本實(shí)用新型涉及一種物體內(nèi)含水量感知裝置及自動(dòng)澆灌裝置，尤其是土壤含水量的感知和自動(dòng)澆灌裝置。

背景技術(shù)：

水既是維持生命不可缺少的物質(zhì)，也是生產(chǎn)和生活中應(yīng)用廣泛的工具。種植，養(yǎng)殖，清潔，稀釋，加濕，供暖，制冷，原子能發(fā)電等都離不開(kāi)水。

為了節(jié)約用水，需要提供一種自動(dòng)按需供水裝置。有數(shù)據(jù)表明，使用物體含水量傳感器實(shí)現(xiàn)按需澆水的話，可以節(jié)約2/3的灌溉用水。

比如，隨著旅游熱的升溫，每次夏天全家出行時(shí)，家中種植的花卉等的澆水就成了問(wèn)題?，F(xiàn)有的自動(dòng)定時(shí)澆水裝置貴，而且多要求穩(wěn)定的水源和電源。這個(gè)條件對(duì)于居住在樓房在窗臺(tái)和陽(yáng)臺(tái)養(yǎng)花的大多數(shù)家庭來(lái)說(shuō)，是無(wú)法滿足的。使用水箱供水電池供電對(duì)于節(jié)水節(jié)電要求高，需要土壤濕度感知及自動(dòng)澆水裝置。

又比如，近年由于深層地下水的過(guò)量開(kāi)采，造成城市地區(qū)地面沉降，甚至出現(xiàn)突然人行道坍塌，行人消失的事件。為此政府一方面號(hào)召市民節(jié)水，一方面嚴(yán)格限制郊區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用大功率機(jī)井新建?？呻S著城市人口的增長(zhǎng)，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求在增加，單純限制農(nóng)業(yè)用水會(huì)加重對(duì)外地農(nóng)產(chǎn)品的依賴。如果大量農(nóng)產(chǎn)品不得不從外地運(yùn)進(jìn)，交通擁堵和大氣污染等問(wèn)題就會(huì)更加嚴(yán)重。

問(wèn)題在于，目前物體含水量感知裝置及自動(dòng)澆灌裝置或壽命只有數(shù)周或每個(gè)成本高達(dá)數(shù)千元，根本無(wú)法在日常生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普及。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低，耗電少，使用壽命長(zhǎng)的物體內(nèi)含水量感知裝置。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響其壽命的腐蝕問(wèn)題主要發(fā)生在與被測(cè)物體（例如土壤）接觸的高電位端的測(cè)試電極，且腐蝕速度與電極的材質(zhì)及電流值有很大關(guān)系。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種物體內(nèi)含水量感知裝置，包括與被測(cè)物體接觸的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體，其特征是：第一導(dǎo)體連接于電源正極與被測(cè)物體之間，第二導(dǎo)體連接于電源負(fù)極與被測(cè)物體之間，在第一導(dǎo)體與電源正極之間和/或在第二導(dǎo)體與電源負(fù)極之間設(shè)置有電阻，所述電阻與第一導(dǎo)體或者第二導(dǎo)體連接點(diǎn)的電壓作為測(cè)量信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述電阻的阻值在200千歐以上。

進(jìn)一步的，所述第一導(dǎo)體包括不銹鋼針或不銹鋼絲，該不銹鋼針或不銹鋼絲通過(guò)電子連接器與導(dǎo)線連接，該導(dǎo)線與所述電阻連接。

進(jìn)一步的，所述第一導(dǎo)體包含導(dǎo)線，且導(dǎo)線上與被測(cè)物體接觸的部分有成分包含金屬鉻或金屬鎳的合金涂層。

進(jìn)一步的，所述被測(cè)物體為土壤。

進(jìn)一步的，感知裝置還包括電源和對(duì)所述測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理及變換的信號(hào)處理裝置，該信號(hào)處理裝置包括本地控制信號(hào)輸出端子和無(wú)線信號(hào)收發(fā)天線。

進(jìn)一步的，感知裝置還包含顯示裝置，將感知結(jié)果以肉眼能看見(jiàn)的形式提供出來(lái)。

本實(shí)用新型還提供一種自動(dòng)澆灌裝置，包括前面所述的物體內(nèi)含水量感知裝置，還包括設(shè)定裝置、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、水泵，在設(shè)定條件下，所述控制電路根據(jù)感知裝置的測(cè)量信號(hào)控制水泵對(duì)所述被測(cè)物體進(jìn)行澆灌。

