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無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵.pdf

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無線 遙測 遙控 土壤濕度 自動 灌溉 水泵
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摘要
申請專利號:

CN201420339951.7

申請日:

20140613

公開號:

CN203872719U

公開日:

20141015

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A01G25/16 主分類號: A01G25/16
申請人: 阮樹成
發明人: 阮樹成
地址: 321100 浙江省蘭溪市桃花塢35號(甲)
優先權: CN201420339951U
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201420339951.7

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本實用新型涉及電子技術領域,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、無線發射器、水源檢測傳感器、水源光耦控制開關、無線接收器、單相電機水泵,土壤濕度傳感器農田水分遙測遙控無線發射,無線接收全自動控制農田灌溉,使離水源較遠或水源不足、地勢不平坦農田作物都能處于最佳生長,大大提高農業種植生產水平。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電解腐蝕延長使用。無線收/發晶振高穩頻遙測遙控,脈沖編碼、譯碼容量大、抗干擾性強,相鄰農田運行穩定可靠,互不干擾。本實用新型廣泛適用于農田灌溉保障土壤濕度滿足作物生長要求。

權利要求書

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、調制器、無線發射器、水源檢測傳感器、水源光耦控制開關、無線接收器、繼電器、交流接觸器、單相電機水泵,其中,低頻晶體振蕩器輸出正弦波信號經緩沖放大器、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差動放大器、檢波器、功率放大器驅動調制器至無線發射器一次調制攜帶土壤濕度測量信息,無線發射器脈沖編碼二次調制信道加密由天線發射,電磁波經空間傳輸到無線接收器,無線接收器脈沖譯碼信道解密,解調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傳感信號,控制器電源變壓器電感L一端接入水源檢測傳感器探測電極,另一端經隔直電容C接二極管整流、電容濾波、限流電阻至三極管VT電流放大驅動光耦發光二極管,光耦光電三極管與無線射頻接收器譯碼輸出驅動繼電器三極管VT串聯相接,經繼電器觸點連接交流接觸器線圈與控制電源,交流接觸器觸點連接單相電機水泵和單相交流電源,單相電機接過載保護熱繼電器,控制器電源接入無線接收器電源端。?2.根據權利要求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,上端由導線焊接引出,電極之間設有間距由工程塑料注塑成一體,粘合在無線發射器工程塑料盒底,電極引出導線連接土壤濕度測量電橋測量橋臂。?3.根據權利要求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截面設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,引出處設有防潮濕外護套管,電極引出屏蔽電纜線連接水源檢測信號發生器、水源光耦控制開關,水源檢測傳感器塑料水管連接水源進水管和水泵。?4.根據權利要求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:無線發射器由射頻晶體振蕩器、射頻功率放大器、脈沖編碼器、調制器、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制器饋電串聯相接,調制器輸入端接脈沖編碼器編碼脈沖,調制器電源端由攜帶土壤濕度測量信息功率放大器驅動,經天線發射。?5.根據權利要求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,本機晶振信號接入混頻器,混頻后提取中頻信號經放大、解調、低放至脈沖譯碼器,脈沖譯碼器輸出經驅動繼電器三極管與水源光耦控制開關光耦光電三極管串聯相接,繼電器觸點連接交流接觸器控制線圈,交流接觸器觸點連接單相電機水泵和交流單相電源,解調土壤濕度測量信息控制單相電機水泵開啟或停止灌溉。?

說明書

技術領域

本實用新型涉及電子技術領域,具體是一種無線遙測遙控土壤濕度自動灌溉水泵。?

背景技術

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確,勞動量又大,不適合現代農業生產要求。尤其雨水稀少干旱貧脊地區,水源不足或離水源遠,或地勢不平坦農田不便灌溉,影響農業生產。?

發明內容

本實用新型的目的是提供測量農田土壤濕燥信息無線發射,電磁波空間傳輸到有水源的無線接收器,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泵。?

