CN104206259B - 一种具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培*** - Google Patents

一种具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，包括卧式柜柜体，所述柜体内设置有一联体框架，所述联体框架为一无盖的多层的框架结构，所述联体框架内层叠设置有若干组无土栽培单元，所述各组无土栽培单元中均包括一无土栽培盒，其特征在于：所述联体框架的一侧或对应两侧与相邻的柜体内壁之间设置有滑轨装置，所述联体框架下方与柜体底板之间依次设置有步进电机***和螺杆驱动升降装置，所述联体框架中设置有与该螺杆适配的通透套管，且联体框架的底板相应设置有通孔，所述通孔与通透套管组成一供螺杆通行的通道。

Description

一种具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***
技术领域
本发明涉及无土栽培技术领域，特别是涉及一种具有套管结构的采用步进电机驱动单螺套升降的卧式无土栽培***。
背景技术
步进电机是一种感应电机，其工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的多相时序控制电流，并用这种电流为步进电机供电，驱动器就是为步进电机分时供电的多相时序控制器，驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(即步进角)。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机按输出运动形式分为转动式步进电机和直线式步进电机，步进电机的优点是没有累积误差，结构简单，使用维修方便，制造成本低，步进电动机带动负载惯量的能力大。
无土栽培可以不占用土地资源，直接在人工制造的容器内用营养液来栽培植物。与传统的栽培技术相比，无土栽培技术可以简单有效的控制作物在生长发育过程中的温度、水分、光照、养分和空气的要素参数，有效控制和加速作物生长，提高作物质量，适于进行工厂化、规模化、定制化农业发展，能够减低人工操作，降低农作物的生产成本。
无土栽培技术可以进一步解脱农作物生产对土地的依赖，使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充，特别是对于我国这样的人口众多、人均耕地资源匮乏的国家来说，更是具有不可估量的前景和价值。
无土栽培技术由于采用精细化的生产控制，其对水资源的利用程度极高，与传统农业的消耗水资源的数量相比，可以节约大量的农业用水，改善目前水资源的紧张程度。
从另一个角度分析，现代的科技和商业发展，化肥和各种添加剂的无度滥用，已经在各种蔬菜商品上显现出了严重后果，如何保证人们的日常饮食的安全，一方面需要依靠国家的各种监管政策和措施，另一方面，人们也急切需要一种可以利用居家闲余空间进行科技种植的技术和设备，这种家居式种植技术，既可以使得人们在紧张工作之余，利用种植来陶冶性情、放松疲惫的身心，又可以自娱自乐、自种自收，体会一份城市家居生活中难得体会的收获的喜悦，同时还可以为居家提供一定数量的安心菜蔬。
因此，一种小型化的、便携的、能够满足人们日常生活和娱乐的无土栽培装置，对于人们的家居生活来说具有深刻的现实意义和经济和社会价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有套管结构的采用步进电机驱动单螺套机构升降的卧式无土栽培***。
本发明的技术方案如下：
一种具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，包括卧式柜柜体，所述柜体内设置有一联体框架，所述联体框架为一无盖的多层的框架结构，所述联体框架内层叠设置有若干组无土栽培单元，所述各组无土栽培单元中均包括一无土栽培盒，其特征在于：所述联体框架的一侧或对应两侧与相邻的柜体内壁之间设置有滑轨装置，所述联体框架下方与柜体底板之间依次设置有步进电机***和螺杆驱动升降装置，所述联体框架中设置有与该螺杆适配的通透套管，且联体框架的底板相应设置有通孔，所述通孔与通透套管组成一供螺杆通行的通道。
