專利名稱：自動澆灌洗塵機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動給花木植物澆水灌溉沖洗灰塵，使土壤保持一定濕度，花木潔凈美觀的電器產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在環(huán)境綠化中，部分盆景，特別是公路、街道旁的綠化帶因人工澆水管理不力，造成花木生長不良， 甚至枯死。更為嚴(yán)重的是枝葉長期覆滿灰塵，綠色變成灰色，大煞風(fēng)景。目前，還沒有因花木枝葉灰塵厚 而自動噴水洗塵的機器設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為解決環(huán)境綠化中人工管理的不足，本發(fā)明設(shè)計一種機器，能自動檢測判斷土壤干濕和植物灰塵厚薄， 當(dāng)土壤太干或灰塵太厚時，自動澆水灌溉沖洗灰塵。
本發(fā)明設(shè)計解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如圖5所示
機器分為三部分主機、土壤干濕檢測探頭、灰塵厚薄檢測探頭。主機每小時啟動一次土壤干濕檢測 探頭和灰塵厚薄檢測探頭，每次檢測10秒鐘，二探頭將檢測信息(電壓降)傳送回主機，分別經(jīng)電壓比 較器與基準(zhǔn)電壓(即參考電壓)設(shè)定值比較。土壤干濕電壓降超過其設(shè)定時，為土壤太干；灰塵厚薄電壓 降超過其設(shè)定時，為植物灰塵太厚。當(dāng)土壤太干或灰塵太厚時，就觸發(fā)555延時器，同時啟動電磁閥(或 水泵)供水，噴頭即噴水灌溉洗塵，噴水時間到達設(shè)定值(即延時結(jié)束)，噴水停止。 本發(fā)明的有益效果是
1. 土壤保持一定濕度(根據(jù)植物、土壤、習(xí)慣等實際情況設(shè)定)，花木經(jīng)常保持清潔衛(wèi)生狀態(tài)，生長 良好，提高綠化效果，使人們能真真切切得到環(huán)境美的享受。
2. 節(jié)省資源、人力，提高工作效率，使環(huán)境綠化工程的管理逐步實現(xiàn)自動化、現(xiàn)代化。


圖1是本發(fā)明自動澆灌洗塵機電路原理圖。
圖2是土壤干濕檢測探頭結(jié)構(gòu)簡圖。圖中①.③.石墨電極，②.塑料絕緣層， .電極導(dǎo)線。 圖3是灰塵厚薄檢測探頭結(jié)構(gòu)簡圖。圖中①,紅外接收二極管(圖1中VL8)，②.探頭盒體，③.V
型透明膠片， .紅外接收二極管(圖1中VL9)， .探頭導(dǎo)線(標(biāo) 有"I"的為檢測電壓降信息線)，⑥.紅外發(fā)光二極管(圖1中 VL6、 VL7),⑦.限流電阻(圖1中R26)。
圖4是自動澆灌洗塵機面板布置圖。 圖5是自動澆灌洗塵機工作原理圖。 下面結(jié)合附圖對工作原理作進一步說明。 1. 土壤干濕檢測
工作原理土壤導(dǎo)電能力與其水分含量有關(guān)，含水量大導(dǎo)電能力強，含水量小導(dǎo)電能力弱。探頭置入 土壤中加上一定電壓(該機器采用9V直流電)就產(chǎn)生電壓降，其電壓降隨土壤含水量的減小而增大。
在圖1中R7， R8、 RP1 (圖4中的土壤干濕設(shè)定)，R9, 土壤干濕檢測探頭構(gòu)成檢測電橋。調(diào)節(jié)RP1的 阻值，可改變電壓比較器A2的電壓基準(zhǔn)值；在圖4中，土壤干濕設(shè)定旋扭向右旋轉(zhuǎn)一RP1的阻值增大一電壓基準(zhǔn)值增大。土壤逐漸變干一探頭測得的電壓降逐漸增大一當(dāng)其大于電壓基準(zhǔn)值(即大于土壤干
濕設(shè)定值)時一A2的6腳輸出高電平一啟動噴水灌溉。
綜上所述，土壤干濕設(shè)定旋扭向右旋轉(zhuǎn)一土壤保持的最低含水量減小一即土壤越干；反之，土壤越濕。 圖1中負熱敏電阻R8的作用。環(huán)境溫度、降低一R8的阻值增大一A2的電壓基準(zhǔn)值增大一土壤保持越干，
