专利名称：植物浇水全自动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种植物浇水全自动控制器，用于对植物尤其是绿化植物的浇水进行全自动控制，使土质保持一定的湿度，以利于植物的生长。
现有绿化植物通常采用两种方法浇水一种是人工拿着软水管接通自来水对植物实施浇水；另一种是用水管接上自来水通过浇水喷头对植物进行浇水，如采用中国专利申请号为CN99222685的“旋转喷头”作为浇水器通过水管的自来水来实施对植物进行喷淋浇水，显然这种浇水方法又比前者要进步些。目前，虽然这种两种浇水方法在园林、花草绿化地用得很广泛，然而使用起来却有它的不便，前者非常麻烦是明显的，后者虽然好一些，但也有诸多不便，如需要大量的人工去管理，当土壤干燥缺水时，要一个一个地打开水阀浇水，浇完水后又要一个一个地关闭水阀，并且容易引起工作的疏忽，造成要么浇水不及时干坏植物，要么浇水过多造成水资源的大量浪费。要完成自动控制浇水，如果拉引长长的电源线接上220伏的交流电，运用电子技术和电气控制技术来控制浇水，则既不方便又不安全，实现起来相当困难，因此迄今为止，还是沿用上述两种传统方法浇水。
针对现有技术所存在的缺点，本实用新型的目的在于克服现有的浇水方法的缺点，提供植物浇水全自动控制器，使浇水喷头能根据植物的需要完全自动地控制浇水，达到既确保控制土壤一定湿度，又节省人工，且节约水资源的目的。
本实用新型的目的是通过以下的技术方案来实观把本实用新型植物浇水全自动控制器的进水端口接上有一定压力的水源，即接上供水管，并经过过滤网过滤，在它的出水端口通过连接水管接上浇水喷头(或直接接上浇水喷头)，同时把本实用新型植物浇水全自动控制器上的两个干湿探测电极插入土壤一定的深度并保持两个干湿探测电极之间适当的距离，就可以实施对绿化植物全自动控制浇水，即当土壤干到一定程度时，两干湿探测电极间电阻增大，本实用新型植物浇水全自动控制器就通过它本身所带的电源、电路控制板所构成的电路来控制进水电磁阀自动地接通水流，从而控制浇水喷头对绿化植物进行喷淋浇水；当土壤湿到一定程度时，两干湿探测电极间电阻减小，则该电路控制进水电磁阀自动地切断水流，从而控制浇水喷头停止喷淋浇水。
在上述的技术解决方案中，为实现上述目的植物浇水全自动控制器是由电源部分(包括太阳能电池、太阳能电池盒、采光支承架、充电电路、蓄电池)、控制部分(控制电路板)、传感部分(干湿探测电极)、执行部分(进水电磁阀)及其相连的导线和安放各组成部分的箱体组成1)电源部分，其中太阳能电池、蓄电池、干湿探测电极、进水电磁阀分别用正负极的两导线与控制电路板相连，此太阳能电池起到方便地提供充电电源的作用(无需拉引长长的交流电源线)，它放置在装有透明防护板的太阳能电池盒中，该太阳能电池盒带有一高度可调节的采光支承架，既能够把太阳能电池盒悬空架高，以保证太阳能电池的采光充分，又能使太阳能电池在采光的同时避免雨和水的淋湿漏电；充电电路是为了给蓄电池充电；蓄电池则是为了给控制电路板提供电路控制电源。2)控制部分，即控制电路板，它是控制进水电磁阀的通电与断电，它还包括对驱动电流的放大。3)传感部分，即干湿探测电极，它是不易生锈的两块金属片或两个金属棒，将导线把它与电路控制板相连，并从箱体引出，当它插入土壤中时，可探测土壤的干湿，利用土壤干燥时两极间的电阻增大和土壤潮湿时两极间的电阻减小产生电压降的变化反馈给控制电路板，再通过控制电路板来控制进水电磁阀的通电和断电。4)执行部分，即进水电磁阀，它是通过控制电路板来接通与切断电源，在它的进水端口和出水端口分别是一带有螺纹的圆管，并都伸出箱体，方便水管和浇水喷头的连接。当进水阀的线圈通电时产生的磁力克服弹簧力而把磁芯(活动铁芯)吸起，阀膜在水源压力的推动下打开，自动进水；当进水阀的线圈断电时，在磁芯(活动铁芯)自重和弹簧力作用下，阀膜关闭，切断水流。