CN210382143U - 一种智能灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能灌溉装置，属于植物灌溉技术领域。它解决了现有技术中难以在合适的时间对植物进行准确有效的自动灌溉的问题。一种智能灌溉装置，包括水泵、直流电源、单片机、模数转换器、温度传感器、土壤湿度传感器和继电器开关模块，土壤湿度传感器连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接单片机的输入端，温度传感器连接单片机的输入端，继电器开关模块分别连接单片机、直流电源和水泵，并能与市电连接，单片机能根据温度传感器发送的信号和土壤湿度传感器发送的信号输出控制信号控制继电器开关模块通断水泵得电。本实用新型能够准确有效的对植物进行自动灌溉。

Description

一种智能灌溉装置

技术领域

本实用新型属于植物灌溉技术领域，涉及一种智能灌溉装置。

背景技术

目前越来越多的人喜欢植物，植物不仅美观而且能够通过光合作用可吸收二氧化碳，使空气清新，许多花木甚至还可以吸收空气中的有害气体，净化空气。因此很多人会将植物种到家里或者办公室里来净化空气和作为外观点缀。

由于植物生长的重要要素是水，因此需要对植物经常浇水灌溉，现有的灌溉方式一般采用人工方式进行，采用这样的方式不仅耗费时间和精力，而且由于现代社会人们的生活节奏都很快，因此人们很容易忽视掉灌溉植物这一点，从而很容易出现在想起对植物进行灌溉时植物已经死亡的情况。

为此，人们研发出了对植物自动灌溉的技术，如中国申请号为 CN201010576006.5的一种集合吸水芯管道灌溉***，其包括吸水芯、管道、储水箱、水泵和定时器，水泵连接定时器，水泵放在储水箱内，水泵连接管道入口，管道上***吸水芯，管道的出口连接储水箱内水面上，吸水芯下端***管道内管底，上端露在管道上，种有植物的花盆从底孔或侧面开孔***吸水芯的上端使用，吸水芯用化学纤维棒或陶棒。该集合吸水芯管道灌溉***能够通过定时器定时灌溉时间，在到达灌溉时间后控制水泵通电泵水进行灌溉，从而实现自动灌溉植物的目的。

虽然该集合吸水芯管道灌溉***能够定时灌溉植物，省去人工操作麻烦，但是存在很大的灌溉误差，该集合吸水芯管道灌溉***是定时灌溉不会管种植植物的土壤中的湿度，因此容易出现种植植物的土壤中湿度还很大的情况下还进行灌溉影响植物生长的情况，也容易出现种植植物的土壤中湿度已经很少了还不进行灌溉的情况导致植物生产不良，而且忽略了环境温度对植物灌溉的影响，很多植物幼苗耐高温能力不足，是不能在高温环境下浇水的，否则会出现植物被浇的水“烫死”的情况。因此现有技术中难以在合适的时间对植物进行准确有效的自动灌溉。

发明内容

本实用新型针对现有的技术存在上述问题，提出了一种智能灌溉装置，本实用新型所要解决的技术问题是如何准确有效的对植物进行自动灌溉。

本实用新型通过下列技术方案来实现：一种智能灌溉装置，包括用于对植物进行灌溉的水泵，其特征在于，本智能灌溉装置还包括直流电源、单片机、模数转换器、温度传感器、用于检测土壤湿度的土壤湿度传感器和用于控制水泵通断电的继电器开关模块，所述土壤湿度传感器连接模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接单片机的输入端，所述温度传感器连接单片机的输入端，所述继电器开关模块包括继电器、PNP型的三极管Q、发光二极管D、电阻R1和电阻R2，所述三极管Q的发射极连接直流电源，三极管Q的基极连接电阻R1的一端，电阻 R1的另一端连接单片机的输出端，所述三极管Q的集电极分别连接发光二极管D的正极和继电器的线圈的一端，发光二极管D的阴极连接电阻 R2的一端，电阻R2的另一端接地，继电器的线圈的另一端接地，继电器的常开开关一端用于连接市电，继电器的常开开关的另一端连接水泵的电源输入端，所述单片机能根据温度传感器发送的信号和土壤湿度传感器发送的信号输出控制信号控制继电器开关模块通断水泵得电。

