專利名稱：自動給水控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種給水控制裝置，特別是涉及一種通過偵測一段時間的自然環(huán)境的環(huán)境變化參數(shù)例如日照、雨量及溫度作出運(yùn)算和判斷以控制最佳出水時間及出水量多寡的自動給水(Auto Sprinkler)控制裝置。
背景技術(shù)：
以往的太陽能應(yīng)用多為日照充分時將光能轉(zhuǎn)換為供應(yīng)負(fù)載的用電，并將多余電能儲存于蓄電池以在日照不足時仍可供應(yīng)負(fù)載用電，也就是以自然界的陽光作為綠色能源， 取代傳統(tǒng)耗能的發(fā)電方式。在搭配太陽能供電的電子裝置方面多為戶外用品，讓太陽能的應(yīng)用層面更為廣泛，已知例如太陽能給水控制裝置，有搭配計時器、溫度偵測器或濕度偵測器等功能，然而，如何讓太陽能供電的器具更節(jié)省元件成本及智能化，仍是目前亟需解決的問題?，F(xiàn)有給水控制裝置的缺失包括1.人工設(shè)定呆板復(fù)雜需要以人機(jī)接口設(shè)定供水時間和供水量，無法依據(jù)自然環(huán)境的變化自動修正運(yùn)作。2.充電電池污染雖然采用太陽能供電，但蓄電仍然使用充電電池，因此無法避免二次污染的問題。3.無法偵測雨量無法根據(jù)過去雨量變化調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)墓┧?.無法自動判斷溫度例如應(yīng)用于灑水降溫功能時，無法根據(jù)溫度作出適當(dāng)?shù)呐袛嗉疤幚怼?br>
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有給水控制裝置的人工設(shè)定呆板復(fù)雜的問題，本發(fā)明的一目的是提供一種長時間記錄環(huán)境變化參數(shù)例如日照、雨量和溫度，以作為最佳供水時間與供水量的判斷的自動給水控制裝置。本發(fā)明的另一目的，為了克服現(xiàn)有給水控制裝置無偵測雨量的問題，本發(fā)明自動給水控制裝置具有一偵測雨量變化的雨量偵測模塊以依據(jù)過去雨量多寡而提供適度的供水。本發(fā)明的又一目的，為了克服現(xiàn)有給水控制裝置應(yīng)用于灑水降溫功能時無法判斷夏日或冬日作出適當(dāng)?shù)呐袛嗉疤幚淼膯栴}，自動給水控制裝置具有一偵測溫度變化的溫度偵測器以依據(jù)溫度高低而提供適度的供水。本發(fā)明的再一目的，為了克服現(xiàn)有給水控制裝置的充電電池污染的問題，自動給水控制裝置的蓄電池不使用傳統(tǒng)充電電池而改用超級電容。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的整體技術(shù)方案是本發(fā)明自動給水控制裝置包含一將光能轉(zhuǎn)化成一供應(yīng)電能的太陽能電池、一將供應(yīng)電能轉(zhuǎn)換為一充電電能的充電電路， 及一儲存充電電能以輔助太陽能電池供電的蓄電池、一調(diào)節(jié)模塊及一控制模塊；調(diào)節(jié)模塊具有一受一控制訊號控制產(chǎn)生一驅(qū)動訊號的驅(qū)動電路，及一受驅(qū)動訊號控制出水與否的調(diào)節(jié)閥?？刂颇K具有一控制器、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、一記憶體模塊、一計時器、一輸入接口及一輸出接口，控制器控制輸入接口取得太陽能電池的一日照偵測訊號，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為一日照量測資料記錄于記憶體模塊，再依據(jù)一段期間記錄的日照量測資料判斷是否令輸出接口輸出控制訊號給調(diào)節(jié)模塊以使驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號給調(diào)節(jié)閥以控制出水。較佳的，所述自動給水控制裝置還包括一雨量偵測模塊，控制器控制輸入接口取得雨量偵測模塊的一雨量偵測訊號，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換為一雨量量測資料記錄于記憶體模塊，再依據(jù)一段期間記錄的雨量量測資料判斷是否令輸出接口輸出控制訊號給調(diào)節(jié)模塊以使驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號給調(diào)節(jié)閥以控制出水。較佳的，所述自動給水控制裝置還包括一用于封裝電路元件的殼體；一容置槽，形成于殼體頂面且向下凹設(shè)供蓄積雨水或露水；兩導(dǎo)電柱，位于容置槽內(nèi)且外露于殼體，依據(jù)介于兩導(dǎo)電柱之間的水量而有不同阻抗變化，及/或所述導(dǎo)體是可用金屬碰觸使二者完全短路，令控制器通過輸入接口得以偵測到此碰觸作為本裝置使用者設(shè)定的測試。