本實用新型技術解決方案: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、調制器、無線發射器、水源檢測傳感器、水源光耦控制開關、無線接收器、繼電器、交流接觸器、單相電機水泵,其中,低頻晶體振蕩器輸出正弦波信號經緩沖放大器、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差動放大器、檢波器、功率放大器驅動調制器至無線發射器一次調制攜帶土壤濕度測量信息,無線發射器脈沖編碼二次調制信道加密由天線發射,電磁波經空間傳輸到無線接收器,無線接收器脈沖譯碼信道解密,解調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傳感信號,控制器電源變壓器電感L2一端接入水源檢測傳感器探測電極,另一端經隔直電容C6接二極管整流、電容濾波、限流電阻至三極管VT2電流放大驅動光耦發光二極管,光耦光電三極管與無線射頻接收器譯碼輸出驅動繼電器三極管VT3串聯相接,經繼電器觸點連接交流接觸器線圈與控制電源,交流接觸器觸點連接單相電機水泵和單相交流電源,單相電機水泵接過載保護熱繼電器FR,控制器電源接入無線接收器電源端;?

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,上端由導線焊接引出,電極之間設有間距由工程塑料注塑成一體,粘合在無線發射器工程塑料盒底,電極引出導線連接土壤濕度測量電橋測量橋臂;?

水源檢測傳感器由一段塑料水管內截面設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,引出處設有防潮濕外護套管,電極引出屏蔽電纜線連接水源檢測信號發生器、水源光耦控制開關,水源檢測傳感器塑料水管連接水源進水管和水泵;?

無線發射器由射頻晶體振蕩器、射頻功率放大器、脈沖編碼器、調制器、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制器?饋電串聯相接,調制器輸入端接脈沖編碼器編碼脈沖,調制器電源端由攜帶土壤濕度測量信息功率放大器驅動,經天線發射;

無線接收器由天線信號接入射頻高放、混頻,本機晶振信號接入混頻器,混頻后提取中頻信號經放大、解調、低放至脈沖譯碼器,脈沖譯碼器輸出經驅動繼電器三極管與水源光耦控制開關光耦光電三極管串聯相接,繼電器觸點連接交流接觸器控制線圈,交流接觸器觸點連接單相電機水泵和交流單相電源,解調土壤濕度測量信息控制單相電機水泵開啟或停止灌溉。?

本實用新型產生積極效果:無線遙測遙控農田土壤濕度全自動灌溉,尤其離水源較遠、水源不足或地勢不平坦農田土壤濕度保持在規定范圍內,作物都能處于最佳生長狀態,省時省力大大提高農業種植生產水平。土壤濕度傳感器、水源檢測傳感器電極均設成正弦波傳感有效防護措施,避免因直流電傳感電極產生電解極化腐蝕,保障無線遙測遙控水泵長期可靠使用,無線收/發晶振高穩頻遙測遙控、脈沖編碼譯碼容量大,抗干擾性強,相鄰農田運行穩定、可靠,互不干擾。?

附圖說明

圖1本實用新型技術方案原理框圖?

圖2土壤濕度傳感器示意圖?

圖3土壤濕度測量無線發射器電路?

圖4無線接收器與水泵電路?

具體實施方式

參照圖1、2、3、4,本實用新型具體實施方式和實施例,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、調制器9、無線發射器10、水源檢測傳感器15、水源光耦控制開關12、無線接收器11、繼電器13、交流接觸器14、單相電機水泵16,其中,低頻晶體振蕩器1輸出正弦波信號經緩沖放大器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輸出經差動放大器4、檢波器7、功率放大器8驅動調制器9至無線發射器10一次調制攜帶土壤濕度測量信息,無線發射器10脈沖編碼二次調制信道加密由天線發射,電磁波經空間傳輸到無線接收器11,無線接收器11脈沖譯碼信道解密,解調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12傳感信號,電源變壓器電感L2一端接入水源檢測傳感器15探測電極,另一端經隔直電容C6接二極管整流、電容濾波、限流電阻至三極管VT2電流放大驅動光耦發光二極管,光耦光電三極管與無線接收器11譯碼輸出驅動繼電器13三極管VT3串聯相接,經繼電器13觸點連接交流接觸器14線圈與控制電源,交流接觸器14觸點連接單相電機水泵16和單相交流電源,單相電機水泵16接過載保護熱繼電器,控制器電源接入無線接收器11電源端。?

