CN107041284A - 一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于栽培花卉的容器领域，公开了一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，包括盆体、置于盆体上缘的水管、水管上的进水阀、与水管相连接的水箱、置于盆体中的发出脉冲信号的探头、接收脉冲信号的探头和控制它们的控制模块，所述控制模块处理或运算接收到的脉冲信号，根据处理或运算结果控制进水阀。本发明结构简单成本低，安全稳定无触电危险，使用进水阀和流量控制阀，实现实时监测、慢速滴灌，防止水溢出和水位监测误操作的问题。

Description

一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置

技术领域

本发明涉及栽培花卉的容器领域，具体涉及一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置。

背景技术

花盆作为一种能够栽培观赏植株的容器，不仅广泛应用于园林绿化和景观工程，在日常生活中也广为使用。花盆内含水量不易测得，有时浇水过多，不仅浪费水，而且对大多数植物的生长也极为不利。现有花盆不能根据花盆内水位自动调节灌溉花盆内植物，花盆内部水份存在的方式可能不属于完全的水漫型，花盆内部土壤可能存在干结的情况，普通的开关式的检测探头是不能采用的；花盆内部植物对水分的需求不是完全严格的，花盆内水位可以控制在一定范围内，无需频繁自动调节；花盆加水时存在水量过大导致的花盆内部水分不均衡和加水溢出花盆，造成水的浪费，也不利于灌溉目的；检测用电不宜有触电危险。因此提供一种安全可靠的自动对花盆内水位进行检测并对花盆内植物进行滴灌的技术方案是很有必要的。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，采用以下述技术方案予以实现：

一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，包括盆体、置于盆体上缘的水管、水管上的进水阀、与水管相连接的水箱、置于盆体中的发出脉冲信号的探头、接收脉冲信号的探头和控制它们的控制模块，所述控制模块处理或运算接收到的脉冲信号，根据处理或运算结果控制进水阀。

发出脉冲信号的探头为中探头，接收脉冲信号的探头为高探头和低探头。

控制模块为包括电源的电容检测电路。电源为12V直流蓄电池电源。

当水位位于低探头以下时，高探头和低探头都检测不到中探头发出的脉冲信号，控制模块中控制高探头和低探头的三极管均打开，进水阀打开，水管向盆体内注水；当水位位于低探头以上、高探头以下时，当水位从低探头以下往高探头上升时，当低探头可以检测到脉冲信号后，控制低探头的三极管关闭，进水阀关闭，水管不向盆体注水；当水位位于高探头以上时，高探头和低探头都能检测到中探头发出的脉冲信号，控制模块中控制高探头和低探头的三极管均关闭，进水阀关闭，水管不向盆体注水。当水位位于高探头以下、低探头以上时，当水位从高探头以下往低探头下降时，当高低探头都检测不到中探头发出的脉冲信号后，控制模块中控制高低探头的三极管均打开，进水阀打开，水管向盆体内注水；

水管上还设置有流量限制阀，可以限制水管注水的流量，防止水流过大。

优选地，进水阀是电磁阀，输出采用进水阀，进水阀采用低电压控制，应用安全性有保证。

本技术方案以电容受外部介质影响会发生容值变化为理论依据，电容通交流隔直流的原理为基础，通过产生一定频率的震荡方波是否能够传递过相对探头，然后对传递的信号进行采样，采样后通过比较器比较，根据多个比较确定的数据来确定当前水位高度，通过水位高度来判断是否打开进水阀。根据在花盆内壁设置的多个水位探头，通过检测土壤内部含水量，来实现水位检测，一旦出现水位过低，打开进水阀后，进水经过流量限制阀，进行滴灌，滴灌方式一方面有助于进入花盆的水可以有效地渗透到花盆土层的内部去，对探头之间的容值变化的影响作用较慢，防止出现快速变化快速动作，防止进水过快导致水漫花盆，当滴灌的水根据水位探头，检测到的水位满足了花盆的要求，则关闭进水阀，不再滴灌，从而实现花盆内部水位和水量的控制。本发明能实现水位高度的检测，满足花盆内部含水量的控制需求，也能通过滴灌有效控制进水量，防止水多溢出。使用安全电源满足使用要求。

本发明使花盆含水量检测与土壤情况无关，避免了开关式水位检测的误判误动作；采用两级水位，使水量可以保持在低探头之上高探头之下，满足植物的呼吸需求；使用进水阀和阻水器，实现花盆进水的滴灌而不是漫灌，防止花盆水的溢出和水位检测误动作，实现实时监测、慢速滴灌；结构简单成本低，检测水位电路核心为带有双路比较器的电容值检测电路，电容做隔离置于花盆内，即使内部的水分将三个探头全部短接，也不会出现短路现象，同时不会使电源的电量快速释放导致电源不安全，提高了安全性，实现稳定无触电危险。

附图说明

图1：本发明一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置的原理图；

图2：本发明一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置的结构示意图；

图3：本发明一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置中探头连接的电路图；

图4：本发明一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置高探头和低探头的连接电路图；

其中：1.盆体；2.水箱；3.水管；4.流量限制阀；5.进水阀；6.控制模块；7.高探头；8.中探头；9.低探头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

如图1-4所示：一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，包括盆体1、置于盆体1上缘的水管3、水管3上的进水阀5、流量限制阀4、与水管3相连接的水箱2、置于盆体1中的发出脉冲信号的中探头8、接收脉冲信号的高探头7、低探头9和控制它们的控制模块6，进水阀4是电磁阀，控制模块6为包括12V直流蓄电池电源的电容检测电路，处理或运算接收到的脉冲信号，根据处理或运算结果控制电磁阀：

