花园浇水控制器的制作方法
本发明涉及花园浇水控制器和花园浇水控制器单元(有时也被称为浇水计算机)。花园浇水控制器单元通过打开供水系统以允许在预选时段或在预选条件下进行浇水来用于控制家庭浇水装置(诸如微型灌溉系统)。
通常，花园水控制器单元可安装在处于“打开”位置的外部水龙头上，而花园水控制器单元经由连接到花园浇水控制器单元的出口的软管来控制水实际上是否能够进入花园浇水装置。
一些花园浇水控制器单元仅提供非常简单的基于定时器的操作，并且可以例如被编程为在由内部时钟指定的时间内浇水三十分钟。其它单元可以更复杂，并且具有类似于中央加热控制的基于屏幕的可编程功能，这样使得可设置各种“打开”和“关闭”时段，并且这些可被设置成每天发生或者仅在某些程序化的日子发生。
这些系统的难点是它们编程复杂且耗时。另外，根据一年中不同的白昼时数，这些系统不一定在最佳时段浇水。例如，用户更喜欢每天在黄昏时进行浇水，但是在基于定时的可编程系统中，这只有在定期改变浇水的编程时间时才是可能的。
因此，期望具有便于使用的花园浇水控制器单元，同时还允许用户在期望的时段进行浇水，并且在如何并且何时进行浇水方面为用户提供相对高的灵活度。
根据本发明的第一方面，提供一种用于操作阀的花园浇水控制器，该阀用于控制向花园浇水装置的供水，该控制器包括：光传感器，用于感测环境光水平；以及中央单元，用于从光传感器接收所感测的光水平信号，并且用于输出控制信号以根据所感测的光水平信号来操作阀。
根据本发明的第二方面，提供一种水龙头能安装的花园浇水控制器单元，该单元包括用于控制从水龙头向花园浇水装置的供水的阀以及如上所定义的用于操作该阀的花园浇水控制器。
通常，阀将是电操作阀，例如马达驱动阀(motordrivenvalve，电动阀)或电磁阀。
此类布置允许根据光水平来进行浇水的控制。特别地，它可帮助避免在蒸发较高并且在某些情况下植物可被烧焦的中午期间浇水。黎明和黄昏被认为是用于浇水的有利的时段。
中央单元可被布置成根据所感测的光水平信号在控制器的位置处确定黎明和/或黄昏的到来(occurrence，发生)。优选地，中央单元部布置成确定黎明和黄昏的到来。这可有利于在期望的时段浇水，并具有灵活性。
中央单元可被布置成操作阀，以允许在已经确定黎明和黄昏到来时浇水。
中央单元可以是可编程的，这样使得由中央单元输出的控制信号以及因此产生的阀的操作取决于存储的程序。该存储的程序又可根据由中央单元对黎明和/或黄昏的确定来操作。
花园浇水控制器可包括用户界面，以用于允许用户对中央单元的操作进行编程。
用户界面可包括一个或多个用户控制机构(优选地为控制旋钮)，以用于编程中央单元的操作。与基于屏幕和菜单的用户界面相比，这可提供使用便利。
优选地存在单个控制旋钮或只有两个控制旋钮。这可再次促进使用便利。
用户界面可包括第一用户控制机构(优选地为控制旋钮)，以用于指示是否应该在黄昏、黎明或黎明和黄昏时浇水。第一用户控制机构也可被布置成指示在所选择的一个或多个时段应该进行浇水的持续时间。第一用户控制机构的操作范围可具有三个区段，第一区段对应于黎明时的阀操作，第二区段对应于黄昏时的阀操作，并且第三区段对应于黎明和黄昏时的阀操作。每个区段内的相应的位置可对应于在所选择的一个或多个时段的浇水操作的相应的持续时间。在第一用户控制机构是控制旋钮的情况下，这些相应的位置将是该区段内的角度位置。
用户界面可包括第二用户控制机构(优选地为控制旋钮)，以用于指示应该每天进行浇水还是以指定的天数间隔进行浇水。第二用户控制机构可被布置成用于指示浇水应该在以下各项中所选择的一项进行：每天、每2天、每3天、每5天，或每7天。
用户界面可包括用户超驰控制机构(overridecontrol)，该超驰控制机构操作阀以允许立即浇水。该超驰控制机构可允许选择浇水的规定的时间段。超驰控制机构可以是按钮。该按钮可被布置成使得随后对按钮的按压导致在浇水持续时间的可用范围内循环。
