專利名稱：一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥。
背景技術(shù)：
目前，噴灌技術(shù)已比較成熟，廣泛運(yùn)用于城市的綠化帶、公園植被和部分農(nóng)作物中。其中，噴頭多為自動(dòng)旋轉(zhuǎn)式頭；噴灌控制多為噴頭下的節(jié)流閥。但是該噴灌方案有以下幾點(diǎn)不足1，噴灌需管理人員逐個(gè)開啟，待噴灌結(jié)束后再一個(gè)個(gè)關(guān)閉，實(shí)時(shí)性差，操作效率低。夏季正是噴灌的高峰期，管理人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。2，對于大面積植被，噴灌閥的開啟明顯具有滯后性。原本補(bǔ)水已滿的植被依然還在噴灌，造成水資源的大量浪費(fèi)。3，非管理者也可開啟，管理不便，時(shí)常因某個(gè)噴頭被打開后忘了關(guān)閉，造成大量的水資源浪費(fèi)或植被因水過多而死。當(dāng)然，目前也有人提出自動(dòng)化噴灌技術(shù)，其已比較成熟地運(yùn)用于溫室大棚的噴灌系統(tǒng)中。但是，如草坪這樣的露天植被，噴灌面積大，噴頭布置無規(guī)律，控制噴頭的電源或信號線距離長，在地下的導(dǎo)線難免不會出現(xiàn)漏電等問題，且安裝麻煩，設(shè)施成本大，可靠性不聞。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，用以解決現(xiàn)有技術(shù)布線成本大，安全性、可靠性差的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，包括用于安裝在出水口處的閥體，閥體中設(shè)有脈沖電磁閥和脈沖電磁閥控制裝置，所述脈沖電磁閥控制裝置包括控制電路板、太陽能電池板、鋰電池和溫濕度傳感器；太陽能電池板充電連接鋰電池，鋰電池供電連接控制電路板；控制電路板上設(shè)有單片機(jī)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)連接所述脈沖電磁閥，單片機(jī)輸入采樣連接所述溫濕度傳感器；控制電路板上還設(shè)有用于接收遙控指令、與單片機(jī)通訊連接的無線通訊模塊。所述控制電路板上還設(shè)有用于監(jiān)測所述脈沖電磁閥運(yùn)行狀態(tài)的故障監(jiān)測電路。所述單片機(jī)還連接有時(shí)鐘芯片。 所述太陽能電池板通過控制電路板上的充電電路充電連接鋰電池，所述單片機(jī)控制連接所述充電電路；鋰電池通過控制電路板上的穩(wěn)壓電路供電連接控制電路板。所述閥體包括絕緣密封的閥殼體，閥殼體上端面外側(cè)安裝所述太陽能電池板，閥殼體上端面內(nèi)側(cè)固定所述控制電路板，閥殼體下端面內(nèi)側(cè)安裝所述鋰電池。所述閥殼體下端面具有一個(gè)凹陷處，凹陷處安裝所述溫濕度傳感器。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，以避免復(fù)雜的布線與繁瑣的人工控制，本實(shí)用新型的主要發(fā)明點(diǎn)在于太陽能供電、電池儲能以及無線控制，本實(shí)用新型的控制閥不需要復(fù)雜的電源線與信號線，減輕了布線負(fù)擔(dān)，而且控制不受其他因素影響，系統(tǒng)可靠性高。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)具體包括控制電路、脈沖電磁閥和電源等一體化設(shè)計(jì)，絕緣密封，在潮濕環(huán)境下工作可靠性高，安裝極其方便，無線導(dǎo)線等連接，成本低廉。閥內(nèi)部集成溫濕度傳感器，可設(shè)定探測該閥周邊環(huán)境中的溫濕度，根據(jù)實(shí)際對水資源的需求進(jìn)行定時(shí)定量噴灑，節(jié)約水資源。閥內(nèi)部集成時(shí)鐘芯片，擁有日歷時(shí)鐘功能?？赏ㄟ^遙控裝置對所有的閥設(shè)定初夏秋冬不同季節(jié)、每天不同時(shí)段的噴灌。該功能不僅利用草坪等綠化帶的噴灌管理，更實(shí)用于農(nóng)作物的噴灌管理。采用無線通信控制，操作實(shí)時(shí)性強(qiáng)，效率高；具有啟動(dòng)噴灌的唯一操作權(quán)。采用太陽能供電、鋰電池蓄電和脈沖電磁閥，與單片機(jī)休眠等節(jié)約電量手段相結(jié) 合，做到最低功耗，保證無太陽的情況下人能工作數(shù)周。具有自診斷脈沖電磁閥故障，提高系統(tǒng)的可靠性。

