無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵。包括土壤濕度傳感器、土壤濕度測量電橋、低頻晶體振蕩器、差動放大器、功率放大器、無線發(fā)射器、水源檢測傳感器、水源光耦控制開關(guān)、無線接收器、單相電機(jī)水泵，土壤濕度傳感器農(nóng)田水分遙測遙控?zé)o線發(fā)射，無線接收全自動控制農(nóng)田灌溉，使離水源較遠(yuǎn)或水源不足、地勢不平坦農(nóng)田作物都能處于最佳生長，大大提高農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)水平。土壤濕度傳感器和水源檢測傳感器電極正弦波傳感有效防護(hù)電解腐蝕延長使用。無線收/發(fā)晶振高穩(wěn)頻遙測遙控，脈沖編碼、譯碼容量大、抗干擾性強(qiáng)，相鄰農(nóng)田運(yùn)行穩(wěn)定可靠，互不干擾。本實(shí)用新型廣泛適用于農(nóng)田灌溉保障土壤濕度滿足作物生長要求。
【專利說明】無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水 栗。

【背景技術(shù)】 [0002]
[0003] 生長植物的土壤需要保持一定的濕度，用人工控制土壤濕度既不準(zhǔn)確，勞動量又 大，不適合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求。尤其雨水稀少干旱貧脊地區(qū)，水源不足或離水源遠(yuǎn)，或地勢 不平坦農(nóng)田不便灌溉，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]
[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供測量農(nóng)田土壤濕燥信息無線發(fā)射，電磁波空間傳輸?shù)接?水源的無線接收器，確定灌溉濕度和供水范圍的一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水 栗。
[0006] 本實(shí)用新型技術(shù)解決方案：包括單相交流電源、控制器電源、土壤濕度傳感器、土 壤濕度測量電橋、低頻晶體振蕩器、緩沖放大器、有源帶通濾波器、差動放大器、檢波器、功 率放大器、調(diào)制器、無線發(fā)射器、水源檢測傳感器、水源光耦控制開關(guān)、無線接收器、繼電器、 交流接觸器、單相電機(jī)水泵，其中，低頻晶體振蕩器輸出正弦波信號經(jīng)緩沖放大器、有源帶 通濾波器濾除高次諧波接土壤濕度測量電橋輸入端，土壤濕度測量電橋測量橋臂連接土壤 濕度傳感器，土壤濕度測量電橋輸出經(jīng)差動放大器、檢波器、功率放大器驅(qū)動調(diào)制器至無線 發(fā)射器一次調(diào)制攜帶土壤濕度測量信息，無線發(fā)射器脈沖編碼二次調(diào)制信道加密由天線發(fā) 射，電磁波經(jīng)空間傳輸?shù)綗o線接收器，無線接收器脈沖譯碼信道解密，解調(diào)土壤濕度測量信 息控制水泵灌溉，無線接收器由水源檢測傳感器接控制器電源變壓器輸出工頻交流正弦波 提供水源光耦控制開關(guān)傳感信號，控制器電源變壓器電感L 2 -端接入水源檢測傳感器探測 電極，另一端經(jīng)隔直電容C6接二極管整流、電容濾波、限流電阻至三極管VT 2電流放大驅(qū)動 光耦發(fā)光二極管，光耦光電三極管與無線射頻接收器譯碼輸出驅(qū)動繼電器三極管VT3串聯(lián) 相接，經(jīng)繼電器觸點(diǎn)連接交流接觸器線圈與控制電源，交流接觸器觸點(diǎn)連接單相電機(jī)水泵 和單相交流電源，單相電機(jī)水泵接過載保護(hù)熱繼電器FR，控制器電源接入無線接收器電源 端；
[0007] 土壤濕度傳感器至少有兩支圓柱或扁圓形不銹鋼或石墨電極，其下端呈尖錐形插 入土壤，上端由導(dǎo)線焊接引出，電極之間設(shè)有間距由工程塑料注塑成一體，粘合在無線發(fā)射 器工程塑料盒底，電極引出導(dǎo)線連接土壤濕度測量電橋測量橋臂；
[0008] 水源檢測傳感器由一段塑料水管內(nèi)截面設(shè)有間隔的兩個不銹鋼或石墨探測電極， 屏蔽電纜線連接插腳引出，引出處設(shè)有防潮濕外護(hù)套管，電極引出屏蔽電纜線連接水源檢 測信號發(fā)生器、水源光耦控制開關(guān)，水源檢測傳感器塑料水管連接水源進(jìn)水管和水泵；
