專利名稱：一種具有水位控制器的新型無土栽培裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物栽培裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種具有水位控制器的新型無土栽培裝置。
背景技術(shù)：
無土栽培是指不用自然土壤，用培養(yǎng)液或營養(yǎng)液與基質(zhì)栽培作物。無土栽培是在人力控制下，充分滿足作物對營養(yǎng)、水分、氣體條件的要求，是一種技術(shù)集約的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，具有節(jié)水、節(jié)能、省工、省肥，減輕了生產(chǎn)過程中對土壤的污染，防止連作障礙，產(chǎn)品潔凈無污染，高產(chǎn)高效的優(yōu)點(diǎn)。目前，無土栽培技術(shù)也越來越成熟，但仍面臨著許多問題，如營養(yǎng)液或培養(yǎng)液的水 位控制問題，由于作物基質(zhì)下營養(yǎng)液或培養(yǎng)液量是作物正常生長根本保障，若不能實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)栽培作物的營養(yǎng)液用量情況，則會對作物生長進(jìn)行監(jiān)控控制帶來不便，導(dǎo)致栽培作物營養(yǎng)不均衡，甚至部分死亡。還有栽培時(shí)用的基質(zhì)多采用草炭、珍珠巖等基本材料，或與蛭石、炭渣、發(fā)酵碳化的稻殼等材料簡單混合，雖然這些基質(zhì)的吸水力較強(qiáng)，但不能重復(fù)使用，利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可準(zhǔn)確地控制營養(yǎng)液的水位變化，基質(zhì)可重復(fù)使用，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便且成本低廉的具有水位控制器的新型無土栽培裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種具有水位控制器的新型無土栽培裝置，盛有營養(yǎng)液的容器、儲液池、浮板和種植槽，所述容器與儲液池連通，所述種植槽均勻分布在所述浮板上，所述種植槽的底部設(shè)有通孔，所述浮板放置在盛有營養(yǎng)液的容器內(nèi)，所述種植槽內(nèi)設(shè)有外表面包裹有親水層的基質(zhì)棒，所述容器壁上設(shè)有排水孔，所述新型無土栽培裝置還包括控制水泵從儲液池中抽取營養(yǎng)液至所述容器內(nèi)的水位控制器，其中所述水位控制器包括電源電路，與所述電源電路相連的控制電路；所述電源電路包括連接于電源的變壓器和連接于所述變壓器二次繞組的整流電路；所述控制電路包括控制水泵電源的繼電器，控制所述繼電器的NE555芯片，與所述NE555芯片相連的、置于所述容器內(nèi)的高水位探測線、中間水位探測線、低水位探測線；所述整流電路的輸出端分別通過第一可變電阻、第二可變電阻、第三可變電阻與所述高水位探測線、中間水位探測線、低水位探測線相連，所述輸出端還與所述NE555芯片的第4腳與第8腳相連，所述NE555芯片的第I腳接地，所述NE555芯片的第3腳連接發(fā)光二極管并接地，所述繼電器連接在所述變壓器的一次繞組側(cè)。 進(jìn)一步地，所述水位控制器還包括保護(hù)電路，所述保護(hù)電路包括連接在所述變壓器一次繞組側(cè)的串聯(lián)連接的熱繼電器和交流接觸器，由所述交流接觸器控制水泵電源。
進(jìn)一步地，所述整流電路的輸出端還通過第一電容接地。進(jìn)一步地，所述NE555芯片的第5腳通過第二電容接地。進(jìn)一步地，所述NE555芯片的第6腳通過第一電阻接地；所述NE555芯片的第2腳通過第二電阻接地。進(jìn)一步地，所述NE555芯片的第3腳與發(fā)光二極管之間還串聯(lián)有二極管和第三電阻。進(jìn)一步地，所述繼電器還與接觸器串聯(lián)。進(jìn)一步地，所述高水位探測線、中間水位探測線、低水位探測線為膠皮鋁線。進(jìn)一步地，所述水泵通過管道與所述儲液池連通；所述水泵通過管道與所述容器連通；所述水位控制器通過數(shù)據(jù)線與水泵連接。 更進(jìn)一步地，所述基質(zhì)棒的材料為聚酯纖維、塑料或橡膠，所述親水層為棉布或紗布，所述容器底部設(shè)有加熱管。本發(fā)明提供的新型無土栽培裝置，由于浮板中的基質(zhì)棒是包裹有親水層的，通過親水層的毛細(xì)管效應(yīng)將營養(yǎng)液吸到基質(zhì)棒上，使種子在浸潤的營養(yǎng)液中發(fā)芽生長；又由于設(shè)置了水位控制器，該水位控制器可準(zhǔn)確地控制營養(yǎng)液的水位變化，保證作物的營養(yǎng)需求，同時(shí)也不會造成由于營養(yǎng)液過量供應(yīng)的浪費(fèi)。為作物的優(yōu)良生長提供了可靠保障。本發(fā)明裝置還具有水位控制器的電路簡單，其裝置本身的結(jié)構(gòu)也很簡單，因此極大地降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，具有廣泛的應(yīng)用性。


