太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子技术领域，具体是一种太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵。
【背景技术】
[0002]生长植物的土壤需要保持一定的湿度，用人工控制土壤湿度既不准确，劳动量又大，不适合现代农业生产要求。尤其雨水稀少干旱贫脊地区水源不足或离水源远，或地势不平坦，而交流电源电网不便铺设，影响农业生产。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供交流电网不便铺设的农田，测量土壤湿燥信息无线发射，电磁波空间传输到有水源的无线接收器，确定灌溉湿度和供水范围的一种太阳能无线遥测遥控土壤墒情全自动灌溉水泵。
[0004]本发明技术解决方案:包括两组太阳能电源、全桥逆变器、土壤湿度传感器、土壤湿度测量电桥、低频晶体振荡器、缓冲放大器、有源带通滤波器、差动放大器、精密检波器、功率放大器、调制器、无线发射器、水源检测信号发生器、水源检测传感器、水源光耦控制开关、无线接收器、单稳态延时继电器、交流接触器、单相电机水泵，其中，低频晶体振荡器输出正弦波信号经缓冲放大器、有源带通滤波器滤除高次谐波接土壤湿度测量电桥输入端，土壤湿度测量电桥测量桥臂连接土壤湿度传感器，土壤湿度测量电桥输出经差动放大器、精密检波器、功率放大器驱动调制器至无线发射器一次调制携带土壤湿度测量信息，无线发射器脉冲编码二次调制信道加密由天线发射，电磁波经空间传输到无线接收器，无线接收器脉冲译码信道解密，解调土壤湿度测量信息控制水泵灌溉，无线接收器由水源检测信号发生器输出低频正弦波接入水源检测传感器、水源光耦控制开关提供传感信号，水源检测信号发生器由RC文氏电桥振荡、二极管VD7、VD8稳幅、三极管VT4射极跟随输出经电容耦合接水源检测传感器探测电极、二极管vd5、vd6检波、电容滤波、限流电阻至三极管VT2电流放大驱动水源光耦控制开关发光二极管，光电三极管与无线射频接收器译码输出驱动单稳态延时继电器三极管VT3串联相接，单稳态延时继电器J1触点接交流接触器K线圈与全桥逆变器输出电源，交流接触器触点K_1、κ_2连接单相电机水泵和全桥逆变器输出电源，单相电机水泵接过载保护热继电器，一组太阳能电源接全桥逆变器电源输入端，并经稳压器接水源检测信号发生器、水源光耦控制开关、无线接收器电源端，另一组太阳能电源接土壤测量无线发射器，并与土壤测量无线发射器、土壤湿度传感器装入工程塑料盒，注灌环氧树脂密封；
[0005]土壤湿度传感器至少由两支圆柱或扁圆形石墨或不锈钢电极，其下端呈尖锥形插入土壤，上端由导线焊接引出，电极之间设有间距由工程塑料注塑成一体，粘合在无线发射器工程塑料盒底，电极引出导线连接土壤湿度测量电桥测量桥臂；
[0006]水源检测传感器由一段塑料水管内截面设有间隔的两个石墨或不锈钢探测电极，屏蔽电缆线插脚连接引出，引出处设有防潮湿外护套管，电极引出屏蔽电缆线连接水源检测信号发生器、水源光耦控制开关，水源检测传感器塑料水管连接水源进水管和水泵；
[0007]无线发射器由射频晶体振荡器、射频功率放大器、脉冲编码器、调制器、天线组成，射频晶体振荡器输出接射频功率放大器，射频功率放大器与调制器馈电串联相接，调制器输入端接脉冲编码器编码脉冲，调制器电源端由携带土壤湿度测量信息功率放大器驱动，经天线发射；
[0008]无线接收器由天线信号接入射频高放、混频，本机晶振信号接入混频器，混频后提取中频信号经放大、解调、低放至脉冲译码器，脉冲译码器输出经驱动单稳态延时继电器三极管与水源光耦控制开关光电三极管串联相接，单稳态延时继电器J1触点Jh接交流接触器K线圈与全桥逆变器输出电源，交流接触器触点KfIL2连接单相电机水泵和全桥逆变器输出电源，单相电机水泵接过载保护热继电器，解调土壤湿度测量信息控制单相电机水泵开启或停止灌溉；
[0009]两组太阳能电源分别由光伏电池板E1输出经阻塞二极管VDltl、继电器J2触点Jy1接蓄电池E2、蓄电池E2过压控制取样接电位器RP4，可调端接窗口电压比较芯片ICa正输入端，欠压控制取样接电位器RP3，可调端接窗口电压比较芯片ICb负输入端，窗口电压比较芯片ICa负输入端和窗口电压比较芯片ICb正输入端经电阻R47、R48分压接稳压管VD15电压作基准参考，窗口电压比较输出经三极管接继电器J2，蓄电池E2串接快速熔丝F，并接有防反接二极管VD11，一组太阳能电源接全桥逆变器电源输入端，并经稳压接水源检测信号发生器、水源光耦控制开关、无线接收器电源端、另一组太阳能电源接土壤测量无线发射器；
