專利名稱：自動(dòng)灌溉監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型自動(dòng)灌溉監(jiān)控器涉及的是一種根據(jù)土壤濕度信號(hào)即土壤水勢(shì)和不同植物需水要求設(shè)定，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田自動(dòng)噴、滴灌的監(jiān)控儀器。
自動(dòng)灌溉監(jiān)控器是采取以下方案實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)灌溉監(jiān)控器結(jié)構(gòu)具有監(jiān)控器外殼、監(jiān)控器面板，監(jiān)控器外殼內(nèi)裝置有監(jiān)控器電子線路及線路板，控制器電子線路板上裝置有監(jiān)控電路元器件，監(jiān)控器電子線路由電源、恒流源、阻抗變換器和放大器電路、負(fù)電源、比較器電路、時(shí)間控制器電路、輸出控制器電路、顯示器電路等電路構(gòu)成。
電源包括外接電源、穩(wěn)壓電源，外接電源為外接變壓器BY，穩(wěn)壓電源由整流二極管、三端穩(wěn)壓集成塊POW、電容C13～C21構(gòu)成。
恒流源包括三極管T5、穩(wěn)壓二極管ZD1、可變電阻W1和電阻R1、R2。
阻抗變換器和放大器包括放大器集成電路IC1、IC2、電阻R3～R17、R34。
負(fù)電源包括電源集成電路IC9、電容C22、C23、二極管D4、穩(wěn)壓二極管ZD2。
比較器電路包括比較器集成電路IC3、電容C4～C7、電阻R19～R22、可變電阻W5、W6、二極管D1。
觸發(fā)器電路包括觸發(fā)器集成電路IC4、電容C8、C9，二極管D2、D3，電阻R23～R26。
時(shí)間控制器電路包括時(shí)鐘集成電路IC5，分頻集成電路IC6、IC7、IC8，電阻R30～R33，可變電阻W7，電容C11、C12，發(fā)光二極管LED1，編碼器KA-1、KA-2。
輸出控制電路包括三極管T1、T2，繼電器J，電阻R27、R28、R29，電容C10，二極管D5，發(fā)光二極管LED2。
顯示器電路包括毫伏表mV，電阻R18，可調(diào)電阻W4，開關(guān)K。
自動(dòng)灌溉監(jiān)控器的優(yōu)點(diǎn)及其功能1、采用電子無(wú)接點(diǎn)土壤水勢(shì)傳感器獲取土壤濕度信息，提高了設(shè)定和控制數(shù)值精確。
2、農(nóng)田灌溉監(jiān)控器還可以實(shí)時(shí)顯示土壤水勢(shì)(0～100Kpa)。
3、結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)、使用方便、造價(jià)低、為廣大農(nóng)民所接受。
4、時(shí)間控制它用簡(jiǎn)單電路能把要控制的時(shí)間段分為一百個(gè)單元進(jìn)行控制。
5、它根據(jù)土壤濕度傳感器提供的土壤濕度信號(hào)和不同植物的需水要求設(shè)定并實(shí)施自動(dòng)灌溉，以達(dá)到高產(chǎn)高效和節(jié)水的目的。
6、灌溉時(shí)間可以設(shè)定，灌水量由延時(shí)器設(shè)定的時(shí)間來(lái)決定。
7、監(jiān)控器的電路使當(dāng)天灌水按照設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行，不會(huì)由于灌溉水尚未滲到傳咸器的敏感部分而發(fā)生再次誤灌。
