家用智能澆花裝置的研制

陳永斌+楊文喆+邵恩樂+林新杰+江海兵

摘 ?要 ?進行了家用智能澆花裝置的總體方案設計，利用土壤濕度傳感器進行花盆土壤的濕度檢測，進行反饋控制，實現(xiàn)家庭花卉自動澆水，當濕度傳感器檢測的濕度低于設定濕度時，打開閥門進行自動澆水，當花盆土壤達到設定的濕度時就停止?jié)菜?，在考慮花種不同和生長環(huán)境等因素下，設置了不同的控制方式。

關鍵詞 ?濕度傳感器;檢測;自動澆水;反饋

中圖分類號：TP2 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）21-0010-01

Development of home intelligent

watering device

CHEN Yongbin，YANG Wenzhe，SHAO Enle，LIN Xinjie，JIANG Haibing

（College of Mechanical Engineering， Quzhou University， Quzhou，Zhejiang 324000）

Abstract： The family smart flower-watering device is designed. It can open the valve and water automatically the flower in the house when the soil humidity which is detected by a humidity sensor lower than the setting ones， and when they are equal， the valve automatically closes. According to the different flower species， the different watering modes are set.

Keywords： humidity sensor; detect; Automatic watering ; feedback

1 ?家用智能澆花裝置

家用智能澆花裝置，是在養(yǎng)花過程中，自動給花補給水

分[1-4]。水箱的進口由單向閥與家用水管接通，保證水源的供給。其原理是通過浮子機構來控制水箱水量，通過土壤濕度傳感器將信息反饋至控制電路，經(jīng)處理后通過電子電路來控制自動水閥門水的流量，噴頭來實現(xiàn)水的噴灑。其澆花的特點為噴灑式澆花，便于土壤吸收，克服了普通工人澆花由于一次性澆水過多而外溢。該裝置適合家庭陽臺、天臺、庭院等場地使用，使結構簡單，操作簡便，能實現(xiàn)濕度的自動控制，也可以作為家庭外出長期度假自動給花補水的一個自動化裝置。

2 ?方案設計

家用智能澆花裝置主要由水箱、單向電磁閥、浮子裝置、噴淋裝置、土壤濕度傳感器、蓄電池、變換電路和控制系統(tǒng)等組成。其結構組成原理如下：①通過浮子機構來控制水箱水位，無需使用電動機，利用濕度傳感器向控制電路發(fā)出的信號來開閉自動閥門，由可設定的濕度百分比來控制澆水量的多少;②可在無人看管下，根據(jù)濕度自動澆水，全自動智能化管理，而且還能節(jié)約能源符合可持續(xù)發(fā)展要求;③該家用智能澆花裝置結構簡單、操作方便、簡單調(diào)節(jié)，能適應絕大多數(shù)家庭的需求。

1）浮子裝置。

家用智能澆花機的蓄水機構采用球水位控制裝置（圖1所示），水箱里的浮子通過長柄帶動進水閥門，水位低時閥門開大，當水位到達足夠使用的高度時，浮子就把進水閥門關閉，達到自動調(diào)節(jié)水位功能。其機構在圖上可以看出。

圖1 ?水箱工作原理

2）自動水閥門控制裝置。

當土壤濕度傳感器將濕度信息通過變換電路傳遞到控制器，經(jīng)過控制器處理信息后，由放大電路進行信息放大，將信息傳輸?shù)蕉欢姶砰y，控制水閥門的開閉。其原理如圖2所示。

圖2 ?閥門自動控制裝置

3）反饋（控制）裝置。

花盆里土壤濕度是通過土壤濕度傳感器來進行檢測，當濕度小于設定值時，就產(chǎn)生偏差，偏差信號通過控制器進行幅值放大和功率放大，控制閥門的開啟與關閉，對花盆進行澆水，實現(xiàn)自動給花盆補水功能。

圖3 ?花盆濕度自動控制系統(tǒng)原理圖

3 ?設計計算

設單株植物最大需水量為Vmax=1.5L一次可同時給20株植物澆水，水箱額定蓄水量Q=Vmax×20=30L，設計水箱（長l×寬d×高h）=40 cm×30 cm×30 cm，水箱的出水口水管直徑D=20 mm流速V，分支水管直徑d=5 mm流速V1，將水箱放在地面。