圖I為本發(fā)明新型無土栽培裝置一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明新型無土栽培裝置中水位控制器的電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示，本發(fā)明提供的具有水位控制器的新型無土栽培裝置，包括盛有營養(yǎng)液4的容器5、放置在盛有營養(yǎng)液4的容器內(nèi)的浮板I和控制水泵14從儲液池15中抽取營養(yǎng)液至容器5內(nèi)的水位控制器8，在容器壁上設(shè)有排水孔6，浮板I上均勻分布有多個(gè)種植槽2，在種植槽2的底部還設(shè)有通孔3，在每個(gè)種植槽2內(nèi)設(shè)有基質(zhì)棒7，為利用毛細(xì)管效應(yīng)將營養(yǎng)液吸到基質(zhì)棒7上以供應(yīng)給培養(yǎng)植物，基質(zhì)棒7的外表面包裹有親水層。容器5通過管道連接有儲液池15，通過儲液池15向容器5輸送營養(yǎng)液。上述水位控制器8設(shè)置在容器5上，其中水位控制器8包括電源電路，保護(hù)電路，以及與電源電路相連的控制電路，電源電路包括連接于電源的變壓器和連接于變壓器二次繞組的整流電路；保護(hù)電路包括連接在變壓器一次繞組側(cè)的串聯(lián)連接的熱繼電器和用于控制水泵電源的交流接觸器。本發(fā)明的新型無土栽培裝置，由于使用了上述水位控制器，可準(zhǔn)確地控制容器中營養(yǎng)液的用量，根據(jù)對培養(yǎng)植物營養(yǎng)吸收的預(yù)定值，合理地控制其對營養(yǎng)液的攝入量，保證了培養(yǎng)植物的正常生長。本發(fā)明還可在容器上設(shè)置溫度傳感器12，通過該溫度傳感器12可隨時(shí)監(jiān)控培養(yǎng)植物的溫度環(huán)境，便于管理和調(diào)節(jié)培養(yǎng)溫度。為了保護(hù)抽取營養(yǎng)液的水泵14，本發(fā)明新型無土栽培裝置中的保護(hù)電路工作時(shí)當(dāng)繼電器Jl吸合后，熱繼電器J通電，電流使線圈發(fā)熱，金屬片發(fā)生形變吸合。交流接觸器C也隨之通電，產(chǎn)生電磁力，此時(shí)電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心，帶動(dòng)主觸點(diǎn)閉合，此時(shí)電路接通，驅(qū)動(dòng)水泵14轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦功率大于額定功率，繼電器J線圈發(fā)熱，使金屬片形變到一定的程度時(shí)，金屬片自動(dòng)彈開，電路斷開。隨之接觸器C電磁力消失，觸電斷開，起保護(hù)水泵作用?？刂齐娐钒刂扑?4電源的繼電器，控制繼電器的NE555芯片，與NE555芯片相連的高水位探測線A、中間水位探測線B、低水位探測線C ;該高水位探測線A、中間水位探測線B、低水位探測線C分別設(shè)置在容器內(nèi)的預(yù)定位置處。
整流電路的輸出端分別通過第一可變電阻、第二可變電阻、第三可變電阻與高水 位探測線A、中間水位探測線B、低水位探測線C相連，輸出端還與NE555芯片的第4腳與第8腳相連，NE555芯片的第I腳接地，NE555芯片的第3腳連接發(fā)光二極管并接地，繼電器連接在變壓器的一次繞組側(cè)。上述水泵14通過管道與儲液池15連通；水泵14再通過管道與容器5連通；上述水位控制器8通過數(shù)據(jù)線與水泵14連接，從而控制水泵輸送營養(yǎng)液。當(dāng)容器中營養(yǎng)液的量減少到低水位探測線C時(shí)，上述水位控制器8將啟動(dòng)水泵14進(jìn)行對營養(yǎng)液的補(bǔ)充，水泵14將儲液池15中的營養(yǎng)液抽出，送至容器5中，從而對容器5中的營養(yǎng)液進(jìn)行補(bǔ)充。當(dāng)營養(yǎng)液的水位低于預(yù)設(shè)的低水位探測線C時(shí)，NE555芯片輸出高電平，繼電器吸合，啟動(dòng)水泵14以補(bǔ)充容器中的營養(yǎng)液的量；當(dāng)水位處于預(yù)設(shè)的高水位探測線A與中間水位探測線B之間時(shí)，NE555芯片保持原狀態(tài)，繼電器處于吸合狀態(tài)，水泵繼續(xù)處于工作狀態(tài)，當(dāng)營養(yǎng)液的水位高于高水位探測線A時(shí)，NE555芯片輸出低電平，繼電器斷開，灌溉裝置停止工作，這樣使得盛水容器內(nèi)的水位始終保持在低水位探測線C的高度或以上，同時(shí)不高于高水位探測線A的高度，從而實(shí)現(xiàn)對營養(yǎng)液用量的自動(dòng)控制。