陳永斌+楊文喆+邵恩樂(lè)+林新杰+江海兵

摘 ?要 ?進(jìn)行了家用智能澆花裝置的總體方案設(shè)計(jì)，利用土壤濕度傳感器進(jìn)行花盆土壤的濕度檢測(cè)，進(jìn)行反饋控制，實(shí)現(xiàn)家庭花卉自動(dòng)澆水，當(dāng)濕度傳感器檢測(cè)的濕度低于設(shè)定濕度時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)進(jìn)行自動(dòng)澆水，當(dāng)花盆土壤達(dá)到設(shè)定的濕度時(shí)就停止?jié)菜?，在考慮花種不同和生長(zhǎng)環(huán)境等因素下，設(shè)置了不同的控制方式。

關(guān)鍵詞 ?濕度傳感器;檢測(cè);自動(dòng)澆水;反饋

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-7597（2014）21-0010-01

Development of home intelligent

watering device

CHEN Yongbin，YANG Wenzhe，SHAO Enle，LIN Xinjie，JIANG Haibing

（College of Mechanical Engineering， Quzhou University， Quzhou，Zhejiang 324000）

Abstract： The family smart flower-watering device is designed. It can open the valve and water automatically the flower in the house when the soil humidity which is detected by a humidity sensor lower than the setting ones， and when they are equal， the valve automatically closes. According to the different flower species， the different watering modes are set.

Keywords： humidity sensor; detect; Automatic watering ; feedback

1 ?家用智能澆花裝置

家用智能澆花裝置，是在養(yǎng)花過(guò)程中，自動(dòng)給花補(bǔ)給水

分[1-4]。水箱的進(jìn)口由單向閥與家用水管接通，保證水源的供給。其原理是通過(guò)浮子機(jī)構(gòu)來(lái)控制水箱水量，通過(guò)土壤濕度傳感器將信息反饋至控制電路，經(jīng)處理后通過(guò)電子電路來(lái)控制自動(dòng)水閥門(mén)水的流量，噴頭來(lái)實(shí)現(xiàn)水的噴灑。其澆花的特點(diǎn)為噴灑式澆花，便于土壤吸收，克服了普通工人澆花由于一次性澆水過(guò)多而外溢。該裝置適合家庭陽(yáng)臺(tái)、天臺(tái)、庭院等場(chǎng)地使用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，能實(shí)現(xiàn)濕度的自動(dòng)控制，也可以作為家庭外出長(zhǎng)期度假自動(dòng)給花補(bǔ)水的一個(gè)自動(dòng)化裝置。

2 ?方案設(shè)計(jì)

家用智能澆花裝置主要由水箱、單向電磁閥、浮子裝置、噴淋裝置、土壤濕度傳感器、蓄電池、變換電路和控制系統(tǒng)等組成。其結(jié)構(gòu)組成原理如下：①通過(guò)浮子機(jī)構(gòu)來(lái)控制水箱水位，無(wú)需使用電動(dòng)機(jī)，利用濕度傳感器向控制電路發(fā)出的信號(hào)來(lái)開(kāi)閉自動(dòng)閥門(mén)，由可設(shè)定的濕度百分比來(lái)控制澆水量的多少;②可在無(wú)人看管下，根據(jù)濕度自動(dòng)澆水，全自動(dòng)智能化管理，而且還能節(jié)約能源符合可持續(xù)發(fā)展要求;③該家用智能澆花裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)，能適應(yīng)絕大多數(shù)家庭的需求。

1）浮子裝置。

家用智能澆花機(jī)的蓄水機(jī)構(gòu)采用球水位控制裝置（圖1所示），水箱里的浮子通過(guò)長(zhǎng)柄帶動(dòng)進(jìn)水閥門(mén)，水位低時(shí)閥門(mén)開(kāi)大，當(dāng)水位到達(dá)足夠使用的高度時(shí)，浮子就把進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)水位功能。其機(jī)構(gòu)在圖上可以看出。