較佳的，所述的自動給水控制裝置還包括一溫度偵測器，所述控制器取得溫度偵測器的一溫度偵測訊號，再依據(jù)一段期間記錄的溫度量測資料判斷是否令輸出接口輸出控制訊號給調(diào)節(jié)模塊以使驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號給調(diào)節(jié)閥以控制出水。較佳的，所述的自動給水控制裝置還包括一閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊，控制器利用閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊產(chǎn)生的一閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測訊號，再依據(jù)閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測訊號判斷使用者設(shè)定的供水時間，令輸出接口輸出控制訊號給調(diào)節(jié)模塊，以使驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號給調(diào)節(jié)閥以控制出水與否。較佳的，所述的蓄電池是至少一超級電容。本發(fā)明自動給水控制裝置的有益效果在于利用在一段期間內(nèi)偵測到的太陽能電池產(chǎn)出供應(yīng)電能作為判斷日照多寡的偵測訊號來源，無須增加額外光電偵測器的成本，另外，同時記錄這一段時間的雨量狀況和溫度狀況并據(jù)以判斷控制出水量和供水時間，達(dá)到使自動給水控制裝置的控制功能更為智能化的目的。


圖1是一曲線圖，說明太陽能電池產(chǎn)生的電壓曲線圖中的日照強(qiáng)度較高有較大的輸出電壓；圖2是一電路方塊圖，說明本發(fā)明自動給水控制裝置的較佳實施例；圖3是本發(fā)明的電路方塊圖，說明控制模塊內(nèi)部各元件的運(yùn)作原理；圖4是一曲線圖，說明對日照偵測訊號的監(jiān)控數(shù)值；圖5是一曲線圖，說明對雨量偵測訊號的監(jiān)控數(shù)值；圖6是一電路圖，說明自動給水控制裝置的詳細(xì)元件；圖7是一結(jié)構(gòu)示意圖，說明自動給水控制裝置具有殼體及容置槽且容置槽內(nèi)有導(dǎo)體。圖中1.自動給水控制裝置；11.太陽能電池；12.分壓電路；13.蓄電池；14.充電電路；15.雨量偵測模塊；151-152.導(dǎo)體；16.閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊；2.控制模塊； 20.控制器；211.輸入接口 ；212.輸出接口 ；22.計時器；23.模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器；24.記憶體模塊；241.閃存；242.隨機(jī)存取內(nèi)存；25.溫度偵測器；3.調(diào)節(jié)模塊；301.控制訊號；302. 驅(qū)動訊號；31.驅(qū)動電路；311.第一驅(qū)動單元；312.第二驅(qū)動單元；32.調(diào)節(jié)閥；41.殼體； 42.容置槽。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參閱圖1，太陽能電池產(chǎn)生的日照強(qiáng)度-電壓曲線圖中，隨著日照強(qiáng)度 (Irradiation)(單位W/m2)較高時，會有較大的輸出電壓，也就是輸出電壓與日照強(qiáng)度具有正相關(guān)的關(guān)系。參閱圖2，本發(fā)明的較佳實施例中，自動給水控制裝置1包含一太陽能電池11、一分壓電路12、一蓄電池13、一充電電路14、一雨量偵測模塊15、一閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊16、一調(diào)節(jié)模塊3及一控制模塊2。太陽能電池11將光能轉(zhuǎn)化成一供應(yīng)電能Vin ；充電電路14將供應(yīng)電能Vin轉(zhuǎn)換為一充電電能；蓄電池13是至少一超級電容，儲存充電電能以輔助太陽能電池11得到一不受晝夜和晴雨天氣影響的長期穩(wěn)定電源。調(diào)節(jié)模塊3具有一受控制模塊2輸出的控制訊號301控制產(chǎn)生一驅(qū)動訊號302的驅(qū)動電路31，及一受驅(qū)動訊號302控制出水與否的雙穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)閥32。參閱圖3，控制模塊2控制協(xié)調(diào)各元件的運(yùn)作，其具有一控制器20、一計時器 (Timer) 22、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器23、一記憶體模塊M、一溫度偵測器25、一輸入接口 211及一輸出接口 212，控制器20具有模擬控制方式及數(shù)字控制方式，記憶體模塊M包括一閃存 (Flash) 241及一隨機(jī)存取內(nèi)存(RAM042。輸入接口 211接收來自分壓電路12的一日照偵測訊號Vs。