5)导线则是按照电路图把各个部分的联接的电线。6)箱体则是一带有上面安置控制电路板、蓄电池与下面安放进水电磁阀的座体的上下两层相互隔离的密封容器，一方面一旦下层漏水可阻隔上层电路控制板受潮损坏，另一方面可起到安放各组成部分并使之成为一有机整体的效果，它还可使内置的控制电路板和进水电磁阀阀体密封起来，防止雨和水的浸湿以及昆虫的侵扰，正是由于利用箱体和与箱体相连的太阳能电池盒把电源部分和控制电路板、干湿探测电极以及进水电磁阀集成一整体，使得本实用新型的植物浇水全自动控制器具有实用性，如便于工业生产和商业销售，也便于使用，从而使之商品化成为可能。
为了使本实用新型植物浇水全自动控制器能够有效地工作，可在太阳电池上串接一个二极管使之供电隔离，在蓄电池电力不够时，太阳能电池就给它所并联的蓄电池充电，始终使电路控制板的输入端保持一定的工作电压，以便提供足够的能量维持植物浇水全自动控制器正常工作。由于用微小的电流给蓄电池充电是保护性充电，这无疑对蓄电池的保护和延长其使用寿命是非常有利的，因此太阳电池的面板在保证充电和供电需要的前提下不宜选取太大，这样既可节约制造成本，又能满足蓄电池保护性充电的需要。另外，还可以采用多个蓄电池并联，这样既可保证在连续的阴天植物浇水全自动控制器有充足的电能供给，同时在太阳能电池正常工作为蓄电池充电时，由于并联分流的作用，能够以微小的电流实现对蓄电池保护性充电。此外，还可以用专门的各种充电电路使太阳能电池能够对蓄电池进行保护性充电。
当然，前面所述的太阳能电池盒，既可以与箱体分开，也可以省去采光支承架，与箱体紧密连成一体，使之结构更为紧凑。并联地接在太阳能电池两端的蓄电池可放在专门的蓄电池盒中，该蓄电池盒可固定在电路控制板上，也可固定在箱体内的别处，如放置在箱体内的上面一层，还可以不用蓄电池盒直接把蓄电池固定在箱体内。
显然，上述的太阳能电池和太阳能电池盒，也可以改换成其它电池和其它电池盒，或者不用太阳能电池和太阳能电池盒，而直接用其它电池放在箱体内的上层，如采用干电池、蓄电池等作为控制电路板的电源，则相应的控制电路板和进水电磁阀可采用节能型的控制电路板和节能型进水电磁阀，如采用微功耗元件的单片机、CMOS型的555时基集成电路、脉冲式节能电磁阀等，但这样在电池使用较长一段时间后需定期更换新的电池。
在上述的技术解决方案中，为实现上述目的的作为本实用新型中的电路控制板是由布有线路的印刷电路板和相应的元器件组成，包括一个调节电位器、三个电阻、二个三极管、二个二极管。该控制电路板分别用正负极的两导线与太阳能电池、干湿探测电极、进水电磁阀相连。当土壤含水量过低时，两干湿探测电极间电阻增大，电源在此电阻上产生一定的电压降，从而成为三极管GB1的基极偏压，使三极管GB1导通。GB1发射极电流又在电阻R1上产生电压降，使另一个三极管GB2导通，从而使进水电磁阀通电产生的磁力克服弹簧力而把磁芯(活动铁芯)吸起，阀膜在水源压力的推动下打开，自动进水，与之连通的浇水喷头就开始对绿化植物进行喷水。当土壤中的水充足时，两干湿探测电极间电阻降低，三极管GB1及GB2截止，从而使进水电磁阀也就断电(为了保护电路，可在电磁阀的两端并上一个二极管)，进水电磁阀的磁芯(活动铁芯)失去吸力，磁芯(活动铁芯)在自重和弹簧力作用下，阀膜关闭，切断水流，与之连通的浇水喷头就停止对绿化植物喷水。
