太陽(yáng)能無(wú)線遙測(cè)遙控土壤墑情全自動(dòng)灌溉水泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽(yáng)能無(wú)線遙測(cè)遙控土壤墑情全自動(dòng)灌溉水泵。
【背景技術(shù)】
[0002]生長(zhǎng)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(dòng)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(shì)不平坦，而交流電源電網(wǎng)不便鋪設(shè)，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供交流電網(wǎng)不便鋪設(shè)的農(nóng)田，測(cè)量土壤濕燥信息無(wú)線發(fā)射，電磁波空間傳輸?shù)接兴吹臒o(wú)線接收器，確定灌溉濕度和供水范圍的一種太陽(yáng)能無(wú)線遙測(cè)遙控土壤墑情全自動(dòng)灌溉水泵。
[0004]本發(fā)明技術(shù)解決方案:包括兩組太陽(yáng)能電源、全橋逆變器、土壤濕度傳感器、土壤濕度測(cè)量電橋、低頻晶體振蕩器、緩沖放大器、有源帶通濾波器、差動(dòng)放大器、精密檢波器、功率放大器、調(diào)制器、無(wú)線發(fā)射器、水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器、水源檢測(cè)傳感器、水源光耦控制開(kāi)關(guān)、無(wú)線接收器、單穩(wěn)態(tài)延時(shí)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(hào)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(cè)量電橋輸入端，土壤濕度測(cè)量電橋測(cè)量橋臂連接土壤濕度傳感器，土壤濕度測(cè)量電橋輸出經(jīng)差動(dòng)放大器、精密檢波器、功率放大器驅(qū)動(dòng)調(diào)制器至無(wú)線發(fā)射器一次調(diào)制攜帶土壤濕度測(cè)量信息，無(wú)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(wú)線接收器，無(wú)線接收器脈沖譯碼信道解密，解調(diào)土壤濕度測(cè)量信息控制水泵灌溉，無(wú)線接收器由水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器輸出低頻正弦波接入水源檢測(cè)傳感器、水源光耦控制開(kāi)關(guān)提供傳感信號(hào)，水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器由RC文氏電橋振蕩、二極管VD7、VD8穩(wěn)幅、三極管VT4射極跟隨輸出經(jīng)電容耦合接水源檢測(cè)傳感器探測(cè)電極、二極管vd5、vd6檢波、電容濾波、限流電阻至三極管VT2電流放大驅(qū)動(dòng)水源光耦控制開(kāi)關(guān)發(fā)光二極管，光電三極管與無(wú)線射頻接收器譯碼輸出驅(qū)動(dòng)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)繼電器三極管VT3串聯(lián)相接，單穩(wěn)態(tài)延時(shí)繼電器J1觸點(diǎn)接交流接觸器K線圈與全橋逆變器輸出電源，交流接觸器觸點(diǎn)K_1、κ_2連接單相電機(jī)水泵和全橋逆變器輸出電源，單相電機(jī)水泵接過(guò)載保護(hù)熱繼電器，一組太陽(yáng)能電源接全橋逆變器電源輸入端，并經(jīng)穩(wěn)壓器接水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器、水源光耦控制開(kāi)關(guān)、無(wú)線接收器電源端，另一組太陽(yáng)能電源接土壤測(cè)量無(wú)線發(fā)射器，并與土壤測(cè)量無(wú)線發(fā)射器、土壤濕度傳感器裝入工程塑料盒，注灌環(huán)氧樹(shù)脂密封；
[0005]土壤濕度傳感器至少由兩支圓柱或扁圓形石墨或不銹鋼電極，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(wú)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(cè)量電橋測(cè)量橋臂；
[0006]水源檢測(cè)傳感器由一段塑料水管內(nèi)截面設(shè)有間隔的兩個(gè)石墨或不銹鋼探測(cè)電極，屏蔽電纜線插腳連接引出，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(cè)信號(hào)發(fā)生器、水源光耦控制開(kāi)關(guān)，水源檢測(cè)傳感器塑料水管連接水源進(jìn)水管和水泵；