当水位位于低探头9以下时，高探头7和低探头9都检测不到中探头8发出的脉冲信号，控制模块6中控制高探头7和低探头9的三极管均打开，进水阀5打开，水管3向盆体1内注水；

当水位从低探头9以上慢慢上升，尚未达到高探头7以上时，低探头9可以检测到脉冲信号，控制模块6中控制低探头9的三极管关闭，进水阀5关闭，水管3不向盆体1注水；

当水位位于高探头7以上时，高探头7和低探头9都能检测到中探头8发出的脉冲信号，控制模块6中控制高探头7和低探头9的三极管均关闭，进水阀5关闭，水管3不向盆体1注水。

当水位从高探头7以下慢慢下降，尚未低于低探头9时，高探头7检测不到中探头8发出的脉冲信号，控制模块6中控制高探头7的三极管关闭，进水阀5关闭，水管3不向盆体1内注水；

脉冲产生电路产生脉冲，中探头8发送脉冲，放置在花盆高探头7和低探头9接收相关脉冲信号，根据花盆内部水位和含水量不同，高探头7和低探头9接收到的脉冲信号强度会发生变化，根据接收到的信号强度和对比强度去对比，判断水分含量大小，最终根据高探头7和低探头9对比的结果一起去驱动进水阀。

如图3-4是带有电容检测电路的检测电路，其中由中探头8部分电路产生脉冲波形，根据频率公式f＝1/(2*PI*R*C)确定脉冲波形，相关波形的频率可以根据R101和R102的大小来改变脉冲波形的频率，由于电容具有和电感相反的特性，电容可以阻断直流，传递交流，而脉冲波形可以看作为交流信号，通过放置的高探头7盒低探头9检测到的脉冲波形，给电容C104和C204充电，根据电容大小，传递的脉冲波形大小不同，电容C104和C204充电后的电平大小也不同，相关电平大小经后续的比较器进行比较，比较值符合要求后，将使对应三级管导通，如果两个三级管均导通，将会给进水阀5供电，供电后，进水阀5打开，开始进水。

具体水位检测进水关系表见表1，当水位在低探头之下时，高探头7和低探头9均检测不到脉冲信号，最终导致三级管是打开的，因此此时进水阀5供电并打开，当水位从低探头之下慢慢上升，即将达到中探头时，低探头9可以检测到脉冲信号了，此时导致低探头侧的三级管关闭，从而关闭进水阀5，使水位控制在中探头左右；

当水位在高探头之上时，高探头和低探头均检测到脉冲信号，使两个三级管全部关闭，此时进水阀5是关闭的，不进水的情况下，花盆中的水分慢慢挥发和被植物吸收，使水位慢慢下降，当水位下降到中探头以下，在到达低探头之前时，又会控制进水阀打开，从而使水位保持平衡。

水位位置与进水阀开闭状态的关系如表1所示：

水位	进水阀
		高探头之上	关闭
从高探头下降达到中探头以下	关闭->打开
		从低探头上升达到中探头以下	打开->关闭
低探头之下	打开

表1

因花盆大小和高度的不同，以及所种植植物的不同，对于不同的需求，有不同的调整方法。对于不同的土质和水分含量的不同，可以通过调整R105实现脉冲的频率，满足土质需求，在试验中频率调整在比较理想，同时针对中探头8和高探头7、低探头9的距离差距不同可以调整R107和R207以满足不同水位间距需求。脉冲产生电路和比较电路，使用的电容和电阻数据不是固定的，可调整，根据土质、植物以及花盆的高低可对相关电路进行调整以满足实际需求。

上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行任何限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，其特征在于：包括盆体、置于盆体上缘的水管、水管上的进水阀、与水管相连接的水箱、置于盆体中的发出脉冲信号的探头、接收脉冲信号的探头和控制它们的控制模块，所述控制模块处理或运算接收到的脉冲信号，根据处理或运算结果控制进水阀。

2.根据权利要求1所述的一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，其特征在于：所述的发出脉冲信号的探头为中探头，接收脉冲信号的探头为高探头和低探头。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，其特征在于：所述控制模块为包括电源的电容检测电路。

4.根据权利要求3所述的一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，其特征在于：所述电源为12V直流蓄电池电源。

5.根据权利要求2-4任一所述的一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，其特征在于：

当水位位于低探头以下时，高探头和低探头都检测不到中探头发出的脉冲信号，控制模块中控制高探头和低探头的三极管均打开，进水阀打开，水管向盆体内注水；

当水位位于低探头以上、高探头以下时，当水位从低探头以下往高探头上升时，当低探头可以检测到脉冲信号后，控制低探头的三极管关闭，进水阀关闭，水管不向盆体注水；

当水位位于高探头以上时，高探头和低探头都能检测到中探头发出的脉冲信号，控制模块中控制高探头和低探头的三极管均关闭，进水阀关闭，水管不向盆体注水。

当水位位于高探头以下、低探头以上时，当水位从高探头以下往低探头下降时，当高低探头都检测不到中探头发出的脉冲信号后，控制模块中控制高低探头的三极管均打开，进水阀打开，水管向盆体内注水。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，其特征在于：水管上还设置有流量限制阀。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种实现花盆的水位监测和滴灌的装置，其特征在于：所述的进水阀是电磁阀。