進(jìn)一步的，水泵從水箱或蓄水池取水，經(jīng)過(guò)濾器和逆向止流閥供水給所述被測(cè)物體，多余的水或雨水經(jīng)回水口回流至水箱或蓄水池。

進(jìn)一步的，自動(dòng)澆灌裝置還包括太陽(yáng)能電池和充電控制電路，用于給各種用電裝置的電源充電。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型物體含水量感知裝置的實(shí)施例1示意圖。

圖2是本實(shí)用新型物體含水量感知裝置的實(shí)施例2、3、4示意圖。

圖3是本實(shí)用新型物體含水量感知裝置的實(shí)施例1至4電路原理圖。

圖4是本實(shí)用新型自動(dòng)澆灌裝置的實(shí)施例示意圖。

圖中101.外部電源正極接入端。

圖中102.信號(hào)輸出端。

圖中103.外部電源負(fù)極接入端。

圖中104.電阻。

圖中105.電子連接器。

圖中106.合金絲。

圖中107.導(dǎo)線。

圖中201.接線箱。

圖中202.導(dǎo)線。

圖中203.熱縮管。

圖中204.電子連接器。

圖中205.合金絲。

圖中206.電子連接器外殼。

圖中207.插針。

圖中208.電阻。

圖中209.合金涂層。

圖中301.水測(cè)定部。

圖中302.數(shù)據(jù)處理及電源部。

圖中303.電源負(fù)極接入點(diǎn)。

圖中304.信號(hào)輸出點(diǎn)。

圖中305.電源正極接入點(diǎn)。

圖中306.數(shù)據(jù)處理模塊。

圖中307.天線。

圖中308.本地控制信號(hào)輸出。

圖中309.電阻。

圖中310.土壤。

圖中401.土壤。

圖中402.不銹鋼絲。

圖中403.天線。

圖中404.電源電路。

圖中405.太陽(yáng)能電池板。

圖中406.處理單元。

圖中407.固定裝置。

圖中408.電阻和信號(hào)裝置。

圖中409.接線箱。

圖中410.顯示及設(shè)定裝置。

圖中411.運(yùn)算電路。

圖中412.驅(qū)動(dòng)電路。

圖中413.水泵。

圖中414.進(jìn)水過(guò)濾器。

圖中415.逆流防止閥。

圖中416.防水裝置。

圖中417.遮陽(yáng)裝置。

圖中418.水箱或蓄水池。

圖中419.注水口。

圖中420.出水口。

圖中421.回水口。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供一種長(zhǎng)壽命且低耗電的電阻型物體含水量傳感器。本實(shí)用新型的物體含水量傳感器包含兩根導(dǎo)線，一個(gè)阻值為200千歐以上的大電阻，一小段細(xì)不銹鋼絲，一個(gè)電子連接器。一根導(dǎo)線的一端通過(guò)大電阻和電源正極或負(fù)極連接，由此端輸出電壓信號(hào)，根據(jù)此信號(hào)獲知被測(cè)物體的電阻，進(jìn)而根據(jù)土壤類型等推知物體含水量；另一根導(dǎo)線一端與電源負(fù)極或正極相接。與電源正極連接的導(dǎo)線通過(guò)電子連接器與不銹鋼絲連接；使用時(shí)只有不銹鋼絲及與電源負(fù)極連接的導(dǎo)線的另外一端放入被測(cè)物中。在不銹鋼絲腐蝕到一定程度的時(shí)候，可以通過(guò)更換新的讓傳感器性能恢復(fù)。也可以僅在與正極連接的導(dǎo)線前端用含鎳的無(wú)鉛焊錫上一層涂層，如此可省去電子連接器和不銹鋼絲。

可在傳感器中加入對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理及變換裝置。如包含顯示（液晶屏或LED）或通信功能（802.15，802.11，GPRS等）的處理模塊和電源電路（可以包括電池，直流變壓電路，充放電控制電路和太陽(yáng)能電池板），以及固定支架等用于固定及防盜等。如此可省去對(duì)外部電源的要求及長(zhǎng)距離布線的麻煩，感知結(jié)果人肉眼可以直接觀察。

對(duì)于自動(dòng)澆灌裝置，還可以加入水箱和水泵，如此可以在發(fā)現(xiàn)缺水時(shí)及時(shí)補(bǔ)充水，并省去對(duì)外部水源的要求。