[0009] 無線發(fā)射器由射頻晶體振蕩器、射頻功率放大器、脈沖編碼器、調(diào)制器、天線組成， 射頻晶體振蕩器輸出接射頻功率放大器，射頻功率放大器與調(diào)制器饋電串聯(lián)相接，調(diào)制器 輸入端接脈沖編碼器編碼脈沖，調(diào)制器電源端由攜帶土壤濕度測量信息功率放大器驅(qū)動， 經(jīng)天線發(fā)射；
[0010] 無線接收器由天線信號接入射頻高放、混頻，本機(jī)晶振信號接入混頻器，混頻后提 取中頻信號經(jīng)放大、解調(diào)、低放至脈沖譯碼器，脈沖譯碼器輸出經(jīng)驅(qū)動繼電器三極管與水源 光耦控制開關(guān)光耦光電三極管串聯(lián)相接，繼電器觸點(diǎn)連接交流接觸器控制線圈，交流接觸 器觸點(diǎn)連接單相電機(jī)水泵和交流單相電源，解調(diào)土壤濕度測量信息控制單相電機(jī)水泵開啟 或停止灌溉。
[0011] 本實(shí)用新型產(chǎn)生積極效果：無線遙測遙控農(nóng)田土壤濕度全自動灌溉，尤其離水源 較遠(yuǎn)、水源不足或地勢不平坦農(nóng)田土壤濕度保持在規(guī)定范圍內(nèi)，作物都能處于最佳生長狀 態(tài)，省時省力大大提高農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)水平。土壤濕度傳感器、水源檢測傳感器電極均設(shè)成正 弦波傳感有效防護(hù)措施，避免因直流電傳感電極產(chǎn)生電解極化腐蝕，保障無線遙測遙控水 泵長期可靠使用，無線收/發(fā)晶振高穩(wěn)頻遙測遙控、脈沖編碼譯碼容量大，抗干擾性強(qiáng)，相 鄰農(nóng)田運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，互不干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1本實(shí)用新型技術(shù)方案原理框圖
[0013] 圖2 土壤濕度傳感器示意圖
[0014] 圖3 土壤濕度測量無線發(fā)射器電路
[0015] 圖4無線接收器與水泵電路

【具體實(shí)施方式】
[0016] 參照圖1、2、3、4,本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例，包括單相交流電源、控制器 電源、土壤濕度傳感器6、土壤濕度測量電橋5、低頻晶體振蕩器1、緩沖放大器2、有源帶通 濾波器3、差動放大器4、檢波器7、功率放大器8、調(diào)制器9、無線發(fā)射器10、水源檢測傳感器 15、水源光耦控制開關(guān)12、無線接收器11、繼電器13、交流接觸器14、單相電機(jī)水泵16,其 中，低頻晶體振蕩器1輸出正弦波信號經(jīng)緩沖放大器2、有源帶通濾波器3濾除高次諧波接 土壤濕度測量電橋5輸入端，土壤濕度測量電橋5測量橋臂連接土壤濕度傳感器6,土壤濕 度測量電橋5輸出經(jīng)差動放大器4、檢波器7、功率放大器8驅(qū)動調(diào)制器9至無線發(fā)射器10 一次調(diào)制攜帶土壤濕度測量信息，無線發(fā)射器10脈沖編碼二次調(diào)制信道加密由天線發(fā)射， 電磁波經(jīng)空間傳輸?shù)綗o線接收器11，無線接收器11脈沖譯碼信道解密，解調(diào)土壤濕度測量 信息控制水泵灌溉，無線接收器11由水源檢測傳感器15接控制器電源變壓器輸出工頻交 流正弦波提供水源光耦控制開關(guān)12傳感信號，電源變壓器電感L 2 -端接入水源檢測傳感 器15探測電極，另一端經(jīng)隔直電容C6接二極管整流、電容濾波、限流電阻至三極管VT 2電流 放大驅(qū)動光耦發(fā)光二極管，光耦光電三極管與無線接收器11譯碼輸出驅(qū)動繼電器13三極 管VT 3串聯(lián)相接，經(jīng)繼電器13觸點(diǎn)連接交流接觸器14線圈與控制電源，交流接觸器14觸 點(diǎn)連接單相電機(jī)水泵16和單相交流電源，單相電機(jī)水泵16接過載保護(hù)熱繼電器，控制器電 源接入無線接收器11電源端。