[0010]全桥逆变器由绝缘栅功率三极管VT5、VT6、VT7、VT8组成PWM脉宽调制桥式逆变，四个管子栅极分别接PWM控制器信号电压，集电极和发射极并联续流二极管抑制变压器产生反向电压，VT5发射极串联VT6集电极连接变压器T初级电感TL1 一端，VT7发射极串联VT8集电极连接变压器初级电感TL1另一端，太阳能电源正极接VT5、VT7集电极，太阳能电源负极接VT6、VT8发射极，变压器次级电感TL2作为全桥逆变器输出电源，由无线接收器单稳态延时继电器J1触点Jw连接交流接触器K控制线圈与全桥逆变器输出电源，交流接触器IC1、K_2接单相电机水泵，互感器PL穿入负载拾取电流信号反馈接PWM控制器脉宽调制。
[0011]本发明产生积极效果:太阳能无线遥测遥控农田土壤湿度全自动灌溉，尤其离水源较远、水源不足和地势不平坦农田灌溉，解决交流电网不便铺设，土壤湿度保持设定范围内，不同作物都能处于最佳生长状态，省时省力大大提高农业种植生产水平。土壤湿度传感器、水源检测传感器电极均设成交流正弦波传感有效防护措施，避免因直流电传感电极产生电解极化腐蚀，保障无线遥测遥控水泵长期可靠使用，无线收/发晶振高稳频遥测遥控、脉冲编码译码容量大，抗干扰性强，相邻农田运行稳定、可靠，互不干扰。
【附图说明】
[0012]图1本发明技术方案原理框图
[0013]图2 土壤湿度传感器示意图
[0014]图3 土壤湿度测量无线发射器电路
[0015]图4水源检测传感无线接收器电路
[0016]图5全桥逆变器与单相电机水泵电路
[0017]图6太阳能电源控制电路
【具体实施方式】
[0018]参照图1、2、3、4、5、6，本发明【具体实施方式】和实施例，包括两组太阳能电源18、全桥逆变器17、土壤湿度传感器6、土壤湿度测量电桥5、低频晶体振荡器1、缓冲放大器2、有源带通滤波器3、差动放大器4、精密检波器7、功率放大器8、调制器9、无线发射器10、水源检测信号发生器15、水源检测传感器16、水源光耦控制开关12、无线接收器11、单稳态延时继电器13、交流接触器14、单相电机水泵19，其中，低频晶体振荡器I输出正弦波信号经缓冲放大器2、有源带通滤波器3滤除高次谐波接土壤湿度测量电桥5输入端，土壤湿度测量电桥5测量桥臂连接土壤湿度传感器6，土壤湿度测量电桥5输出经差动放大器4、精密检波器7、功率放大器8驱动调制器9至无线发射器10 —次调制携带土壤湿度测量信息，无线发射器10脉冲编码二次调制信道加密由天线发射，电磁波经空间传输到无线接收器11，无线接收器11脉冲译码信道解密，解调土壤湿度测量信息控制水泵灌溉，无线接收器11由水源检测信号发生器15输出低频正弦波接入水源检测传感器16、水源光耦控制开关12提供传感信号，水源检测信号发生器15由RC文氏电桥振荡、二极管VD7、VD8稳幅、三极管VT4射极跟随输出经电容耦合接水源检测传感器16探测电极、二极管VD5、VD6检波、电容滤波、限流电阻至三极管VT2电流放大驱动水源光耦控制开关12发光二极管，光电三极管与无线接收器11译码输出驱动单稳态延时继电器三极管VT3串联相接，继电器13触点Jw接交流接触器K14线圈与全桥逆变器输出电源，交流接触器触点Κ_ρ K_2连接单相电机水泵19和全桥逆变器17输出电源，单相电机水泵19接过载保护热继电器FR，一组太阳能电源18输出+V经开关S1接全桥逆变器17电源输入端，并经稳压接水源检测信号发生器15、水源光耦控制开关12、无线接收器11电源端，另一组太阳能电源18输出+V经开关S1接土壤测量无线发射器10，并与土壤测量无线发射器10、土壤湿度传感器6装入工程塑料盒，注灌环氧树脂密封。
[0019]两组太阳能电源控制电路相同，土壤检测、无线发射使用小功率太阳能电池和蓄电池，无线接收、全桥逆变器和单相电机水泵由大功率太阳能电池和蓄电池供电。太阳能电池E1白天光照供水泵工作的同时还对蓄电池E2充电，晚间由蓄电池E2供电开泵，昼夜抗旱灌溉。窗口电压比较芯片ICa、Icb输出电平经三极管VT9驱动继电器J2控制充电欠压、过压，保护蓄电池E2正常运行。欠压控制是在蓄电池E2电压低于窗口电压比较芯片ICa参考电压时，继电器J2吸合，触点Jy1接通蓄电池E2充电，当蓄电池E2电压充足，过压控制电压高于窗口电压比较芯片ICb参考电压，继电器J2释放触点J2_1;切断太阳能电池E1对蓄电池E2充电。开泵电能消耗降低蓄电池E2电压，太阳能电源恢复充电。
[0020]并联继电器J2两端二极管VD14抑制反向电压。稳压管VD15及电阻R46、电容C15稳压保障欠压、过压准确控制。窗口电压比较芯片IC选用LM358双运放。
[0021]低频晶体JT振荡器ICla产生稳定的低频正弦波，经缓冲放大器IClb阻抗匹配，有源带通滤波器IC1。滤除高次谐波提供测量电桥优质信号源，作用于土壤湿度传感