8、如果發(fā)生停電時(shí)，自動(dòng)灌溉監(jiān)控器則不能工作，當(dāng)恢復(fù)供電后監(jiān)控器會(huì)對(duì)水勢(shì)傳感器獲取的土壤濕度信息判斷后工作(當(dāng)灌或不當(dāng)灌)。


圖1是自動(dòng)灌溉監(jiān)控器示意圖。
圖2是自動(dòng)灌溉監(jiān)控器的電子線路原理圖。
參照附圖2，自動(dòng)灌溉監(jiān)控器電子線路由電源、恒流源、阻抗變換器和放大器電路、負(fù)電源、比較器電路、時(shí)間控制器電路、輸出控制器電路、顯示器電路等電路構(gòu)成。
電源包括外接電源、穩(wěn)壓電源，外接電源為外接變壓器BY，穩(wěn)壓電源由整流二極管、三端穩(wěn)壓集成塊POW、電容C13～C21構(gòu)成。外接變壓器次級(jí)分8VAC、15VAC、27VAC三組輸出，分別連接到監(jiān)控器內(nèi)印刷電路板上供給5VDC、12VDC和27VAC用。
恒流源包括三極管T5、穩(wěn)壓二極管ZD1、可變電阻W1和電阻R1、R2。三極管T5集電極連接土壤濕度傳感器PC-24型的1腳，發(fā)射極經(jīng)過(guò)可變電阻W1、電阻R1連接12VDC正極?；鶚O經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓二極管ZD1連接到12VDC正極同時(shí)經(jīng)過(guò)電阻R2接地。三極管T5可采用A92三極管。
阻抗變換器和放大器包括放大器集成電路IC1、IC2、電阻R3～R17、R34。IC1-1的4腳連接12VDC正極，3腳經(jīng)過(guò)電阻R3到A1點(diǎn)，連接土壤濕度傳感器PC-24的2腳，IC1-2的5腳經(jīng)過(guò)電阻R4到A2點(diǎn)，連接傳感器4腳，IC1-1的1、2腳和IC1-2的6、7腳短接，它們的1和7腳分別經(jīng)過(guò)電阻R5、R6連接到LM3140電路IC2的3腳和2腳上。放大器集成電路IC1可采用LM324集成塊，放大器集成電路IC2可采用LM3140集成塊。IC2的3腳經(jīng)過(guò)電阻R7接地，2腳經(jīng)過(guò)電阻R8接6腳，1、5腳接可變電阻W2兩端，中間端經(jīng)過(guò)電阻R9連接到負(fù)電源二極管D4負(fù)端并和4腳相連接，7腳接12VDC正極，6腳通過(guò)電阻R10接地并通過(guò)電阻R11接放大電路IC1-3的10腳。
IC1-3的9腳經(jīng)過(guò)電阻R13接8腳步并通過(guò)電阻R12接地，8腳步通過(guò)可變電阻W3接地，可變電阻W3中間點(diǎn)經(jīng)過(guò)電阻R14接IC1-4的12腳并經(jīng)過(guò)電容C3接地。IC1-4的11腳接地，13腳經(jīng)過(guò)電阻R34接三極管T3的發(fā)射極，14腳經(jīng)過(guò)電阻R15接三極管T3的基極，三極管T3的集電極接12VDC正極，三極管T3的發(fā)射極經(jīng)過(guò)電阻R16接地并經(jīng)過(guò)電阻R17接比較器IC3的3腳。
負(fù)電源包括電源集成電路IC9、電容C22、C23、二極管D4、穩(wěn)壓二極管ZD2。IC9的8腳經(jīng)過(guò)二極管ZD2連接12VDC正極，3腳接地，2、4腳經(jīng)過(guò)C23相連接，5腳經(jīng)過(guò)D4二極管對(duì)IC2的4腳供應(yīng)負(fù)電源，5腳還經(jīng)過(guò)D4二極管、C22接地。電源集成電路IC9可采用ICL7660集成塊。