[0007]無(wú)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(cè)量信息功率放大器驅(qū)動(dòng)，經(jīng)天線發(fā)射；
[0008]無(wú)線接收器由天線信號(hào)接入射頻高放、混頻，本機(jī)晶振信號(hào)接入混頻器，混頻后提取中頻信號(hào)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(dòng)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)繼電器三極管與水源光耦控制開(kāi)關(guān)光電三極管串聯(lián)相接，單穩(wěn)態(tài)延時(shí)繼電器J1觸點(diǎn)Jh接交流接觸器K線圈與全橋逆變器輸出電源，交流接觸器觸點(diǎn)KfIL2連接單相電機(jī)水泵和全橋逆變器輸出電源，單相電機(jī)水泵接過(guò)載保護(hù)熱繼電器，解調(diào)土壤濕度測(cè)量信息控制單相電機(jī)水泵開(kāi)啟或停止灌溉；
[0009]兩組太陽(yáng)能電源分別由光伏電池板E1輸出經(jīng)阻塞二極管VDltl、繼電器J2觸點(diǎn)Jy1接蓄電池E2、蓄電池E2過(guò)壓控制取樣接電位器RP4，可調(diào)端接窗口電壓比較芯片ICa正輸入端，欠壓控制取樣接電位器RP3，可調(diào)端接窗口電壓比較芯片ICb負(fù)輸入端，窗口電壓比較芯片ICa負(fù)輸入端和窗口電壓比較芯片ICb正輸入端經(jīng)電阻R47、R48分壓接穩(wěn)壓管VD15電壓作基準(zhǔn)參考，窗口電壓比較輸出經(jīng)三極管接繼電器J2，蓄電池E2串接快速熔絲F，并接有防反接二極管VD11，一組太陽(yáng)能電源接全橋逆變器電源輸入端，并經(jīng)穩(wěn)壓接水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器、水源光耦控制開(kāi)關(guān)、無(wú)線接收器電源端、另一組太陽(yáng)能電源接土壤測(cè)量無(wú)線發(fā)射器；
[0010]全橋逆變器由絕緣柵功率三極管VT5、VT6、VT7、VT8組成PWM脈寬調(diào)制橋式逆變，四個(gè)管子?xùn)艠O分別接PWM控制器信號(hào)電壓，集電極和發(fā)射極并聯(lián)續(xù)流二極管抑制變壓器產(chǎn)生反向電壓，VT5發(fā)射極串聯(lián)VT6集電極連接變壓器T初級(jí)電感TL1 一端，VT7發(fā)射極串聯(lián)VT8集電極連接變壓器初級(jí)電感TL1另一端，太陽(yáng)能電源正極接VT5、VT7集電極，太陽(yáng)能電源負(fù)極接VT6、VT8發(fā)射極，變壓器次級(jí)電感TL2作為全橋逆變器輸出電源，由無(wú)線接收器單穩(wěn)態(tài)延時(shí)繼電器J1觸點(diǎn)Jw連接交流接觸器K控制線圈與全橋逆變器輸出電源，交流接觸器IC1、K_2接單相電機(jī)水泵，互感器PL穿入負(fù)載拾取電流信號(hào)反饋接PWM控制器脈寬調(diào)制。
[0011]本發(fā)明產(chǎn)生積極效果:太陽(yáng)能無(wú)線遙測(cè)遙控農(nóng)田土壤濕度全自動(dòng)灌溉，尤其離水源較遠(yuǎn)、水源不足和地勢(shì)不平坦農(nóng)田灌溉，解決交流電網(wǎng)不便鋪設(shè)，土壤濕度保持設(shè)定范圍內(nèi)，不同作物都能處于最佳生長(zhǎng)狀態(tài)，省時(shí)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(cè)傳感器電極均設(shè)成交流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(wú)線遙測(cè)遙控水泵長(zhǎng)期可靠使用，無(wú)線收/發(fā)晶振高穩(wěn)頻遙測(cè)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。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1本發(fā)明技術(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(cè)量無(wú)線發(fā)射器電路
[0015]圖4水源檢測(cè)傳感無(wú)線接收器電路
[0016]圖5全橋逆變器與單相電機(jī)水泵電路
[0017]圖6太陽(yáng)能電源控制電路