lm、來自充電電路14的一供電訊號Vaiii、雨量偵測模塊15的一雨量偵測訊號VK，及接收來自閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊16的一閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測訊號\。在電力偵測方面，主要是由控制器20自輸入接口 211取得來自充電電路14的供電訊號VAm，借此得知目前的供電狀況。在溫度偵測方面，控制器20直接取得溫度偵測器25的一溫度偵測訊號。在日照量偵測(Solar monitor)方面，控制器20主要是自輸入接口 211取得經(jīng)過分壓電路12將太陽能電池11的輸出電壓分壓后的日照偵測訊號Vs。lm，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器23模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換為一日照量測資料記錄于記憶體模塊M的閃存241或隨機(jī)存取內(nèi)存 M2，再依據(jù)一段期間記錄的日照量測資料判斷出白晝與黑夜周期得到一最佳供水時間，例如當(dāng)農(nóng)務(wù)園藝運(yùn)作時通常為日出后日落前，又例如當(dāng)夏日灑水降溫時為正午前后。參閱圖4，以過去兩天48小時對日照偵測訊號Vs。lm的監(jiān)控為例，控制器20內(nèi)部可計算出平均日照量，例如夏天艷陽高照的日子和臺風(fēng)陰雨的日子會有明顯的反差，又例如冬天日照時間較夏天日照時間短也會得到明顯的差異。
在雨量偵測(Rain Monitor)方面，控制器20主要是自輸入接口 211取得雨量偵測模塊15的雨量偵測訊號VK，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器23模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換為一雨量量測資料記錄于記憶體模塊M的閃存241或隨機(jī)存取內(nèi)存M2。參閱圖5，以過去兩天48小時對雨量偵測訊號Vk的監(jiān)控為例，類似于日照偵測的范例，控制器20內(nèi)部可計算出平均降雨量，晴天時雨量偵測訊號Vk的雨量偵測值為高，雨天則雨量偵測訊號\的雨量偵測值為低?？刂破?0主要是利用閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊16連接驅(qū)動電路31以獲取閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測訊號Vg，此設(shè)定是使用者利用可調(diào)電阻VRl唯一可改變的調(diào)節(jié)設(shè)定參數(shù)。控制器20再依據(jù)這一段期間記錄的溫度量測、雨量量測和日照量測自然參數(shù)資料計算出供水量，再乘上使用者時間常數(shù)設(shè)定，判斷是否令輸出接口 212輸出控制訊號301 給調(diào)節(jié)模塊3，以使驅(qū)動電路31產(chǎn)生驅(qū)動訊號302給雙穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)閥32以控制出水與否。參閱圖6，自動給水控制裝置1的詳細(xì)電路中，太陽能電池11將接收的光能轉(zhuǎn)換產(chǎn)生供應(yīng)電能Vin后，各元件的作用原理說明如下。分壓電路12具有分壓電阻Rl至R3及電容C6，其中的電阻R1、R2為串聯(lián)電阻，電阻R3與電容C6并聯(lián)，主要是將供應(yīng)電能Vin進(jìn)行分壓后產(chǎn)生日照偵測訊號vs。lm以通知控制模塊2。充電電路14具有二極體Dl至D5、電阻R4至R6及電容C7，二極體Dl是令太陽能電池11產(chǎn)生的供應(yīng)電能Vin順向供給電阻R4至R6及電容C7，并防止太陽能電池11產(chǎn)生的供應(yīng)電能Vin過低時反向，并產(chǎn)生供電訊號Vaiii以通知控制模塊2。蓄電池13是采用超級電容Cl至C5，其中的超級電容Cl至C3是接受太陽能電池 11產(chǎn)生的供應(yīng)電能Vin產(chǎn)生供電電壓Va供給調(diào)節(jié)閥32使用，超級電容C4至C5則是接受供應(yīng)電能Vin經(jīng)過二極體Dl至D5降至適當(dāng)供電電壓VB供給控制模塊2使用。雨量偵測模塊15具有兩導(dǎo)體151、152、一電阻R7及電容C8，兩導(dǎo)體151、152用于量測雨量，二者之間無水分(干燥時)則開路，若有水介于二者之間則依據(jù)雨水量而有不同阻抗變化，因而可得到一可變電阻S2，且可變電阻S2并聯(lián)電容C8，用以產(chǎn)生雨量偵測訊號 Vk以通知控制模塊2。閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊16具有電容C9及一可調(diào)電阻VR1，可調(diào)電阻VRl具有刻度，可供使用者微調(diào)閥門開關(guān)時間，并用以產(chǎn)生閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測訊號\以通知控制模塊2。