上装设有薄膜键盘2，指示灯3和开关4，后面板上装有电源插头和接线排；机壳1内装有电路板如下：主电路板5，输入输出接口板（I／O板）6，前面板电路板7，以及可选用的模数转换电路板（A／D板）8。

本实用新型控制器的电路组成如图2所示，单片机9选用80C31，外接一程度存贮器EPROM10和一数据存贮器RAM11，用以扩展存贮容量，前者可选用27128，后者可选用6264；此外还接一日历时钟芯片12－82C8167或58167，采用这种硬件时钟，不仅避免了软件时钟编程的复杂和占多内部资源的缺点，还能有效而可靠地进行掉电保护，掉电保护线路13与上述RAM11和日历时钟芯片12相连。

所述掉电保护线路13的电路原理如图4所示，它包括一电压比较器U1（选用运算放大器LM324），U1的负输入端接一稳压管D3，以提供一基准电压Vz（3.6V），U1的正输入端接在串联电阻R3和R4的连接点，R3接电源Vcc（5V），R4接地；U1的输出接CMOS施密特与非门CD4093的输入端，经CD4093向前述日历时钟芯片12和数据存贮器11输出掉电保护信号；电源Vcc通过一二极管D2与上述数据存贮器11和时钟芯片12正向相接；同时，后备电源E也通过一二极D1与上述数据存贮器11和时钟芯片12正向相连接。

上述掉电保护的工作过程如下：当Vcc为正常工作值时，如＋5V，在R4上的分压大于V2时，U1输出高电平，CD4093随之输出高电位，此时日历时钟芯片12和数据存贮器11正常工作，单片机9可对其进行存取；当电源掉电时，Vcc下降，当R4上的分压小于Vz时，U1输出低电平，CD4093随之输出低电平（如≤0.2V），该低电平信号送至日历时钟芯片12（58167）的Power    Down脚和数据存贮器11（6264）的CE2脚，使二者进入数据保护状态，拒绝对其读写，处于低功耗运行状态。同时，当Vcc下降到小于E时，D2截止、D1导通，后备电池E投入工作，供给上述数据存贮器11和时钟芯片12。

上述电路都处于主电路板5上。

与单片机9相连的I／O板6上，有下述控制输出电路：并行接口芯片14（采用8255）与单片机9相接，其输出端接有多组电磁阀驱动电路，每条驱动电路都包括一级缓冲器、一光电隔离器和一驱动功率放大器，电路如图3所示，单片机9将控制信息经并行接口芯片14输出，经过缓冲器15和光电隔离器件16，驱动功率放大级17的达林顿管，从而带动电磁阀工作。此外，并行接口芯片14还接有水泵电机及蜂鸣器驱动控制电路18和19。本实用新型微机滴喷灌控制器，可定时启、停上述阀门，还可对阀门任意顺序编组；可使单个阀门工作，也可使多个阀门成组工作；可轮流或循环间歇式灌溉。

前述前面板电路板7上，具有键盘芯片20（采用8279），该芯片20与单片机9相连；与其相连的外围电路及设备有设在前面板上的薄膜键盘2和指示灯3。

除上述电路板上的电路外，本实用新型还提供一块可供选用的A／D板8，用以向单片机9输入各种监测参量信息，该A／D板上选用ADC0809作为模数转换器A／D21，其输入端接有土壤含水量检测电路22、温度检测电路23、管压检测电路25，该A／D板上还具有雨量检测电路24。

所述土壤含水量检测电路22的组成如图5所示，振荡器26产生音频正弦信号，供给水份传感器Rs以音频的正弦电压作为其工作电压，Rs埋在所测土壤中，其阻值随土壤含水量变化，水份增加，阻值减小，所测信号经隔离级27（消除取样后对信号源的影响，以保持频率稳定）送至整流放大电路28，再经滤波电路29送入前述A／D转换器21，转换为数字信号输入单片机9。

