无需外接电源的自动灌溉系统
扫描二维码
随时随地手机看文章
O 引言
水是生命的基础，植物正常的生命活动就是建立在不断地吸水、传导与运输、利用和散失的过程之上。在我国水资源却严重不足，使我国成为世界上13个淡水资源最贫乏的国家之一。人均占有淡水资源仅为世界人均占有量的四分之一。水资源的匮乏给我国农业发展带来了极大的障碍和困难。农作物生长的土壤需要保持一定的湿度，人们通常根据种植的经验对农作物进行灌溉，不能及时或不能精确地控制浇水的多少，往往造成大水漫灌，在很大程度上白白地浪费掉一大部分水资源。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。
1 设计目标与实现方案描述
针对现有的自动灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。
1.1 信号采集部分
1.1.1 土壤湿度检测
采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100%。
当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。
调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。
1.1.2 日光强弱检测
通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输出低电平，此时无论土壤干燥与否均不浇水。此处用NE555进行判断，当傍晚日光较弱，光敏电阻阻值较大NE555翻转，输出高电平(为电源电压)。
1.2 灌溉控制
1.2.1 与门判断
当IC1和IC2同时输出高电平时，IC3 CD4073输出高电平。无论IC1和IC2中任一不满足条件，IC3都输出低电平。
1.2.2 延时电路
通过CD4060和电容电阻和可调电阻组成的震荡电路实现延时从CD4060开始工作到进入保持状态这段时间就是灌溉时间。可调节Rp3的阻值来改变延时时间。
1.3 电源部分
由于自来水在水管中流动的速度较快，可以把其中的部分动能回收利用。用自来水压力推动风叶片带动微型的发电机，将发电机发出电能存储到锂电池中，再通过升压电路将锂电池中电能转存到6 V或者12V蓄电池中。用这部分电能为自动灌溉监控电路提供电能。
1.4 执行部分
使用湿度检测部分输出的电压来控制继电器的吸合，进而控制电磁阀的通断，实施自动灌溉。
电磁阀与电源间加一开关，使其可强制打开和关闭。当想欣赏灌溉美景时，强制打开电磁阀即可。
2 结语
试验证明该装置具有下述优点：
(1)系统稳定性好。电路主要由模拟电路构成，要求精度不高，稳定性好，监控范围和延时时间都可调节。
(2)安全性高。本装置由自来水发电，输出为低电压，无任何安全隐患。
(3)成本低。该装置无需外接电源，无噪音、造价低、体积小、适用范围广泛，很容易推广使用。
(4)环保。自来水发电节约能源，无污染，保护，环境。
(5)可与园林开发商合作，可为种植业节省大量的人力、物力，该节能设备将成为种植业的受益点。
(6)可用于偏远山村，电力不发达的地方，使当地的经济作物生长的更好。
下载文档日本三菱电机公司(Mitsubishi Electric)20日就一系列检查违规问题，公布了外部专家组成的调查委员会的最终报告，透露称自今年5月公布第3份报告以后，在11个生产据点新发现了总计70起违规。累计违规数达到1...
关键字： 三菱电机 MITSUBISHI IC2022年10月20日—领先于智能电源和智能感知技术的安森美(onsemi，美国纳斯达克股票代号：ON)，将主办一系列面向工程师的电源在线直播，以提高他们的电源设计敏锐性，从而提高能效和系统性能。
关键字： 安森美(onsemi) 电源私募股权投资机构Advent International与全球最大的家族企业之一Wilbur-Ellis宣布达成一项合并双方生命科学和特种化学品解决方案业务(分别为Caldic以及Conell)的协议，以创建业内的全球领...
关键字： IC INTERNATIONAL ADV
热门文章
编辑精选
论坛活动
技术子站
资料下载
技术学院
- TrendForce集邦咨询: 利基需求升温叠加MLC转单效应，预估2H26 SLC NAND价格将上涨120-170%
- TrendForce集邦咨询: 受长约定价机制影响，预估3Q26 Server DRAM合约价将季增13-18%
- TrendForce集邦咨询: AI高端MLCC激励日韩大厂订单出货比创新高，2H26缺货风险提升
- TrendForce集邦咨询：3Q26存储器价格受AI服务器支撑，但消费端压力扩大使得涨幅收敛
- TrendForce集邦咨询: 苹果全面调价带来消费端需求变量，预估2026年全球笔记本出货将减少13.6%
- TrendForce集邦咨询: 苹果将导入未来显示色彩基准，加速重构OLED发光材料体系
- TrendForce集邦咨询: AI零部件产能排挤、大厂减产加剧，预估晶圆代工成熟制程涨价效应延伸至2027年
- TrendForce集邦咨询: 英伟达800V Power Rack成Vera Rubin选用方案，预估至Rubin Ultra世代扩大采用