參閱圖7，自動給水控制裝置1具有一殼體41及一形成于殼體41頂面且向下凹設(shè)的容置槽42，容置槽42內(nèi)具有兩導(dǎo)體151、152，太陽能電池11及兩導(dǎo)體151、152外露于殼體41的頂面，其他電路元件是封裝于殼體41內(nèi)；在殼體41內(nèi)部具有防水處理的機(jī)構(gòu)，由于并非本發(fā)明重點(diǎn)，在此不多加詳述。容置槽42內(nèi)的兩導(dǎo)體151、152在本較佳實施例是兩導(dǎo)電柱，且容置槽42內(nèi)可蓄積雨水或露水，導(dǎo)體151、152的作用是若有水介于二者之間則依據(jù)水量而有不同阻抗變化以通知控制器20作為判斷雨量多寡的依據(jù)。配合圖3及圖6，導(dǎo)體151、152的另一作用是使用者可用金屬碰觸使二者完全短路，令控制器20通過輸入接口 211的雨量偵測訊號Vk得以偵測到此人為碰觸，并立刻通過輸入接口得到一模擬訊號的閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測訊號\，經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器23數(shù)字轉(zhuǎn)換后得到一數(shù)字偵測值，假設(shè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器23的解析度為8位，則時間常數(shù)設(shè)定值可在1-255秒間設(shè)定，接著控制器20便依據(jù)時間常數(shù)設(shè)定值來觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)閥32以做出對應(yīng)時間常數(shù)的開關(guān)動作，也就是當(dāng)導(dǎo)體151、152被短路后觸發(fā)控制器20讀取時間常數(shù)設(shè)定值并控制開關(guān)動作，使用者便可依據(jù)開關(guān)動作得知實際的開關(guān)動作時間，決定是否要對可調(diào)電阻VRl (時間常數(shù)設(shè)定值)進(jìn)行微調(diào)。本較佳實施例中，驅(qū)動電路31具有一第一驅(qū)動單元311及一第二驅(qū)動單元312，第一驅(qū)動單元311及第二驅(qū)動單元312是接受控制模塊2的觸發(fā)(Trigger)信號而開啟(ON) 及關(guān)閉(OFF)雙穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)閥32的閥門，如表1所示。參閱表1，雙穩(wěn)態(tài)閥門未動作時處于一般狀態(tài)(Normal State)，完全不耗電，在接收到代表開啟(ON)的觸發(fā)訊號時才令雙穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)閥32的閥門開啟，以及在接收到代表關(guān)閉(OFF)的驅(qū)動訊號時才令雙穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)閥32的閥門關(guān)閉，其優(yōu)點(diǎn)是極低功耗，可符合節(jié)能需求，由于此為已知技術(shù)且非本發(fā)明重點(diǎn)，其詳細(xì)元件及動作原理不在此贅述。表 權(quán)利要求
1.一種自動給水控制裝置，包括一將光能轉(zhuǎn)化成一供應(yīng)電能的太陽能電池、一將供應(yīng)電能轉(zhuǎn)換為一充電電能的充電電路，及一儲存充電電能以輔助太陽能電池供電的蓄電池； 其特征在于所述自動給水控制裝置還包括一調(diào)節(jié)模塊，具有一受一控制訊號控制產(chǎn)生一驅(qū)動訊號的驅(qū)動電路，及一受驅(qū)動訊號控制出水與否的調(diào)節(jié)閥；及一控制模塊，具有一控制器、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、一記憶體模塊、一計時器、一輸入接口及一輸出接口，控制器控制輸入接口取得太陽能電池的一日照偵測訊號，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換為一日照量測資料記錄于記憶體模塊，再依據(jù)一段期間記錄的日照量測資料判斷是否令輸出接口輸出控制訊號給調(diào)節(jié)模塊以使驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號給調(diào)節(jié)閥以控制出水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動給水控制裝置，其特征在于所述自動給水控制裝置還包括一雨量偵測模塊，控制器控制輸入接口取得雨量偵測模塊的一雨量偵測訊號，經(jīng)模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