本智能灌溉装置通过设置土壤湿度传感器来检测栽入植物的土壤中的水分，从而能够实时了解土壤中的含水量也就是湿度，通过温度传感器实时检测本智能灌溉装置所处环境的温度，从而能够实时了解当前环境温度，单片机中预设有温度阈值，并且设置有湿度下限阈值和湿度上限阈值，湿度上限阈值大于湿度下限阈值。土壤湿度传感器将检测的信号通过模数转换器发送至单片机，温度传感器将信号直接发送给单片机，通过上述操作单片机得到土壤湿度和环境温度，单片机将土壤湿度分别与湿度阈值下限值和湿度上限阈值进行比对，环境温度与温度阈值进行比对，在土壤湿度小于湿度阈值下限值且环境温度小于温度阈值时，表明土壤中缺水且符合加水条件，此时单片机输出信号至三极管D，三极管D导通，从而直流电源与继电器的线圈通路，继电器的线圈得电吸合使其常开开关闭合，从而水泵与市电通路得电工作，水泵工作将水通过管道泵入到土壤中加水，在加水后土壤中的湿度增加，在土壤湿度大于湿度阈值上限值时，单片机输出另一控制信号至三极管D使得三极管D 截止，从而继电器常开开关重新断开，水泵不得电停止工作，在环境温度大于或等于温度阈值时，单片机控制三极管D截止。单片机设置阈值并通过传感器发送的信号与阈值比对后输出控制信号为现有技术，也为单片机本身具有的功能。

本智能灌溉装置能够在了解土壤湿度后针对性自动加水或者不加水，从而能够在土壤缺水时进行灌溉，不缺水时停止灌溉，对植物的灌溉的时机把握更为准确和有效，避免现有技术中定时加水时容易造成加水时机不够准确造成植物生长不良的问题。

在上述的智能灌溉装置中，所述继电器的常开开关用于连接市电的一端通过插头连接有用于接入市电的WiFi开关插座，所述WiFi开关插座能与移动通信设备无线通信连接。WiFi开关插座其本身具有发送WiFi 信号的功能，其本身能够与移动通信设备无线通信连接接收移动通信设备发送的信号进行通断工作。通过上述设置，可通过移动通信设备打开或者关闭WiFi开关插座，在WiFi开关插座开启时其与市电连通，在继电器常开开关闭合后，水泵能够从市电获取电压，而WiFi开关插座关闭时其与市电断路，继电器的常开开关闭合动作也不能使水泵得电，既而能够关闭自动灌溉工作。

在上述的智能灌溉装置中，所述模数转换器包括型号为ADC0832的模数转换芯片，所述模数转换芯片的输入端连接土壤湿度传感器，所述模数转换芯片的输出端连接单片机的输入端。模数转换芯片将土壤湿度传感器发送的模拟信号转换成数字信号发送给单片机进行处理。ADC0832 的模数转换芯片具有强大的模数转换功能，模数转换效率高且准确。

在上述的智能灌溉装置中，所述单片机的输入端还连接有按键模块，所述按键模块包括进入湿度阈值参数设置和保存设置的湿度阈值参数的按键一、设置手动和自动灌溉模式切换的按键二、设置湿度阈值参数增加和控制手动灌溉的按键三以及设置湿度阈值参数减少的按键四。通过上述按键能够对湿度下限阈值和湿度上限阈值进行设置，并且能够手动开启灌溉，使得土壤自动加水的判断更为准确且便于人们手动操作灌溉植物。

在上述的智能灌溉装置中，所述单片机的输出端连接有显示屏。显示屏能够显示温度信息、土壤湿度信息、湿度下限阈值和湿度上限阈值信息。通过上述信息人们可直观了解当前土壤状态、温度状态以及自动灌溉的起止状态。

在上述的智能灌溉装置中，所述土壤湿度传感器为型号YL-69的土壤湿度传感器。型号为YL-69的土壤湿度传感器具有检测灵敏且成本低的优点。

在上述的智能灌溉装置中，所述温度传感器为型号DS18B20的单线数字温度传感器。型号DS18B20的单线数字温度传感器是适配微处理器的智能温度传感器，可提供9位温度读数(分辨率可达0.0625℃)，从而温度检测准确度高。并且通过上述设置可减少模数转换器的个数设置，减少设置成本。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型能够在了解土壤湿度后针对性自动加水或者不加水，从而能够在土壤缺水时进行灌溉，不缺水时停止灌溉，对植物的灌溉的时机把握更为准确和有效。

