簡(jiǎn)易盆栽自動(dòng)給水裝置

金元山 康勇 達(dá)志偉 吳文昌 李文濤 宋彪彪

摘?要：本裝置通過(guò)對(duì)土壤濕度的監(jiān)測(cè)，能解決小型盆栽植物因未能及時(shí)給水而導(dǎo)致的生長(zhǎng)不良甚至枯死的問(wèn)題。由土壤濕度傳感器監(jiān)測(cè)盆土濕度，電位比較模塊根據(jù)傳感器測(cè)定土壤濕度值判斷植物是否需要給水，通過(guò)電信號(hào)控制繼電器進(jìn)而接通水泵工作電路，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水的目的。從一定程度上能代替人工對(duì)小型盆栽進(jìn)行澆水。本文就本裝置基本工作原理和各模塊功能進(jìn)行簡(jiǎn)單敘述。

關(guān)鍵詞：盆栽植物;濕度;自動(dòng)給水

盆栽植物因其能凈化空氣、美觀養(yǎng)目的特點(diǎn)，越來(lái)越受到辦公、居家人群的喜愛(ài)與重視，同時(shí)作為植物，其仍需要一定程度的水分補(bǔ)給。因無(wú)法及時(shí)給水而導(dǎo)致的生長(zhǎng)不良甚至枯死的現(xiàn)象，可以通過(guò)植物給水裝置來(lái)避免，但目前市場(chǎng)上的給水裝置，或通過(guò)單片機(jī)實(shí)施控制，過(guò)于復(fù)雜、昂貴、易損且外型過(guò)大;或過(guò)于簡(jiǎn)單，只通過(guò)滴流、滲透原理不能達(dá)到真正給水的目的。本裝置通過(guò)設(shè)計(jì)一種集土壤濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)給水于一體的裝置，讓植物在人們未及時(shí)澆灌時(shí)也能得到水分補(bǔ)給。

1 整體設(shè)計(jì)

自動(dòng)給水裝置大體上由土壤濕度監(jiān)測(cè)傳感器模塊、比較控制單元、供水單元三部分組成，工作原理圖如圖1所示。土壤濕度監(jiān)測(cè)傳感器模塊（探頭）監(jiān)測(cè)花盆土壤濕度，電位比較模塊根據(jù)傳感器測(cè)定土壤濕度值判斷植物是否需要補(bǔ)水，通過(guò)電信號(hào)控制繼電器進(jìn)而接通水泵工作電路，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水的目的。給水達(dá)到設(shè)定濕度，繼電器開(kāi)，水泵電路呈開(kāi)路，水泵不工作（停止給水）。

2 各模塊設(shè)計(jì)

2.1 土壤濕度傳感器的挑選

對(duì)于傳感器有著穩(wěn)定期與敏感精度等方面的要求，也應(yīng)考慮具體大小，以便于使用。對(duì)其應(yīng)有的耐腐蝕性、耐冷熱性等參數(shù)測(cè)試，考慮選用FC-28。其探頭表面采用不銹鋼處理，有較好的耐腐蝕性與導(dǎo)電性，監(jiān)測(cè)深度38mm，而尺寸小，可非短期埋置于不同深度、含不同物質(zhì)比例（固相物質(zhì)、氣相物質(zhì)、液相物質(zhì)）、具有不同酸堿度（常規(guī)的一定范圍內(nèi)）的土壤中使用，及時(shí)定量監(jiān)測(cè)不同深度具有相異力學(xué)特征的土壤的墑情。外形是兩個(gè)插片，監(jiān)測(cè)土壤濕度量W與探針間電阻值R相對(duì)關(guān)聯(lián)，存在W*R=K的相對(duì)關(guān)系，其中K為參數(shù)，其值大小上下限受物理規(guī)律限制，而其值大小直接受人為調(diào)控電位比較鈕（見(jiàn)圖2）支配。滿足設(shè)計(jì)所需諸要求。

2.2 比較控制單元

2.2.1 電位比較器

采用LM393芯片，相應(yīng)閾值通過(guò)電位器（電位比較鈕）調(diào)節(jié)，濕度低于設(shè)定值時(shí)DO端輸出高電平（至繼電器部分）;高于設(shè)定值時(shí)，DO端輸出低電平（至繼電器部分）。電位器監(jiān)測(cè)的土壤濕度閾值可調(diào)節(jié)，順時(shí)針調(diào)節(jié)濕度值變大，反之變小。實(shí)際土壤濕度與對(duì)應(yīng)電位可由實(shí)驗(yàn)得出。

2.2.2 繼電器部分

起到類似于開(kāi)關(guān)的作用，當(dāng)接受電信號(hào)端輸入有低電平的觸發(fā)電信號(hào)時(shí)，公共端與常開(kāi)端接通，水泵工作電路接通，對(duì)植物進(jìn)行給水;反之，斷開(kāi)，電路呈開(kāi)路，水泵不工作（停止給水）。

2.3 供水單元

如圖3中所示，供水單元功能部件，水泵采用JT-DC3L-3型立式直流電機(jī)，工作電壓低，功率符合選用標(biāo)準(zhǔn)，出水口接塑料軟管，水泵工作電路接通，對(duì)植物進(jìn)行給水。此外，在考慮不損壞電機(jī)情況下，在蓄水罐中可根據(jù)植物習(xí)性與營(yíng)養(yǎng)偏好放入營(yíng)養(yǎng)素，達(dá)到補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)的目的。

3 總結(jié)

本設(shè)計(jì)裝置從一定程度上能代替人工對(duì)小型盆栽進(jìn)行給水。該裝置不僅可以通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量土壤濕度，比較控制器驅(qū)動(dòng)水泵為植物進(jìn)行自動(dòng)給水，避免了植物因無(wú)人搭理而干枯，或給水過(guò)度而導(dǎo)致的植物爛根與浪費(fèi)水資源，達(dá)到保障植物生長(zhǎng)的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉愛(ài)華.傳感器原理與應(yīng)用技術(shù)[M].人民郵電出版社，2010：215.

[2]關(guān)國(guó)利.電工電子技術(shù)[M].西安交通大學(xué)出版社，2016：102.