所述温度检测电路23，如图6所示，所用温度传感器DT是一电流型传感器，当温度上升时，其电流增大。该传感器DT一端接在一运算放大器负载入端，另一端接于负电源（如－5V），该运算放大器负输入端还通过一电阻R1接于一正电源V（如＋5V），其正输入端通过一电阻R3接地，其负反馈电阻为R2；流过R1、R2、传感器DT上的电流分别为I1、I2、I3，当温度上升时，I3增大，导至I1增大，运算放大器输出U0增高、I2增大，此时运算放大器达到新的平衡，其输出电压U0因I3增大而升高，U0与温升有一定的关系（U0＝27.315＋0.1t－V×R2／R1），从U0即可得知温度t（℃）；此模拟信号U0经A／D转换器21送入单片机9。

水压检测器将所测信号放大电路送至所述A／D转换器21，再送入单片机9。

雨量检测器的信号经放大送入单片机9。

本实用新型在实施中设计了功能不同的系列产品，如Ⅰ型为普及型滴喷灌控制器，可控制阀门进行前述各种方式的灌溉，Ⅱ型为园林型滴喷灌控制器，在Ⅰ型基础上加有下雨停机和雨后停机的功能，适于公园、绿地等使用；Ⅲ型为温室型滴喷灌控制器，具有测温、控温、保警等功能，可用于温室、蔬菜大棚、植物园、动物园等不露天的环境；Ⅲ型为多功能滴喷灌控制器，除具有以上各型的功能外，还有土壤含水量检测及控制、水压检测和阀门开度控制等系统，以用于各种条件要求较高的场地，如动物园的稀动物馆。

本实用新型喷滴灌控制器经试用，证明其确实具有如下的突出优良效果：

1.功能全，可满足用户多种要求。

2.可靠性高、操作简单，一般农民经五分钟实习即可掌握。

3.灌溉量大，且节水效果显著。

4.结构紧凑，成本低廉。

Claims (5)

1、一种微机滴喷灌控制器，包括一机壳及装有开关、键盘、指示灯的前面板和装有电源插头和接线排的后面板，以及装于该机壳内的线路板，其特征在于：

所述机壳内装有主电路板、输入输出接口板(I/O板)、前面板电路板；

所述主电路板上有一单片机80C31，该单片机连接一程序存贮器ROM、一数据存贮器RAM，以及一日历时钟芯片；还有一掉电保护电路，其输出与所述ROM和RAM相连；所述掉电保护电路的基本组成为：一电压比较器U1，其负输入端接一稳压管以提供一基准电压，其正输入端接于串联电阻R3和R4的接点，R3接电源Vcc，R4接地；U1的输出经一CMOS施密特与非门CD4093输出掉电保护信号给前述RAM和日历时钟芯片；电源Vcc通过一二极管与上述RAM和日历时钟芯片相连，后备电池E通过另一二极管也与上述RAM和日历时钟芯片相连接；

所述输入输出接口板上，设有下述控制输出电路：一并行接口芯片与所述单片机相连，该芯片的输出端接有多组电磁阀驱动电路，各驱动电路包括顺次相连的缓冲器、光电隔离器和功率放大器，其输出带动电磁阀工作；

所述前面板电路板，具有一与单片机相连的键盘芯片，该芯片连接着装设在前面板上的薄膜键盘和指示灯。

2、如权利要求1所述的微机滴喷灌控制器，其特征在于：所述机壳内还装设一模数转换板（A／D板），该A／D板的输出与单片机相连，板上有A／D转换器，其输入端接有土壤含水量检测电路；该检测电路包括一向水份传感器Rs提供音频正弦信号的振荡电路，以及与之连接的隔离电路，传感器Rs所产生的检测信号经整流放大和滤波电路送入前述A／D转换器。

3、如权利要求2所述的微机滴喷灌控制器，其特征在于：所述A／D转换器的输入端还接有温度检测电路；该温度检测电路的组成为：一温度传感器DT一端接一负电源－V，另一端接于一运算放大器的负输入端，该运算放大器的负输入端还通过一电阻R1接于一正电源＋V，其正输入端通过一电阻R3接地，其负反馈电阻为R2，其输出信号送至所述A／D转换器。

4、如权利要求2、3所述的微机滴喷灌控制器，其特征在于：所述A／D线路板上还装有雨量检测电路。

5、如权利要求4所述的微机滴喷灌控制器，其特征在于：所述A／D转换器的输入端还接有水压检测电路。

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