JP4947283B2 - 無線式土壌湿度計測装置および植物用自動給水装置 - Google Patents
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Description
また、無線式土壌湿度計測装置で検知した土壌の湿度情報や給水制御機構による給水状態等、植物育成に係わる様々な運用状況を上位装置に無線伝送することにより、畑等の広範囲な場所に無線式土壌湿度計測装置が複数設置されている場合でも、上位装置が上記運用状況をリアルタイムで収集し、植物の育成状態を一括監視することが可能となる。
図1〜図3は無線式土壌湿度計測装置の構成を示し、図4はパターンアンテナの設置状態を示している。
高周波受信回路1および高周波送信回路2は、送/受信切替器3を介して通信アンテナ4に接続され、無線通信網を経由して上位装置40(例えば、パーソナルコンピュータ)に接続される。
高周波送信回路2と送/受信切替器3の間には通信/計測切替器5が介在されている。この通信/計測切替器5は、通信時に高周波送信回路2で生成される高周波電波と、湿度計測時に同高周波送信回路2で生成される計測用電波の切り替えを行う。このように、高周波送信回路2は、上位装置40と通信するための送信手段と、土壌の湿度を計測するための計測用電波の送信手段を共有する回路構成である。
計測用送信アンテナ6および計測用受信アンテナ7は鉢植や畑等の計測対象部位11に対向状態に設置されており、計測用送信アンテナ6は、通信/計測切替器5の出力側に接続され、計測用受信アンテナ7は受信電力検出回路8の入力側に接続されている。
受信電力検出回路8の出力は、A/D変換器9を介して制御部1に接続されており、制御部1は、上述した上位装置40との通信制御の他、後述する土壌湿度の算出処理も行う。
パターンアンテナを鉢植11に設置する場合は、鉢植11に埋め込むのではなく、図4に示すように、鉢植11の外側に設置(貼り付ける)しても良く、土壌湿度の計測は可能である。この方法は、アンテナの設置が容易であると共に、アンテナ自体が直接土壌に接触していないため、アンテナが腐食し難いというメリットがある。
この際、計測用電波は土壌に含まれる水分に吸収されるため、計測用受信アンテナ7が受信した計測用電波の電力(受信強度)は減衰している。すなわち、土壌内の水分か多く湿度が高い場合は計測用電波の減衰量が多くなり、土壌湿度が低くなると減衰量も少なくなる。従って、計測用電波としては、水分に吸収され易い周波数帯である2.4GHz近辺を使用することが測定感度向上の面で好ましい。
この土壌の湿度情報は、高周波送信回路2より通信/計測切替器5を介して上位装置40に無線伝送される。
すなわち、計測用受信アンテナ7で受信された計測用電波は、第二の通信/計測切替器13を介してこの高周波受信回路1に入力されて電力計測が行われる。このような構成にすることにより、受信電力検出回路8を削減でき装置の低価格化と小型化を図ることができる。
他方、無線ユニット30の高周波送信回路32が計測用送信アンテナ6に接続され、無線ユニット20の高周波受信回路21が計測用受信アンテナ7に接続されて、土壌湿度の計測用回路が構成されている。すなわち、高周波送信回路32において計測用電波が生成され、高周波受信回路21において、受信電波の強度計測が行われる。
このように、通信用の専用ICを用いて湿度の計測用回路を構成することにより、上述した識別符号の挿入や認識も容易に行えるようになると共に、同一のICを多数使用することによるコストダウン効果が期待できるというメリットがある。
水は給水施設51より給水管53を通して給水対象に補給されるが、ペットボトルのような小型容器を用いて鉢植等に給水する場合は、給水管53を介さずに鉢植に直接容器を設置することが可能であり、装置の設置は極めて容易である。
また、無線式土壌湿度計測装置10の計測用送信アンテナ6と計測用受信アンテナ7は、水補給したい鉢植や畑等の植物の根元付近に設置される。
尚、電磁弁52の開閉動作は、無線式土壌湿度計測装置10の制御部15からの通電制御により行われるため、育成する植物の種類や鉢植のサイズ等、或いは周囲の環境条件等に応じて、給水時間や給水のタイミング等を変えることも勿論可能である。
2 高周波送信回路
6 計測用送信アンテナ
7 計測用受信アンテナ
8 受信電力検出回路
10 無線式土壌湿度計測装置
11 計測対象部位
14 太陽電池
15 制御部
40 上位装置
50 植物用自動給水装置
51 給水施設
52 給水制御機構(電磁弁)
Claims (5)
- それぞれ土壌の計測対象部位に設置され、計測用電波を発信するパターンアンテナを用いた計測用送信アンテナ、および当該計測用送信アンテナより発信された計測用電波を受信するパターンアンテナを用いた計測用受信アンテナと、
前記計測用電波を生成する計測用電波送信手段と、前記計測用受信アンテナにて受信した前記計測用電波の強度を計測する受信電力検出回路と、当該受信電力検出回路の受信強度より前記計測対象部位の湿度を検知する制御部と、無線通信網を介して上位装置と接続するための高周波送信回路および高周波受信回路とを備え、
前記計測用電波送信手段は、前記高周波送信回路を使用して前記計測用電波を生成するとともに、前記制御部で検知した湿度情報を前記高周波送信回路により前記上位装置に伝送することを特徴とする無線式土壌湿度計測装置。 - 電力供給源として太陽電池が接続可能であることを特徴とする請求項1に記載の無線式土壌湿度計測装置。
- 前記計測用電波送信手段は、自身の識別符号を含む計測用電波を発信し、且つ、前記受信電力検出回路は、前記自身の識別符号に対応した計測用電波の受信強度を計測することを特徴とする請求項1また請求項2の何れかに記載の無線式土壌湿度計測装置。
- 請求項1から請求項3までの何れかに記載の無線式土壌湿度計測装置と、給水施設に設けられ、当該無線式土壌湿度計測装置にて検知した湿度に応じて前記計測対象部位への給水量を制御する給水制御機構とを備えることを特徴とする植物用自動給水装置。
- 前記給水制御機構として電磁弁を用い、当該電磁弁の開放時に前記給水施設の水圧を利用して給水することを特徴とする請求項4に記載の植物用自動給水装置。
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