本實(shí)用新型實(shí)施例1如圖1所示，包括兩根不同顏色有絕緣皮的導(dǎo)線107。第一根導(dǎo)線107一端直接與200千歐以上電阻104連接，電阻104的另一端與電源正極接入端101連接，該導(dǎo)線107的另一端通過(guò)電子連接器105與不銹鋼絲或不銹鋼針106連接，不銹鋼絲或不銹鋼針106插入土壤。第二根導(dǎo)線的一端103作為外部電源負(fù)極接入端，另一端直接埋入土壤。第一根導(dǎo)線107與電阻104具有連接點(diǎn)102，由此端輸出電壓信號(hào)，根據(jù)此信號(hào)獲知被測(cè)土壤的電阻，進(jìn)而推知土壤含水量。

本實(shí)用新型實(shí)施例2如圖2上部所示，帶絕緣皮的導(dǎo)線202一端接入接線箱201，另一端通過(guò)電子連接器204與不銹鋼絲或不銹鋼針205連接，不銹鋼絲或不銹鋼針205插入土壤。電子連接器204包覆熱縮管203加以保護(hù)。接線箱201的另一側(cè)引出三根線，分別是電源正極連接線、電源負(fù)極連接線，測(cè)量信號(hào)輸出線。在接線箱201中，一根導(dǎo)線202通過(guò)電阻208與電源正極連接線連接，測(cè)量信號(hào)線連接在該導(dǎo)線202與電阻208的連接點(diǎn)處。

本實(shí)用新型實(shí)施例3如圖2中間所示，導(dǎo)線202與不銹鋼絲或不銹鋼針的連接處也可不用熱縮管，而用電子連接器殼206對(duì)電子連接器做絕緣。也可在導(dǎo)線202的一端接上硬針207，與電阻208一起提供。使用時(shí)硬針207與電阻208直接插入面包板，再通過(guò)面包板引出電源正極連接線、電源負(fù)極連接線，測(cè)量信號(hào)輸出線。

本實(shí)用新型實(shí)施例4如圖2下部所示，在導(dǎo)線202的一端接上硬針207，與電阻208一起提供。使用時(shí)硬針207與電阻208直接插入面包板，再通過(guò)面包板引出電源正極連接線、電源負(fù)極連接線，測(cè)量信號(hào)線。導(dǎo)線202連接土壤的一端不再與不銹鋼絲或不銹鋼針連接，而是在導(dǎo)線的表面涂覆合金涂層209。

如圖3所示的電路原理圖，以上各實(shí)施例中引出的電源正極連接線接到主電路板上的接線端305、電源負(fù)極連接線接到主電路板上的接線端303，測(cè)量信號(hào)輸出線接到主電路板上的接線端304。數(shù)據(jù)處理模塊306對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，然后從本地控制信號(hào)輸出端308輸出，也可從天線307輸出無(wú)線信號(hào)。

如此通過(guò)串接大電阻降低電流并使用合金材料，降低了腐蝕速度，并可以部分更換，有效解決了腐蝕導(dǎo)致傳感器壽命過(guò)短的問(wèn)題，且由于消費(fèi)電流很小適用于使用電池，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，不易出故障。

本實(shí)用新型的自動(dòng)澆灌裝置實(shí)施例，如圖4所示，合金針402一端插入土壤401中，另一端通過(guò)電子連接器與導(dǎo)線408連接。導(dǎo)線接入上有防水裝置416和遮陽(yáng)裝置

的接線箱409，處理單元406包含演算電路411，電源電路404負(fù)責(zé)為處理單元406及水泵413和驅(qū)動(dòng)電路412供電。電源電路404內(nèi)含電池和充放電控制電路和電壓變換電路，還可包括太陽(yáng)能電池405。固定架407負(fù)責(zé)將裝置位置固定于水箱或蓄水池上，設(shè)置于戶外時(shí)可起防盜作用。水泵413由出水口420經(jīng)進(jìn)水過(guò)濾器414從水箱或蓄水池418取水，經(jīng)逆向止流閥415供水給土壤401，多余的水及雨水等經(jīng)回水口421回流至水箱。可以通過(guò)進(jìn)水口419為蓄水池或水箱補(bǔ)水。有遮陽(yáng)裝置417保護(hù)。顯示及設(shè)定裝置410用于顯示土壤含水量等參數(shù)，并可設(shè)定自動(dòng)澆灌的控制參數(shù)。參數(shù)設(shè)定和或運(yùn)行監(jiān)控可以通過(guò)天線403遠(yuǎn)程完成。

如此可以解決自動(dòng)澆水所需的水源和電源的問(wèn)題，不僅可以解決全家旅游的后顧之憂，而且可使灌溉節(jié)水和城市發(fā)展兩者得以兼顧。