圖1 ?水箱工作原理

2）自動(dòng)水閥門(mén)控制裝置。

當(dāng)土壤濕度傳感器將濕度信息通過(guò)變換電路傳遞到控制器，經(jīng)過(guò)控制器處理信息后，由放大電路進(jìn)行信息放大，將信息傳輸?shù)蕉欢姶砰y，控制水閥門(mén)的開(kāi)閉。其原理如圖2所示。

圖2 ?閥門(mén)自動(dòng)控制裝置

3）反饋（控制）裝置。

花盆里土壤濕度是通過(guò)土壤濕度傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)濕度小于設(shè)定值時(shí)，就產(chǎn)生偏差，偏差信號(hào)通過(guò)控制器進(jìn)行幅值放大和功率放大，控制閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，對(duì)花盆進(jìn)行澆水，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給花盆補(bǔ)水功能。

圖3 ?花盆濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖

3 ?設(shè)計(jì)計(jì)算

設(shè)單株植物最大需水量為Vmax=1.5L一次可同時(shí)給20株植物澆水，水箱額定蓄水量Q=Vmax×20=30L，設(shè)計(jì)水箱（長(zhǎng)l×寬d×高h(yuǎn)）=40 cm×30 cm×30 cm，水箱的出水口水管直徑D=20 mm流速V，分支水管直徑d=5 mm流速V1，將水箱放在地面。

液面高度：

（1）

水箱內(nèi)額定水壓：

（2）

由伯努利方程可得水箱出水口水流速：

（3）

當(dāng)只給一株植物澆水時(shí)有總流量：

（4）

（5）

（6）

若同時(shí)澆灌n株植物，則每株流速為：

（7）

4 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)論

該家用智能澆花機(jī)使用表明：自動(dòng)澆花機(jī)使用的是低壓蓄電池，電壓低使用安全，在家庭里占地面積小，澆灌花盆數(shù)量多，無(wú)須監(jiān)管，可根據(jù)不同植物的需水量進(jìn)行設(shè)定自動(dòng)澆水量、澆水時(shí)間，方便了喜愛(ài)花類(lèi)植物但又常常沒(méi)有時(shí)間照顧的家庭，實(shí)用性強(qiáng)，真正做到省時(shí)、省力、省事、省心，具有較強(qiáng)的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。

項(xiàng)目基金

本文系2012年浙江省大學(xué)生大學(xué)生科技成果推廣項(xiàng)目（2013R427015）。

參考文獻(xiàn)

[1]王峰，馬妍霞.用8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能澆花[J].電子世界，2005（10）.

[2]楊緒業(yè).濕度測(cè)量自動(dòng)澆花機(jī)[J].無(wú)線(xiàn)電，2007（06）.

[3]張帆，蔣茜.自主澆花機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（6）.

[4]陳家宙，陳明亮，何圓球.各具特色的當(dāng)代土壤水分測(cè)量技術(shù)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001（3）.endprint

摘 ?要 ?進(jìn)行了家用智能澆花裝置的總體方案設(shè)計(jì)，利用土壤濕度傳感器進(jìn)行花盆土壤的濕度檢測(cè)，進(jìn)行反饋控制，實(shí)現(xiàn)家庭花卉自動(dòng)澆水，當(dāng)濕度傳感器檢測(cè)的濕度低于設(shè)定濕度時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)進(jìn)行自動(dòng)澆水，當(dāng)花盆土壤達(dá)到設(shè)定的濕度時(shí)就停止?jié)菜?，在考慮花種不同和生長(zhǎng)環(huán)境等因素下，設(shè)置了不同的控制方式。

關(guān)鍵詞 ?濕度傳感器;檢測(cè);自動(dòng)澆水;反饋

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-7597（2014）21-0010-01

Development of home intelligent

watering device

CHEN Yongbin，YANG Wenzhe，SHAO Enle，LIN Xinjie，JIANG Haibing

（College of Mechanical Engineering， Quzhou University， Quzhou，Zhejiang 324000）

Abstract： The family smart flower-watering device is designed. It can open the valve and water automatically the flower in the house when the soil humidity which is detected by a humidity sensor lower than the setting ones， and when they are equal， the valve automatically closes. According to the different flower species， the different watering modes are set.