应当理解，在每种情况下，操作这些用户控制机构中的一个导致中央单元的对应的编程。
水龙头能安装的花园浇水控制器单元可包括容纳阀的主体。该主体也可容纳阀的相应的驱动装置。因此，例如，主体可容纳马达驱动阀及其马达，或电磁阀。花园浇水控制器可以可拆卸地安装在主体上。
中央单元可被布置成计算由传感器感测的光水平的移动平均值(rollingaverage，滚动平均值)，以用于确定黎明和/或黄昏的到来。中央单元可被布置成从最近的4个读数计算移动平均值。中央单元可被布置成在运行模式下每分钟获取一个读数。
中央单元可以被布置成当满足以下条件时确定黎明的到来：
i)移动平均值增加；
ii)最近的移动平均值高于前面的移动平均值不超过预定的量；以及
iii)最近的移动平均值高于第一最小阈值。
这可有助于根据光水平的持续逐渐增加来识别黎明，从而有助于忽略噪声，或由安全灯等造成的有害光变化。
如果不满足以上条件，则中央单元可以被布置成在满足以下条件时仍然确定黎明的到来：
最近的移动平均值高于第二最小阈值，该第二最小阈值高于第一最小阈值。
第二最小阈值可被设置为将相对高的水平作为回退(fallback)。这可以导致在稍微不太有利的时段浇水，但是可以有助于完全避免浇水故障。第一最小阈值可以是30lux，第二最小阈值可以是130lux。
所述预定量可以与移动平均值的绝对值成比例。所述预定量可以在移动平均值的10％至15％的范围内，例如12.5％。
中央单元可以被布置成当满足以下条件时确定黄昏的到来：
i)移动平均值降低；
ii)最近的移动平均值低于前面的移动平均值不超过预定的量；以及
iii)最近的移动平均值低于第一最大阈值。
这可以有助于根据光水平的持续逐渐降低来识别黄昏，从而有助于忽略噪声，或者由阴影或传感器的暂时模糊等导致的有害光变化。
如果不满足以上条件，中央单元可以被布置成在满足以下条件时仍然确定黄昏的到来：
最近的移动平均值低于第二最大阈值，该第二最大阈值低于第一最大阈值。
第二最大阈值可以被设置为将相对低的水平作为回退。这可能导致在稍微不太有利的时段浇水，但是可以有助于完全避免浇水故障。
第一最大阈值可以是18lux，第二最大阈值可以是6lux。
所述预定量可以与移动平均值的绝对值成比例。所述预定量可以在移动平均值的10％至15％的范围内，例如12.5％。
中央单元可以被布置为在确定黄昏和/或黄昏到来之后具有锁定时间段，在该锁定时间段期间中央单元将不确定黎明和/或黄昏的另一次到来。
这有助于防止黎明和/或黄昏的错误检测，并且因此有助于防止超出所期望的浇水操作。
锁定时间段可以是6个小时。
中央单元可以被布置成如果在上次确定黄昏到来之后预定回退时间段到期而不确定黎明已经到来，则假定黎明肯定已经到来。中央单元可以被布置成如果在上次确定黎明到来之后预定回退时间段到期而不确定黄昏已经到来，则假定黄昏肯定已经到来。
这有助于确保即使存在黎明和/或黄昏的检测故障也将在某个阶段发生程序化浇水。
回退时间段可以是14个小时。
根据本发明的另一方面，提供一种用于操作阀的花园浇水控制器，该阀用于控制向花园浇水装置的供水，该控制器包括：光传感器，用于感测环境光水平；以及中央单元，在软件的控制下被布置成用于从光传感器接收所感测的光水平信号，并且用于根据所感测的光水平信号输出控制信号来操作阀。
根据本发明的另一方面，提供一种用于操作阀的花园浇水控制器，该阀用于控制向花园浇水装置的供水，该控制器包括：光传感器，用于感测环境光水平；以及中央单元，用于从光传感器接收所感测的光水平信号，并且用于输出控制信号以操作阀。中央单元被布置成在软件的控制下：
a)计算由传感器感测的光水平的移动平均值；
b)当满足以下条件时确定黎明的到来：