比較器電路包括比較器集成電路IC3、電容C4～C7、電阻R19～R22、可變電阻W5、W6、二極管D1。比較器集成電路IC3可采用LM393，IC3的3腳經(jīng)過(guò)電容C4、C5接地，2腳連接可變電阻W5的中間點(diǎn)，可變電阻W5的一端接地，另一端經(jīng)過(guò)可變電阻W6、電阻R19連接12VDC正極，8腳接12VDC正極，4腳接地，1腳經(jīng)過(guò)R20連接12VDC正極經(jīng)R21接地并經(jīng)電容C7、二極管D1連接到觸發(fā)器IC4的3腳，電容C7、二極管D1的中間點(diǎn)經(jīng)電阻R22接地。
觸發(fā)器電路包括觸發(fā)器集成電路IC4、電容C8、C9，二極管D2、D3，電阻R23～R26。觸發(fā)器集成電路IC4(LM4013)的5腳和14腳接12VDC正極，7腳接地，4腳經(jīng)過(guò)電阻R25接地并經(jīng)二極管D2、電容C8接12VDC正極，二極管D2、電容C8連線之間經(jīng)過(guò)電阻R23接地，4腳經(jīng)過(guò)二極管D3、電阻R24接地，二極管D3、電阻R24連線之間經(jīng)過(guò)電容C9連接KA-2型編碼器C點(diǎn)，6腳經(jīng)過(guò)電阻R26接地，2腳經(jīng)過(guò)電阻R33接地并分別連接到分頻電路IC6、IC7、IC8的15腳，1腳連接到時(shí)鐘集成電路IC5的4腳并經(jīng)過(guò)電阻R27連接到三極管T1的基極。觸發(fā)器集成電路IC4可采用LM4013集成塊。
時(shí)間控制器電路包括時(shí)鐘集成電路IC5，分頻集成電路IC6、IC7、IC8，電阻R30～R33，可變電阻W7，電容C11、C12，發(fā)光二極管LED1，編碼器KA-1、KA-2。時(shí)鐘集成電路IC5的8腳接12VDC正極，1腳接地，7腳步經(jīng)過(guò)電阻R30和8腳連接，2、6腳連接并經(jīng)過(guò)可變電阻W7與7腳連接，2腳經(jīng)過(guò)電容C11接地，5腳步經(jīng)過(guò)電容C12接地，3腳經(jīng)電阻R31連接到三極管T4的基極，三極管的集電極經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管LED1、電阻R32接12VDC正極，三極管的發(fā)射極接地，IC5的3腳連接到IC6的14腳。時(shí)鐘集成電路IC5可采用LM555集成塊，分頻集成電路IC6、IC7、IC8可采用MC4017集成塊。
IC6、IC7、IC8的13腳和8腳接地，16腳接12VDC的正極，IC6的12腳連接IC7的14腳，IC7的2、4、7、10、1、5、6、9、11、12腳分別連接到編碼器KA-1的1、2、3、4、5、6、7、8、9、0各點(diǎn)，編碼器KA-1的C點(diǎn)連接到IC8的14腳，IC8的2、4、7、10、1、5、6、9、11、12腳分別連接到編碼器KA-2的1、2、3、4、5、6、7、8、9、0各點(diǎn)。編碼器KA-1、KA-2可采用KA型編碼器。
輸出控制電路包括三極管T1、T2，繼電器J，電阻R27、R28、R29，電容C10，二極管D5，發(fā)光二極管LED2。經(jīng)過(guò)電阻R27來(lái)的信號(hào)到達(dá)三極管T1的基極，T1基極經(jīng)過(guò)電阻R28、電容C10接地，T1發(fā)射極接T2基極，T2發(fā)射極接地，T1、T2集電極相連并經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管LED2、電阻R29接12VDC正極，同時(shí)經(jīng)過(guò)二極管D5接12VDC正極，12VDC正極通過(guò)輸出繼電器J控制線圈與T1、T2集電極相連接，繼電器J的常開觸點(diǎn)工作時(shí)，交流27VAC通過(guò)它控制外接電磁閥工作。