液面高度：

（1）

水箱內(nèi)額定水壓：

（2）

由伯努利方程可得水箱出水口水流速：

（3）

當只給一株植物澆水時有總流量：

（4）

（5）

（6）

若同時澆灌n株植物，則每株流速為：

（7）

4 ?實驗結論

該家用智能澆花機使用表明：自動澆花機使用的是低壓蓄電池，電壓低使用安全，在家庭里占地面積小，澆灌花盆數(shù)量多，無須監(jiān)管，可根據(jù)不同植物的需水量進行設定自動澆水量、澆水時間，方便了喜愛花類植物但又常常沒有時間照顧的家庭，實用性強，真正做到省時、省力、省事、省心，具有較強的使用價值和推廣價值。

項目基金

本文系2012年浙江省大學生大學生科技成果推廣項目（2013R427015）。

參考文獻

[1]王峰，馬妍霞.用8051單片機實現(xiàn)智能澆花[J].電子世界，2005（10）.

[2]楊緒業(yè).濕度測量自動澆花機[J].無線電，2007（06）.

[3]張帆，蔣茜.自主澆花機器人的設計與實現(xiàn)[J].北京聯(lián)合大學學報（自然科學版），2008（6）.

[4]陳家宙，陳明亮，何圓球.各具特色的當代土壤水分測量技術[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2001（3）.endprint

摘 ?要 ?進行了家用智能澆花裝置的總體方案設計，利用土壤濕度傳感器進行花盆土壤的濕度檢測，進行反饋控制，實現(xiàn)家庭花卉自動澆水，當濕度傳感器檢測的濕度低于設定濕度時，打開閥門進行自動澆水，當花盆土壤達到設定的濕度時就停止?jié)菜?，在考慮花種不同和生長環(huán)境等因素下，設置了不同的控制方式。

關鍵詞 ?濕度傳感器;檢測;自動澆水;反饋

中圖分類號：TP2 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）21-0010-01

Development of home intelligent

watering device

CHEN Yongbin，YANG Wenzhe，SHAO Enle，LIN Xinjie，JIANG Haibing

（College of Mechanical Engineering， Quzhou University， Quzhou，Zhejiang 324000）

Abstract： The family smart flower-watering device is designed. It can open the valve and water automatically the flower in the house when the soil humidity which is detected by a humidity sensor lower than the setting ones， and when they are equal， the valve automatically closes. According to the different flower species， the different watering modes are set.

Keywords： humidity sensor; detect; Automatic watering ; feedback

1 ?家用智能澆花裝置

家用智能澆花裝置，是在養(yǎng)花過程中，自動給花補給水

分[1-4]。水箱的進口由單向閥與家用水管接通，保證水源的供給。其原理是通過浮子機構來控制水箱水量，通過土壤濕度傳感器將信息反饋至控制電路，經(jīng)處理后通過電子電路來控制自動水閥門水的流量，噴頭來實現(xiàn)水的噴灑。其澆花的特點為噴灑式澆花，便于土壤吸收，克服了普通工人澆花由于一次性澆水過多而外溢。該裝置適合家庭陽臺、天臺、庭院等場地使用，使結構簡單，操作簡便，能實現(xiàn)濕度的自動控制，也可以作為家庭外出長期度假自動給花補水的一個自動化裝置。

2 ?方案設計

家用智能澆花裝置主要由水箱、單向電磁閥、浮子裝置、噴淋裝置、土壤濕度傳感器、蓄電池、變換電路和控制系統(tǒng)等組成。其結構組成原理如下：①通過浮子機構來控制水箱水位，無需使用電動機，利用濕度傳感器向控制電路發(fā)出的信號來開閉自動閥門，由可設定的濕度百分比來控制澆水量的多少;②可在無人看管下，根據(jù)濕度自動澆水，全自動智能化管理，而且還能節(jié)約能源符合可持續(xù)發(fā)展要求;③該家用智能澆花裝置結構簡單、操作方便、簡單調(diào)節(jié)，能適應絕大多數(shù)家庭的需求。