為了安全起見，整流電路的輸出端還通過第一電容Ul接地，NE555芯片的第5腳通過第二電容U2接地，NE555芯片的第6腳通過第一電阻Rl接地；NE555芯片的第2腳通過第二電阻R2接地。NE555芯片的第3腳與發(fā)光二極管D6之間優(yōu)選還串聯(lián)有二極管D5和第三電阻R3。繼電器Jl優(yōu)選還與接觸器C串聯(lián)。顯然，為保證各探測線的靈敏度，上述高水位探測線A、中間水位探測線B、低水位探測線C可為膠皮鋁線。優(yōu)選的，本發(fā)明中基質(zhì)棒7的材料可為聚酯纖維、塑料或橡膠，其親水層為棉布或紗布，為更好地控制容器中培養(yǎng)植物的培養(yǎng)溫度，可在容器底部設(shè)有加熱管。在本實(shí)施例中，基質(zhì)棒由聚酯纖維制成，包裹基質(zhì)棒的為紗布，且在容器的底部設(shè)置了加熱管。為了模擬植物的生理生長環(huán)境，上述容器的內(nèi)表面優(yōu)選為黑色。由于基質(zhì)棒采用了聚酯纖維、塑料、橡膠的材料，可重復(fù)使用，提高了利用率，并且基質(zhì)棒和浮板可以一起滅菌，避免了目前基質(zhì)和浮板需分開滅菌的繁瑣工序，同時(shí)由于可反復(fù)使用也不會對環(huán)境造成污染。由于紗布具有很好的吸水性，包裹到基質(zhì)棒后使基質(zhì)棒具有良好的吸水性，以便可以利用虹吸效應(yīng)對培養(yǎng)植物進(jìn)行營養(yǎng)液的供應(yīng)。如圖2所示，整流電路與電容Ul并聯(lián)，整流電路的輸出端通過可調(diào)電阻RWl與高水位探測線A的一端以及NE555芯片的第6腳相連，還通過可調(diào)電阻RW2與中間水位探測線B的一端以及NE555芯片的第2腳相連，以及通過可變電阻RW3與低水位探測線C的一端相連，并且還直接與NE555芯片的第4與第8腳相連；NE555芯片的第I腳，第5腳通過電容U2，第3腳的輸出信號用以控制繼電器Jl的工作狀態(tài)；高水位探測線A，中間水位探測線B與低水位探測線C的另一端分別處于盛水容器的預(yù)定高度上。NE555芯片的第6腳通過電阻Rl與整流電路的輸出端相連；NE555芯片的第2腳通過電阻R2與整流電路的輸出端相連。NE555芯片的第3腳通過二極管D6與整流電路的輸入端相連，并通過二極管D5以及與該二極管D5串接的發(fā)光二極管D6、電阻R3與整流電路的輸入端相連。 整流電路為電路提供穩(wěn)定直流電壓后，NE555芯片開始工作。當(dāng)容器的水位探測線的探極A、B、C低于水位線時(shí)，均為高電位。調(diào)節(jié)RW1-RW3，使A點(diǎn)和B點(diǎn)的電位最大接近于2/3Vet與l/3Vcc。當(dāng)B、C高于容器內(nèi)的水位線時(shí)，即已低于NE555芯片的反向閾值電壓V-，NE555芯片第2腳為“地”電位，使NE555芯片發(fā)生置位，第3腳輸出的高電平使發(fā)光二極管工作并且使繼電器Jl吸合，接觸器C吸合，水泵從而運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行輸出營養(yǎng)液；當(dāng)水位上升至探極B點(diǎn)，而又未到A點(diǎn)時(shí)，它們的分壓值在l/3Vet與2/3VCC之間，狀態(tài)不變。當(dāng)水位繼續(xù)上升至A點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)電位接近電源電壓，超過了正向閾值電壓V+，相應(yīng)NE555芯片復(fù)位，輸出的低電平使Jl釋放，接觸器C釋放，灌溉裝置斷電停轉(zhuǎn)，從而對水位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其中，繼電器Jl可以與接觸器C配合控制灌溉裝置的工作狀態(tài)。繼電器Jl還與熱繼電器J配合控制灌溉裝置的工作狀態(tài)。繼電器Jl吸合后，熱繼電器J通電，并由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器C失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電路的過載保護(hù)。當(dāng)繼電器Jl吸合后，熱繼電器J通電，電流使熱繼電器的線圈發(fā)熱，金屬片發(fā)生形變吸合。與熱繼電器連接的交流接觸器C也隨之通電，產(chǎn)生電磁力，電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心，帶動(dòng)主觸點(diǎn)閉合，此時(shí)電路接通，驅(qū)動(dòng)灌溉裝置工作，一旦功率大于額定功率，熱繼電器J線圈發(fā)熱，使熱繼電器內(nèi)部不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，隨之接觸器C電磁力消失，觸電斷開。