專利名稱：植物受害報警器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子報警器技術。具體地說是一種監(jiān)測植物受害前期狀態(tài)時，能快速、準確地產生報警信號的植物受害報警器。
背景技術：
隨著工業(yè)不斷發(fā)展，我國許多地區(qū)的工業(yè)污染嚴重，加上氣候災害方面的影響，如酸雨等導致農作物受害而減產。一般情況下，農作物在受害3天之后才會有明顯的外表癥狀，因而難以及時采取保護和救災措施。同時，對植物受害程度也難以進行量化監(jiān)測。目前，經檢索還沒有發(fā)現(xiàn)利用類式植物受害報警產品，也未見到國內外同類產品的報導或相關資料。

發(fā)明內容
實現(xiàn)本實用新型的具體技術方案其主要設計構思如下植物受害報警器應有一個機殼1，它可以是塑料或其它材料制成，形狀可以為長方形或其它形狀，以不影響機殼內電路安裝為宜。機殼1上安裝有植物電流電極2、電導率電極3、顯示值選擇鍵4、電流閾值設置旋鈕5、電導率閾值設置旋鈕6、顯示器7、報警指示燈8、報警蜂鳴器9、電源開關10和電源插頭11。機殼1內安裝有印刷電路板12，電路板上有電源電路13、電流信號放大電路14，電導率信號放大電路15，電流閾值設置電路16、電導率閾值設置電路17，顯示電路18，電流閾值比較電路19、電導率閾值比較電路20和報警電路21。
其中，植物電流電極2的一端有2支Ag-AgCI電極，使用時一支插入植物根部土壤中，另一支插入植物莖節(jié)處；另一端通過機殼上的插頭插座與機殼內電路板上的電流信號放大電路14相連。電導率電極3的一端是型號為DJS-1型電極，使用時電極插入植物根部溶液中，另一端通過機殼上插頭插座(也可不要插頭插座)與機殼內電路板上的電導率信號放大電路15相連。顯示值選擇鍵4分別與機殼內電路板上的電流信號放大電路14，電導率信號放大電路15、電流閾值設置電路16、電導率閾值設置電路17等相連。它的輸出端與電路板上顯示電路的輸入相連；電流閾值設置旋鈕5與機殼內電路板上的電流閾值設置電路16相連；電導率閾值設置旋鈕6與機殼內電路板上的電導率閾值設置電路17相連。顯示器7為四位數碼顯示管構成，它與機殼內電路板上的顯示電路18相連；報警指示燈8為紅色發(fā)光二極管，它與機殼內電路板上的報警電路21的輸出相連；報警蜂鳴器9為陶瓷蜂鳴器與機殼內電路板上的報警電路21的輸出相連；電源插頭11為三芯AC250V.10A規(guī)格插頭，經電源線一端與電路板上有電源電路13相連；使用時插頭接AC220V 50Hz市電。
機殼1內電路板12的電源電路13有+5V直流穩(wěn)壓輸出分別供給14、15、16、17、18、19、20和21等單元電路作為工作電壓；電流信號放大電路2的輸出分別接至顯示值選擇鍵4和電流閾值比較電路19；電導率信號放大電路15的輸出分別接至顯示值選擇鍵4和電導率閾值比較電路20；電流閾值設置電路16的輸出分別接至顯示值選擇鍵4和電流閾值比較電路19；電導率閾值設置電路17的輸出分別接至顯示值選擇鍵4和電導率閾值比較電路20；電流閾值比較電路19的輸出與報警電路21相連；電導率閾值比較電路20的輸出與報警電路21相連。
本實用新型的優(yōu)越性在于它是以植物受害后植物體內的物理和化學應答變化為基礎，可瞬時轉換為電信號并用聲光等信號表達出來。無機械取樣等損傷植物體的過程?？刹婚g斷地取得植物體內的應答。可遠距離傳送報警信號，甚至接入電腦，對植物受害況可以進行量化監(jiān)測，報警準確等特點。


圖1植物受害報警器結構示意圖。
圖2植物受害報警器電路結構圖。
根據附圖，植物電流電極2將植物電流值輸入電流信號放大電路14進行放大并轉化成電壓信號輸出至顯示值選擇鍵4，當顯示值選擇鍵4置于電流信號值時，放大的電壓信號經4輸出至顯示電路18，顯示電路18為3位數字電壓表，將放大的電壓信號轉化成數字式顯示(顯示電路也可用指針式電壓表頭作為輸出)，同時，電流閾值設置電路16可根據植物電流正常閾值調節(jié)設置出正常閾值大小，調節(jié)時可將顯示值選擇鍵4置于電流閾值一端，在顯示器7上監(jiān)視調節(jié)閾值的大小，其值輸出至電流閾值比較電路19與來自電流信號放大電路14的實測放大值比較，當植物受害時，其電流信號低于其正常值時，19輸出一個高電平作為報警信號輸至報警電路21。另一路由電導率電極3將植物根部溶液的電導率信號輸入至電導率信號放大電路15進行放大，并轉化成電壓信號輸出至顯示值選擇鍵4。