一种步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，包括柜体，所述柜体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，所述无土栽培单元的下方设置有驱动装置，无土栽培单元的两侧设置有滑动轨道，其特征在于：所述无土栽培单元的驱动装置包括步进电机、步进电机驱动器和控制器。
【专利说明】—种步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无土栽培技术，特别是涉及一种利用步进电机驱动无土栽培单元自动收放的无土栽培系统
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]无土栽培与常规栽培的根本区别，就是可以不用土壤，直接用营养液来栽培植物。目前的无土栽培技术中，为了固定植物，增加空气含量，大多采用砾、沙、泥炭、蛭石、珍珠岩、岩棉、锯木屑等作为固定基质，以有效控制作物在生长发育过程中对温度、水分、光照、养分和空气的要求。无土栽培与常规栽培相比具有不依赖土壤，可扩大种植范围，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，降低农作物的劳动成本。
[0005]作为一种极为宝贵的、不可再生的资源，随着工业发展和人们生活品质要求的提高，可用于人们耕作的土地越来越少，已经严重威胁到了人类的生存和发展。无土栽培技术恰恰可以用于那些不适于耕作的广大的闲散土地上进行开发利用，使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充，这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题，有着深远的意义。
[0006]水资源也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区，就是在发达的人口稠密的大城市，水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长，各种水资源被超量开采，某些地区已近枯竭，控制农业用水是节水的措施之一，而无土栽培恰恰可以避免水分大量的渗漏和流失，使得难以再生的水资源得到补偿。
[0007]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。
[0008]但是，现有的无土栽培技术大多属于大型的科技型农业设施，对于广大的居民来说，既不可能也无必要为了一家数口的日常饮食去投资、维护一个大型的无土栽培场地，因此，如何能够提供一种小型化的、便携的、能够满足人们日常生活和娱乐的无土栽培装置，具有现实的意义和价值。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的在于提供一种小型化的无土栽培系统，利用柜体内层叠设置的无土栽培单元，结合步进电机驱动装置和滑轨装置，实现无土栽培单元自动收放的目的。
[0010]本实用新型的技术方案如下:
[0011]一种步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，包括柜体，所述柜体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，所述无土栽培单元的下方设置有驱动装置，无土栽培单元的两侧设置有滑动轨道，其特征在于:所述无土栽培单元的驱动装置包括步进电机、步进电机驱动器和控制器。
[0012]可选的，所述步进电机设置于一防潮的保护罩内。
[0013]可选的，所述驱动装置还包括丝杠和螺母，所述步进电机固定于柜体的横梁上，且其输出端与丝杠一端相连，丝杠另一端通过轴套与柜体另一侧的横梁相连，与丝杠相匹配的丝杠螺母套装在丝杠上，且与其上方的无土栽培单元的底板相连。
[0014]可选的，所述步进电机输出端与丝杠之间设置有阻尼减震器，所述阻尼减震器两端分别与步进电机输出端和丝杠相连。
[0015]可选的，所述驱动装置包括直线式步进电机，所述直线式步进电机包括永磁体导轨和嵌置或套装于该永磁体导轨上的动子，所述动子内设置有通电线圈，且动子直接与无土栽培单元底部相连，动子内线圈通电后在电磁作用下，驱动动子及无土栽培单元沿永磁体导轨移动。
[0016]可选的，所述滑动轨道包括定轨和动轨，所述定轨和动轨分别对应设置于柜体的内壁和无土栽培单元的相邻外壁上，定轨和动轨之间对应设置有相互匹配嵌置的凹凸结构，所述凹凸结构包括矩形凹凸结构和燕尾状凹凸结构。
[0017]可选的，所述无土栽培单元包括一托架，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。
[0018]可选的，所述层叠设置的无土栽培单元中，位于最底部的无土栽培单元的抽出端下部设置有支撑装置，所述支撑装置在该无土栽培单元抽出后与柜体底面处于同一承载平面上。
[0019]可选的，所述无土栽培系统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。