作为本实用新型中的电路控制板可以是另外的一个由布有线路的印刷电路板和相应的元器件组成，包括一个调节电位器、二个电阻、一个555时基集成电路、若干个二极管、一个三极管、一个三端极成稳压器、一个无极性电容。当土壤含水量过低时，两干湿探测电极间阻抗升高，B电极电压降到电源电压的1/3(即1/3Vcc)以下时，一个555时基集成电路的输出端③脚输出呈高电平状态，于是三极管GB1导通，并且电流得到放大，以此驱动和接通进水电磁阀，阀门打开进水，与之连通的浇水喷头就开始对绿化植物喷水。当土壤中的水充足时，两干湿探测电极间电阻逐渐变小，B极电压又升高，555时基集成电路的阀值端⑥脚，触发端②脚上电压升高到电源电压的2/3(即2/3Vcc)以上时，其输出端③脚输出为低电平，则三极管GB1处于截止状态，进水电磁阀也就断电(同样，为了保护电路，可在电磁阀的两端并上一个二极管)，切断水流，与之连通的旋转喷头就停止对绿化植物喷水浇水。
作为本实用新型中的电路控制板还可以是另外的一个布有线路的印刷电路板和相应的元器件组成，如采用耗能极小的单片机再加外接电路来控制进水电磁阀，如利用四个三极管桥式联接，通过单片机程序设定的输出口的输出电流的放大和电流流向的变换，对脉冲式节能进水电磁阀进行正反向瞬间脉冲通电，实现对脉冲式节能进水电磁阀进水和断水的控制。
当然，上述的本实用新型中的电路控制板，也可以是其等效电路图变换而得到的类似的控制电路板，如电路控制板的控制电路可以先通过控制继电器，然后再通过继电器控制进水电磁阀，但因频繁启动继电器，其接点触头易烧损坏，因此工作的可靠性相对要差些。
本实用新型与现有的技术相比，具有下列优点1.由于本实用新型在设计上采用了太阳能电池和其它电池，使得自动控制浇水成为现实，这有利于绿化植物的生长，促进了环境的保护，它不仅开拓了太阳能电池和其它电池应用的新领域，而且又避免了工程应用技术上走弯路，无需拉引长长的交流电源线，来控制自动浇水，并且安全可靠，符合当今世界节能、环保的发展方向，还对太阳能技术的推广和应用起到了有力的推动作用。
2.采用本实用新型植物浇水全自动控制器，能实现对绿化植物进行自动控制浇水，也无需人工照管，从而节省了人力。
3.在本实用新型中，尤其是由于采用了太阳能电池，因而省去了经常更换电池或取出电池充电的麻烦。
4.在本实用新型中，由于采用了节能电磁阀和节能设计的电路，因而只需用很长一段时间才定期更换电池，从而也为植物全自动控制浇水带来方便。
5.由于土壤干时，本实用新型植物浇水全自动控制器能及时地控制进水电磁阀接通水流，使浇水喷头自动喷淋浇水，从而能更有效地保护好绿化植物、保护环境。
6.由于当土壤水分充分时，本实用新型植物浇水全自动控制器，能及时地控制进水电磁阀切断水流，使浇水喷头停止对绿化植物的喷淋浇水，这样就减少了水的浪费，节约了用水资源。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细的说明
图1是本实用新型植物浇水全自动控制器第一个具体实施方式
的示意剖视图。
图2是本实用新型植物浇水全自动控制器第二个具体实施方式
的示意剖视图。
图3是本实用新型所采用的电路控制板第一个具体实施方式
的电路线路图。
图4是本实用新型所采用的电路控制板第二个具体实施方式
的电路线路图。
图5是本实用新型所采用的电路控制板第三个具体实施方式
的电路线路图。
图6是本实用新型植物浇水全自动控制器与水管及旋转喷头联接的示意图。
如
图1所示，本实用新型植物浇水全自动控制器是由太阳能电池(3)、太阳能电池盒(2)、蓄电池(3′)、采光支承架(19)、干湿探测电极(9)、控制电路板(15)、导线(12、17、18)、进水电磁阀(16)、箱体(8)组成，其中太阳能电池(3)、干湿探测电极(9)、进水电磁阀(10)分别用正负极的两导线(18、12、17)与控制电路板(15)相连。该电路控制板(15)是由布有线路的印刷电路板和相应的元器件组成(如图3所示)，包括一个调节电位器、三个电阻、二个三极管、二个二极管，它与固放在箱体(8)内的上层的蓄电池(3′)构成控制电路，而蓄电池(3′)的充电是通过太阳能电池(3)来实现的。