可选的，所述通透套管为一贯通联体框架各无土栽培单元的管体，或者为由分别设置于各无土栽培单元中的管体段组合而成。
可选的，所述螺杆驱动升降装置包括与螺杆相匹配的螺套，所述螺套通过一连接板与联体框架底板相连。
可选的，所述步进电机***包括步进电机、步进电机驱动器和控制器，且所述步进电机设置于一防潮的保护罩内。
可选的，所述滑轨装置包括定轨和动轨，所述定轨和动轨分别对应设置于柜体的内壁和联体框架的相邻外壁上，所述滑轨装置的定轨和动轨之间对应设置有相互匹配的凹凸结构，所述凹凸结构包括矩形凹凸结构和燕尾状凹凸结构。
可选的，所述无土栽培单元与框架架体之间通过防坠型轨道结构相连，并可沿该轨道进行单向或双向移动。
可选的，所述各无土栽培单元还包括一托架，所述托架为上方开口的框架结构，所述无土栽培盒设置于托架中。
可选的，所述柜体的上端设置有柜盖，柜盖通过气压顶杆与柜体上端相连并启闭，所述柜盖和柜体的结合处设置有密封胶条或磁条。
可选的，所述柜盖与联体框架之间通过一控制装置进行联动，当柜盖开启时，联体框架随之上升，当联体框架收回柜内时，柜盖也随之关闭。
可选的，所述无土栽培***包括设置于柜体内的通风装置，包括设置柜体一侧上部的通风口，通风口处设置有一风机和一个贯通柜体两侧的除尘风袋，柜体下部的一侧或两侧设置有出风口，所述风机的进气端设置有可开闭的风机盖。
本发明的技术效果在于：
本发明的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***通过在柜体内设置步进电机驱动螺杆升降装置和联体框架，通过步进电机驱动螺杆升降装置实现联体框架的进出柜体，为了克服螺杆升降装置占用柜内空间导致柜体高度尺寸过大，提高空间的利用效率，本发明在联体框架和其内设置的各无土栽培单元中均对应设置有上下通透的套管，螺杆可以容纳至该套管中，从而有效的降低了柜体的高度，尽可能的提高了空间的利用效率。
步进电机具有转速小、力矩大、平稳可调的特点，非常适用于本发明的无土栽培***，与传统电机相比，可以直接通过驱动电流调节转速，无需配置减速器，既降低了设备的成本，又可以减少设备占用的空间体积，且噪音小，适于家居环境应用。
为了消除柜内潮湿的环境对步进电机的侵蚀，本发明在步进电机外设置有防潮的保护罩。
本发明的滑轨装置通过分别设置于柜体内壁和与其相邻的联体框架的外壁上的定轨和动轨，其采用相互匹配的凹凸式嵌置结构，使得本发明的联体框架升降更为平稳，且由于定轨和动轨的凹凸嵌置结构，可以提供更大的结构强度和刚性，运行更为可靠。
这样的滑轨结构不但结构紧凑，占用柜内空间小，而且还能起到支撑和稳固联体框架的效果。
由于滑轨可以设在联体框架的一侧或两侧，相对来说，联体框架内的托架或盒体就至少具有2个方向的自由度，使用时，托架或盒体既可以采用单向进出，也可以采用双向交叉移动，与现有的柜式无土栽培***相比，无土栽培盒内的植物具有更好的光照和通风。
本发明的无土栽培***采用联体框架结构，该结构便于内置多个托架及无土栽培盒体，各托架及盒体层叠设置其中，并通过防坠型轨道结构与框架架体相连，各托架及盒体沿该轨道滑动进出框架，这样的结构，当各托架及盒体滑出框架后，可以扩大整个无土栽培***的种植面积，滑入框架后，各托架及盒体依次叠放，占用的空间面积最小，因此，本发明的无土栽培***可以最大限度的利用有限的空间面积。
本发明的无土栽培***中，柜体设置有柜盖，柜盖通过气压杆与柜体相连并翻启。同时，为了保温和密封，柜盖与柜体的结合处设置有密封胶条或磁条。
本发明的无土栽培***中，柜盖与联体框架之间通过一控制装置进行联动，当开启柜盖时，联体框架随柜盖开启而启动上升，当联体框架收回柜内时，柜盖随之关闭。
为了避免柜体热量散失，降低能耗，可以在柜体的壁板设置有保温层。
本发明的无土栽培***中，还包括设置于柜体内的通风装置，通过在柜体一侧上部设置通风口，在通风口处设置一风机，风机的出风口端设置一个贯通柜体两侧的除尘风袋，并在柜体下部的一侧或两侧设置出风口，通过风机进入柜体的空气经除尘风袋过滤后进入柜体，并通过出风口导出。为了保证风机停机时外部灰尘不会经风机气道进入，本发明在风机的进气端还设置有可开闭的风机盖，风机盖通过铰链与风机进风口端铰接。