顯示器電路包括毫伏表mV，電阻R18，可調(diào)電阻W4，開關(guān)K。顯示器5315型mv毫伏表使用電源5V直接接到直流穩(wěn)壓電源上。其輸入正極經(jīng)過(guò)電阻R18到鈕子開關(guān)3點(diǎn)，鈕子開關(guān)撥1點(diǎn)連接到T3輸出端，這時(shí)顯示器顯示土壤水勢(shì)，表示土壤含水量。鈕子開關(guān)撥通2點(diǎn)連接到IC3的2腳，這時(shí)可以設(shè)定土壤需要灌溉水的定值。上述兩種選擇，顯示器都會(huì)從0-100Kpa范圍內(nèi)顯示不同數(shù)量值。
工作原理自動(dòng)灌溉監(jiān)控器的工作原理是利用土壤水勢(shì)傳感器對(duì)土壤墑情(含水量)測(cè)量數(shù)值(它們之間有一個(gè)固定的對(duì)照數(shù)值關(guān)系)，轉(zhuǎn)換成一電壓信號(hào)輸出給自動(dòng)灌溉監(jiān)控器。監(jiān)控器就是根據(jù)獲取的大約為0-150mV左右電壓值來(lái)確定土壤墑情。
自動(dòng)灌溉監(jiān)控器對(duì)0-150mV左右電壓值，通過(guò)阻抗變換器傳送給放大器把信號(hào)放大，放大后的信號(hào)通過(guò)比較器和需要設(shè)定的灌溉控制數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到這一設(shè)定灌溉控制數(shù)值時(shí)，比較器輸出一信號(hào)給觸發(fā)器，觸發(fā)器就驅(qū)動(dòng)控制器的輸出繼電器，供給外部電磁閥(或水泵開關(guān)箱)實(shí)施灌溉。灌溉時(shí)間由時(shí)鐘控制電路，根據(jù)需要控制觸發(fā)器停止工作。顯示器是把放大器放大后的信號(hào)按比例轉(zhuǎn)換成0-100Kpa的水勢(shì)值，顯示出來(lái)，表明土壤墑情。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)灌溉監(jiān)控器，具有監(jiān)控器外殼、監(jiān)控器面板，監(jiān)控器外殼內(nèi)裝置有監(jiān)控器電子線路及線路板，控制器電子線路板上裝置有控制電路元器件，監(jiān)控器設(shè)有電源，其特征是監(jiān)控器電子線路包括恒流源、阻抗變換器和放大器電路、負(fù)電源、比較器電路、時(shí)間控制器電路、輸出控制器電路、顯示器電路；恒流源包括三極管T5、穩(wěn)壓二極管ZD1、可變電阻W1和電阻R1、R2；三極管T5集電極連接土壤濕度傳感器PC-24型的1腳，發(fā)射極經(jīng)過(guò)可變電阻W1、電阻R1連接12VDC正極；基極經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓二極管ZD1連接到12VDC正極同時(shí)經(jīng)過(guò)電阻R2接地；阻抗變換器和放大器包括放大器集成電路IC1、IC2、電阻R3～R17、R34；IC1-1的4腳連接12VDC正極，3腳經(jīng)過(guò)電阻R3到A1點(diǎn)，連接土壤濕度傳感器PC-24的2腳，IC1-2的5腳經(jīng)過(guò)電阻R4到A2點(diǎn)，連接傳感器4腳，IC1-1的1、2腳和IC1-2的6、7腳短接，它們的1和7腳分別經(jīng)過(guò)電阻R5、R6連接到IC2的3腳和2腳上；IC2的3腳經(jīng)過(guò)電阻R7接地，2腳經(jīng)過(guò)電阻R8接6腳，1、5腳接可變電阻W2兩端，中間端經(jīng)過(guò)電阻R9連接到負(fù)電源二極管D4負(fù)端并和4腳相連接，7腳接12VDC正極，6腳通過(guò)電阻R10接地并通過(guò)電阻R11接放大電路IC1-3