R此，安裝初期七壤干濕設(shè)定好，以后不需人們調(diào)整設(shè)定，冬季，土壤保持最低濕度自動減??；夏季，土
壤保持最低濕度自動增人。
2. 灰塵厚薄檢測
探頭工作原理紅外接收二極管在紅外光照射下屯阻減小，光越強阻值越小，在同一電流下，電壓降 越小。
在圖3中， 為圖中的VL6. VL7兩個紅外發(fā)光二極管串聯(lián)(比并聯(lián)降低耗電量)構(gòu)成；③為V型 透明膠片，其兩個表面接收環(huán)境中的灰塵^⑥發(fā)出的紅外光透過覆蓋有灰塵的兩層膠片后再照到①(圖1 中的VL8)紅外接收二極管，膠片上灰塵越厚一①接收到的光越弱一其電壓降越大；而⑥發(fā)出的紅外光直 接照到④(圖1中的VL9)紅外接收二極管，其電壓降不受膠片上灰塵的影響。值得注意的是，①、④接 收到的紅外光除⑥發(fā)出的外，還有經(jīng)常變化不定的環(huán)境自然光產(chǎn)生的，按圖3的探頭結(jié)構(gòu)，①、④會受同 等程度影響。即④起到消除環(huán)境自然光及電壓不穩(wěn)定的影響，使檢測準(zhǔn)確可靠。
檢測原理圖1中的R25, RP4 (圖4中的灰塵厚薄設(shè)定)，VL9， VL8構(gòu)成檢測電橋，調(diào)節(jié)RP4的阻值， 可改變A5電壓比較器的電壓基準(zhǔn)值。在圖4中，灰塵厚薄設(shè)定旋扭向右旋轉(zhuǎn)—RP4的阻值增大一電壓基準(zhǔn) 值增大，反之減小。RP4的電壓降接入A5的2腳，VL8的電壓降為灰塵厚薄電壓降，接入A5的3腳。
將灰塵厚薄檢測探頭安置于綠化帶中，同一時期內(nèi)探頭與綠化帶中花木受灰塵相同程度的影響，花木 上的灰塵增多一探頭膠片上的灰塵同樣增多(增厚) 一灰塵厚薄電壓降增大，當(dāng)其大于電壓降基準(zhǔn)值(灰 塵厚薄設(shè)定值)時一A5的6腳輸出高電平一啟動噴水洗塵。
綜上所述，灰塵厚薄設(shè)定旋扭向右旋轉(zhuǎn)一花木最大允許覆蓋灰塵厚度增大反之，花木最大允許覆蓋 灰塵厚度減小。
3. 定時檢測
土壤干濕檢測的過程也是土壤電解的過程，長期連續(xù)檢測，會影響探頭周圍土質(zhì)結(jié)構(gòu)和檢測的準(zhǔn)確性。 在圖1中，采用555定時器A1構(gòu)成多諧振蕩器。
工作原理接通電流瞬間，Al的3腳輸出高電平一三極管VT1導(dǎo)通一繼電器KA1得電吸合一檢測電路 電源接通—兩個檢測探頭和電壓比較器A2、 A5得電工作；IO秒鐘后，Al的3腳輸出低電平一三極管VT1 截止一檢測電路失電一檢測結(jié)束。Al的3腳輸出低電平的時間為1小時，之后，高電平、低電平循環(huán)輸出。 即每小時檢測1次，每次檢測10秒鐘。
4. 噴水啟動
在圖1中，土壤干濕檢測電路與灰塵厚薄檢測電路平行并聯(lián)，同時進行，啟動同一噴水電路。二檢測 輸出分別經(jīng)三極管VT2、 VT4反相，再分別經(jīng)二極管VD4、 VD8與電容C7，同電阻R14構(gòu)成或門電路。
工作原理檢測時，若土壤太干一A2的6腳輸出高電平一經(jīng)三極管VT2反相輸出低電平一VD4—電容 C7由高電平變?yōu)榈碗娖揭挥|發(fā)兩個并聯(lián)的555定時器A3、 A4— A3、 A4的3腳都輸出高電平一啟動噴水； 或者灰塵太厚一A5的6腳輸出高電平一經(jīng)三極管VT4反相輸出低電平一VD8—電容C7由高電平變?yōu)榈碗娖?—觸發(fā)兩個并聯(lián)的555定時器A3、 A4 —A3、 A4的3腳都輸出高電平—啟動噴水。
5. 雙控吋噴7jC—雙保險
在圖1中，噴水延時分別由A3、 C9、 R16、 RP2 (圖4中的噴水時間設(shè)定A)， A4、 C10、 R19、 RP3 (圖 4中的噴水時間設(shè)定B)兩個555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分別通過VD5, VD7同R17構(gòu)成與門電路。RP2、 RP3的阻值 為1MQ，可在4分鐘內(nèi)調(diào)節(jié)，若換為2.2MQ，可在8分鐘內(nèi)調(diào)節(jié)。
