一种灌溉系统和用于灌溉系统的土壤蒸发量传感装置的制作方法

本发明涉及自动化灌溉领域，尤其涉及灌溉系统和用于灌溉系统的土壤蒸发量传感装置。

背景技术：

随着绿化设施数量的不断增长，采用自动化灌溉的需求也越来越多。为了实现自动化灌溉，必不可少的必须对土壤的蒸发量进行检测，否则就会出现过度灌溉或者灌溉不足的问题。

现如今，对土壤的蒸发量进行检测的方法主要是对土壤的湿度进行检测，一般是将两个探针插入到土壤中，然后检测两个探针之间的电阻值，根据电阻值来判断待检测土壤的蒸发量。但是，这种检测系统容易产生误判，产生误判的原因有：(1)该检测是对湿度进行检测，在实际使用中，因为积水会流动到下层土壤，主要下层土壤仍然保有一定的水量，上层土壤的湿度的变化量就不大，因此，上层土壤的湿度情况并不能较好的反应蒸发量的情况。(2)由于探针在检测时带有电极性，因此相当于不断的对土壤中的水分进行电离，而土壤中的水带有大量的矿物离子，这些离子会富集于探针处，最终探针的表面会形成矿物层，进而影响了两个探针之间的电阻值，影响检测精度。(3)检测到的湿度变量是一个模拟变量，检测电路对模拟电量的判断存在模糊地带，容易发生误判。

因此，现有灌溉系统的蒸发量检测精度不足，自动化灌溉效果差。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于灌溉系统的土壤蒸发量传感装置和基于该传感器的灌溉系统，其能提高蒸发量的判断精度，使得灌溉系统的自动化灌溉更加有效。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种用于灌溉系统的土壤蒸发量传感装置，包括能够在待测土壤被灌溉时蓄水的蓄水室和蒸发室，所述蓄水室和蒸发室底部经通孔连通，所述蒸发室中填充有吸水介质，且蒸发室的表面形成为蒸发面，所述蒸发室和/或所述蓄水室中设置有水位检测装置。

其中，所述水位检测装置包括检测电路和两根与检测电路连接的探针，检测电路启动时，两根探针的电极性不同，从而使得两个探针被浸没时互相导通。

其中，所述检测电路包括振荡电路，所述振荡电路使两个探针的电极性周期性交替变化。

其中，所述检测电路还包括判断电路和双联继电器K2，所述双联继电器K2包括与正电极连接的第一联开关K2--1和与负电极连接的第二联开关K2--2，所述振荡电路控制所述双联开关在第一状态和第二状态间周期性切换，以使第一联开关K2--1和第二联开关K2--2周期性的与两个探针交替连接，所述判断电路判断双联继电器K2的第一联开关K2--1和第二联开关K2--2之间是否形成通路。

其中，所述吸水介质是无溶质的介质。

其中，所述吸水介质是化学纤维。

还提供一种灌溉系统，包括电磁阀，所述电磁阀开通时灌溉系统喷水灌溉，还包括前述的土壤蒸发量传感装置，所述电磁阀在所述检测电路检测到所述的两个探针没有导通是才会开通。

其中，还包括光强监测电路，所述光强监测电路检测到光照强度处于预设范围值内时，则启动所述光强监测电路。

其中，所述光强监测电路包括光照采样电路、第一比较器电路和第二比较器电路，所述第一比较器电路在光照采样电路的采样电压低于阈值时输出高电平，所述第二比较器电路在光照采样电路的采样电压高于阈值时输出高电平，所述检测电路在第一比较器电路的输出端和第二比较器电路的输出端共接后形成光强监测电路的输出端。

其中，所述检测电路的输出信号经放大电路和单稳态电路后输出至用于控制电磁阀的第二电子开关。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请增加了能够在灌溉时蓄水的蓄水室，蓄水室的水可以经过底部的通孔进入蒸发室，蒸发室填充吸水介质以模拟土壤的蒸发情况，随着蒸发室对水分的不断蒸发，蓄水室和蒸发室的水位也不断下降，水位检测装置通过检测蓄水室和/或蒸发室的水位即可判断蒸发情况，也就是说本申请通过检测水位变化来判断蒸发量，相比传统的通过检测土壤的湿度来判断蒸发量的技术，蓄水室和/或蒸发室的水位变化能够更准确的反应土壤的蒸发情况，因此检测精度更高。

附图说明

图1为本发明一种灌溉系统的系统框图。

图2为本发明一种灌溉系统的光强监测电路图。

图3为本发明一种灌溉系统的土壤蒸发量传感装置的结构示意图。

图4为本发明一种灌溉系统的土壤蒸发量传感装置的检测电路图。

图中：1——光强监测电路、2——土壤蒸发量传感装置、21——蓄水室、22——蒸发室、23——通孔、24——探针、25——振荡电路、26——双联继电器K2、27——判断电路、3——电磁阀。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