2、本实用新型通过设置WiFi开关插座能够远程控制是否进行自动灌溉植物，从而可更人性化控制对植物的灌溉。

附图说明

图1是本实用新型的连接结构示意图。

图2是本实用新型继电器开关模块与水泵、单片机、WIFI开关插座和直流电源连接的结构示意图。

图中，1、水泵；2、直流电源；3、单片机；4、模数转换器；5、温度传感器；6、土壤湿度传感器；7、继电器开关模块；8、继电器；9、市电；10、WiFi开关插座；11、移动通信设备；12、按键模块；13、显示屏。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，一种智能灌溉装置，包括用于泵水对植物进行灌溉的水泵1。水泵1进行泵水对植物以及植物所在的土壤进行灌溉为现有技术，灌溉结构可采用背景技术中给出的“一种集合吸水芯管道灌溉***”专利中的灌溉结构，即水泵1设置在储水箱内，水泵1通过管道将储水箱内的水送出，植物所在的土壤通过吸水芯得水。灌溉结构还可采用水泵1连接管道，管道连接喷水头，水泵1将储水箱或者水龙头管道内的水通过管道泵出，并通过喷水头喷水进行灌溉。

本智能灌溉装置还包括直流电源2、单片机3、模数转换器4、温度传感器5、用于检测土壤湿度的土壤湿度传感器6和用于控制水泵1通断电的继电器开关模块7。土壤湿度传感器6连接模数转换器4的输入端，模数转换器4的输出端连接单片机3的输入端，温度传感器5连接单片机3的输入端。单片机3能根据温度传感器5发送的信号和土壤湿度传感器6发送的信号控制继电器开关模块7通断水泵1得电。本实施例中单片机3采用型号为STC89S52的单片机。土壤湿度传感器6为型号的YL-69的土壤湿度传感器。型号为YL-69的土壤湿度传感器具有检测灵敏且成本低的优点。温度传感器5为型号DS18B20的单线数字温度传感器。型号DS18B20的单线数字温度传感器是适配微处理器的智能温度传感器5，可提供9位温度读数(分辨率可达0.0625℃)，从而温度检测准确度高。并且通过上述设置可减少模数转换器4的个数设置，减少设置成本。

模数转换器4包括型号为ADC0832的模数转换芯片，模数转换芯片的输入端连接土壤湿度传感器6，模数转换芯片的输出端连接单片机3 的输入端。模数转换芯片将土壤湿度传感器6发送的模拟信号转换成数字信号发送给单片机3进行处理。ADC0832的模数转换芯片具有强大的模数转换功能，模数转换效率高且准确。作为另一种方案模数传感器包括型号为CS5513的模数转换芯片。

继电器开关模块7分别连接单片机3、直流电源2和水泵1，并能与市电9连接。本实施例中继电器开关模块7包括继电器8、PNP型的三极管Q、发光二极管D、电阻R1和电阻R2。三极管Q的发射极连接直流电源2，三极管Q的基极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接单片机3的输出端，三极管Q的集电极分别连接发光二极管D的正极和继电器8的线圈的一端，发光二极管D的阴极连接电阻R2的一端，电阻R2 的另一端接地，继电器8的线圈的另一端接地，继电器8的常开开关一端用于连接市电9，继电器8的常开开关的另一端连接水泵1的电源输入端的正极，水泵1的电源输入端负极接地。继电器8的常开开关用于连接市电9的一端通过插头连接有用于接入市电9的WiFi开关插座10， WiFi开关插座10能与移动通信设备11无线通信连接。WiFi开关插座 10其本身具有发送WiFi信号的功能，其本身能够与移动通信设备11无线通信连接接收移动通信设备11发送的信号进行通断工作。通过上述设置，可通过移动通信设备11打开或者关闭WiFi开关插座10，在WiFi 开关插座10开启时其与市电9连通，在继电器8常开开关闭合后，水泵 1能够从市电9获取电压，而WiFi开关插座10关闭时其与市电9断路，继电器8的常开开关闭合动作也不能使水泵1得电，既而能够关闭自动灌溉工作。

单片机3的输入端还连接有按键模块12，按键模块12包括进入湿度阈值参数设置和保存设置的湿度阈值参数的按键一、设置手动和自动灌溉模式切换的按键二、设置湿度阈值参数增加和控制手动灌溉的按键三以及设置湿度阈值参数减少的按键四。按键一、按键二、按键三和按键四均采用SW-PB开关，按键一、按键二、按键三和按键四分别连接单片机3并分别接地。