太阳能电池(3)是放置在装有透明防护板(1)的太阳能电池盒(2)中，并通过防护罩(21)和螺钉(22)上紧，在箱体上面固接有一采光支承架(19)，它带有两个相互配合的圆套，其中套在里面的圆套(20)是一带有凸台肩的“T”型圆套，外面的圆套(20′)则是一带有凹台肩的“T”型圆套，推拉这两个圆套就会引起相对滑移而使采光支承架产生升降，再通过旋钮(4)的螺杆的旋进压紧，使采光支承架(19)调到合适的高度，再把螺母(4′)上紧使之固定，这样不仅可以使太阳能电池在采光时避免受雨和水的漏电、淋湿及浸蚀等，而且能对太阳能电池起到保护作用，防止不道德人损坏和顺手拿走，还可方便地把太阳能电池盒(2)悬空架高调整到合适高度，以便使太阳能电池充分得到采光，使太阳能电池E1把光能转化成电能给蓄电池E2充电并通过二极管D2使之供电隔离，始终使电路控制板(15)的输入端保持一定的工作电压。干湿探测电极(9)是不易生锈的两块金属片或两个金属棒，将导线(12)与电路控制板(15)相连，从箱体(8)出口(13)引出并密封好。该箱体带有安置控制电路板的座体(14)和安放进水电磁阀的座体(8′)，其内表面是两个前后方向对称的凹腔，通过对两个贴合面涂上防漏胶粘合后再在4个通孔(5)中用螺钉上紧就形成了密封容器，这样就使内置的控制电路板(15)和进水电磁阀(16)阀体密封起来，防止雨和水的浸湿以及昆虫的侵扰，在箱体的底部带有起到支承作用的凸台(7)。在伸出箱体外的进水电磁阀(16)的带螺纹的圆管进水端口(10)接上一定压力的自来水水源，为了防止堵塞，先让水流通过进水端(10)内置的过滤网(11)过滤，并在其带螺纹的圆管出水端口(6)接上如图6所示连接水管(24)及浇水旋转喷头(23)。把两干湿探测电极(9)插入有代表性的土壤中，当土壤含水量过低时，两干湿探测电极间电阻增大，电源在此电阻上产生一定的电压降并输送到电路控制板，如图3所示从而成为三极管GB1的基极偏压，使三极管GB1导通。GB1发射极电流又在电阻R1上产生电压降，使另一个三极管GB2导通，从而使进水电磁阀(FV)通电产生的磁力克服弹簧力而把磁芯(活动铁芯)吸起，阀膜在水源压力的推动下打开，自动进水，如图6所示，与之连通的旋转喷头(23)就开始对绿化植物喷水浇水。当土壤中的水充足时，两干湿探测电极(A、B)间电阻降低，三极管GB1及GB2截止，从而使进水电磁阀也就断电(在电磁阀的两端并上一个起保护作用的二极管D1)，进水电磁阀的磁芯(活动铁芯)失去吸力，磁芯(活动铁芯)在自重和弹簧力作用下，阀膜关闭，切断水流，则与之连通的旋转喷头(23)就停止对绿化植物喷水浇水。以后重复上述过程，就完成自动控制浇水的任务。
图2给出了另一植物浇水全自动控制器的示意剖视图，其中太阳能电池盒省去采光支承架，使太阳能电池盒与箱体在结构上成为一整体，与
图1大同小异，只是结构上更紧凑些罢了，但采光效果可能会稍微受到些影响。
如果把图3所示的电路控制板的电路线路图改换成图4，则成为本实用新型植物浇水全自动控制器中的电路控制板的第二个具体实施方式
的电路线路图，它包括一个调节电位器、二个电阻、一个CMOS型555时基集成电路、四个二极管、一个无极性电容、一个三端极成稳压器7805、一个三极管，它与固放在箱体(8)内的上层的蓄电池(3′)构成控制电路，而蓄电池(3′)的充电是通过太阳能电池(3)来实现的，利用三端集成稳压器7805和两个二极管D1、D2作充电电路给蓄电池进行恒压充电，以确保蓄电池有足够的电来控制电路板能正常工作。类似地，当土壤含水量过低时，两干湿探测电极(A、B)间阻抗升高，B电极的电压随着下降，当B电极电压降到电源电压的1/3(即1/3Vcc)以下时，555时基集成电路的输出端③脚输出呈高电平，于是接通进水电磁阀(FV)，阀门打开进水，与之连通的浇水喷头就开始对绿化植物喷水。当土壤中的水充足时，两干湿探测电极间电阻逐渐变小，B极电压又升高，555时基集成电路的阀值端⑥脚，触发端②脚上电压升高到电源电压的2/3(即2/3Vcc)以上时，其输出端③脚输出为低电平，于是同样进水电磁阀(FV)也就断电，切断水流，与之连通的旋转喷头就停止对绿化植物喷水浇水。以后重复上述过程，就完成自动控制浇水的任务。