工作原理當(dāng)電容C7由高電平變?yōu)榈碗娖揭籄3、 A4的2腳同時由高電平變?yōu)榈碗娖蕉|發(fā)啟動一A3、 A4的3腳同時輸出高電平一二極管VT3導(dǎo)通一繼電器KA2得電吸合一輸出220V市E^啟動電磁閥供水一噴頭噴水。A3、 A4中任何一個的延時時間到一其3腳輸出由高電平變?yōu)榈碗娖揭籚T3都會截止一KA2失電 釋放一電磁閥關(guān)閉一噴水停止。
該電路的特點是若A3、 A4 二時基電路突然有一個發(fā)生故障，但另一個工作正常，仍能停止噴水， 可避免噴水不停事故的發(fā)生。
具體實施例方式
在圖1中，兩個檢測探頭所需電壓較低，為節(jié)省能量，選用9V直流電。定時器A1、 A3、 A4都選用555 時基電路，電壓比較器A2、 A5都選用3140型集成塊。這樣，減少集成塊種類，便于維修。在各重要工作 階段都設(shè)有指示燈顯示，既便于管理使用，也便于維修判斷故障。設(shè)置臨時檢測按扭ST1，便于灰塵厚薄 設(shè)定，土壤干濕設(shè)定和噴水時間設(shè)定的設(shè)置調(diào)整。
在圖2中，土壤干濕檢測探頭太大，不便于在盆景中安置；太小，易產(chǎn)生與土壤接觸不良。兩塊電極 大小為50X30X2mm較合適，粘結(jié)在塑料絕緣板的兩面。安裝時，選擇具有代表性之處，將探頭置于泥面 50mm以下。
在圖3中，紅外發(fā)光二極管⑥與紅外接收二極管①、④成三角形排列，①、④的軸線分別對準(zhǔn)⑥，但 ⑥的軸線在①、④之間靠近①。適當(dāng)調(diào)整此偏角大小，使膠片③上無灰塵時①的電壓降約為總壓/4,可 調(diào)在2 2. 5V。膠片③按圖示折成V型的優(yōu)點是，①透過兩層灰塵接收⑥發(fā)射的紅外光，提高檢測靈敏度； 噴水沖洗時，膠片表面灰塵易洗凈，提高檢測準(zhǔn)確性。
安裝時，灰塵厚薄檢測探頭置于綠化帶中具有代表性的位置，探頭膠片上灰塵的厚度不可能等于花木 枝葉上灰塵的厚度，且各枝葉上的灰塵厚度也不可能完全相等。因此，灰塵厚薄設(shè)定是根據(jù)實際情況及人 們的觀賞要求，憑直觀感覺而設(shè)置。故在圖4中灰塵厚薄設(shè)定刻度盤上的數(shù)字不直接代表灰塵厚薄或電壓 基準(zhǔn)值，只是便于旋扭轉(zhuǎn)動時確定位置。
在圖4中，噴水時間A、 B的設(shè)定.二者所設(shè)時間應(yīng)相同，否則，噴水實際時間就以最短時間為準(zhǔn)。
土壤干濕設(shè)定刻度盤上的數(shù)字也不直接代表含水量或電壓基準(zhǔn)值。 一是因為同一塊地各處的含水量不 一定相同；二是因為土壤的導(dǎo)電能力不但與含水量有關(guān)，還與土質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，即具有相同含水量的不同土 壤檢測到的電壓降是不同的；三是處于第一線的廣大花木管理人員也不知道(也不必知道)某花木在此地 生長良好的最低含水量，是根據(jù)實踐經(jīng)驗確定此地花木干到什么程度該澆水而確定旋扭的位置。
水源(1)池塘溪河取水.電磁閥換為水泵，接線時須在水泵與圖4的"接電磁閥開關(guān)"接線柱之 間串聯(lián)交流接觸器。(2)自來水.電磁閥開關(guān)直接接入自來水管。如自來水壓力不大，噴水效果差，在 電磁閥后接水泵加壓。水泵接線與(1)相同，電磁閥接線與水泵并聯(lián)。以上兩種根據(jù)各自實際情況而定。
噴頭當(dāng)前市場上有多種形式，應(yīng)根據(jù)各自實際情況選配，如地面寬窄、花木種類等選擇噴頭的 大小及安裝數(shù)量，以達到澆全，澆勻，灰塵沖洗干凈，節(jié)約用水，不損傷花木。
一臺機器控制地面不宜太大，因各處土壤厚薄干濕及周圍灰塵大小相差太大，不利于 土壤干濕及灰塵厚薄的設(shè)定，應(yīng)根據(jù)各自實際情況而定。