为了便于移动搬运，柜体的底端设置有滚轮，柜体的侧板上部侧边设置有吊环等。
附图说明
图1所示为本发明的一种实施例的结构示意图。
图2所示为防坠型轨道的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示为本发明的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***的实施例，包括柜体4，柜体4设置有柜盖，附图中未示出，柜盖以气压杆与柜体4上端相连接，柜盖可通过气压杆进行翻启，柜盖与柜体4的闭合连接处设置有密封胶条或磁条进行密封和保温。
柜体4内设置有联体框架1，联体框架1的两侧对应设置有滑轨装置，滑轨装置包括定轨6和动轨5，图示中，定轨6设置于柜体4的内壁，动轨5对应设置于联体框架1的外壁，实际使用中，动轨5也可以设置于柜体的内壁上，定轨6设置于联体框架1的外壁。定轨6和动轨5之间为相互匹配的矩形凹凸结构，且相互嵌套使用，实际使用中，凹凸结构也可以采用燕尾槽结构或是其它的嵌套结构，如弧形或是其它的曲面凹凸结构。
在联体框架1下方和柜体4之间依次设置有步进电机和驱动装置，包括步进电机3、螺杆12和螺套11，螺套11通过连接板13与联体框架1底部相连。步进电机3的配套设备如步进电机驱动器和控制器等未在图中示出。当步进电机3驱动螺杆12转动时，相应驱动螺套11及联体框架1随之做上下直线移动，从而实现联体框架1进出柜体4的目的。
联体框架1为多层框架结构，每层框架中对应设置有一无土栽培单元，无土栽培单元包括一托架16，托架16上端开口，并内置一可分离的无土栽培盒2，各无土栽培盒2中均对应设置有上下通透的套管131，且在联体框架1的底板上也对应设置有相适配的通孔，该通孔与各套管131组成一通路，可以容纳螺杆12通过。
做为另一种实施方式，联体框架1中可以采用设置一贯通的一体式套管，该套管与联体框架底板上的通孔组成一通路，可以容纳螺杆12通过，本实施方式中，各无土栽培单元中对应设置有嵌置套管的槽道，该槽道既可以设置于无土栽培单元内，也可以将无土栽培单元分离成相互独立的两个分单元。
无土栽培盒2内置有网格状植株保持架，所栽培作物分别设置于保持架的网格中，以保持植株向上直立的生长姿态。
网格的大小可随作物的根、茎的尺寸而定。
其中一托架16上可以设置为育苗箱。
本发明的无土栽培***中，还具有如包括供液软管、出液软管、液压泵、电磁阀、储液盒等附属的用以提供营养液的管路，以及用以推拉无土栽培盒体的电动或液压推拉装置等，均未在本发明附图中示出，但这并不影响这些功能装置在本发明的应用和实施。
托架16两侧通过防坠型轨道15与联体框架1的内壁相连，防坠型轨道15的结构如图2所示。包括设置于联体框架内壁上的倒置的U形槽轨道8，下方对应设置有一滚轮7，滚轮上部嵌于轨道8中，下部通过轴10固定在一U形槽9中，U形槽9与托架16相连。
当然，也可以采用常用的其它现有轨道结构。
为了保证柜体4内具有适宜的作物生长环境，对植物而言，光照、温度、水份和空气都是其生长的极其重要的要素，本发明针对这些要素分别设置了光照补偿***、温度控制装置、湿度控制装置、通风装置。
光照补偿***包括补偿光源，补偿光源优选金属卤化物灯或钠灯或LED灯光源，这些光源所产生的光波中，其所产生的光波分别位于420nm～500nm(蓝)和620nm～750nm(红)，试验证明，植物对光波波长为420nm～500nm(蓝)和620nm～750nm(红)的光照所产生的光合作用促进作用最强。补偿光源既可以设置于柜体4的内壁上，也可以设置于联体框架1的内壁上。
温度控制装置包括温度感应探头、加热器和控制装置，加热器采用电加热或是板式换热器，或是管式换热器，或是板管式换热器，通过设于柜体4内的感温探头实时监测柜体4内温度，并通过控制装置自动调节。
为了避免柜体4内热量散失，降低能耗，柜体4的壁板设置有保温层。
湿度控制装置包括湿度感应探头、喷雾器和控制装置，喷雾器可以采用喷水雾的方式调节柜体4内的湿度，也可以采用直接将营养液雾化喷淋的方式，兼具加湿及促进植物生长的作用和效果。湿度感应探头能实时监测柜体4内的湿度，并通过控制装置自动控制喷雾器启动，保持柜体4内湿度恒定。
