[發明專利]果園太陽能供電式滴灌自動控制裝置及控制方法

無效

• 申請號: 201110142294.8
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102217517A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 岳學軍;徐興;洪添勝;李加念;蔡坤;劉永鑫;麥康世;江澤良
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;A01G27/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明涉及果園水肥滴灌控制技術，特別涉及一種果園太陽能供電式滴灌自動控制裝置及控制方法，該裝置特別適用于野外環境下果園水肥滴灌的長期工作中使用，尤其是遠離居住區和水源地的山地、丘陵果園環境。

背景技術

對果園澆水、施肥是果園種植的重要日常工作之一。水肥滴灌既可以實現高效率的水肥滴灌工作，又可以大大降低水肥消耗，還可以提高果園種植效率，降低勞動強度，是現代農業滴灌技術發展的重要方向。

但是，在遠離居民居住區和水源地的野外果園環境下實施水肥滴灌，經常面臨著能源有效供應的問題。傳統的水肥滴灌控制器采用220V交流電供電，由于需要供電線路的支持，存在工作環境受限的問題。如果采用直流電池供電，由于電池容量是有限的，往往又存在著工作時間受限的問題。引入太陽能光伏供電技術可以較好的解決以上問題，但目前還主要局限在溫室或者田間工作環境下使用，在野外果園環境下尤其是山地果園環境下，由于其面臨著工作環境惡劣多變，高溫高濕以及低溫干燥情況并存的情況，其工作安全和工作壽命還存在一些問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點與不足，提供一種結構簡單、合理，可自主采集太陽能具有長期工作能力的果園太陽能供電式滴灌自動控制裝置。

本發明的另一目的在于提供由上述裝置實現的果園太陽能供電式滴灌自動控制方法。

為達上述目的，本發明采用如下的技術方案：果園太陽能供電式滴灌自動控制裝置，包括蓄電池以及依次連接的太陽能板、控制器、電磁閥和滴灌管，所述蓄電池與控制器連接；所述控制器包括充電控制單元、主處理器單元、人機接口單元、時鐘單元和電磁閥驅動單元，充電控制單元、人機接口單元、時鐘單元、電磁閥驅動單元均分別與主處理器單元連接；所述充電控制單元與太陽能板、蓄電池連接，電磁閥驅動單元與電磁閥連接。

其中充電控制單元用于控制太陽能板是否向蓄電池進行充電；主處理器單元用于對充電控制單元的檢測信號、時鐘單元的時間信號、人機接口單元輸入的信號、電磁閥驅動信號進行處理；人機接口單元用于提供按鍵輸入以及顯示功能；時鐘單元用于向主處理器單元提供當前時間信號(時鐘基準信號)；電磁閥驅動單元用于對電磁閥的開啟及關閉信號進行處理，并控制電磁閥的開啟及關閉；

所述充電控制單元包括充電電路、開關控制電路、過壓過流過溫檢測電路和蓄電池電壓檢測電路，所述太陽能板、充電電路、開關控制電路依次連接，所述開關控制電路分別與蓄電池、主處理器單元連接；過壓過流過溫檢測電路、蓄電池電壓檢測電路均分別與主處理器單元連接。

充電電路用于向蓄電池提供正向充電電壓和電流；開關控制電路用于實現充電的開啟或關閉；過壓過流過溫檢測電路用于監測蓄電池的充電電壓、電流以及溫度；蓄電池電壓檢測電路用于監測蓄電池供電電壓。

主處理器可以監測蓄電池電壓，以及充電電壓、電流、溫度情況，并將信號發送到開關控制電路，實現過壓，過流，過溫保護功能，通過“PWM(脈寬調制)信號”，并調整信號寬度和信號頻率實現涓流、恒壓、恒流充電模式的變換。

所述人機接口單元包括相互連接的按鍵輸入電路和顯示電路，按鍵輸入電路、顯示電路均分別與主處理器單元連接，且顯示電路外接顯示器，按鍵輸入電路外接鼠鍵設備。按鍵輸入電路和顯示電路，可提供工作人員和自動控制裝置的人機交互，可設定和顯示果園水肥滴灌開啟時間，滴灌時長，即時開啟，即時關閉，以及隔天啟動的工作參數。

所述電磁閥驅動單元包括依次連接的DC/DC升壓電路、電磁閥全橋驅動電路和防雷防靜電接口電路，所述DC/DC升壓電路、電磁閥全橋驅動電路分別與主處理器單元連接，防雷防靜電接口電路與電磁閥連接。

其中DC/DC升壓電路可實現3V到15V的直流升壓，并可提供1A的輸出電流，升壓效率達85％～95％。電磁閥全橋驅動電路由4對三極管組成全橋驅動，可提供最大1.5A和最高45V的驅動能力。防雷防靜電接口電路包含有壓敏電阻和瞬態抑制二極管以及自恢復保險絲，實現靜電防護，防雷以及短路保護功能。DC/DC升壓電路與電磁閥全橋驅動電路相連接，用于提供6V的直流驅動電壓。電磁閥全橋驅動電路與主處理器相連接，主處理器可發送提供脈沖式控制信號到電池閥全橋驅動電路。

所述顯示電路為液晶顯示電路，外接的顯示器也為液晶顯示器。

所述時鐘單元為實時時鐘芯片。所述時鐘單元通過I2C總線接口串行輸出時鐘到主處理器單元，提供時間信號(時鐘基準信號)，提供定時時間信號，年時鐘偏差小于5分鐘。