i)移动平均值增加；
ii)最近的移动平均值高于前面的移动平均值不超过预定的量；以及
iii)最近的移动平均值高于第一最小阈值；以及
c)当满足以下条件时确定黄昏的到来：
i)移动平均值降低；
ii)最近的移动平均值低于前面的移动平均值不超过预定的量；以及
iii)最近的移动平均值低于第一最大阈值；以及
d)输出控制信号，以用于根据确定黎明和黄昏的到来操作阀。
根据本发明的另一方面，提供一种操作花园浇水控制器的方法，该花园浇水控制器用于操作阀，该阀用于控制向花园浇水装置的供水，该控制器包括用于感测环境光水平的光传感器，并且该方法包括以下步骤：
a)计算由传感器感测的光水平的移动平均值；
b)如果满足以下条件，则确定黎明的到来：
i)移动平均值增加；
ii)最近的移动平均值高于前面的移动平均值不超过预定的量；以及
iii)最近的移动平均值高于第一最小阈值；
c)如果满足以下条件，则确定黄昏的到来：
i)移动平均值降低；
ii)最近的移动平均值低于前面的移动平均值不超过预定的量；以及
iii)最近的移动平均值低于第一最大阈值；以及
d)根据确定黎明和黄昏的到来操作阀以允许浇水。
本发明的第一方面和第二方面之后提及的上述可选特征同样可在措辞上具有任何必要改变的情况下适用于本发明的上述其它方面，并且本文仅仅为了简明起见而不重写。因此，例如，这些方法可以包括对应于那些可选特征的步骤，并且中央单元可以在软件下被布置成执行那些可选特征。
现在将参考附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1示意性示出第一花园浇水控制器单元；
图2示意性示出图1的花园浇水控制器单元，但是其中该单元的花园浇水控制器面板与该单元的主体分离；
图3以高度示意图形式示出图1和图2中所示的花园浇水控制器单元的功能部件；
图4示意性示出可替代的花园浇水控制器单元；
图5示出显示图1至图3的花园浇水控制器单元的操作的基本概述的流程图；以及
图6是示出图1至图3和图5的花园浇水控制器单元的中央单元确定黎明和黄昏到来的操作的流程图。
图1示出安装在外侧水龙头t上并且连接有出口软管h的水龙头能安装的浇水控制器单元1(其也可以被称为浇水计算机)。
就基本操作而言，花园浇水控制器单元1位于水龙头t和软管h之间，并且在水龙头t处于“打开”位置的情况下，花园浇水控制器单元1控制水是否被允许供应到出口软管h，并且因此进入花园浇水装置(例如，其可以是简单的喷洒器或更复杂的微型灌溉系统)的其余部分。
花园浇水控制器单元1包括安装在主体3上的花园浇水控制器面板2。在本实施例中，花园浇水控制器面板2可拆卸地安装在主体3上，并且图2示出与主体3分离的花园浇水控制器面板2。另一方面，图3以高度示意图形式示出花园浇水控制器单元1，以用于说明特定的功能元件。
主体3包括用于连接到水龙头t的适配器31和用于连接到软管h的适配器32。另外，设置在主体3内的阀单元v包括阀33和用于驱动阀33的马达34(参见图3)。在其它实施例中，阀单元v可以包括不同类型的阀和驱动装置，诸如螺线管驱动阀。如将理解的，阀33用于控制通过花园浇水控制器单元1的水流量，以使其具有浇水控制功能。花园浇水控制器面板2在功能上(参见图3)包括用户界面4(其细节将在下面进行更详细地论述)、光传感器21以及中央单元22，该中央单元22用于控制花园浇水控制器面板2以及因此作为整体的控制器单元1的总体操作。中央单元22包括微处理器(未示出)和存储器(未示出)，以使得其能够被编程为控制浇水控制器单元1的操作。另外，中央单元22从光传感器21和用户界面4接受输入并且被布置成用于输出控制信号，以导致阀单元v特别是马达34以及因此阀33的操作。通常，花园控制器单元1将由电池供电并且电池将容纳在单元1内。例如，这些可以被承载在花园浇水控制器面板2上。