[0020]可选的，所述无土栽培系统包括光照系统和温度控制装置，所述温度控制装置包括加热器和温度探头。
[0021]本实用新型的技术效果在于:
[0022]本实用新型的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统中，通过在各无土栽培单元中设置步进电机驱动装置和滑轨装置，利用步进电机结合丝杠螺母驱动无土栽培单元进行收放，步进电机具有转速小、力矩大、平稳可调的特点，非常适用于本实用新型的无土栽培系统，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，同时结合凹凸嵌置的滑轨，可以实现滑动的目的，而且相互嵌置的凹凸结构，具有良好的结构钢性，可以兼具防坠的效果。
[0023]为了消除柜内潮湿的环境对步进电机的侵蚀，本实用新型在步进电机外设置有防潮的保护罩。
[0024]本实用新型的步进电机与丝杠之间还设置有阻尼减震器，可以有效消除步进电机运转时产生的振动。
[0025]为了提高本实用新型的保温保湿性能，本实用新型在无土栽培单元的面板和柜体的连接处设置有密封胶条或磁条。当无土栽培单元收回柜体内后，提高柜内的密封性能。
[0026]本实用新型的无土栽培系统中，还包括在最底层的无土栽培单元的抽出端的下部设置支撑装置，可以提高无土栽培系统的稳定性，特别是针对各无土栽培单元抽出柜体后柜体易于发生倾覆的缺陷，克服了现有的柜式无土栽培系统易于发生柜体倾覆的弊端。
[0027]本实用新型的无土栽培系统中，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，本实用新型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。
[0028]本实用新型的无土栽培系统中，柜体内设置有光照装置。
[0029]本实用新型的无土栽培系统中，柜体内设置有温度控制装置，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，通过设于柜体内的感温探头实时监测柜体温度，并通过控制装置自动调节。
[0030]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。
[0031]为了便于移动搬运，柜体的底端设置有滚轮，柜体的顶板上部设置有吊环等。
[0032]
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1所示为本实用新型的结构示意图。
[0034]图2所示为图1的侧向结构示意图。
[0035]
【具体实施方式】
[0036]以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0037]如图1、2所示，本实用新型的无土栽培系统包括柜体1，柜体I包括前梁4和后梁5,柜体I内设置有若干用于无土栽培的抽屉式盒体2，各抽屉式盒体2在柜体I内层叠设置。
[0038]做为一种实施例，本实用新型的各盒体2均可以设置于一上端开口的托架中，盒体2与托架为分体式结构，盒体2可在托架中自由取放。托架和盒体2共同组成一个无土栽培单元。
[0039]盒体2的下方设直有步进电机3,步进电机3固定在柜体I的后梁5上,步进电机3的输出轴端与丝杠6相连，并驱动丝杠6转动，盒体2底部与一丝杠螺母61相连，丝杠螺母61与丝杠6相匹配并套装在丝杠6上，丝杠6另一端通过轴62、轴套63固定于前梁4上。
[0040]步进电机3还适配有步进电机驱动器(图中未示出)及控制器，步进电机驱动器及控制器设置于柜体外侧，用以输入电机参数。
[0041]当步进电机3在步进电机驱动器的驱动下，驱动丝杠3转动，丝杠3通过丝杠螺母61驱动盒体2进行移动。
[0042]盒体2的两侧设置有滑轨装置，包括定轨9和动轨8，定轨9固定在柜体I的内壁，动轨8设置于盒体2的侧壁，如图示中，动轨8作为凸部与定轨9的凹部相匹配，实际中，动轨8也可以选择凹部结构而定轨9选择凸部结构与其相匹配。
[0043]这种凹凸嵌置的滑轨结构，不但可以实现盒体移动进出柜体I的目的，而且定轨和动轨之间相互嵌置的凹凸结构，具有良好的结构钢性，可以兼具防坠的效果，确保盒体2在步进电机3的驱动下，沿滑轨装置自如推出柜体I或收回柜体I。
[0044]本实施例中，还可以具有如包括供液软管、出液软管、液压泵、储液盒等附属的向无土栽培单元提供营养液的供液管路，均未在本实用新型附图中示出，但这并不影响这些功能装置在本实用新型的应用和实施。
[0045]各无土栽培盒体2的前端面板和柜体的连接处设置有密封胶条或磁条。当无土栽培单元收回柜体内后，可以提高柜内的密封性能。
[0046]与该密封胶条或磁条相对应的，在柜体的的贴合面处，设置有相应的吸合胶条或磁条，当抽屉型盒体收回柜体时，相应的胶条或磁条相互吸合，达到密封保温的效果。
[0047]本实用新型的无土栽培系统中，还可以在位于柜体最底端的盒体2的前端设置防止柜体I倾覆的支撑装置(图中未示出)，该支撑装置与柜体的支撑滚轮7位于同一平面，支撑装置包括滑轮等。
[0048]各无土栽培单元对应的步进电机、驱动器及控制器均可以设定为:当无土栽培单元推出柜体时，位于最底端的无土栽培单元先行推出，然后其它无土栽培单元再同时推出柜体；当无土栽培单元收回柜体时，其它无土栽培单元先行同时收回柜体，最后将最底端的无土栽培单元收回柜体。