通过上述按键能够对湿度下限阈值和湿度上限阈值进行设置，并且能够手动开启灌溉，使得土壤自动加水的判断更为准确且便于人们手动操作灌溉植物。作为另一种方案，按键模块12包括手动灌溉按键以及停止单片机3对温度传感器5和土壤湿度传感器6进行信息比对的停止按键。通过按下停止按键停止单片机3自动灌溉动作，通过按下手动灌溉按键，单片机3控制继电器8的常开开关闭合，在WiF插座开关通路时，水泵1通电工作。

单片机3的输出端连接有显示屏13。显示屏13能够显示温度信息、土壤湿度信息、湿度下限阈值和湿度上限阈值信息。通过上述信息人们可直观连接当前土壤状态、温度状态以及自动灌溉的起止状态。显示屏 13采用现有的LCD液晶显示模块。

直流电源2不仅连接继电器开关模块7，而且给单片机3、模数转换器4、温度传感器5、土壤湿度传感器6和显示屏13进行供电。直流电源2采用干电池和稳压电路组成，稳压电路连接干电池，稳压电路分别连接上述器件进行供电，形成供电回路，稳压电路采用现有的电路即可，作为优选稳压电路包括型号为AMS1117-3.3V的稳压芯片组成。上述直流电源2的设置为现有技术。

本智能灌溉装置可应用在多个场景上，如办公室、工厂、园林以及家庭阳台上，特别适合设置在家庭阳台上。作为优选，直流电压、单片机3、温度传感器5、模数转换器4、继电器开关模块7、按键模块12 和显示屏13可设置在一个壳体上，连接方式按上述连接方式进行。壳体可通过常规固定件固定在墙体上。土壤湿度传感器6设置植物所在的土壤内。土壤湿度传感器6可采用一个或者多个，在设置多个时只要其中一个土壤湿度传感器6检测的湿度信号低于湿度下限阈值时且环境温度低于温度阈值时，单片机3控制继电器开关模块7导通，在所有土壤湿度传感器6检测的湿度信号高于或等于湿度下限阈值时，单片机3控制继电器开关模块7断路。

本智能灌溉装置通过设置土壤湿度传感器6来检测栽入植物的土壤的水分，并发送给单片机3，从而能够实时了解土壤中的含水量也就是湿度，单片机3中设置有湿度下限阈值和湿度上限阈值，在土壤湿度低于湿度下限阈值时表明土壤中缺水，需要灌溉加水，在土壤湿度高于或等于湿度上限阈值时表明土壤中水分充足，需要停止加水。温度传感器 5实时检测本智能灌溉装置所处环境的温度，并发送温度信号给单片机 3，从而能够实时了解当前环境温度，单片机3中预设有温度阈值，在低于温度阈值时能够进行加水工作，在高于温度阈值时不能进行加水避免植物由于温度过高而加水造成的死亡。

将WiFi开关插座10***到市电9插座中，通过移动通信设备11 与WiFi开关插座10进行通信连接控制WiFi开关插座10的通断，在移动通信设备11如手机或者平板电脑上进行通断操作，按下开启时WiFi 开关插座10通路，反之断路。

在WiFi开关插座10导通时，则水泵1的通断电由继电器8的通断来执行控制。继电器8的通断由单片机3的输出的信号决定。土壤湿度传感器6将检测的信号通过模数转换器4发送至单片机3，温度传感器5 将信号直接发送给单片机3，通过上述操作单片机3得到土壤湿度和环境温度，单片机3将土壤湿度分别与湿度阈值下限值和湿度上限阈值进行比对，环境温度与温度阈值进行比对，在土壤湿度小于湿度阈值下限值且环境温度小于温度阈值时，表明土壤中缺水且符合加水条件，此时单片机3输出低电平至三极管D，三极管D导通，从而直流电源2与继电器8的线圈通路，继电器8的线圈得电吸合使其常开开关闭合，从而水泵1与市电9通路得电工作，水泵1工作将水通过管道泵入到土壤中加水，在加水后土壤中的湿度增加，在土壤湿度大于湿度阈值上限值时，单片机3输出高电平至三极管D使得三极管D截止，从而继电器8常开开关重新断开，水泵1不得电停止工作，在环境温度大于或等于温度阈值时，单片机3输出高电平至三极管D。单片机3还将温度信息和土壤湿度信息通过显示屏13进行显示。

