專利名稱：一種直流灌溉控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的技術(shù)方案屬于水利自動化控制領(lǐng)域，更具體地，本 實(shí)用新型涉及一種釆用直流電源供電的直流灌溉控制裝置。
背景技術(shù)：
我國是一個水資源相對短缺的國家，因此，水資源的有效利用對 我國可持續(xù)發(fā)展具有舉足輕重的地位。為達(dá)到節(jié)約用水的目的，近幾 年，灌溉控制技術(shù)得到了迅速發(fā)展，灌溉設(shè)備的自動化程度越來越高， 尤其在控制裝置方面，已經(jīng)出現(xiàn)了釆用可編程控制器的數(shù)字化控制設(shè) 備。但是，現(xiàn)有的控制裝置也存在諸多不足,比如，灌溉方式比較單 一，對操作者技術(shù)要求較高，參數(shù)調(diào)整不便等。
目前，已經(jīng)開發(fā)了多種功能各異的灌溉控制器，它們共同的特點(diǎn) 是功耗比較大，需要巿電提供電能和埋設(shè)布線，這就使得在某些特殊 場合無法使用，不適于大面積推廣。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種直流灌溉控制裝置，其釆用兩種供 電模式，以克服現(xiàn)在有些地方不能夠埋設(shè)布線和巿電無法到達(dá)的場 合。
本實(shí)用新型提供一種直流灌溉控制裝置，包括 主控制模塊，用于控制該直流灌溉控制裝置的操作； 按鍵模塊，用于配置所述直流灌溉控制裝置的控制參數(shù)； 傳感器和電磁閥驅(qū)動模塊，用于分別驅(qū)動傳感器和電磁閥，以便采集灌溉參數(shù)和控制水源開關(guān)；以及
電源模塊，用于為所述主控制模塊、按鍵模塊、以及傳感器和電
磁閥驅(qū)動模塊提供電源；
其特征在于所述電源模塊包含直流電源。
在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述直流電源包括干電池、鋰 離子電池、鋅電池、化學(xué)電池。
在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述直流灌溉控制裝置進(jìn)一步包 括顯示模塊，用于顯示所述直流灌溉控制裝置的參數(shù)。
在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述直流灌溉控制裝置進(jìn)一步包 括通信模塊，用于將將所述參數(shù)向遠(yuǎn)程控制中心發(fā)送和接收來自遠(yuǎn)程 控制中心的指令。
在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述主控制模塊釆用型號為 C8051F930的芯片，所述顯示模塊釆用型號為KS0713的液晶和型號為 74LCX573的地址鎖存器構(gòu)成；所述傳感器、電磁閩驅(qū)動模塊釆用型號 為PCA9554AD的芯片和4片型號為L9110的驅(qū)動芯片，構(gòu)成一路傳感器 采集電路和4路電磁閥驅(qū)動電路；所述通信模塊釆用型號為MAX485的 芯片。
在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述所述按鍵模塊，與所述顯示 模塊結(jié)合，完成對所述直流灌溉控制裝置的參數(shù)配置。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和最佳實(shí)施方式進(jìn)行說明。附 圖及其所表示的實(shí)施方式的目的僅僅是為了描述本發(fā)明的原理，而不 是要以任何方式來將本專利申請的范圍限制于所述具體實(shí)施方式
。其 中圖l示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置的原理框圖； 圖2示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中主控制模塊的一個實(shí)
施例的電路原理圖3示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中液晶顯示模塊的一個 實(shí)施例的電路原理圖4示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中按鍵模塊的一個實(shí)施 例的電路原理圖5示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中傳感器、電磁閥驅(qū)動 模塊的一個實(shí)施例的電路原理圖6示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中通信模塊的一個實(shí)施 例的電路原理圖7示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中電源模塊的一個實(shí)施 例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式


圖1示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置的原理框圖。如圖1所 示，本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置包括主控制模塊l，該主控制模 塊1上連接有液晶顯示模塊2、按鍵模塊3、傳感器和電磁閥驅(qū)動模 塊4、以及通信模塊5，分別完成數(shù)據(jù)的輸入輸出和對傳感器、電磁 閥的控制等功能。此外還包括電源模塊6，用于給主控制模塊l、液 晶顯示模塊2、按鍵模塊3、傳感器和電磁閩驅(qū)動模塊4、以及通信 模塊5提供電源，保證直流灌溉控制器的正常工作。