綜上所述，機器及噴水系統(tǒng)的安裝應(yīng)由有經(jīng)念的安裝公司(隊)完成。組建"噴灌洗塵安裝公司(隊)" 從事"自動澆灌洗塵"工程的安裝，將能發(fā)揮自動澆灌洗塵機的最大效益。
權(quán)利要求
1.所發(fā)明的自動澆灌洗塵機主要由三部分構(gòu)成(a)主機、(b)土壤干濕檢測探頭、(c)灰塵厚薄檢測探頭，二探頭平行并聯(lián)后與主機電連接(另外配置電磁閥、水管和噴頭)，其特征是自動定時檢測土壤干濕和花木灰塵厚薄，當(dāng)土壤太干或花木灰塵太厚時，自動噴水澆灌洗塵，保持土壤濕度在一定范圍內(nèi)和花木清潔無塵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動澆灌洗塵機，其特征是采用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器，檢測時間短(l分鐘內(nèi))，岡隔時間長，土壤干濕和灰塵厚薄同時檢測。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動澆灌洗塵機，其特征是土壤干濕檢測探頭和灰塵厚薄檢測探頭檢測得到的信息(電壓降)各自經(jīng)電壓比較器處理，二電壓比較器的輸出以或門電路結(jié)構(gòu)啟動噴水定時器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動澆灌洗塵機，其特征是噴水定時器是由兩個555定時器構(gòu)成兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，平行并聯(lián)組成雙時控制器，二者同時觸發(fā)啟動，兩定時器的輸出以與門電路結(jié)構(gòu)同時控制一 個噴水電路，起雙保險作用。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動澆灌洗塵機，其特征是灰塵厚薄檢測探頭主要部件由具有V型透明面③的探頭盒，盒內(nèi)的紅外發(fā)光二極管⑥、紅外接收二極管①、紅外接收二極管④、限流電阻⑦構(gòu)成，⑥ 與⑦串聯(lián)為一支路，①與④串聯(lián)為一支路，再將二支路并聯(lián)引出兩個接線， 端接+極，①端接-極， 又在①與④之間引出一線，即是灰塵厚薄檢測電壓降信息輸出線(以"I"表示)，①.④.⑥三者排列成三角形，V型透明片③的棱插過①. 間，但不能插進④.⑥之間，使 發(fā)出的紅外光透過③的兩個面才被①接收，而④直接接收⑥發(fā)出的紅外光。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動澆灌洗塵機，其特征是在土壤干濕檢測電橋的基準(zhǔn)電壓支路中串聯(lián)負熱敏電阻，電壓基準(zhǔn)值自動隨環(huán)境溫度的改變而改變， 一年四季，土壤濕度隨季節(jié)變化而自動改變，夏 季增大，冬季減小。
全文摘要
自動澆灌洗塵機是一種土干了就自動澆水灌溉，灰塵厚了也自動噴水洗塵的機器。定時檢測土壤的干濕和花木覆蓋灰塵的厚薄，若土壤的干濕或灰塵的厚薄超過設(shè)定值(土壤太干或灰塵太厚)，便啟動電磁閥(或水泵)噴水澆灌洗塵，噴水延長時間(簡稱噴水時間，根據(jù)實際情況設(shè)定)到，噴水停止。噴水時間設(shè)計為雙時控制(即雙保險)，以杜絕因機器故障而造成水流不止事故的發(fā)生。土壤干濕設(shè)定后，可常年不管，機器能根據(jù)季節(jié)變化自動調(diào)節(jié)控制土壤濕度夏季氣溫高，葉面蒸發(fā)水分快，土壤濕度增大；相反，冬季土壤濕度減小。從而保證花木生長良好，清潔無塵。該機全自動化，使用管理簡單，耗電低，節(jié)約水，節(jié)省人力，減少開支，使園林綠化、花木管理逐步走向現(xiàn)代化。
文檔編號B08B3/02GK101292623SQ20081006954
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者楊天匯 申請人:楊天匯