換為一雨量量測資料記錄于記憶體模塊，再依據(jù)一段期間記錄的雨量量測資料判斷是否令輸出接口輸出控制訊號給調(diào)節(jié)模塊以使驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號給調(diào)節(jié)閥以控制出水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動給水控制裝置，其特征在于所述自動給水控制裝置還包括一用于封裝電路元件的殼體；一容置槽，形成于殼體頂面且向下凹設(shè)供蓄積雨水或露水；兩導(dǎo)電柱，位于容置槽內(nèi)且外露于殼體，依據(jù)介于兩導(dǎo)電柱之間的水量而有不同阻抗變化，及/或所述導(dǎo)體是可用金屬碰觸使二者完全短路，令控制器通過輸入接口得以偵測到此碰觸作為本裝置使用者設(shè)定的測試。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動給水控制裝置，其特征在于所述的自動給水控制裝置還包括一溫度偵測器，所述控制器取得溫度偵測器的一溫度偵測訊號，再依據(jù)一段期間記錄的溫度量測資料判斷是否令輸出接口輸出控制訊號給調(diào)節(jié)模塊以使驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號給調(diào)節(jié)閥以控制出水。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動給水控制裝置，其特征在于所述的自動給水控制裝置是一屋頂灑水裝置，所述控制器設(shè)定一預(yù)設(shè)氣溫，當(dāng)判斷一段期間記錄的溫度量測資料超過預(yù)設(shè)氣溫，就控制調(diào)節(jié)閥開始供水噴灑降溫，判斷一段期間記錄的溫度量測資料低于預(yù)設(shè)氣溫，再控制調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的自動給水控制裝置，其特征在于所述的自動給水控制裝置還包括一閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊，控制器利用閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測模塊產(chǎn)生的一閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測訊號，再依據(jù)閥門時間常數(shù)設(shè)定偵測訊號判斷使用者設(shè)定的供水時間，令輸出接口輸出控制訊號給調(diào)節(jié)模塊，以使驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號給調(diào)節(jié)閥以控制出水與否。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的自動給水控制裝置，其特征在于所述的蓄電池是至少一超級電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動給水控制裝置，其特征在于所述的自動給水控制裝置是小便自動沖水感應(yīng)裝置，且控制器以太陽能電池的日照偵測訊號當(dāng)作感應(yīng)沖水的控制依據(jù)；當(dāng)太陽能電池未被遮蔽時，判斷日照偵測訊號為變化不大的恒定值，此時調(diào)節(jié)閥關(guān)閉不供水；當(dāng)判斷日照偵測訊號的值降低后又升高，就控制調(diào)節(jié)閥開啟而供水一段時間后再自動關(guān)閉。
全文摘要
一種自動給水控制裝置，包含一調(diào)節(jié)模塊及一控制模塊；調(diào)節(jié)模塊具有一受一控制訊號控制產(chǎn)生一驅(qū)動訊號的驅(qū)動電路，及一受驅(qū)動訊號控制出水與否的調(diào)節(jié)閥；控制模塊具有一控制器、一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、一記憶體模塊、一計時器、一輸入接口及一輸出接口，控制器控制輸入接口取得太陽能電池的一日照偵測訊號，雨量偵測模塊的一雨量偵測訊號和控制模塊內(nèi)建的溫度偵測器的一溫度偵測訊號，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換為一日照、雨量及溫度量測資料記錄于記憶體模塊，再依據(jù)一段期間記錄的日照量測資料判斷出白晝黑夜周期以決定最佳的供水時間，并于供水時間時令輸出接口輸出控制訊號予調(diào)節(jié)模塊，令驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動訊號予調(diào)節(jié)閥以控制出水。
文檔編號F16K31/02GK102235533SQ201010161189
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者李同德 申請人:李同德