在一個實(shí)施例中，本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置上電后，主控 制模塊1對各部分寄存器進(jìn)行初始化，然后用戶可以通過按鍵模塊3 和液晶顯示模塊2對主控制模塊1進(jìn)行灌溉參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置完成， 進(jìn)入正常操作程序后，主控制模塊l發(fā)出測量土壤濕度命令。根據(jù)所述命令，傳感器和電磁閥驅(qū)動模塊4通過外接的土壤濕度傳感器對土 壤水分進(jìn)行測量，并將測量所得的數(shù)據(jù)返回給主控制模塊l。主控制 模塊1把測量到的土壤濕度和設(shè)定的土壤濕度值進(jìn)行比較，當(dāng)測得的 土壤濕度值低于設(shè)定土壤濕度值的下限時，主控制模塊1會向傳感器 和電磁閥驅(qū)動模塊發(fā)出驅(qū)動命令，驅(qū)動外接的電磁閥動作，以便打開 水源對土壤進(jìn)行灌溉。當(dāng)土壤濕度值達(dá)到或超過設(shè)定的土壤濕度值上 限時，主控制模塊會發(fā)出關(guān)閉電磁閥的命令，停止對土壤的灌溉。用 戶在現(xiàn)場可以通過液晶顯示模塊2看到當(dāng)前土壤的濕度值、電池剩余 電量和每個電磁閥的開關(guān)狀態(tài)。另外，用戶也可以把所述直流灌溉控
制裝置通過通信模塊5與上位機(jī)相連，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)查詢。
圖2示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中主控制模塊的一個 實(shí)施例的電路原理圖。在該實(shí)施例中，主控制模塊釆用型號為 C8051F930的芯片，其9、 10引腳兩端連接一個Yl的晶振，用于給 整個系統(tǒng)提供實(shí)時時鐘。其引腳6通過R34、R11與J3的引腳5相連， 通過R34與J3的引腳7相連；引腳7通過R33與J3的引腳4相連， 通過R33、 R12與J3的引腳6相連，用于程序的調(diào)試和下載。引腳6 通過RIO、 Rll、 R34與C6相連，構(gòu)成復(fù)位電路，用于電路的正常上 電復(fù)位。
圖3示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中液晶顯示模塊的一 個實(shí)施例的電路原理圖。在該實(shí)施例中，所述液晶顯示模塊由型號為 KS0713的液晶和型號為74LCX573的地址鎖存器構(gòu)成。結(jié)合圖2和圖 3， U4的引腳7通過R9、 Q2、 R20與U5的引腳19相連，用于控制液 晶顯示的背光；U4的引腳24、 23、 22、 21、 20、 19、 18、 17通過總 線分別與U5的引腳7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14和U11的引腳2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9分別相連，用于數(shù)據(jù)和地址的傳送。U4的引腳 12與Ull的引腳ll相連，用于控制數(shù)據(jù)是否可以通過Ull到達(dá)U5。 Ull的引腳12、 19分別與U5的引腳15、 4相連，用于控制芯片U5型。U4的引腳8、 11分別與U5的 引腳6、 5相連，用于控制數(shù)據(jù)的傳送方向，使液晶正常顯示。
圖4示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中按鍵模塊的一個實(shí)施 例的電路原理圖。在該實(shí)施例中，上述U4的引腳30、 29、 26、 25分別 通過電阻R13、 R14、 R15、 R16與S1、 S2、 S3、 S4相連。通過4個按鍵 KEY1-KEY4的編碼，可以配置直流灌溉裝置的灌溉參數(shù)。
圖5示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中傳感器、電磁閩驅(qū)動
模塊的一個實(shí)施例的電路原理圖。在該實(shí)施例中，所述模塊采用型號 為PCA9554AD的芯片和4片型號為L9110的驅(qū)動芯片，構(gòu)成一路傳感 器釆集電路和4路電磁閥驅(qū)動電路，用于控制電磁閥的工作狀態(tài)。結(jié) 合圖2和圖5可見，U4的引腳31、 32分別通過上拉電阻與U6的引 腳14、 15相連，用于控制讀寫時續(xù)和數(shù)據(jù)的傳輸。U6的引腳4、 5 通過R23、 R27分別與U7的引腳7、 6相連，U6的引腳6、 7通過R24、 R28分別與U8的引腳7、 6相連，U6的引腳9、 10通過R25、 R29分 別與U9的引腳7、 6相連，U6的引腳11、 12通過R26、 R30分別與 U10的引腳7、 6相連，用于控制4路電磁閥的工作狀態(tài)。U4的引腳 15通過R2、 R31、 R32組成的釆集電路與濕度傳感器相連接，用于測 量土壤的濕度，和配置灌溉參數(shù)。
圖6示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中通信模塊的一個實(shí)施 例的電路原理圖。在該實(shí)施例中，所述通信模塊釆用型號為MAX485 的芯片，其6、 7引腳之間通過電感T1和瞬態(tài)抑制二極管D6與485通信 設(shè)備相連，用于為6、 7引腳之間提供恒定的電壓差，保證通信的穩(wěn)定 性。結(jié)合圖2與圖6可見，U4的13、 27、 28引腳分別與MAX485的2、 1、 4引腳相連，用于控制485通信模塊數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn) 多機(jī)通信。
