太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201410283900.1 (22)申请日 2014.06.13 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104642065 A (43)申请公布日 2015.05.27 (73)专利权人 阮树成 地址 321100 浙江省兰溪市桃花坞35号 (甲) (72)发明人 阮树成 (51)Int.Cl. A01G 25/16(2006.01) 审查员 周兰娟 (54)发明名称 太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉 水泵 (57)摘要 本发明涉及电子技术领域， 具体是一种太阳 。

2、能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵。 包括 土壤湿度传感器、 无线发射器、 水源检测传感器、 水源光耦控制开关、 无线接收器、 单相电机水泵， 太阳能电源无线遥测遥控土壤湿度水泵， 解决交 流电源不便铺设， 尤其离水源较远或水源不足、 地势不平坦农田全自动灌溉， 作物都能处于最佳 生长状态， 大大提高农业种植生产水平。 土壤湿 度传感器、 水源检测传感器电极正弦波传感有效 防护电解腐蚀延长使用。 无线收/发晶振高稳频 遥测遥控， 脉冲编码、 译码容量大、 抗干扰性强， 相邻农田运行稳定可靠， 互不干扰。 本发明广泛 适用于农田灌溉保障土壤湿度满足作物生长要 求。 权利要求书2页 说明书3页 。

3、附图3页 CN 104642065 B 2017.04.19 CN 104642065 B 1.一种太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵， 其特征在于： 包括全桥逆变器、 土壤湿度传感器、 土壤湿度测量电桥、 低频晶体振荡器、 缓冲放大器、 有源带通滤波器、 差动 放大器、 精密检波器、 功率放大器、 调制器、 无线发射器、 水源检测信号发生器、 水源检测传 感器、 水源光耦控制开关、 无线接收器、 单稳态延时继电器、 交流接触器、 单相电机水泵和两 组太阳能电源， 其中， 低频晶体振荡器输出正弦波信号经缓冲放大器、 有源带通滤波器滤除 高次谐波接土壤湿度测量电桥输入端， 土壤湿度测量电桥。

4、测量桥臂连接土壤湿度传感器， 土壤湿度测量电桥输出经差动放大器、 精密检波器、 功率放大器、 调制器至无线发射器的一 次调制携带土壤湿度测量信息， 无线发射器脉冲编码二次调制信道加密由天线发射， 电磁 波经空间传输到无线接收器， 无线接收器脉冲译码信道解密， 解调土壤湿度测量信息控制 单相电机水泵灌溉， 无线接收器由水源检测信号发生器输出低频正弦波依次接入水源检测 传感器、 水源光耦控制开关提供传感信号， 水源检测信号发生器由RC文氏电桥振荡、 二极管 VD7、 VD8稳幅、 三极管VT4射极跟随输出， 经电容耦合接水源检测传感器探测电极、 二极管 VD5、 VD6检波、 电容滤波、 限流电阻。

5、至三极管VT2电流放大连接驱动水源光耦控制开关的发光 二极管， 光电三极管与单稳态延时继电器J1的三极管VT3串联相接， 无线接收器译码输出触 发单稳态延时继电器J1， 单稳态延时继电器触点连接交流接触器K线圈与全桥逆变器电源 输出端， 交流接触器触点K-1、 K-2均连接单相电机水泵和全桥逆变器电源输出端， 单相电机 水泵接过载保护热继电器， 一组太阳能电源接全桥逆变器电源输入端， 并经稳压器接水源 检测信号发生器、 水源光耦控制开关、 无线接收器电源端， 另一组太阳能电源接无线发射 器， 并与无线发射器、 土壤湿度传感器一起装入工程塑料盒， 注灌环氧树脂密封。 2.根据权利要求1所述的一种。

6、太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵， 其特征 在于： 土壤湿度传感器至少有两支圆柱体或扁圆形石墨或不锈钢电极， 其下端呈尖锥形插 入土壤， 上端由导线焊接引出， 电极之间设有间距， 由工程塑料注塑成一体， 粘合在无线发 射器工程塑料盒底， 电极引出导线连接土壤湿度测量电桥测量桥臂。 3.根据权利要求1所述的一种太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵， 其特征 在于： 水源检测传感器有一段塑料水管内截面设有间隔的两个石墨或不锈钢探测电极， 屏 蔽电缆线插脚连接引出， 引出处设有防潮湿外护套管， 电极引出屏蔽电缆线连接水源检测 信号发生器、 水源光耦控制开关， 水源检测传感器塑料水管连接水。

7、源进水管和单相电机水 泵。 4.根据权利要求1所述的一种太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵， 其特征 在于： 无线接收器由天线信号接入射频高放、 混频， 本机晶振信号接入混频器， 混频后提取 中频信号经放大、 解调、 低放至脉冲译码器， 脉冲译码器输出触发单稳态延时继电器J1的三 极管VT3与水源光耦控制开关光电三极管串联相接， 单稳态延时继电器J1触点J1-1接交流接 触器K线圈与全桥逆变器电源输出端， 交流接触器触点K-1、 K-2连接单相电机水泵和全桥逆 变器电源输出端， 单相电机水泵接过载保护热继电器， 无线接收器解调土壤湿度测量信息 控制单相电机水泵开启或停止灌溉。 5.根据权。