當4置于電導率信號值時，放大的電壓信號經4輸出至顯示電路18，顯示出被測的電導率放大值。同時電導率閾值設置電路17可根據電導率正常閾值調節(jié)設置出正常閾值大小，調節(jié)時可將顯示值選擇鍵4置于電導率閾值一端，在顯示器7上監(jiān)視調節(jié)閾值的大小，其值輸出至電導率閾值比較電路20與來自電導率信號放大電路15的實測放大值比較，當植物受害時、植物體內鹽類及有機物從細胞中滲出，導致根部溶液的鉀、鈉離子增多，電導率上升，當超過正常值時，電路自動報警。當植物受害時，植物電導率將會出現(xiàn)異常值，其平均值大于正常時的閾值其電導率信號高于其正常值時，電導率閾值比較電路20輸出一個高電平作為報警信號，與另一路來自電流閾值比較電路19的輸出報警信號一道輸至報警電路21中，進行邏輯判斷，當兩路信號中任一路為高電平時，報警電路就產生驅動電流輸出至報警指示燈8和報警蜂嗚器9產生光、聲報警。這樣可增加報警的準確性和可靠性。
具體實施方式
按照電路如圖2所示，其中電流信號放大電路14是由R1、R2、R3、R4、RW1、IC1、IC2、R5、R6、R7、R8、IC3構成三運放精密測量放大電路，該電路有較高共模抑制比，抑制溫漂能力強，其放大倍數為U01＝-R8/R6(1+2R3/RW1)·U1d其中U01為A3的輸出，U1d為植物電流電極2兩電極上的輸出電壓差，通過調節(jié)Rw1可以改變放大倍數，也可用INA102集成儀表放大器。電導率信號放大電路15是由R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、IC4構成，其中1C4可用INA102集成儀表放大器。其放大倍數為U02＝-R16/R14×U1d其中U02為A4的輸出，U1d為植物電導率電極3兩端的電壓差，改變R16和R14的值可改變它的放大倍數，但應保證R13＝R14、R15＝R16電流閾值設置電路16和電導率閾值設置電路17分別由R9、RW2和R17、RW3構成，它們可用RW2、RW3分別調節(jié)(外殼上旋鈕5、6)來設置電流正常閾值和電導率正常閾值，顯示值選擇鍵4為四選一的琴鍵開關，也可用波段開關等其它開關實現(xiàn)，可從14、15、16、17四個輸出中任選一路輸入至顯示電路18，顯示電路18可采用3位成品數字電壓表，也可由分立元件和A/D轉換器來構成，亦可直接用指針式電壓表頭作為顯示器。電流閾值比較電器19由IC5構成，IC5是電壓比較器，如LM311，LM339等均可，IC5將14的輸出與16的輸出進行比較，當被測電流信號等效放大電壓值小于電流閾值設定值時，IC5輸出一個高電平作為報警信號至報警電路21，否則IC5輸出一個低電平，不產生報警信號。同理電導率閾值比較電路20由IC6構成，IC6也是電壓比較器如LM311，LM339等均可，當被測電導率信號等效放大電壓值大于電導率閾值設定值時，IC6輸出一個高電平作為報警信號，至報警電路21，否則IC6輸出一個低電平，不產生報警信號。報警電路21由IC7和1C8、R18構成，IC7為2輸入或門，其功能是做為報警邏輯判斷，當兩路報警信號中有一路為高電平時，IC7輸出為高電平，且作為驅動信號送至IC8輸入端，1C8為達林頓陳列驅動器MC1413，可提高驅動電流，當IC7輸出為高電平時，IC8為低電平，使報警指示燈8LED發(fā)光二極管正向導通，為不使電流過大加一個限流電阻R18限流。同時報警蜂鳴器9中也流過足夠電流，發(fā)出報警蜂鳴聲。
電源電路13是由變壓器B、全橋式整流塊ZL、IC9、IC10、C1、C2、C3、C4、C5、C6組成。變壓器將AC220V變換成低壓交流電壓，經ZL作全波整流后，分別經IC9和IC10穩(wěn)壓成為±5V直流電壓，其中IC9為7805，輸出為+5V，IC9為7905，輸出為-5V，以供給單元電路作為工作電壓。
以上各種單元電路都可由電子元件組成不同的電路形式而實現(xiàn)所要求的功能，其變化的形式很多，就不一一羅列了。
圖2中，各電路元器件的名稱和參數如下R1＝R2＝220KΩ，R3＝R4＝100KΩ，RW1＝20KΩ，IC1、IC2、IC3為OP07或μA741等R5＝R6＝5·1KΩ，R7＝R8＝510KΩ，R9＝R17＝10KΩ，RW2＝RW3＝10KΩ，R10＝R11＝R12＝820KΩ，R13＝R14＝10KΩ，R15＝R16＝470KΩ；