本实施例提供了一种灌溉系统，如图1所示，该灌溉系统主要分为三个部分：光强监测电路1、土壤蒸发量传感装置2和电磁阀3。

光强监测电路主要是为了使灌溉系统仅仅在日出、日落中光强为预设范围值内的特定时间段启动。如图2所示，该电路由一只集成双电压比较器U1(LM393)，一只集成电子开关K1(TW8778),一只光敏电阻RG和若干电阻组成。

LM393有8个脚，其中①、②、③脚组成右侧电压比较器，⑤、⑥、⑦脚组成左侧电压比较器。通常左右侧电压比较器是单独使用的，单独使用时，它们之间的电压关系如表一、表二：

表一：右侧电压比较器的电压关系 表二：左侧电压比较器的电压关系

本设计方案则是将左右两侧电压比较器合并使用。比较器的辅助电路中包括三组电阻桥臂：R7-R2、R8-RG、R9-R1，就达到通常两个电压比较器需要用四组电阻桥臂的惯例。由于把③与⑥脚连接起来接到R8-RG桥臂上，使R8-RG桥臂变成两侧电压比较器的公共桥臂。R8-RG桥臂分别接在右侧电压比较器的正输入端③和左侧电压比较器的负输入端⑥。形成如下关系式：V③＝V⑥＝Vrg，V②＝VR1,V⑤＝VR2且VR1<VR2。同时把①与⑦脚连接起来形成共同的输出端Vo，控制电子开关(TW8778)，于是又得到如下等式：V①＝V⑦＝Vo。两侧电压比较器合并使用后，电压比较器的电压关系变成如表三。

表三：③与⑥、①与⑦分别连接后电压比较器的电压关系

也就是说，采用本光强监测电路1，只有在VR1<Vrg<VR2时，系统才会发出高电平来触发集成电子开关K1，因此，只有在光强既不是太强、也不是太弱的时候才能触发集成电子开关K1，只要合理的设置VR1和VR2，就能够使集成电子开关K1仅仅在日落、日出时的一个较小的时段内被启动。

采用上述光强监测电路，当光强不在该预设范围内，系统仅仅需要给光强监测电路供电，不需要给后续的土壤蒸发量传感装置等电路通电，土壤蒸发量传感装置的探针也就不会带电，这不但减少了探针表面矿物层的积累时间，而且减少了电量的浪费，提高了供电电源的续航时间，使得该系统可以长时间不更换电源。

当集成电子开关K1被触发后，土壤蒸发量传感装置2就会被启动以判断土壤的蒸发量，如果蒸发量大于预设值，系统则会开启电磁阀3进行灌溉。具体的，如图3所示，土壤蒸发量传感装置2包括能够在待测土壤被灌溉时蓄水的蓄水室21和蒸发室22，所述蓄水室21和蒸发室22底部经通孔23连通，所述蒸发室22中填充有吸水介质，且蒸发室22的表面形成为蒸发面，所述蒸发室22和/或所述蓄水室21中设置有水位检测装置。水位检测装置包括检测电路和两根与检测电路连接的探针24，检测电路启动时，两根探针24的电极性不同，从而使得两个探针24被浸没时互相导通。

如图4所示，检测电路包括判断电路27、双联继电器K2和振荡电路25，双联继电器K2包括联动开关26和用于控制联动开关26的线圈，线圈连接与震荡电路25的输出端，联动开关26包括与正电极连接的第一联开关K2--1和与负电极连接的第二联开关K2--2，所述振荡电路25控制所述双联开关在第一状态和第二状态间周期性切换，以使第一联开关K2--1和第二联开关K2--2周期性的与两个探针24交替连接，从而使两个探针24的电极性周期性交替变化，所述判断电路27判断双联继电器K2的第一联开关K2--1和第二联开关K2--2之间是否形成通路，如果第一联开关K2--1和第二联开关K2--2之间形成通路，则说明水位还没有下降到预设值以下，如果第一联开关K2--1和第二联开关K2--2之间断路，则说明水位下降到预设值以下，蒸发量大于预设值，需要启动灌溉。灌溉启动后，灌溉系统喷出的水流会进入蓄水室和蒸发室，喷灌结束后，蓄水室和蒸发室处于满水状态，蒸发量传感装置进入新一轮监测过程。此外，本实施例增加振荡电路25来使两个探针24的电极性周期性交替变化，这样，即使积水中存在一些电离介质，对于任意一个探针24，其在一个周期中，半个周期用来吸附电离子，另外半个周期则会电离其表面吸附的离子，使其溶解，这样，探针24的表面就不会累积矿物层，避免了长时间使用后检测精度下降。此外，检测电路的输出信号经放大电路和单稳态电路后输出至用于控制电磁阀3的第二电子开关。

此外，为了进一步减低积水中矿物质的影响，蒸发室22的吸水介质可以采用无溶质的介质，只要其能够模拟土壤的毛细现象，将水分传到至蒸发面即可。具体的，本实施例的吸水介质采用化学纤维，这样不但避免了使用真实土壤对电极的腐蚀，也避免了使用植物纤维自身会发生降解。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。