[0049]这样设定无土栽培单元的运动顺序，结合其前端设置的支撑装置，可以确保最底端的无土栽培单元先于其它无土栽培单元出柜，并晚于其它无土栽培单元收柜，可以保证整个无土栽培系统不会由于重心变化导致倾覆。
[0050]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I内的感温探头实时监测柜体I内温度，并通过控制装置自动调节。
[0051]为了避免柜体I内热量散失，降低能耗，柜体I的壁板设置有保温层。
[0052]本实用新型的无土栽培系统中，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I下部的一侧或两侧设置出风口，通过风机进入柜体I的空气经除尘风袋过滤后进入柜体1，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，本实用新型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。
[0053]为了便于移动搬运，可以在柜体I的底端设置有滚轮7，在柜体I的顶板上部设置有吊环等。
[0054]本实用新型的步进电机还可以采用直线式步进电机，在盒体2的下方设置永磁体导轨，并相应的在永磁体导轨上设置套装或嵌装的动子，动子内置通电线圈，动子直接与盒体2底板相连，当线圈通电后，其在永磁体导轨的磁场内受电磁力作用，驱动动子和盒体2沿导轨直线移动。
[0055]以上所述仅为本实用新型的优选的实施方式，对于本领域的技术人员而言，依据本实用新型的说明和解释，还可以衍生变化其结构和形式，应当指出，任何不脱离本实用新型精神和实质的变形和变化，均将包含在本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，包括柜体，所述柜体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，所述无土栽培单元的下方设置有驱动装置，无土栽培单元的两侧设置有滑动轨道，其特征在于:所述无土栽培单元的驱动装置包括步进电机、步进电机驱动器和控制器。
2.如权利要求1所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述步进电机设置于一防潮的保护罩内。
3.如权利要求2所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述驱动装置还包括丝杠和螺母，所述步进电机固定于柜体的横梁上，且其输出端与丝杠一端相连，丝杠另一端通过轴套与柜体另一侧的横梁相连，与丝杠相匹配的丝杠螺母套装在丝杠上，且与其上方的无土栽培单元的底板相连。
4.如权利要求3所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述步进电机输出端与丝杠之间设置有阻尼减震器，所述阻尼减震器两端分别与步进电机输出端和丝杠相连。
5.如权利要求2所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述驱动装置包括直线式步进电机，所述直线式步进电机包括永磁体导轨和嵌置或套装于该永磁体导轨上的动子，所述动子内设置有通电线圈，且动子直接与无土栽培单元底部相连，动子内线圈通电后在电磁作用下，驱动动子及无土栽培单元沿永磁体导轨移动。
6.如权利要求1所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述滑动轨道包括定轨和动轨，所述定轨和动轨分别对应设置于柜体的内壁和无土栽培单元的相邻外壁上，定轨和动轨之间对应设置有相互匹配嵌置的凹凸结构，所述凹凸结构包括矩形凹凸结构和燕尾状凹凸结构。
7.如权利要求1所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述无土栽培单元包括一托架，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所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述层叠设置的无土栽培单元中，位于最底部的无土栽培单元的抽出端下部设置有支撑装置，所述支撑装置在该无土栽培单元抽出后与柜体底面处于同一承载平面上。
9.如权利要求1所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述无土栽培系统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。
10.如权利要求1所述的步进电机驱动的自动收放型无土栽培系统，其特征在于:所述无土栽培系统包括光照系统和温度控制装置，所述温度控制装置包括加热器和温度探头。
【文档编号】A01G31/02GK204090686SQ201420343306
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】魏延恕 申请人:魏延恕