如果把电路控制板的电路线路图改换成图5，则成为本实用新型植物浇水全自动控制器中的电路控制板的第三个具体实施方式
的电路线路图，它包括一个耗能极小的单片机、一个干电池、一个二极管D1、两个电容(C1、C2)、一个电阻(R)、一个调节电位器(W)和四个桥式联接的三极管(GB1～GB4)。当土壤干燥时，两干湿探测电极(A、B)间阻抗升高，输入口为高电平，当土壤潮湿时，两干湿探测电极(A、B)间导通，输入口为低电平，以此作为输入信号，单片机就按照内部设定的程序使输出口分别输出电流(I1、I2)，再通过桥式联接的三极管对电流流向的变换与放大，给脉冲式节能进水电磁阀进行正向和反向瞬间脉冲通电，实现对脉冲式节能进水电磁阀进水和断水的控制，同样地完成自动控制浇水的任务。
权利要求1.植物浇水全自动控制器，包括两导线(12、17、18)、电池(3、3′)、电池盒(2)、控制电路板(15)、干湿探测电极(9)、进水电磁阀(16)、箱体(8)，其特征是它分为上、下两部分，上部分为电池(3)和电池盒(2)，下部分为箱体(8)，上、下两部分固定连接并通过导线电连接；该箱体(8)是一上下两层相互隔离的容器，上层安有控制电路板(15)和电池(3′)，下层则放置进水电磁阀(16)，并且进水电磁阀(16)的进水端口(10)和出水端口(6)与箱体(8)下层贯通，所述的电池(3)通过导线(18)与箱体(8)上层的控制电路板(15)电连接；所述的进水电磁阀(16)也通过导线(17)与控制电路板(15)电连接；所述的干湿探测电极(9)落在箱体(8)之外，通过导线(12)与控制电路板(15)电连接。
2.根据权利要求1所述植物浇水全自动控制器，其特征在于所述的电池(3)是一太阳能电池(3)。
3.根据权利要求2所述植物浇水全自动控制器，其特征在于所述的在太阳能电池(3)两端并联有蓄电池(3′)。
4.根据权利要求1所述植物浇水全自动控制器，其特征在于所述的进水电磁阀(16)的进水端口(10)和出水端口(6)分别是一带有螺纹的圆管。
5.根据权利要求1所述植物浇水全自动控制器，其特征在于所述的电池盒(2)带支承架(19)，通过该支承架(19)与箱体(8)相连，在支承架(19)的内部通有导线(18)。
6.根据权利要求5所述植物浇水全自动控制器，其特征在于所述的支承架(19)带有两个相互配合的圆套(20、20′)，其中套在里面的圆套(20)是一带有凸台肩的“T”型圆套，外面的圆套(20′)则是一带有凹台肩的“T”型圆套。
7.根据权利要求1所述植物浇水全自动控制器，其特征在于所述的电池盒(2)是与箱体(8)紧密地连成一体。
专利摘要植物浇水全自动控制器,主要由太阳能电池(3)、蓄电池(3)、干湿探测电极(9)、控制电路板(15)、进水电磁阀(10)组成。它主要运用太阳能和电子等技术来控制进水电磁阀,其控制电路的电源也可不用太阳能电池,而用其它电池作电源,把它的两个干湿探测电极插入水土壤,同时把进水端口接上水源,出水端口则用水管连接喷头,就可以在土壤干时控制喷头浇水,而在土壤湿时则控制喷头停止浇水,这就实现了对植物尤其是绿化植物进行全自动控制浇水,整个自动控制浇水过程,用于对植物的浇水,保护城市的绿化。
文档编号A01G25/16GK2502505SQ0126
公开日2002年7月31日 申请日期2001年10月20日 优先权日2001年9月9日
发明者刘晓初 申请人:刘晓初