低頻晶體JT振蕩器IC1a產生穩定的低頻正弦波,經緩沖放大器IC1b阻抗匹?配,有源帶通濾波器IC1c濾除高次諧波提供測量電橋優質信號源,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,達到檢測目的。?

調節電位器RP1設待灌土壤濕度,使電橋平衡,差動放大器IC1d輸出為零,檢波器IC2b、IC2c、功放IC2d無輸出信號,無線發射器沒有發射遙控指令,因此無線接收器沒譯碼信號輸出,驅動三極管VT1截止,繼電器觸點J-1常閉接通交流接觸器K,觸點K-1、K-2接通單相電機M開啟水泵運轉抽水灌溉;土壤濕度達到設定值,即減小土壤電阻率測量電橋失去平衡,差動放大器IC1d輸出信號經檢波器IC2b、IC2c、功放IC2d、VT1驅動無線發射器一次調制攜帶土壤濕度測量信息,無線射頻發射器脈沖編碼二次調制信道加密由天線A1發射,電磁波經空間傳輸到天線A2、無線接收器,無線接收器脈沖譯碼信道解密,解調土壤濕度測量信息控制繼電器常閉觸點J-1釋放交流接觸器K,觸點K-1、K-2斷開單相電機M水泵停止灌溉,完成設定供水,調節電位器RP2改變遙測遙控靈敏度。?

無線射頻接收器水源檢測傳感器檢測進水管JSG水源墑情,水源充足傳感器電極得到工頻交變正弦波導電,經隔直流電容C6、二極管VD5、VD6整流,電容C7濾波、三極管VT2電流放大驅動光耦ELD、無線接收器譯碼輸出信號驅動繼電器J、交流接觸器K控制單相電機M水泵抽水灌溉;如進水管JSG斷水,水源檢測傳感器電極開路,光耦ELD、三極管VT2截止繼電器釋放觸點J-1斷開交流接觸器K,斷開單相電機M電源,確保單相電機M停電,水泵停止抽水,防止水泵空轉受損,運行過程防止單相電機M過載接有熱繼電器FR保護。?

土壤濕度傳感器和水源檢測傳感器電極均設成正弦波傳感防護措施,有效避免因直流電傳感電極產生電解極化腐蝕,保障無線遙測遙控水泵長期可靠使用。土壤濕度測量器件IC1a~d、IC2a~d采用兩片四運放LM234,其中IC2a正輸入端電阻R18、R19分壓,輸出1/2電源電壓作為IC1a~d、IC2c~b基準電壓,使其各自工作在線性區域內,便于單電源電池供電。差動放大器IC1d正、負輸入端限幅并聯二極管VD1、VD2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、IC穩壓,電容C8、C9濾波、水泵使用安全可靠。?

無線收/發晶振高穩頻遙測遙控、脈沖編碼譯碼容量大,抗干擾性強,相鄰區域農田運行穩定、可靠,互不干擾。無線遙測遙控距離按農田灌溉面積和水源遠近設置載頻、發射功率及天線輻射特性、接收靈敏度,載波使用ISM頻率2.45GHz,發射功率15mdb,接收靈敏度-100mdb,1/4波長天線收/發,控制數十米至數百米灌溉。單相電機水泵電網導線鋪設方便,電機功率容量10kw,水泵抽水量10000L/nin,灌溉40公頃農田。?

本實用新型無線遙測遙控農田土壤濕度全自動灌溉,尤其離水源較遠、水源不足和地勢不平坦農田灌溉,水分達到充足或足夠滋潤停止供水,缺水再次開泵供水,水分充足關機,以此循環自動開機、關機,無須人工操作,避免缺水或過量供水,全自動智能高效節水節電,使農田土壤濕度保持在規定范圍內,作物都能處于最佳生長狀態,省時省力大大提高農業種植生產水平。?

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