1）浮子裝置。

家用智能澆花機的蓄水機構采用球水位控制裝置（圖1所示），水箱里的浮子通過長柄帶動進水閥門，水位低時閥門開大，當水位到達足夠使用的高度時，浮子就把進水閥門關閉，達到自動調(diào)節(jié)水位功能。其機構在圖上可以看出。

圖1 ?水箱工作原理

2）自動水閥門控制裝置。

當土壤濕度傳感器將濕度信息通過變換電路傳遞到控制器，經(jīng)過控制器處理信息后，由放大電路進行信息放大，將信息傳輸?shù)蕉欢姶砰y，控制水閥門的開閉。其原理如圖2所示。

圖2 ?閥門自動控制裝置

3）反饋（控制）裝置。

花盆里土壤濕度是通過土壤濕度傳感器來進行檢測，當濕度小于設定值時，就產(chǎn)生偏差，偏差信號通過控制器進行幅值放大和功率放大，控制閥門的開啟與關閉，對花盆進行澆水，實現(xiàn)自動給花盆補水功能。

圖3 ?花盆濕度自動控制系統(tǒng)原理圖

3 ?設計計算

設單株植物最大需水量為Vmax=1.5L一次可同時給20株植物澆水，水箱額定蓄水量Q=Vmax×20=30L，設計水箱（長l×寬d×高h）=40 cm×30 cm×30 cm，水箱的出水口水管直徑D=20 mm流速V，分支水管直徑d=5 mm流速V1，將水箱放在地面。

液面高度：

（1）

水箱內(nèi)額定水壓：

（2）

由伯努利方程可得水箱出水口水流速：

（3）

當只給一株植物澆水時有總流量：

（4）

（5）

（6）

若同時澆灌n株植物，則每株流速為：

（7）

4 ?實驗結論

該家用智能澆花機使用表明：自動澆花機使用的是低壓蓄電池，電壓低使用安全，在家庭里占地面積小，澆灌花盆數(shù)量多，無須監(jiān)管，可根據(jù)不同植物的需水量進行設定自動澆水量、澆水時間，方便了喜愛花類植物但又常常沒有時間照顧的家庭，實用性強，真正做到省時、省力、省事、省心，具有較強的使用價值和推廣價值。

項目基金

本文系2012年浙江省大學生大學生科技成果推廣項目（2013R427015）。

參考文獻

[1]王峰，馬妍霞.用8051單片機實現(xiàn)智能澆花[J].電子世界，2005（10）.

[2]楊緒業(yè).濕度測量自動澆花機[J].無線電，2007（06）.

[3]張帆，蔣茜.自主澆花機器人的設計與實現(xiàn)[J].北京聯(lián)合大學學報（自然科學版），2008（6）.

[4]陳家宙，陳明亮，何圓球.各具特色的當代土壤水分測量技術[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2001（3）.endprint

摘 ?要 ?進行了家用智能澆花裝置的總體方案設計，利用土壤濕度傳感器進行花盆土壤的濕度檢測，進行反饋控制，實現(xiàn)家庭花卉自動澆水，當濕度傳感器檢測的濕度低于設定濕度時，打開閥門進行自動澆水，當花盆土壤達到設定的濕度時就停止?jié)菜?，在考慮花種不同和生長環(huán)境等因素下，設置了不同的控制方式。

關鍵詞 ?濕度傳感器;檢測;自動澆水;反饋

中圖分類號：TP2 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1671-7597（2014）21-0010-01

Development of home intelligent

watering device

CHEN Yongbin，YANG Wenzhe，SHAO Enle，LIN Xinjie，JIANG Haibing

（College of Mechanical Engineering， Quzhou University， Quzhou，Zhejiang 324000）

Abstract： The family smart flower-watering device is designed. It can open the valve and water automatically the flower in the house when the soil humidity which is detected by a humidity sensor lower than the setting ones， and when they are equal， the valve automatically closes. According to the different flower species， the different watering modes are set.