Keywords： humidity sensor; detect; Automatic watering ; feedback

1 ?家用智能澆花裝置

家用智能澆花裝置，是在養(yǎng)花過(guò)程中，自動(dòng)給花補(bǔ)給水

分[1-4]。水箱的進(jìn)口由單向閥與家用水管接通，保證水源的供給。其原理是通過(guò)浮子機(jī)構(gòu)來(lái)控制水箱水量，通過(guò)土壤濕度傳感器將信息反饋至控制電路，經(jīng)處理后通過(guò)電子電路來(lái)控制自動(dòng)水閥門(mén)水的流量，噴頭來(lái)實(shí)現(xiàn)水的噴灑。其澆花的特點(diǎn)為噴灑式澆花，便于土壤吸收，克服了普通工人澆花由于一次性澆水過(guò)多而外溢。該裝置適合家庭陽(yáng)臺(tái)、天臺(tái)、庭院等場(chǎng)地使用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，能實(shí)現(xiàn)濕度的自動(dòng)控制，也可以作為家庭外出長(zhǎng)期度假自動(dòng)給花補(bǔ)水的一個(gè)自動(dòng)化裝置。

2 ?方案設(shè)計(jì)

家用智能澆花裝置主要由水箱、單向電磁閥、浮子裝置、噴淋裝置、土壤濕度傳感器、蓄電池、變換電路和控制系統(tǒng)等組成。其結(jié)構(gòu)組成原理如下：①通過(guò)浮子機(jī)構(gòu)來(lái)控制水箱水位，無(wú)需使用電動(dòng)機(jī)，利用濕度傳感器向控制電路發(fā)出的信號(hào)來(lái)開(kāi)閉自動(dòng)閥門(mén)，由可設(shè)定的濕度百分比來(lái)控制澆水量的多少;②可在無(wú)人看管下，根據(jù)濕度自動(dòng)澆水，全自動(dòng)智能化管理，而且還能節(jié)約能源符合可持續(xù)發(fā)展要求;③該家用智能澆花裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)，能適應(yīng)絕大多數(shù)家庭的需求。

1）浮子裝置。

家用智能澆花機(jī)的蓄水機(jī)構(gòu)采用球水位控制裝置（圖1所示），水箱里的浮子通過(guò)長(zhǎng)柄帶動(dòng)進(jìn)水閥門(mén)，水位低時(shí)閥門(mén)開(kāi)大，當(dāng)水位到達(dá)足夠使用的高度時(shí)，浮子就把進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)水位功能。其機(jī)構(gòu)在圖上可以看出。

圖1 ?水箱工作原理

2）自動(dòng)水閥門(mén)控制裝置。

當(dāng)土壤濕度傳感器將濕度信息通過(guò)變換電路傳遞到控制器，經(jīng)過(guò)控制器處理信息后，由放大電路進(jìn)行信息放大，將信息傳輸?shù)蕉欢姶砰y，控制水閥門(mén)的開(kāi)閉。其原理如圖2所示。

圖2 ?閥門(mén)自動(dòng)控制裝置

3）反饋（控制）裝置。

花盆里土壤濕度是通過(guò)土壤濕度傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)濕度小于設(shè)定值時(shí)，就產(chǎn)生偏差，偏差信號(hào)通過(guò)控制器進(jìn)行幅值放大和功率放大，控制閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，對(duì)花盆進(jìn)行澆水，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給花盆補(bǔ)水功能。

圖3 ?花盆濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖

3 ?設(shè)計(jì)計(jì)算

設(shè)單株植物最大需水量為Vmax=1.5L一次可同時(shí)給20株植物澆水，水箱額定蓄水量Q=Vmax×20=30L，設(shè)計(jì)水箱（長(zhǎng)l×寬d×高h(yuǎn)）=40 cm×30 cm×30 cm，水箱的出水口水管直徑D=20 mm流速V，分支水管直徑d=5 mm流速V1，將水箱放在地面。