圖7示出本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置中電源模塊的一個實(shí)施例的電路原理圖。在該實(shí)施例中，所述電源模塊包含直流電源，采
用了兩種供電方式， 一種是220V巿電供電，另一種是3V干電池供電。 當(dāng)采用第一種供電方式時，220V市電通過12V直流穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)變成12V 電壓，經(jīng)過U1 (AS1117芯片)轉(zhuǎn)變成直流3.3V,為主控制模塊l、 液晶顯示模塊2、按鍵模塊3、通信模塊5供電，然后，再經(jīng)過U2(升 壓芯片LT1615)轉(zhuǎn)換成9V直流電，為傳感器和電磁閥驅(qū)動模塊供電。 當(dāng)釆用第二種供電方式時，3V干電池提供的3V直流電，為主控制模 塊l、液晶顯示模塊2、按鍵模塊3、通信模塊5供電，再經(jīng)過U2(升 壓芯片LT1615)轉(zhuǎn)換成9V直流電，為傳感器和電磁閥驅(qū)動模塊供電。 當(dāng)不需要灌溉時，通過U4的14引腳關(guān)斷U2，使其處于不工作狀態(tài)， 此時，整個電路正常工作僅需要幾十微安的電流，處于低功耗模式， 保證了電池供電時可以長時間工作。當(dāng)需要灌溉時，通過U4的14引 腳，使U2處于工作狀態(tài)，此時，提供U2轉(zhuǎn)換的9V直流電供傳感器 和電磁閥模塊正常工作，當(dāng)灌溉完成后，自動切斷U2，處于低功耗 模式。
通過釆用以上所述的本實(shí)用新型的技術(shù)方案，至少可以獲得以下 的優(yōu)點(diǎn)和有益效果
1. 本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置包含了直流電源，采用兩種供 電方式220V巿電供電和3V干電池供電，克服了現(xiàn)在有些地方不能夠
埋設(shè)布線和巿電無法到達(dá)，因而無法釆用灌溉控制的缺陷。此外，用 戶可以根據(jù)不同作物需水量的不同，對灌溉裝置進(jìn)行設(shè)置。
2. 本實(shí)用新型的直流灌溉控制裝置遵循串行通信協(xié)議，具有485 接口，可以通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)查詢。
3. 提供了方便的人機(jī)交互界面，操作簡單，性價比高，具有廣泛 推廣的價值。以上所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描 述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型涉及精 神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出 的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種直流灌溉控制裝置，包括主控制模塊(1)，用于控制該直流灌溉控制裝置的操作；按鍵模塊(3)，用于配置所述直流灌溉控制裝置的控制參數(shù)；傳感器和電磁閥驅(qū)動模塊(4)，用于分別驅(qū)動傳感器和電磁閥，以便采集灌溉參數(shù)和控制水源開關(guān)；以及電源模塊(6)，用于為所述主控制模塊、按鍵模塊、以及傳感器和電磁閥驅(qū)動模塊提供電源；其特征在于，所述電源模塊包含直流電源。
2、 如權(quán)利要求1所述的直流灌溉控制裝置，其中所述直流電源 包括干電池、鋰離子電池、鋅電池、化學(xué)電池。
3、 如權(quán)利要求1-2任一項所述的直流灌溉控制裝置，進(jìn)一步包 括顯示模塊(2),用于顯示所述直流灌溉控制裝置的參數(shù)。
4、 如權(quán)利要求3所述的直流灌溉控制裝置，進(jìn)一步包括通信模 塊(5 )，用于將所述參數(shù)向遠(yuǎn)程控制中心發(fā)送和接收來自遠(yuǎn)程控制中 心的指令。
5、 如權(quán)利要求4所述的直流灌溉控制裝置，其中所述主控制模塊 采用型號為C8051F930的芯片，所述顯示模塊釆用型號為KS0713的液 晶和型號為74LCX573的地址鎖存器構(gòu)成；所述傳感器、電磁閩驅(qū)動模 塊采用型號為PCA9554AD的芯片和4片型號為L9110的驅(qū)動芯片，構(gòu)成 一路傳感器釆集電路和4路電磁閥驅(qū)動電路；所述通信模塊釆用型號 為MAX485的芯片。
6、 如權(quán)利要求3所述的直流灌溉控制裝置，其中所述按鍵模塊， 與所述顯示模塊結(jié)合，完成對所述直流灌溉控制裝置的參數(shù)配置。
專利摘要一種直流灌溉控制裝置，包括主控制模塊、RS485通信模塊、按鍵模塊、液晶顯示模塊、傳感器和電磁閥驅(qū)動模塊以及電源模塊。用戶可以通過按鍵模塊和液晶顯示模塊對主控制模塊進(jìn)行灌溉參數(shù)設(shè)置，也可以通過上位機(jī)進(jìn)行灌溉參數(shù)設(shè)置，然后，主控制模塊發(fā)出測量控制命令，通過傳感器和電磁閥驅(qū)動模塊實(shí)現(xiàn)對土壤濕度的測量和對電磁閥的控制，達(dá)到自動灌溉的目的。該直流灌溉控制裝置的電源模塊包括直流電源。本實(shí)用新型一種直流灌溉控制器的優(yōu)點(diǎn)是提供方便的人機(jī)交互界面，操作簡單，性價比高，克服了現(xiàn)在有些地方不能夠埋設(shè)布線和市電無法到達(dá)的場合，便于大范圍推廣使用。
文檔編號H02J7/00GK201388428SQ20082023364
公開日2010年1月27日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者劉洪祿, 吳文勇, 剛 孫, 王克武, 申長軍, 趙春江, 振 邢, 鄭文剛 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心