Keywords： humidity sensor; detect; Automatic watering ; feedback

1 ?家用智能澆花裝置

家用智能澆花裝置，是在養(yǎng)花過程中，自動給花補給水

分[1-4]。水箱的進口由單向閥與家用水管接通，保證水源的供給。其原理是通過浮子機構來控制水箱水量，通過土壤濕度傳感器將信息反饋至控制電路，經(jīng)處理后通過電子電路來控制自動水閥門水的流量，噴頭來實現(xiàn)水的噴灑。其澆花的特點為噴灑式澆花，便于土壤吸收，克服了普通工人澆花由于一次性澆水過多而外溢。該裝置適合家庭陽臺、天臺、庭院等場地使用，使結構簡單，操作簡便，能實現(xiàn)濕度的自動控制，也可以作為家庭外出長期度假自動給花補水的一個自動化裝置。

2 ?方案設計

家用智能澆花裝置主要由水箱、單向電磁閥、浮子裝置、噴淋裝置、土壤濕度傳感器、蓄電池、變換電路和控制系統(tǒng)等組成。其結構組成原理如下：①通過浮子機構來控制水箱水位，無需使用電動機，利用濕度傳感器向控制電路發(fā)出的信號來開閉自動閥門，由可設定的濕度百分比來控制澆水量的多少;②可在無人看管下，根據(jù)濕度自動澆水，全自動智能化管理，而且還能節(jié)約能源符合可持續(xù)發(fā)展要求;③該家用智能澆花裝置結構簡單、操作方便、簡單調(diào)節(jié)，能適應絕大多數(shù)家庭的需求。

1）浮子裝置。

家用智能澆花機的蓄水機構采用球水位控制裝置（圖1所示），水箱里的浮子通過長柄帶動進水閥門，水位低時閥門開大，當水位到達足夠使用的高度時，浮子就把進水閥門關閉，達到自動調(diào)節(jié)水位功能。其機構在圖上可以看出。

圖1 ?水箱工作原理

2）自動水閥門控制裝置。

當土壤濕度傳感器將濕度信息通過變換電路傳遞到控制器，經(jīng)過控制器處理信息后，由放大電路進行信息放大，將信息傳輸?shù)蕉欢姶砰y，控制水閥門的開閉。其原理如圖2所示。

圖2 ?閥門自動控制裝置

3）反饋（控制）裝置。

花盆里土壤濕度是通過土壤濕度傳感器來進行檢測，當濕度小于設定值時，就產(chǎn)生偏差，偏差信號通過控制器進行幅值放大和功率放大，控制閥門的開啟與關閉，對花盆進行澆水，實現(xiàn)自動給花盆補水功能。

圖3 ?花盆濕度自動控制系統(tǒng)原理圖

3 ?設計計算

設單株植物最大需水量為Vmax=1.5L一次可同時給20株植物澆水，水箱額定蓄水量Q=Vmax×20=30L，設計水箱（長l×寬d×高h）=40 cm×30 cm×30 cm，水箱的出水口水管直徑D=20 mm流速V，分支水管直徑d=5 mm流速V1，將水箱放在地面。

液面高度：

（1）

水箱內(nèi)額定水壓：

（2）

由伯努利方程可得水箱出水口水流速：

（3）

當只給一株植物澆水時有總流量：

（4）

（5）

（6）

若同時澆灌n株植物，則每株流速為：

（7）

4 ?實驗結論

該家用智能澆花機使用表明：自動澆花機使用的是低壓蓄電池，電壓低使用安全，在家庭里占地面積小，澆灌花盆數(shù)量多，無須監(jiān)管，可根據(jù)不同植物的需水量進行設定自動澆水量、澆水時間，方便了喜愛花類植物但又常常沒有時間照顧的家庭，實用性強，真正做到省時、省力、省事、省心，具有較強的使用價值和推廣價值。

項目基金

本文系2012年浙江省大學生大學生科技成果推廣項目（2013R427015）。

參考文獻

[1]王峰，馬妍霞.用8051單片機實現(xiàn)智能澆花[J].電子世界，2005（10）.

[2]楊緒業(yè).濕度測量自動澆花機[J].無線電，2007（06）.

[3]張帆，蔣茜.自主澆花機器人的設計與實現(xiàn)[J].北京聯(lián)合大學學報（自然科學版），2008（6）.

[4]陳家宙，陳明亮，何圓球.各具特色的當代土壤水分測量技術[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2001（3）.endprint