的10腳；IC1-3的9腳經(jīng)過(guò)電阻R13接8腳步并通過(guò)電阻R12接地，8腳通過(guò)可變電阻W3接地，可變電阻W3中間點(diǎn)經(jīng)過(guò)電阻R14接IC1-4的12腳并經(jīng)過(guò)電容C3接地，IC1-4的11腳接地，13腳經(jīng)過(guò)電阻R34接三極管T3的發(fā)射極，14腳經(jīng)過(guò)電阻R15接三極管T3的基極，三極管T3的集電極接12VDC正極，三極管T3的發(fā)射極經(jīng)過(guò)電阻R16接地并經(jīng)過(guò)電阻R17接比較器IC3的3腳；負(fù)電源包括電源集成電路IC9、電容C22、C23、二極管D4、穩(wěn)壓二極管ZD2；IC9的8腳經(jīng)過(guò)二極管ZD2連接12VDC正極，3腳接地，2、4腳經(jīng)過(guò)C23相連接，5腳經(jīng)過(guò)D4二極管對(duì)IC2的4腳供應(yīng)負(fù)電源，5腳還經(jīng)過(guò)D4二極管、C22接地；比較器電路包括比較器集成電路IC3、電容C4～C7、電阻R19～R22、可變電阻W5、W6、二極管D1；IC3的3腳經(jīng)過(guò)電容C4、C5接地，2腳連接可變電阻W5的中間點(diǎn)，可變電阻W5的一端接地，另一端經(jīng)過(guò)可變電阻W6、電阻R19連接12VDC正極，8腳接12VDC正極，4腳接地，1腳經(jīng)過(guò)R20連接12VDC正極經(jīng)R21接地并經(jīng)電容C7、二極管D1連接到觸發(fā)器IC4的3腳，電容C7、二極管D1的中間點(diǎn)經(jīng)電阻R22接地；觸發(fā)器電路包括觸發(fā)器集成電路IC4、電容C8、C9，二極管D2、D3，電阻R23～R26；IC4的5腳和14腳接12VDC正極，7腳接地，4腳經(jīng)過(guò)電阻R25接地并經(jīng)二極管D2、電容C8接12VDC正極，二極管D2、電容C8連線之間經(jīng)過(guò)電阻R23接地，4腳經(jīng)過(guò)二極管D3、電阻R24接地，二極管D3、電阻R24連線之間經(jīng)過(guò)電容C9連接KA-2型編碼器C點(diǎn)，6腳經(jīng)過(guò)電阻R26接地，2腳經(jīng)過(guò)電阻R33接地并分別連接到分頻電路IC6、IC7、IC8的15腳，1腳連接到時(shí)鐘集成電路IC5的4腳并經(jīng)過(guò)電阻R27連接到三極管T1的基極；時(shí)間控制器電路包括時(shí)鐘集成電路IC5，分頻集成電路IC6、IC7、IC8，電阻R30～R33，可變電阻W7，電容C11、C12，發(fā)光二極管LED1，編碼器KA-1、KA-2。時(shí)鐘集成電路IC5的8腳接12VDC正極，1腳接地，7腳步經(jīng)過(guò)電阻R30和8腳連接，2、6腳連接并經(jīng)過(guò)可變電阻W7與7腳連接，2腳經(jīng)過(guò)電容C11接地，5腳步經(jīng)過(guò)電容C12接地，3腳經(jīng)電阻R31連接到三極管T4的基極，三極管的集電極經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管LED1、電阻R32接12VDC正極，三極管的發(fā)射極接地，IC5的3腳連接到IC6的14腳。時(shí)鐘集成電路IC5可采用LM555集成塊，分頻集成電路IC6、IC7、IC8可采用MC4017集成塊；IC6、IC7、IC8的13腳和8腳接地，16腳接下來(lái)2VDC的正極，IC6的12腳連接IC7的14腳，IC7的2、4、7、10、1、3、6、9、11、12腳分別連接到編碼器KA-1的1、2、3、4、5、6、7、8、9、0各點(diǎn)，編碼器KA-1的C點(diǎn)連接到IC8的14腳，IC8的2、4、7、10、1、3、6、9、11、12腳分別連接到編碼器KA-2的1、2、3、4、5、6、7、8、9、0各點(diǎn)。