電導率電極DJS-I型，IC5、IC6LM339；31/2位數字電壓表頭VP8135·2V IC774LS32；IC8LM1413發(fā)光二極管LED，Φ6紅光電壓蜂嗚器3～5V直流驅動式IC97805 IC107905變壓器B雙5V·1A整流橋ZLIN4001×4 C1＝C4＝0.01μF C2＝C5＝200μF/16VC3＝C6＝100μF/16V植物電流電極制作取銀絲長約2cm，軟質玻璃管3～4cm長，內徑φ2mm左右，在火焰上將銀絲封入玻璃管中，約露出1cm長，銀絲另一端用導線引出玻璃管，將制好的兩個銀電極并聯(lián)起來，做為陽極，一片銀片作為陰極，接到1.5V電池上，以0.9％NaCl溶液作電解液，在銀電極上鍍一層氯化銀AgCl，這時呈灰色，用蒸餾水洗凈，即可成為植物電流使用。
權利要求1.一種植物受害報警器，其特征在于機殼上(1)設有植物電流電極(2)、電導率電極(3)、顯示值選擇鍵(4)、電流閾值設置旋鈕(5)、電導率閾值設置旋鈕(6)、顯示器(7)、報警指示燈(8)、報警蜂鳴器(9)、電源開關(10)和電源插頭(11)，機殼(1)內安裝有印刷電路板(12)，電路板上有電源電路(13)、電流信號放大電路(14)，電導率信號放大電路(15)，電流閾值設置電路(16)、電導率閾值設置電路(17)，顯示電路(18)，電流閾值比較電路(19)、電導率閾值比較電路(20)和報警電路(21)。
2.按照權利要求1所述的植物受害報警器，其特征在于植物電流電極(2)的一端有2支Ag-AgCI電極，使用時一支插入植物根部土壤中，另一支插入植物莖節(jié)處；另一端通過機殼上的插頭插座與機殼內電路板上的電流信號放大電路(14)相連。電導率電極(3)的一端是型號為DJS-1型電極，使用時電極插入植物根部溶液中，另一端通過機殼上插頭插座與機殼內電路板上的電導率信號放大電路(15)相連。顯示值選擇鍵(4)分別與機殼內電路板上的電流信號放大電路(14)，電導率信號放大電路(15)、電流閾值設置電路(16)、電導率閾值設置電路(17)相連。它的輸出端與電路板上顯示電路的輸入相連，電流閾值設置旋鈕(5)與機殼內電路板上的電流閾值設置電路(16)相連，電導率閾值設置旋鈕(6)與機殼內電路板上的電導率閾值設置電路(17)相連，顯示器(7)為四位數碼顯示管構成，它與機殼內電路板上的顯示電路(18)相連；報警指示燈(8)為紅色發(fā)光二極管，它與機殼內電路板上的報警電路(21)的輸出相連，報警蜂鳴器(9)為陶瓷蜂鳴器與機殼內電路板上的報警電路(21)的輸出相連，電源插頭(11)為三芯AC250V.10A規(guī)格插頭，經電源線一端與電路板上有電源電路(13)相連。
3.按照權利要求1所述的植物受害報警器，其特征在于機殼(1)內電路板(12)的電源電路(13)有+5V直流穩(wěn)壓輸出分別供給(14)、(15)、(16)、(17)、(18)、(19)、(20)和(21)等單元電路作為工作電壓，電流信號放大電路(2)的輸出分別接至顯示值選擇鍵(4)和電流閾值比較電路(19)，電導率信號放大電路(15)的輸出分別接至顯示值選擇鍵(4)和電導率閾值比較電路(20)，電流閾值設置電路(16)的輸出分別接至顯示值選擇鍵(4)和電流閾值比較電路(19)；電導率閾值設置電路(17)的輸出分別接至顯示值選擇鍵(4)和電導率閾值比較電路(20)；電流閾值比較電路(19)的輸出與報警電路(21)相連；電導率閾值比較電路(20)的輸出與報警電路(21)相連。
專利摘要植物受害報警器涉及電子報警技術，包括植物電流電極、電導率電極等,它能夠通過植物電極和電路對植物電流和電導率進行檢測、放大，并與設定的植物正常閾值比較，利用植物受害時，其電流值和電導率值均與正常值有差異，電路能自動、連續(xù)、快速準確無誤地報警。本實用新型在于它是以植物受害后植物體內的物理和化學應答變化為基礎，可瞬時轉換為電信號并用聲光等信號表達出來，同時無機械取樣等損傷植物體的過程。具有體積小，重量輕，使用方便，受害情況可以進行量化監(jiān)測，報警準確，可遠距離傳送報警信號，甚至接入電腦等特點?？蓮V泛應用于科研，教學，農業(yè)，林業(yè)，園藝，家庭及環(huán)保監(jiān)測等部門。
文檔編號A01G13/00GK2556919SQ022788
公開日2003年6月25日 申請日期2002年8月19日 優(yōu)先權日2002年8月19日
發(fā)明者黃睿, 余為 申請人:黃睿, 余為