金元山 康勇 達志偉 吳文昌 李文濤 宋彪彪

摘?要：本裝置通過對土壤濕度的監(jiān)測，能解決小型盆栽植物因未能及時給水而導致的生長不良甚至枯死的問題。由土壤濕度傳感器監(jiān)測盆土濕度，電位比較模塊根據(jù)傳感器測定土壤濕度值判斷植物是否需要給水，通過電信號控制繼電器進而接通水泵工作電路，實現(xiàn)補水的目的。從一定程度上能代替人工對小型盆栽進行澆水。本文就本裝置基本工作原理和各模塊功能進行簡單敘述。

關(guān)鍵詞：盆栽植物;濕度;自動給水

盆栽植物因其能凈化空氣、美觀養(yǎng)目的特點，越來越受到辦公、居家人群的喜愛與重視，同時作為植物，其仍需要一定程度的水分補給。因無法及時給水而導致的生長不良甚至枯死的現(xiàn)象，可以通過植物給水裝置來避免，但目前市場上的給水裝置，或通過單片機實施控制，過于復雜、昂貴、易損且外型過大;或過于簡單，只通過滴流、滲透原理不能達到真正給水的目的。本裝置通過設(shè)計一種集土壤濕度監(jiān)測、自動給水于一體的裝置，讓植物在人們未及時澆灌時也能得到水分補給。

1 整體設(shè)計

自動給水裝置大體上由土壤濕度監(jiān)測傳感器模塊、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)測傳感器模塊（探頭）監(jiān)測花盆土壤濕度，電位比較模塊根據(jù)傳感器測定土壤濕度值判斷植物是否需要補水，通過電信號控制繼電器進而接通水泵工作電路，實現(xiàn)補水的目的。給水達到設(shè)定濕度，繼電器開，水泵電路呈開路，水泵不工作（停止給水）。

2 各模塊設(shè)計

2.1 土壤濕度傳感器的挑選

對于傳感器有著穩(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。對其應(yīng)有的耐腐蝕性、耐冷熱性等參數(shù)測試，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電性，監(jiān)測深度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，及時定量監(jiān)測不同深度具有相異力學特征的土壤的墑情。外形是兩個插片，監(jiān)測土壤濕度量W與探針間電阻值R相對關(guān)聯(lián)，存在W*R=K的相對關(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（見圖2）支配。滿足設(shè)計所需諸要求。

2.2 比較控制單元

2.2.1 電位比較器

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

2.2.2 繼電器部分

起到類似于開關(guān)的作用，當接受電信號端輸入有低電平的觸發(fā)電信號時，公共端與常開端接通，水泵工作電路接通，對植物進行給水;反之，斷開，電路呈開路，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，工作電壓低，功率符合選用標準，出水口接塑料軟管，水泵工作電路接通，對植物進行給水。此外，在考慮不損壞電機情況下，在蓄水罐中可根據(jù)植物習性與營養(yǎng)偏好放入營養(yǎng)素，達到補充營養(yǎng)的目的。

3 總結(jié)

本設(shè)計裝置從一定程度上能代替人工對小型盆栽進行給水。該裝置不僅可以通過實時測量土壤濕度，比較控制器驅(qū)動水泵為植物進行自動給水，避免了植物因無人搭理而干枯，或給水過度而導致的植物爛根與浪費水資源，達到保障植物生長的目的。

參考文獻：

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

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