編碼器KA-1、KA-2可采用KA型編碼器；輸出控制電路包括三極管T1、T2，繼電器J，電阻R27、R28、R29，電容C10，二極管D5，發(fā)光二極管LED2。經(jīng)過(guò)電阻R27來(lái)的信號(hào)到達(dá)三極管T1的基極，T1基極經(jīng)過(guò)電阻R28、電容C10接地，T1發(fā)射極接T2基極，T2發(fā)射極接地，T1、T2集電極相連并經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管LED2、電阻R29接12VDC正極，同時(shí)經(jīng)過(guò)二極管D5接12VDC正極，12VDC正極通過(guò)輸出繼電器J控制線圈與T1、T2集電極相連接，繼電器J的常開觸點(diǎn)工作時(shí)，交流27VAC通過(guò)它控制外接電磁閥工作；顯示器電路包括毫伏表mV，電阻R18，可調(diào)電阻W4，開關(guān)K，顯示器mv毫伏表電源直接接到直流穩(wěn)壓電源上，其輸入正極經(jīng)過(guò)電阻R18到鈕子開關(guān)3點(diǎn)，鈕子開關(guān)撥1點(diǎn)連接到T3輸出端，這時(shí)顯示器顯示土壤水勢(shì)，鈕子開關(guān)撥通2點(diǎn)連接到IC3的2腳，這時(shí)可以設(shè)定土壤需要灌溉水的定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)灌溉監(jiān)控器，其特征是監(jiān)控器面板上裝置有灌水顯示指示燈、灌水時(shí)間設(shè)定編碼器、灌水設(shè)定調(diào)節(jié)電阻、水勢(shì)顯示器表頭、水勢(shì)顯示和設(shè)定顯示開關(guān)。
3.自動(dòng)灌溉監(jiān)控器，其特征是電源包括外接電源、穩(wěn)壓電源，外接電源為外接變壓器BY，穩(wěn)壓電源由整流二極管、三端穩(wěn)壓集成塊POW、電容C13～C21構(gòu)成。
專利摘要自動(dòng)灌溉監(jiān)控器涉及的是一種根據(jù)土壤濕度信號(hào)即土壤水勢(shì)和不同植物需水要求設(shè)定,實(shí)現(xiàn)農(nóng)田自動(dòng)噴、滴灌的監(jiān)控儀器。結(jié)構(gòu)具有監(jiān)控器外殼、監(jiān)控器面板,監(jiān)控器外殼內(nèi)裝置有監(jiān)控器電子線路及線路板,控制器電子線路板上裝置有控制電路元器件,監(jiān)控器設(shè)有電源,其特征是監(jiān)控器電子線路包括恒流源、阻抗變換器和放大器電路、負(fù)電源、比較器電路、時(shí)間控制器電路、輸出控制器電路、顯示器電路;恒流源包括三極管T5,穩(wěn)壓二極管ZD1、可變電阻W1和電阻R1、R2,阻抗變換器;放大器包括放大器集成電路IC1、IC2,電阻R3～R17、R34;負(fù)電源包括電源集成電路IC9、C22、C23,二極管D4,穩(wěn)壓二極管ZD2;時(shí)間控制器電路包括時(shí)鐘集成電路IC5、分頻集成電路IC6、IC7、IC8,電阻R30～R33,編碼器KA－1、KA－2。
文檔編號(hào)A01G25/16GK2506070SQ01263398
公開日2002年8月21日 申請(qǐng)日期2001年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月25日
發(fā)明者李朝杰, 朱存古 申請(qǐng)人:李朝杰