如图1和图2所示，在本实施例中，用户界面4包括控制旋钮41和立即浇水按钮42。
如将在下面更详细地论述的那样，用户可以使用控制旋钮41控制单元1的操作，以便使其打开阀33并且因此允许在黎明、黄昏或黎明和黄昏时浇水。因此，如由围绕控制旋钮41的刻度盘所指示，控制旋钮的移动范围包括关闭位置和三个不同的操作区段。第一区段41a对应于将设备编程为在黎明时浇水，第二区段41b对应于将设备编程为在黄昏时浇水，并且第三区段41c对应于将设备编程为在黎明和黄昏时浇水。另外，这些区段中的每个内的不同角度位置对应于在这些时段中的每个时段将设备编程为浇水持续不同时间。因此，在具体实施例中，每个区段中的第一角度位置对应于在指定的一个或多个时段以两分钟时间浇水，第二角度位置对应于以五分钟时间浇水，第三角度位置对应于以十分钟时间浇水，第四角度位置对应于以二十分钟时间浇水，第五角度位置对应于以三十分钟时间浇水，第六角度位置对应于以六十分钟时间浇水。
因此，利用单个控制旋钮41，用户能够将设备编程为在黎明、黄昏或黎明和黄昏时提供浇水操作，并且指示在所选择的一个或多个时段应当发生的浇水的持续时间。
因此，为用户提供高度的灵活性，并且在期望的时段为用户提供具有非常容易编程操作的浇水。
另一方面，立即浇水按钮42可以起到超驰控制机构的作用，并且允许立即浇水，而不必改变由控制旋钮41设置的程序设置。如果用户按压立即浇水按钮，则花园浇水控制面板2使阀33打开并进行浇水。在本实施例中，在阀33自动关闭之前，阀33将保持打开六十分钟。如果在该时段期间再次按压按钮42，则浇水停止。
图4示出可替代的花园浇水控制器单元1'，其提供以上参考图1所述的花园浇水单元1的功能，而且还提供将设备编程为每天浇水或仅仅每隔所选择的天数进行浇水的能力。
因此，在这种情况下，用户界面包括第二控制旋钮43，该第二控制旋钮可以在一定范围的位置内旋转，其中每个位置指示应该多久进行一次浇水。在该具体实施例中，旋钮43的第一位置对应于每天浇水，第二位置对应于每两天浇水，第三位置对应于每三天浇水，第四位置对应于每五天浇水，并且第五位置对应于每七天浇水。因此，在不牺牲使用便利的情况下，再次为用户提供甚至更大的灵活性。
另外，在这种情况下，立即浇水按钮42为用户提供附加的选择。本文中按压一次按钮42将打开阀33十分钟。如果在该十分钟内第二次按压按钮，则阀33将从第二次按压开始保持打开三十分钟。如果在该三十分钟内第三次按压按钮，则该阀将从第三次按压开始保持打开六十分钟。然而，如果在该六十分钟内第四次按压按钮，则阀再次关闭。
下面将更详细地论述参考图1至图3所述的第一花园浇水控制器单元1的操作。然而，应当理解，该描述也与图4中所示的可替代的花园浇水控制器单元1'的操作有关，除了以下情况，必须考虑附加的控制旋钮43并且控制旋钮43上的设置将指示下面所述的操作是否每天、每隔一天等都发生。
图5示出在简单的水平上示出设备并且特别是中央单元22的操作的流程图。
在步骤501中，中央单元确定是否已经操作手动超驰控制机构，即是否已经按压立即浇水按钮42。如果已经发生这种情况，则中央单元将使阀33打开。如果手动超驰控制机构没有被操作，则在步骤502中，中央单元确定是否花园浇水控制器单元1已被编程为在黄昏时打开阀33。也就是说，它检测第一控制旋钮41是处于区段41b(使黄昏时浇水)还是处于区段41c(使黎明和黄昏时浇水)。如果确定该单元被编程为在黄昏时操作，则在步骤503中，中央单元22确定是否已经检测到黄昏(如下面更详细所述)。如果是这样，则根据被发送到马达34的适当的控制信号来打开阀33。如果单元1未被编程为打开阀33，或者未检测到黄昏，则在步骤504中，中央单元22确定是否浇水控制器单元1被编程为在黎明时打开阀33。如果是这样，则在步骤505中，该单元确定是否已经检测到黎明(如下面更详细所述)，并且如果是这样，则打开阀33。然而，如果单元1未被编程为在黎明时打开阀33，或者未检测到黎明，则在步骤506中，在此时不采取行动。