8、利要求1所述的一种太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵， 其特征 在于： 两组太阳能电源分别由光伏电池板E1输出经阻塞二极管VD10、 继电器J2触点J2-1接蓄 电池E2， 蓄电池E2过压控制取样接电位器RP4， 电位器RP4的可调端接窗口电压比较芯片ICa 正输入端， 欠压控制取样接电位器RP3， 电位器RP3的可调端接窗口电压比较芯片ICb负输入 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 104642065 B 2 端， 窗口电压比较芯片ICa负输入端和窗口电压比较芯片ICb正输入端经电阻R47、 R48分压接 稳压管VD15电压作基准参考， 窗口电压比较芯片ICa、 ICb输出经三。

9、极管VT9接继电器J2， 蓄电 池E2串接快速熔丝F， 并接有防反接二极管VD11， 一组太阳能电源接全桥逆变器电源输入端， 并经稳压接水源检测信号发生器、 水源光耦控制开关、 无线接收器电源端， 另一组太阳能电 源接无线发射器。 6.根据权利要求1所述的一种太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵， 其特征 在于： 全桥逆变器由绝缘栅功率三极管VT5、 VT6、 VT7、 VT8组成PWM控制器脉宽调制桥式逆变， 四个管子栅极分别接PWM控制器信号电压， 集电极和发射极并联续流二极管抑制变压器产 生反向电压， 三极管VT5发射极串联三极管VT6集电极连接变压器初级电感TL1一端， 三极管 V。

10、T7发射极串联三极管VT8集电极连接变压器初级电感TL1另一端， 太阳能电源正极接三极管 VT5、 VT7集电极， 太阳能电源负极接三极管VT6、 VT8发射极， 变压器次级电感TL2作为全桥逆变 器电源输出端， 由无线接收器单稳态延时继电器J1触点J1-1连接交流接触器K线圈与全桥逆 变器电源输出端， 交流接触器K-1、 K-2接单相电机水泵， 互感器PL穿入负载拾取电流信号反 馈接PWM控制器脉宽调制。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 104642065 B 3 太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵 技术领域 0001 本发明涉及电子技术领域， 具体是一种太阳能无线遥测遥控土。

11、壤墒情全自动灌溉 水泵。 背景技术 0002 生长植物的土壤需要保持一定的湿度， 用人工控制土壤湿度既不准确， 劳动量又 大， 不适合现代农业生产要求。 尤其雨水稀少干旱贫脊地区水源不足或离水源远， 或地势不 平坦， 而交流电源电网不便铺设， 影响农业生产。 发明内容 0003 本发明的目的是提供交流电网不便铺设的农田， 测量土壤湿燥信息无线发射， 电 磁波空间传输到有水源的无线接收器， 确定灌溉湿度和供水范围的一种太阳能无线遥测遥 控土壤墒情全自动灌溉水泵。 0004 本发明技术解决方案： 包括两组太阳能电源、 全桥逆变器、 土壤湿度传感器、 土壤 湿度测量电桥、 低频晶体振荡器、 缓冲放大。

12、器、 有源带通滤波器、 差动放大器、 精密检波器、 功率放大器、 调制器、 无线发射器、 水源检测信号发生器、 水源检测传感器、 水源光耦控制开 关、 无线接收器、 单稳态延时继电器、 交流接触器、 单相电机水泵， 其中， 低频晶体振荡器输 出正弦波信号经缓冲放大器、 有源带通滤波器滤除高次谐波接土壤湿度测量电桥输入端， 土壤湿度测量电桥测量桥臂连接土壤湿度传感器， 土壤湿度测量电桥输出经差动放大器、 精密检波器、 功率放大器驱动调制器至无线发射器一次调制携带土壤湿度测量信息， 无线 发射器脉冲编码二次调制信道加密由天线发射， 电磁波经空间传输到无线接收器， 无线接 收器脉冲译码信道解密， 解。

13、调土壤湿度测量信息控制水泵灌溉， 无线接收器由水源检测信 号发生器输出低频正弦波接入水源检测传感器、 水源光耦控制开关提供传感信号， 水源检 测信号发生器由RC文氏电桥振荡、 二极管VD7、 VD8稳幅、 三极管VT4射极跟随输出经电容耦合 接水源检测传感器探测电极、 二极管VD5、 VD6检波、 电容滤波、 限流电阻至三极管VT2电流放 大驱动水源光耦控制开关发光二极管， 光电三极管与无线射频接收器译码输出驱动单稳态 延时继电器三极管VT3串联相接， 单稳态延时继电器J1触点接交流接触器K线圈与全桥逆变 器输出电源， 交流接触器触点K-1、 K-2连接单相电机水泵和全桥逆变器输出电源， 单相。