在移动通信设备11进行关闭WiFi开关插座10操作时，WiFi开关插座10断路，此时继电器开关模块7即使导通，也不能使水泵1得电，从而能够通过移动通信设备11远程关闭对植物的自动灌溉。

另外，湿度阈值下限值和湿度上限阈值能够通过按键模块12进行设置，在设置湿度阈值下限值和湿度上限阈值时，按下按键一，单片机3 触发进入湿度阈值参数设置模式，此时可通过按键三增加湿度阈值下限值和湿度上限阈值的大小，按键三按一次湿度阈值下限值和湿度上限阈值的大小增加一个单位，可通过按键四减少湿度阈值下限值和湿度上限阈值的大小，按键四按一次湿度阈值下限值和湿度上限阈值的大小减少一个单位，在设置完成后，按下按键一保存当前的湿度阈值参数设置，之后单片机3以设置的参数进行判断工作。按下按键二可切换为手动模式，之后再按下按键三，单片机3控制继电器开关模块7导通使水泵1 得电喷水。再按下按键二则回到由温度传感器5和土壤湿度传感器6的信息进行自动灌溉工作。在操作按键模块12时，单片机3控制显示屏 13显示操作对应的信息，如当前灌溉模式，设定的湿度阈值下限值和湿度上限阈值大小等等。

本智能灌溉装置能够在了解土壤湿度后针对性自动加水或者不加水，从而能够在土壤缺水时进行灌溉，不缺水时停止灌溉，对植物的灌溉的时机把握更为准确和有效，避免现有技术中定时加水时容易造成加水时机不够准确造成植物生长不良的问题。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了水泵1、直流电源2、单片机3、模数转换器 4、温度传感器5、土壤湿度传感器6、继电器开关模块7、继电器8、市电9、WiFi开关插座10、移动通信设备11、按键模块12、显示屏13等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (7)

1.一种智能灌溉装置，包括用于对植物进行灌溉的水泵(1)，其特征在于，本智能灌溉装置还包括直流电源(2)、单片机(3)、模数转换器(4)、温度传感器(5)、用于检测土壤湿度的土壤湿度传感器(6)和用于控制水泵(1)通断电的继电器开关模块(7)，所述土壤湿度传感器(6)连接模数转换器(4)的输入端，所述模数转换器(4)的输出端连接单片机(3)的输入端，所述温度传感器(5)连接单片机(3)的输入端，所述继电器开关模块(7)包括继电器(8)、PNP型的三极管Q、发光二极管D、电阻R1和电阻R2，所述三极管Q的发射极连接直流电源(2)，三极管Q的基极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接单片机(3)的输出端，所述三极管Q的集电极分别连接发光二极管D的正极和继电器(8)的线圈的一端，发光二极管D的阴极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，继电器(8)的线圈的另一端接地，继电器(8)的常开开关一端用于连接市电(9)，继电器(8)的常开开关的另一端连接水泵(1)的电源输入端，所述单片机(3)能根据温度传感器(5)发送的信号和土壤湿度传感器(6)发送的信号输出控制信号控制继电器开关模块(7)通断水泵(1)得电。

2.根据权利要求1所述的智能灌溉装置，其特征在于，所述继电器(8)的常开开关用于连接市电(9)的一端通过插头连接有用于接入市电(9)的WiFi开关插座(10)，所述WiFi开关插座(10)能与移动通信设备(11)无线通信连接。

3.根据权利要求2所述的智能灌溉装置，其特征在于，所述模数转换器(4)包括型号为ADC0832的模数转换芯片，所述模数转换芯片的输入端连接土壤湿度传感器(6)，所述模数转换芯片的输出端连接单片机(3)的输入端。

4.根据权利要求1或2或3所述的智能灌溉装置，其特征在于，所述单片机(3)的输入端还连接有按键模块(12)，所述按键模块(12)包括进入湿度阈值参数设置和保存设置的湿度阈值参数的按键一、设置手动和自动灌溉模式切换的按键二、设置湿度阈值参数增加和控制手动灌溉的按键三以及设置湿度阈值参数减少的按键四。

5.根据权利要求4所述的智能灌溉装置，其特征在于，所述单片机(3)的输出端连接有显示屏(13)。

6.根据权利要求5所述的智能灌溉装置，其特征在于，所述土壤湿度传感器(6)为型号YL-69的土壤湿度传感器。

7.根据权利要求1所述的智能灌溉装置，其特征在于，所述温度传感器(5)为型号DS18B20的单线数字温度传感器。

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