起保護(hù)水泵的作用。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種具有水位控制器的新型無土栽培裝置，包括盛有營養(yǎng)液的容器、儲液池、浮板和種植槽，所述容器與儲液池連通，所述種植槽均勻分布在所述浮板上，所述種植槽的底部設(shè)有通孔，所述浮板放置在盛有營養(yǎng)液的容器內(nèi)，所述種植槽內(nèi)設(shè)有外表面包裹有親水層的基質(zhì)棒，所述容器壁上設(shè)有排水孔，其特征在于，所述新型無土栽培裝置還包括控制水泵從儲液池中抽取營養(yǎng)液至所述容器內(nèi)的水位控制器，其中 所述水位控制器包括電源電路，與所述電源電路相連的控制電路； 所述電源電路包括連接于電源的變壓器和連接于所述變壓器二次繞組的整流電路；所述控制電路包括控制水泵電源的繼電器，控制所述繼電器的NE555芯片，與所述NE555芯片相連的、置于所述容器內(nèi)的高水位探測線、中間水位探測線、低水位探測線；所述整流電路的輸出端分別通過第一可變電阻、第二可變電阻、第三可變電阻與所述高水位探測線、中間水位探測線、低水位探測線相連，所述輸出端還與所述NE555芯片的第4腳與第8腳相連，所述NE555芯片的第I腳接地，所述NE555芯片的第3腳連接發(fā)光二極管并接地，所述繼電器連接在所述變壓器的一次繞組側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述水位控制器還包括保護(hù)電路，所述保護(hù)電路包括連接在所述變壓器一次繞組側(cè)的串聯(lián)連接的熱繼電器和交流接觸器，由所述交流接觸器控制水泵電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述整流電路的輸出端還通過第一電容接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述NE555芯片的第5腳通過第二電容接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述NE555芯片的第6腳通過第一電阻接地；所述NE555芯片的第2腳通過第二電阻接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述NE555芯片的第3腳與發(fā)光二極管之間還串聯(lián)有二極管和第三電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述繼電器還與接觸器串聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述高水位探測線、中間水位探測線、低水位探測線為膠皮鋁線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述水泵通過管道與所述儲液池連通；所述水泵通過管道與所述容器連通；所述水位控制器通過數(shù)據(jù)線與水泵連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型無土栽培裝置，其特征在于，所述基質(zhì)棒的材料為聚酯纖維、塑料或橡膠，所述親水層為棉布或紗布，所述容器底部設(shè)有加熱管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有水位控制器的新型無土栽培裝置。本發(fā)明提供的新型無土栽培裝置，盛有營養(yǎng)液的容器、儲液池、浮板和種植槽，容器與儲液池連通，種植槽均勻分布在浮板上，種植槽的底部設(shè)有通孔，浮板放置在盛有營養(yǎng)液的容器內(nèi)，種植槽內(nèi)設(shè)有外表面包裹有親水層的基質(zhì)棒，容器壁上設(shè)有排水孔，還包括控制水泵從儲液池中抽取營養(yǎng)液至容器內(nèi)的水位控制器，水位控制器包括電源電路，與電源電路相連的控制電路，電源電路包括連接于電源的變壓器和連接于變壓器二次繞組的整流電路。本發(fā)明由于基質(zhì)棒是包裹有親水層的，可通過毛細(xì)管效應(yīng)將營養(yǎng)液吸到基質(zhì)棒上，又由于設(shè)置了水位控制器，可準(zhǔn)確地控制營養(yǎng)液的水位變化，保證作物的營養(yǎng)需求，也不會造成營養(yǎng)液浪費(fèi)，且該水位控制器的電路簡單，性能可靠。
文檔編號G05D9/12GK102771366SQ20111012061
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者沈建彬 申請人:太倉市祥和蔬菜專業(yè)合作社