液面高度：

（1）

水箱內(nèi)額定水壓：

（2）

由伯努利方程可得水箱出水口水流速：

（3）

當(dāng)只給一株植物澆水時(shí)有總流量：

（4）

（5）

（6）

若同時(shí)澆灌n株植物，則每株流速為：

（7）

4 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)論

該家用智能澆花機(jī)使用表明：自動(dòng)澆花機(jī)使用的是低壓蓄電池，電壓低使用安全，在家庭里占地面積小，澆灌花盆數(shù)量多，無(wú)須監(jiān)管，可根據(jù)不同植物的需水量進(jìn)行設(shè)定自動(dòng)澆水量、澆水時(shí)間，方便了喜愛(ài)花類(lèi)植物但又常常沒(méi)有時(shí)間照顧的家庭，實(shí)用性強(qiáng)，真正做到省時(shí)、省力、省事、省心，具有較強(qiáng)的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。

項(xiàng)目基金

本文系2012年浙江省大學(xué)生大學(xué)生科技成果推廣項(xiàng)目（2013R427015）。

參考文獻(xiàn)

[1]王峰，馬妍霞.用8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能澆花[J].電子世界，2005（10）.

[2]楊緒業(yè).濕度測(cè)量自動(dòng)澆花機(jī)[J].無(wú)線(xiàn)電，2007（06）.

[3]張帆，蔣茜.自主澆花機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（6）.

[4]陳家宙，陳明亮，何圓球.各具特色的當(dāng)代土壤水分測(cè)量技術(shù)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001（3）.endprint

摘 ?要 ?進(jìn)行了家用智能澆花裝置的總體方案設(shè)計(jì)，利用土壤濕度傳感器進(jìn)行花盆土壤的濕度檢測(cè)，進(jìn)行反饋控制，實(shí)現(xiàn)家庭花卉自動(dòng)澆水，當(dāng)濕度傳感器檢測(cè)的濕度低于設(shè)定濕度時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)進(jìn)行自動(dòng)澆水，當(dāng)花盆土壤達(dá)到設(shè)定的濕度時(shí)就停止?jié)菜诳紤]花種不同和生長(zhǎng)環(huán)境等因素下，設(shè)置了不同的控制方式。

關(guān)鍵詞 ?濕度傳感器;檢測(cè);自動(dòng)澆水;反饋

中圖分類(lèi)號(hào)：TP2 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1671-7597（2014）21-0010-01

Development of home intelligent

watering device

CHEN Yongbin，YANG Wenzhe，SHAO Enle，LIN Xinjie，JIANG Haibing

（College of Mechanical Engineering， Quzhou University， Quzhou，Zhejiang 324000）

Abstract： The family smart flower-watering device is designed. It can open the valve and water automatically the flower in the house when the soil humidity which is detected by a humidity sensor lower than the setting ones， and when they are equal， the valve automatically closes. According to the different flower species， the different watering modes are set.

Keywords： humidity sensor; detect; Automatic watering ; feedback

1 ?家用智能澆花裝置

家用智能澆花裝置，是在養(yǎng)花過(guò)程中，自動(dòng)給花補(bǔ)給水

分[1-4]。水箱的進(jìn)口由單向閥與家用水管接通，保證水源的供給。其原理是通過(guò)浮子機(jī)構(gòu)來(lái)控制水箱水量，通過(guò)土壤濕度傳感器將信息反饋至控制電路，經(jīng)處理后通過(guò)電子電路來(lái)控制自動(dòng)水閥門(mén)水的流量，噴頭來(lái)實(shí)現(xiàn)水的噴灑。其澆花的特點(diǎn)為噴灑式澆花，便于土壤吸收，克服了普通工人澆花由于一次性澆水過(guò)多而外溢。該裝置適合家庭陽(yáng)臺(tái)、天臺(tái)、庭院等場(chǎng)地使用，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，能實(shí)現(xiàn)濕度的自動(dòng)控制，也可以作為家庭外出長(zhǎng)期度假自動(dòng)給花補(bǔ)水的一個(gè)自動(dòng)化裝置。

2 ?方案設(shè)計(jì)