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照?qǐng)D1、2、3、4、5、6，本發(fā)明【具體實(shí)施方式】和實(shí)施例，包括兩組太陽(yáng)能電源18、全橋逆變器17、土壤濕度傳感器6、土壤濕度測(cè)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(dòng)放大器4、精密檢波器7、功率放大器8、調(diào)制器9、無(wú)線發(fā)射器10、水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器15、水源檢測(cè)傳感器16、水源光耦控制開(kāi)關(guān)12、無(wú)線接收器11、單穩(wěn)態(tài)延時(shí)繼電器13、交流接觸器14、單相電機(jī)水泵19，其中，低頻晶體振蕩器I輸出正弦波信號(hào)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(cè)量電橋5輸入端，土壤濕度測(cè)量電橋5測(cè)量橋臂連接土壤濕度傳感器6，土壤濕度測(cè)量電橋5輸出經(jīng)差動(dòng)放大器4、精密檢波器7、功率放大器8驅(qū)動(dòng)調(diào)制器9至無(wú)線發(fā)射器10 —次調(diào)制攜帶土壤濕度測(cè)量信息，無(wú)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(wú)線接收器11，無(wú)線接收器11脈沖譯碼信道解密，解調(diào)土壤濕度測(cè)量信息控制水泵灌溉，無(wú)線接收器11由水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器15輸出低頻正弦波接入水源檢測(cè)傳感器16、水源光耦控制開(kāi)關(guān)12提供傳感信號(hào)，水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器15由RC文氏電橋振蕩、二極管VD7、VD8穩(wěn)幅、三極管VT4射極跟隨輸出經(jīng)電容耦合接水源檢測(cè)傳感器16探測(cè)電極、二極管VD5、VD6檢波、電容濾波、限流電阻至三極管VT2電流放大驅(qū)動(dòng)水源光耦控制開(kāi)關(guān)12發(fā)光二極管，光電三極管與無(wú)線接收器11譯碼輸出驅(qū)動(dòng)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)繼電器三極管VT3串聯(lián)相接，繼電器13觸點(diǎn)Jw接交流接觸器K14線圈與全橋逆變器輸出電源，交流接觸器觸點(diǎn)Κ_ρ K_2連接單相電機(jī)水泵19和全橋逆變器17輸出電源，單相電機(jī)水泵19接過(guò)載保護(hù)熱繼電器FR，一組太陽(yáng)能電源18輸出+V經(jīng)開(kāi)關(guān)S1接全橋逆變器17電源輸入端，并經(jīng)穩(wěn)壓接水源檢測(cè)信號(hào)發(fā)生器15、水源光耦控制開(kāi)關(guān)12、無(wú)線接收器11電源端，另一組太陽(yáng)能電源18輸出+V經(jīng)開(kāi)關(guān)S1接土壤測(cè)量無(wú)線發(fā)射器10，并與土壤測(cè)量無(wú)線發(fā)射器10、土壤濕度傳感器6裝入工程塑料盒，注灌環(huán)氧樹(shù)脂密封。
[0019]兩組太陽(yáng)能電源控制電路相同，土壤檢測(cè)、無(wú)線發(fā)射使用小功率太陽(yáng)能電池和蓄電池，無(wú)線接收、全橋逆變器和單相電機(jī)水泵由大功率太陽(yáng)能電池和蓄電池供電。太陽(yáng)能電池E1白天光照供水泵工作的同時(shí)還對(duì)蓄電池E2充電，晚間由蓄電池E2供電開(kāi)泵，晝夜抗旱灌溉。窗口電壓比較芯片ICa、Icb輸出電平經(jīng)三極管VT9驅(qū)動(dòng)繼電器J2控制充電欠壓、過(guò)壓，保護(hù)蓄電池E2正常運(yùn)行。欠壓控制是在蓄電池E2電壓低于窗口電壓比較芯片ICa參考電壓時(shí)，繼電器J2吸合，觸點(diǎn)Jy1接通蓄電池E2充電，當(dāng)蓄電池E2電壓充足，過(guò)壓控制電壓高于窗口電壓比較芯片ICb參考電壓，繼電器J2釋放觸點(diǎn)J2_1;切斷太陽(yáng)能電池E1對(duì)蓄電池E2充電。開(kāi)泵電能消耗降低蓄電池E2電壓，太陽(yáng)能電源恢復(fù)充電。
[0020]并聯(lián)繼電器J2兩端二極管VD14抑制反向電壓。穩(wěn)壓管VD15及電阻R46、電容C15穩(wěn)壓保障欠壓、過(guò)壓準(zhǔn)確控制。窗口電壓比較芯片IC選用LM358雙運(yùn)放。
[0021]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IC1。濾除高次諧波提供測(cè)量電橋優(yōu)質(zhì)信號(hào)源，作用于土壤濕度傳感