周洵如

（浙江省寧波市象山縣丹城第四小學，浙江 寧波 315700）

太陽能澆灌機的設計與研究

周洵如

（浙江省寧波市象山縣丹城第四小學，浙江 寧波 315700）

基于對普通澆水裝置的深入研究，研制出了“太陽能澆灌機”模型。此款太陽能澆灌機能夠很好地解決一些現(xiàn)實生活中的實際問題，可以為人們的生活提供方便。本文詳細介紹了此款太陽能澆灌機的設計與制作。

太陽能；模型；濕度；使用說明

1 引言

水在生態(tài)農業(yè)中起著重要的作用，“有水一片綠，無水一片黃”。在現(xiàn)在快節(jié)奏生活中，工作壓力的不斷增大，人們常常沒有時間悉心照料盆栽，很多盆栽都因缺水而死，而此款太陽能澆灌機就能解決這個問題，它能在土壤缺少水情況下自動給植物澆水，從而避免了人們因上述原因而導致盆栽缺水而死。而當外界陽光充足時它又能夠通過太陽能電池板蓄電，綠色環(huán)保。在滴灌條件下水的有效利用率高，可有效減少土壤水分的無效蒸發(fā)。通過注入水中的肥料，可以提供足夠的水分和養(yǎng)分，出流均勻，不會造成地面土壤板結。省水省工，增產增收?？梢怨?jié)省水35%—75%。針對生態(tài)建設中水資源極為短缺的現(xiàn)實，通過對太陽能蓄壓節(jié)水澆灌技術，來達到充分利用水資源，以取得最佳的經濟、生態(tài)和社會效益的目的。

2 功能簡介

“太陽能澆灌機”通過土壤傳感器感知土壤濕度的變化，然后通過電路使電磁閥進行工作，進而達到自動澆灌的目的，同時，太陽能電池板在太陽光的照射下發(fā)電，通過蓄電池儲電達到綠色供電的效果?！疤柲軡补鄼C”解決了一系列現(xiàn)實生活中的實際問題。

3 “太陽能澆灌機”的主要結構（圖1）

圖1 “太陽能澆灌機”的實用模型圖

4 “太陽能澆灌機”的物理原理

（1）自動滴水控制系統(tǒng)。土壤濕度探頭來探測土壤的濕度，用控制裝置中的給水電磁閥開閉來實現(xiàn)使自來水通過電磁閥進入高壓霧化噴頭對土壤進行噴灌?？梢愿鶕?jù)環(huán)境條件的不同，調節(jié)探頭的靈敏度和插入土中的深淺度來調節(jié)給水。電路部分利用濕度傳感器感應土壤濕度的變化，當感應到濕度過低時便打開電磁閥，完成自動滴管的任務。

（2）太陽能供電裝置。利用了“光—電轉換”的生電原理。將太陽輻射能直接轉換為電能，在太陽能控制板的整合后通過儲能電池儲存電能充當電源設備。為澆灌系統(tǒng)的運轉提供電能來源。

5 “太陽能澆灌機”的制作方法

（1）采購2塊太陽能板（20W 14V），太陽能轉換器，12V直流電瓶，直流電壓表，電源手動開頭，土壤濕度控制器，土壤濕度探頭，給水電子閥，水管，高壓霧化噴頭（2）1）自動滴水控制系統(tǒng)：在一塊亞克力板上固定太陽能轉換器，12V直流電瓶，直流電壓表，電源手動開頭，土壤濕度控制器，并用保護框覆蓋保護。同時將土壤濕度探頭安裝在土壤濕度控制器。按照電路圖將電磁閥與控制電路組合，同時利用管道鋪設到相應的澆灌區(qū)域，通過電磁閥達到觀測土壤濕度能對澆灌系統(tǒng)進行自動控制的目的。2）太陽能供電裝置系統(tǒng)：太陽能發(fā)電系統(tǒng)：以MPPT太陽能控制板為核心，將太陽能電池板和儲能電池用電線接入控制板，使用接線端子和螺絲進行固定。

6 “太陽能澆灌機”的使用說明

太陽能電池板在太陽光的照射下，將光能轉化為電能，通過蓄電池儲存電能。使用手提式（或便攜式）太陽能蓄壓節(jié)水滴灌機，對土豆（紅薯）和果樹進行滴灌應用研究，以取得節(jié)水和抗旱的雙重效果。

圖2 光敏傳感器控制電路圖

太陽能蓄壓式節(jié)水滴灌機是綜合運用太陽能蓄壓節(jié)水滴灌核心技術生產的節(jié)水抗旱機具，它利用太陽能轉化為直流電能，作用于直流水泵（或給水電子閥），由水泵開自來水將水壓入水管中，高壓水流從高壓噴頭均勻射入土壤中，促使作物根系迅速吸收，起到灌溉的作用。給水量的大小由土壤濕度控制器和 土壤濕度探頭來控制。土壤濕度控制器可以調節(jié)探頭的靈敏度，探頭插入土中的深淺度來調節(jié)給水。

7 相關拓展

隨著我國經濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人民對生活品質的重視程度也日漸增強。越來越多的人養(yǎng)殖盆栽。人們常常沒有時間悉心照料盆栽，很多盆栽都因缺水而死，而此款太陽能澆灌機就能解決這個問題，它能在土壤缺少情況下自動給植物澆水，從而避免了人們因上述原因而導致盆栽缺水而死。而當外界陽光充足時它又能夠通過太陽能電池板蓄電，綠色環(huán)保。此款自來水接入式太陽能滴灌機主要是針對普通居民用戶開發(fā)的一種簡單實用的產品，使其更貼近普通老百姓的生活需求?，F(xiàn)在的滴水系統(tǒng)雖然品種功能都很多，但主要應用在農業(yè)加工，果園種植等方面，價格也比較高?，F(xiàn)在我們開發(fā)了一種在普通灌溉系統(tǒng)的基礎上改進的全自動太陽能灌溉系統(tǒng)，安裝維護方便，功能簡單實用。

［1］施鈺川主編.太陽能原理與技術［M］.西安交通大學出版社，2009.

［2］楊芳春主編.電機傳動［M］.高等教育出版社，1995.

［3］黃華梁，彭文生編.機械設計基礎［M］.高等教育出版社，2007.

指導老師：姚文巧，倪培月

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.062

周洵如（2005-），女，浙江象山人，學生。