[0017] 低頻晶體JT振蕩器ICla產(chǎn)生穩(wěn)定的低頻正弦波，經(jīng)緩沖放大器IClb阻抗匹配，有 源帶通濾波器ICi。濾除高次諧波提供測量電橋優(yōu)質(zhì)信號源，作用于土壤濕度傳感器RS傳感 土壤濕度的電阻率去改變電橋特性，達(dá)到檢測目的。
[0018] 調(diào)節(jié)電位器RPi設(shè)待灌土壤濕度，使電橋平衡，差動放大器1(：1(1輸出為零，檢波器 IC2b、IC2。、功放IC2d無輸出信號，無線發(fā)射器沒有發(fā)射遙控指令，因此無線接收器沒譯碼信 號輸出，驅(qū)動三極管VI\截止，繼電器觸點(diǎn)J_i常閉接通交流接觸器K，觸點(diǎn)K_i、K_2接通單相 電機(jī)Μ開啟水泵運(yùn)轉(zhuǎn)抽水灌溉；土壤濕度達(dá)到設(shè)定值，即減小土壤電阻率測量電橋失去平 衡，差動放大器IC ld輸出信號經(jīng)檢波器IC2b、IC2。、功放IC2d、VI\驅(qū)動無線發(fā)射器一次調(diào)制攜 帶土壤濕度測量信息，無線射頻發(fā)射器脈沖編碼二次調(diào)制信道加密由天線Ai發(fā)射，電磁波 經(jīng)空間傳輸?shù)教炀€A 2、無線接收器，無線接收器脈沖譯碼信道解密，解調(diào)土壤濕度測量信息 控制繼電器常閉觸點(diǎn)h釋放交流接觸器K，觸點(diǎn)K_i、K_ 2斷開單相電機(jī)Μ水泵停止灌溉，完 成設(shè)定供水，調(diào)節(jié)電位器RP2改變遙測遙控靈敏度。
[0019] 無線射頻接收器水源檢測傳感器檢測進(jìn)水管JSG水源墑情，水源充足傳感器電極 得到工頻交變正弦波導(dǎo)電，經(jīng)隔直流電容c 6、二極管VD5、VD6整流，電容c7濾波、三極管VT 2 電流放大驅(qū)動光耦ELD、無線接收器譯碼輸出信號驅(qū)動繼電器J、交流接觸器K控制單相電 機(jī)Μ水泵抽水灌溉；如進(jìn)水管JSG斷水，水源檢測傳感器電極開路，光耦ELD、三極管VT 2截 止繼電器釋放觸點(diǎn)·^斷開交流接觸器K，斷開單相電機(jī)Μ電源，確保單相電機(jī)Μ停電，水泵 停止抽水，防止水泵空轉(zhuǎn)受損，運(yùn)行過程防止單相電機(jī)Μ過載接有熱繼電器FR保護(hù)。
[0020] 土壤濕度傳感器和水源檢測傳感器電極均設(shè)成正弦波傳感防護(hù)措施，有效避免因 直流電傳感電極產(chǎn)生電解極化腐蝕，保障無線遙測遙控水泵長期可靠使用。土壤濕度測量 器件IC la~d、《^^采用兩片四運(yùn)放LM234,其中IC2a正輸入端電阻R18、R 19分壓，輸出1/2 電源電壓作為1(^~[1、1(：2。~ 13基準(zhǔn)電壓，使其各自工作在線性區(qū)域內(nèi)，便于單電源電池供電。 差動放大器ICldE、負(fù)輸入端限幅并聯(lián)二極管VDi、VD 2防止信號過載影響測量精度。無線接 收控制器電源由變壓器T降壓絕緣隔離交流電源，橋堆VD整流、1C穩(wěn)壓，電容C 8、C9濾波、 水泵使用安全可靠。
[0021] 無線收/發(fā)晶振高穩(wěn)頻遙測遙控、脈沖編碼譯碼容量大，抗干擾性強(qiáng)，相鄰區(qū)域農(nóng) 田運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，互不干擾。無線遙測遙控距離按農(nóng)田灌溉面積和水源遠(yuǎn)近設(shè)置載頻、發(fā) 射功率及天線輻射特性、接收靈敏度，載波使用ISM頻率2. 45GHz，發(fā)射功率15mdb，接收靈 敏度-lOOmdb，1/4波長天線收/發(fā)，控制數(shù)十米至數(shù)百米灌溉。單相電機(jī)水泵電網(wǎng)導(dǎo)線鋪 設(shè)方便，電機(jī)功率容量l〇kw，水泵抽水量10000L/nin，灌溉40公頃農(nóng)田。
[0022] 本實(shí)用新型無線遙測遙控農(nóng)田土壤濕度全自動灌溉，尤其離水源較遠(yuǎn)、水源不足 和地勢不平坦農(nóng)田灌溉，水分達(dá)到充足或足夠滋潤停止供水，缺水再次開泵供水，水分充足 關(guān)機(jī)，以此循環(huán)自動開機(jī)、關(guān)機(jī)，無須人工操作，避免缺水或過量供水，全自動智能高效節(jié)水 節(jié)電，使農(nóng)田土壤濕度保持在規(guī)定范圍內(nèi)，作物都能處于最佳生長狀態(tài)，省時省力大大提高 農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)水平。