14、电机 水泵接过载保护热继电器， 一组太阳能电源接全桥逆变器电源输入端， 并经稳压器接水源 检测信号发生器、 水源光耦控制开关、 无线接收器电源端， 另一组太阳能电源接土壤测量无 线发射器， 并与土壤测量无线发射器、 土壤湿度传感器装入工程塑料盒， 注灌环氧树脂密 封； 0005 土壤湿度传感器至少由两支圆柱或扁圆形石墨或不锈钢电极， 其下端呈尖锥形插 入土壤， 上端由导线焊接引出， 电极之间设有间距由工程塑料注塑成一体， 粘合在无线发射 器工程塑料盒底， 电极引出导线连接土壤湿度测量电桥测量桥臂； 0006 水源检测传感器由一段塑料水管内截面设有间隔的两个石墨或不锈钢探测电极， 说 明 书 1。

15、/3 页 4 CN 104642065 B 4 屏蔽电缆线连接电极引出， 引出处设有防潮湿外护套管， 电极引出屏蔽电缆线连接水源检 测信号发生器、 水源光耦控制开关， 水源检测传感器塑料水管连接水源进水管和水泵； 0007 无线发射器由射频晶体振荡器、 射频功率放大器、 脉冲编码器、 调制器、 天线组成， 射频晶体振荡器输出接射频功率放大器， 射频功率放大器与调制器馈电串联相接， 调制器 输入端接脉冲编码器编码脉冲， 调制器电源端由携带土壤湿度测量信息功率放大器驱动， 经天线发射； 0008 无线接收器由天线信号接入射频高放、 混频， 本机晶振信号接入混频器， 混频后提 取中频信号经放大、 解。

16、调、 低放至脉冲译码器， 脉冲译码器输出经驱动单稳态延时继电器三 极管与水源光耦控制开关光电三极管串联相接， 单稳态延时继电器J1触点J1-1接交流接触 器K线圈与全桥逆变器输出电源， 交流接触器触点K-1、 K-2连接单相电机水泵和全桥逆变器 输出电源， 单相电机水泵接过载保护热继电器， 解调土壤湿度测量信息控制单相电机水泵 开启或停止灌溉； 0009 两组太阳能电源分别由光伏电池板E1输出经阻塞二极管VD10、 继电器J2触点J2-1接 蓄电池E2、 蓄电池E2过压控制取样接电位器RP4， 可调端接窗口电压比较芯片ICa正输入端， 欠压控制取样接电位器RP3， 可调端接窗口电压比较芯片IC。

17、b负输入端， 窗口电压比较芯片 ICa负输入端和窗口电压比较芯片ICb正输入端经电阻R47、 R48分压接稳压管VD15电压作基准 参考， 窗口电压比较输出经三极管接继电器J2， 蓄电池E2串接快速熔丝F， 并接有防反接二极 管VD11， 一组太阳能电源接全桥逆变器电源输入端， 并经稳压接水源检测信号发生器、 水源 光耦控制开关、 无线接收器电源端， 另一组太阳能电源接土壤测量无线发射器； 0010 全桥逆变器由绝缘栅功率三极管VT5、 VT6、 VT7、 VT8组成PWM脉宽调制桥式逆变， 四 个管子栅极分别接PWM控制器信号电压， 集电极和发射极并联续流二极管抑制变压器产生 反向电压， V。

18、T5发射极串联VT6集电极连接变压器T初级电感TL1一端， VT7发射极串联VT8集电 极连接变压器初级电感TL1另一端， 太阳能电源正极接VT5、 VT7集电极， 太阳能电源负极接 VT6、 VT8发射极， 变压器次级电感TL2作为全桥逆变器输出电源， 由无线接收器单稳态延时继 电器J1触点J1-1连接交流接触器K控制线圈与全桥逆变器输出电源， 交流接触器K-1、 K-2接单 相电机水泵， 互感器PL穿入负载拾取电流信号反馈接PWM控制器脉宽调制。 0011 本发明产生积极效果： 太阳能无线遥测遥控农田土壤湿度全自动灌溉， 尤其离水 源较远、 水源不足和地势不平坦农田灌溉， 解决交流电网不便。

19、铺设， 土壤湿度保持设定范围 内， 不同作物都能处于最佳生长状态， 省时省力大大提高农业种植生产水平。 土壤湿度传感 器、 水源检测传感器电极均设成交流正弦波传感有效防护措施， 避免因直流电传感电极产 生电解极化腐蚀， 保障无线遥测遥控水泵长期可靠使用， 无线收/发晶振高稳频遥测遥控、 脉冲编码译码容量大， 抗干扰性强， 相邻农田运行稳定、 可靠， 互不干扰。 附图说明 0012 图1本发明技术方案原理框图 0013 图2土壤湿度传感器示意图 0014 图3土壤湿度测量无线发射器电路 0015 图4水源检测传感无线接收器电路 0016 图5全桥逆变器与单相电机水泵电路 说 明 书 2/3 页 5 CN 104642065 B 5 0017 图6太阳能电源控制电路。 说 明 书 3/3 页 6 CN 104642065 B 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/3 页 7 CN 104642065 B 7 图3 图4 说 明 书 附 图 2/3 页 8 CN 104642065 B 8 图5 图6 说 明 书 附 图 3/3 页 9 CN 104642065 B 9 。