图6更详细示出中央单元22在确定是否已经检测到黄昏或黎明时所遵循的一系列步骤。在考虑实际的黎明和黄昏检测之前，采取两个预备步骤。如果在实际检测黎明和/或黄昏时存在一些问题，这些将有助于确保设备1的连续有用的操作。这些过程之一是回退过程(fallbackprocess)，其涵盖了黎明和/或黄昏在不按自然法规的长时间段内未被检测到的可能性。如果超过该时间段，则假定黎明或黄昏已经到来，这样使得确保设备的连续运行。一旦系统确定存在假定的黎明或假定的黄昏，则该单元将表现为已适当检测到黎明或黄昏，并且如果该设备已被如此编程，则将进行浇水。
另一个预备步骤是有助于防止由于黎明或黄昏的错误检测而造成的过多的浇水，并且还有助于最小化电池使用。因此，该设备使用锁定时间段进行操作，在该锁定时间段期间防止黎明和/或黄昏的确定。锁定时间段在最近检测到黎明和/或黄昏之后运行预定的时间。
现在将更详细地论述这些过程，作为图6中所示的流程图的描述的一部分。
在步骤601中，确定自设备检测到最近的黎明或黄昏事件以来是否已经过去了14小时(回退)时段。如果自检测到最近的黎明或黄昏事件以来经过了14小时或更长时间，则在步骤602中，确定最近检测到的事件是否是黎明。如果最近检测到的事件是黎明，则在步骤603中假定现在是黄昏，而如果最近检测到的事件不是黎明，则在步骤604中假定现在是黎明。
然而，如果在步骤601中，确定自最近黎明或黄昏事件以来已经过去不超过14小时，则该过程转到步骤605，在步骤605中自确定最近黎明或黄昏事件以来已经过去至少六小时(锁定)时间段。如果不超过六个小时，则该过程转到步骤606，并且此时不采取行动。
另一方面，如果自最近黎明或黄昏事件以来已经过去超过六小时，则可以开始适当的黎明和/或黄昏检测过程。在步骤607中，获取来自光传感器21的传感器读数(r)。在步骤608中，计算最近的四个读数
如果最近确定的事件是黎明，则我们现在来看是否是黄昏。因此，在步骤610中考虑多个条件以确定黄昏是否已经到来。选择这些条件以有助于避免由于噪声、阴影、光传感器的暂时模糊等造成的黄昏的错误指示。应当注意，首先，在每种情况下，要考虑的是最近四个读数的平均值，并且这已经开始有助于抵消另外可能遭受的一些错误结果。因此，在步骤610中，确定
现在转回考虑在步骤609中确定最近事件不是黎明的情况，然后在我们现在试图确定黎明是否已经到来的基础上，该过程转到步骤615。再考虑三个条件：
如将理解的，这些过程可以以选定的间隔重复。
作为示例，选定的间隔可以是一分钟一次。然而应当注意，由于在步骤605中提到的锁定时间段，所以在检测到黎明和/或黄昏之后的六个小时内可以避免大部分过程。因此，实际上，如果需要可以颠倒步骤601和605的顺序。如果该过程每分钟重复一次(如当前优选的那样)，则一旦我们不处于“锁定”或“回退”状态，就要每分钟都获取光传感器读数，并且在步骤608中计算的平均读数
从上述将注意到，六小时锁定时间段意味着在此类时间段期间不发生由有害光引起的系统触发。另外，即使在锁定时间段之外，由于步骤610、612、615以及617中包括的条件，因此也不太可能发生由有害光引起的系统触发。有害光变化将很少提供平稳变化的光水平以满足步骤610和615中的条件，而很少导致步骤612和617中指定的必要的低水平或高水平的光。
因此，申请人已经确定，本系统应当在由用户选择的所选择的期望时段(特别是在黎明和/或黄昏时)提供可靠的浇水。
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