【權(quán)利要求】
1. 一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵，其特征在于：包括單相交流電源、控制 器電源、土壤濕度傳感器、土壤濕度測量電橋、低頻晶體振蕩器、緩沖放大器、有源帶通濾波 器、差動放大器、檢波器、功率放大器、調(diào)制器、無線發(fā)射器、水源檢測傳感器、水源光耦控制 開關(guān)、無線接收器、繼電器、交流接觸器、單相電機(jī)水泵，其中，低頻晶體振蕩器輸出正弦波 信號經(jīng)緩沖放大器、有源帶通濾波器濾除高次諧波接土壤濕度測量電橋輸入端，土壤濕度 測量電橋測量橋臂連接土壤濕度傳感器，土壤濕度測量電橋輸出經(jīng)差動放大器、檢波器、功 率放大器驅(qū)動調(diào)制器至無線發(fā)射器一次調(diào)制攜帶土壤濕度測量信息，無線發(fā)射器脈沖編碼 二次調(diào)制信道加密由天線發(fā)射，電磁波經(jīng)空間傳輸?shù)綗o線接收器，無線接收器脈沖譯碼信 道解密，解調(diào)土壤濕度測量信息控制水泵灌溉，無線接收器由水源檢測傳感器接控制器電 源變壓器輸出工頻交流正弦波提供水源光耦控制開關(guān)傳感信號，控制器電源變壓器電感l(wèi) 2 一端接入水源檢測傳感器探測電極，另一端經(jīng)隔直電容C6接二極管整流、電容濾波、限流電 阻至三極管ντ 2電流放大驅(qū)動光耦發(fā)光二極管，光耦光電三極管與無線射頻接收器譯碼輸 出驅(qū)動繼電器三極管冗3串聯(lián)相接，經(jīng)繼電器觸點(diǎn)連接交流接觸器線圈與控制電源，交流接 觸器觸點(diǎn)連接單相電機(jī)水泵和單相交流電源，單相電機(jī)接過載保護(hù)熱繼電器，控制器電源 接入無線接收器電源端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵，其特征在于：土 壤濕度傳感器至少有兩支圓柱或扁圓形不銹鋼或石墨電極，其下端呈尖錐形插入土壤，上 端由導(dǎo)線焊接引出，電極之間設(shè)有間距由工程塑料注塑成一體，粘合在無線發(fā)射器工程塑 料盒底，電極引出導(dǎo)線連接土壤濕度測量電橋測量橋臂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵，其特征在于：水 源檢測傳感器由一段塑料水管內(nèi)截面設(shè)有間隔的兩個不銹鋼或石墨探測電極，屏蔽電纜線 連接插腳引出，引出處設(shè)有防潮濕外護(hù)套管，電極引出屏蔽電纜線連接水源檢測信號發(fā)生 器、水源光耦控制開關(guān)，水源檢測傳感器塑料水管連接水源進(jìn)水管和水泵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵，其特征在于：無 線發(fā)射器由射頻晶體振蕩器、射頻功率放大器、脈沖編碼器、調(diào)制器、天線組成，射頻晶體振 蕩器輸出接射頻功率放大器，射頻功率放大器與調(diào)制器饋電串聯(lián)相接，調(diào)制器輸入端接脈 沖編碼器編碼脈沖，調(diào)制器電源端由攜帶土壤濕度測量信息功率放大器驅(qū)動，經(jīng)天線發(fā)射。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵，其特征在于：無 線接收器由天線信號接入射頻高放、混頻，本機(jī)晶振信號接入混頻器，混頻后提取中頻信號 經(jīng)放大、解調(diào)、低放至脈沖譯碼器，脈沖譯碼器輸出經(jīng)驅(qū)動繼電器三極管與水源光耦控制開 關(guān)光耦光電三極管串聯(lián)相接，繼電器觸點(diǎn)連接交流接觸器控制線圈，交流接觸器觸點(diǎn)連接 單相電機(jī)水泵和交流單相電源，解調(diào)土壤濕度測量信息控制單相電機(jī)水泵開啟或停止灌 溉。
【文檔編號】A01G25/16GK203872719SQ201420339951
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】阮樹成 申請人:阮樹成