圖I為本實(shí)用新型一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥的硬件結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2為本實(shí)用新型一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥的一種產(chǎn)品內(nèi)部封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖I、圖2所示的一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，包括用于安裝在出水口處的閥體，閥體中設(shè)有脈沖電磁閥5和脈沖電磁閥控制裝置，脈沖電磁閥控制裝置包括控制電路板4、太陽能電池板7、鋰電池3和溫濕度傳感器I ;太陽能電池板7通過充電電路連接鋰電池3，鋰電池3通過穩(wěn)壓電路供電連接控制電路板4 (充電電路與穩(wěn)壓電路設(shè)置在控制電路板上，充電電路受單片機(jī)控制);控制電路板4上設(shè)有單片機(jī)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)連接脈沖電磁閥5，單片機(jī)輸入采樣連接溫濕度傳感器I ;控制電路板4上還設(shè)有用于接收遙控指令、與單片機(jī)通訊連接的無線通訊模塊?？刂齐娐钒?上還設(shè)有用于監(jiān)測脈沖電磁閥5運(yùn)行狀態(tài)的故障監(jiān)測電路。單片機(jī)還連接有時(shí)鐘芯片。閥體的封裝結(jié)構(gòu)如圖2所示，閥體包括絕緣密封的閥殼體6，閥殼體6上端面外側(cè)安裝太陽能電池板7，閥殼體上端面內(nèi)側(cè)固定控制電路板4，閥殼體下端面2 (下蓋)內(nèi)側(cè)安裝鋰電池3。閥殼體下端面2具有一個(gè)凹陷處，凹陷處安裝溫濕度傳感器I。關(guān)于相關(guān)結(jié)構(gòu)的具體描述與解釋如下單片機(jī)為低價(jià)位高可靠性的STC12C5201AD芯片，擁有自身集成的10位AD轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)電源電壓檢測和故障檢測提供硬件基礎(chǔ)；擁有IKb的EEPR0M，可記錄系統(tǒng)因故障復(fù)位前的工況；可設(shè)定掉電模式和空閑模式，極大的降低系統(tǒng)功耗。所述溫濕度傳感器為2. 5V到5. 5V的微型SHT系列數(shù)字傳感器。所述時(shí)鐘芯片為DS1302芯片，具有自動(dòng)運(yùn)算年月日等。驅(qū)動(dòng)電路是指包含光電隔離的H橋晶閘管驅(qū)動(dòng)電路。故障檢測電路是指檢測脈沖電磁工作電流、系統(tǒng)總電流和電壓的電路。電源模塊是指包括鋰電池和其充電電路和各個(gè)單元電壓穩(wěn)壓電路，保證了系統(tǒng)的供電的電量和最大延遲鋰電池壽命。所述脈沖電磁閥，直流3. 6V驅(qū)動(dòng)，正脈沖開啟閥、負(fù)脈沖關(guān)閉閥，脈沖長度為30ms，具有30萬次使用壽命的脈沖電磁閥。所述太陽能電板是指能維持系統(tǒng)電能、體積較小的幻彩多晶太陽電板。所述無線通信模塊為從低廉的簡單無線通信模塊到高端的zigbee無線組網(wǎng)模塊不等，可根據(jù)實(shí)際運(yùn)用場合選用。對于小面積噴灌不多的場合，可選價(jià)位低廉控制簡單的普通遙控器的無線通信模塊。對于大面積草坪、農(nóng)作物或綠化帶可使用zigbee組網(wǎng)控制，實(shí)時(shí)控制效率高。該閥安裝在從地面垂直伸出的水 管出水口處，出水口連接自動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴頭。閥體位置安裝高度高于植被，以保證太陽能電板7能被太陽光照射到。脈沖電磁閥5和該閥體其它部件為一整體，隨電磁閥一起固定在供水管上。太陽能電板7布置在閥體殼體正上面，轉(zhuǎn)換的電能輸送到閥殼體內(nèi)部的控制電路板4，經(jīng)電路板處理決策后將電能儲存到鋰電池3。當(dāng)鋰電池電量充足時(shí)，控制電路板斷開太陽能電板的連接。控制電路板同時(shí)連接著閥殼體下端面2凹陷處已被封裝的溫濕度傳感器。閥殼體下端面2設(shè)計(jì)成凹陷的原因是防止從噴頭淋到閥殼體上的水對溫濕度傳感器的影響?？刂齐娐钒迳霞蔁o線通信模塊、驅(qū)動(dòng)電路等模塊，并連接著脈沖電磁閥線圈的控制線。通常情況下，單片機(jī)基本全處于空閑狀態(tài)。單片機(jī)靠無線通信模塊中斷和自身定時(shí)器一定周期后中斷喚醒。當(dāng)單片機(jī)被定時(shí)器喚醒后，定時(shí)中斷服務(wù)子程序查詢系統(tǒng)時(shí)間、溫濕度傳感器和系統(tǒng)有無故障。當(dāng)查詢到其噴灌條件設(shè)定在此時(shí)、此溫濕度，并同時(shí)允許其自動(dòng)噴灌的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行噴灌。噴灌時(shí)間有溫濕度傳感器讀取的值和傳輸進(jìn)入單片機(jī)的數(shù)據(jù)決定。每一次啟動(dòng)或關(guān)閉脈沖電磁閥時(shí)，故障檢測電路都會檢測電磁閥啟動(dòng)或關(guān)閉的運(yùn)行狀態(tài)。