本发明的无土栽培***中，还包括设置于柜体内的通风装置，通过在柜体一侧上部设置通风口，在通风口处设置一风机，风机的出风口端设置一个贯通柜体两侧的除尘风袋，并在柜体4下部的一侧或两侧设置出风口，通过风机进入柜体4的空气经除尘风袋过滤后进入柜体4，并通过出风口导出。为了保证风机停机时外部灰尘不会经风机气道进入，本发明在风机的进气端还设置有可开闭的风机盖，风机盖通过铰链与风机进风口端铰接。
为了便于移动搬运，可以在柜体4的底端设置有滚轮，在柜体4的侧板上部设置有吊环等。
以上所述仅为本发明的优选的实施方式，对于本领域的技术人员而言，依据本发明的说明和解释，还可以衍生变化其结构和形式，应当指出，任何不脱离本发明精神和实质的变形和变化，均将包含在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，包括卧式柜柜体，所述柜体内设置有一联体框架，所述联体框架为一无盖的多层的框架结构，所述联体框架内层叠设置有若干组无土栽培单元，所述各组无土栽培单元中均包括一无土栽培盒，其特征在于：所述联体框架的一侧或对应两侧与相邻的柜体内壁之间设置有滑轨装置，所述联体框架下方与柜体底板之间依次设置有步进电机***和螺杆驱动升降装置，所述联体框架中设置有与该螺杆适配的通透套管，且联体框架的底板相应设置有通孔，所述通孔与通透套管组成一供螺杆通行的通道。
2.如权利要求1所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述通透套管为一贯通联体框架各无土栽培单元的管体，或者为由分别设置于各无土栽培单元中的管体段组合而成。
3.如权利要求2所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述螺杆驱动升降装置包括一螺杆及与之相匹配的螺套，所述螺套通过一连接板与联体框架底板相连。
4.如权利要求3所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述步进电机***包括步进电机、步进电机驱动器和控制器，且所述步进电机设置于一防潮的保护罩内。
5.如权利要求4所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述滑轨装置包括定轨和动轨，所述定轨和动轨分别对应设置于柜体的内壁和联体框架的相邻外壁上，所述滑轨装置的定轨和动轨之间对应设置有相互匹配的凹凸结构，所述凹凸结构包括矩形凹凸结构和燕尾状凹凸结构。
6.如权利要求1所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述无土栽培单元与框架架体之间通过防坠型轨道结构相连，并可沿该轨道进行单向或双向移动。
7.如权利要求1所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述各无土栽培单元还包括一托架，所述托架为上方开口的框架结构，所述无土栽培盒设置于托架中。
8.如权利要求1所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述柜体的上端设置有柜盖，柜盖通过气压顶杆与柜体上端相连并启闭，所述柜盖和柜体的结合处设置有密封胶条或磁条。
9.如权利要求8所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述柜盖与联体框架之间通过一控制装置进行联动，当柜盖开启时，联体框架随之上升，当联体框架收回柜内时，柜盖也随之关闭。
10.如权利要求1所述的具有套管结构的步进电机驱动螺套升降的卧式无土栽培***，其特征在于：所述无土栽培***包括设置于柜体内的通风装置，包括设置柜体一侧上部的通风口，通风口处设置有一风机和一个贯通柜体两侧的除尘风袋，柜体下部的一侧或两侧设置有出风口，所述风机的进气端设置有可开闭的风机盖。
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