家用智能澆花裝置主要由水箱、單向電磁閥、浮子裝置、噴淋裝置、土壤濕度傳感器、蓄電池、變換電路和控制系統(tǒng)等組成。其結(jié)構(gòu)組成原理如下：①通過(guò)浮子機(jī)構(gòu)來(lái)控制水箱水位，無(wú)需使用電動(dòng)機(jī)，利用濕度傳感器向控制電路發(fā)出的信號(hào)來(lái)開(kāi)閉自動(dòng)閥門(mén)，由可設(shè)定的濕度百分比來(lái)控制澆水量的多少;②可在無(wú)人看管下，根據(jù)濕度自動(dòng)澆水，全自動(dòng)智能化管理，而且還能節(jié)約能源符合可持續(xù)發(fā)展要求;③該家用智能澆花裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)，能適應(yīng)絕大多數(shù)家庭的需求。

1）浮子裝置。

家用智能澆花機(jī)的蓄水機(jī)構(gòu)采用球水位控制裝置（圖1所示），水箱里的浮子通過(guò)長(zhǎng)柄帶動(dòng)進(jìn)水閥門(mén)，水位低時(shí)閥門(mén)開(kāi)大，當(dāng)水位到達(dá)足夠使用的高度時(shí)，浮子就把進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)水位功能。其機(jī)構(gòu)在圖上可以看出。

圖1 ?水箱工作原理

2）自動(dòng)水閥門(mén)控制裝置。

當(dāng)土壤濕度傳感器將濕度信息通過(guò)變換電路傳遞到控制器，經(jīng)過(guò)控制器處理信息后，由放大電路進(jìn)行信息放大，將信息傳輸?shù)蕉欢姶砰y，控制水閥門(mén)的開(kāi)閉。其原理如圖2所示。

圖2 ?閥門(mén)自動(dòng)控制裝置

3）反饋（控制）裝置。

花盆里土壤濕度是通過(guò)土壤濕度傳感器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)濕度小于設(shè)定值時(shí)，就產(chǎn)生偏差，偏差信號(hào)通過(guò)控制器進(jìn)行幅值放大和功率放大，控制閥門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，對(duì)花盆進(jìn)行澆水，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給花盆補(bǔ)水功能。

圖3 ?花盆濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖

3 ?設(shè)計(jì)計(jì)算

設(shè)單株植物最大需水量為Vmax=1.5L一次可同時(shí)給20株植物澆水，水箱額定蓄水量Q=Vmax×20=30L，設(shè)計(jì)水箱（長(zhǎng)l×寬d×高h(yuǎn)）=40 cm×30 cm×30 cm，水箱的出水口水管直徑D=20 mm流速V，分支水管直徑d=5 mm流速V1，將水箱放在地面。

液面高度：

（1）

水箱內(nèi)額定水壓：

（2）

由伯努利方程可得水箱出水口水流速：

（3）

當(dāng)只給一株植物澆水時(shí)有總流量：

（4）

（5）

（6）

若同時(shí)澆灌n株植物，則每株流速為：

（7）

4 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)論

該家用智能澆花機(jī)使用表明：自動(dòng)澆花機(jī)使用的是低壓蓄電池，電壓低使用安全，在家庭里占地面積小，澆灌花盆數(shù)量多，無(wú)須監(jiān)管，可根據(jù)不同植物的需水量進(jìn)行設(shè)定自動(dòng)澆水量、澆水時(shí)間，方便了喜愛(ài)花類(lèi)植物但又常常沒(méi)有時(shí)間照顧的家庭，實(shí)用性強(qiáng)，真正做到省時(shí)、省力、省事、省心，具有較強(qiáng)的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。

項(xiàng)目基金

本文系2012年浙江省大學(xué)生大學(xué)生科技成果推廣項(xiàng)目（2013R427015）。

參考文獻(xiàn)

[1]王峰，馬妍霞.用8051單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能澆花[J].電子世界，2005（10）.

[2]楊緒業(yè).濕度測(cè)量自動(dòng)澆花機(jī)[J].無(wú)線(xiàn)電，2007（06）.

[3]張帆，蔣茜.自主澆花機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（6）.

[4]陳家宙，陳明亮，何圓球.各具特色的當(dāng)代土壤水分測(cè)量技術(shù)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2001（3）.endprint