在此過程中，若系統(tǒng)存在故障，則立刻通過無線通信報(bào)錯(cuò)。當(dāng)單片機(jī)被無線通信模塊喚醒后，其服務(wù)子程序主要接收無線通信數(shù)據(jù)并完成命令流給出的任務(wù)。由于一天中絕大部分時(shí)間系統(tǒng)處于空閑狀態(tài)，系統(tǒng)功耗極低，鋰電池在沒有太陽能充電的情況下也能供電10天左右。并且太陽能電板在無太陽光的白天也能產(chǎn)生微弱的電能。夏季雖然噴灌時(shí)間長，但對于一次噴灌，閥體也只需開啟和閉合一次，噴灌過程中脈沖電磁閥無需電能。冬季雖然太陽光弱，但該季節(jié)不需要噴灌，系統(tǒng)可根據(jù)自帶的時(shí)鐘日歷讓系統(tǒng)在該季節(jié)完全進(jìn)入休眠狀態(tài)。本實(shí)用新型一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥是通過專用遙控裝置，各閥地址唯一。除管理者可通過遙控器控制，其他人無法控制。對于該閥運(yùn)用于大面積噴灌系統(tǒng)中時(shí)，無線通信模塊可換成能夠組網(wǎng)的zigbee模塊，實(shí)現(xiàn)噴灌點(diǎn)與點(diǎn)之間組網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的整個(gè)草坪的智能噴灌。本實(shí)用新型一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧，防水性能好，并擁有智能控制程序，必將為噴灌系統(tǒng)提供一高效智能的解決途徑。
權(quán)利要求1.一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，包括用于安裝在出水口處的閥體，閥體中設(shè)有脈沖電磁閥和脈沖電磁閥控制裝置，其特征在于，所述脈沖電磁閥控制裝置包括控制電路板、太陽能電池板、鋰電池和溫濕度傳感器；太陽能電池板充電連接鋰電池，鋰電池供電連接控制電路板；控制電路板上設(shè)有單片機(jī)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)連接所述脈沖電磁閥，單片機(jī)輸入采樣連接所述溫濕度傳感器；控制電路板上還設(shè)有用于接收遙控指令、與單片機(jī)通訊連接的無線通訊模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，其特征在于，所述控制電路板上還設(shè)有用于監(jiān)測所述脈沖電磁閥運(yùn)行狀態(tài)的故障監(jiān)測電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，其特征在于，所述單片機(jī)還連接有時(shí)鐘芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，其特征在于，所述太陽能電池板通過控制電路板上的充電電路充電連接鋰電池，所述單片機(jī)控制連接所述充電電路；鋰電池通過控制電路板上的穩(wěn)壓電路供電連接控制電路板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，其特征在于，所述閥體包括絕緣密封的閥殼體，閥殼體上端面外側(cè)安裝所述太陽能電池板，閥殼體上端面內(nèi)側(cè)固定所述控制電路板，閥殼體下端面內(nèi)側(cè)安裝所述鋰電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，其特征在于，所述閥殼體下端面具有一個(gè)凹陷處，凹陷處安裝所述溫濕度傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽能草坪自動(dòng)噴灌控制閥，包括用于安裝在出水口處的閥體，閥體中設(shè)有脈沖電磁閥和脈沖電磁閥控制裝置，所述脈沖電磁閥控制裝置包括控制電路板、太陽能電池板、鋰電池和溫濕度傳感器；太陽能電池板充電連接鋰電池，鋰電池供電連接控制電路板；控制電路板上設(shè)有單片機(jī)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)連接所述脈沖電磁閥，單片機(jī)輸入采樣連接所述溫濕度傳感器；控制電路板上還設(shè)有用于接收遙控指令、與單片機(jī)通訊連接的無線通訊模塊。本實(shí)用新型的控制閥不需要復(fù)雜的電源線與信號線，減輕了布線負(fù)擔(dān)，而且控制不受其他因素影響，系統(tǒng)可靠性高。
文檔編號A01G9/14GK202535835SQ201220015840

公開日2012年11月21日 申請日期2012年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月15日
發(fā)明者孟春亞, 張伏, 毛鵬軍, 王俊, 鄧桂陽, 邱兆美, 閔俊杰 申請人:河南科技大學(xué)