[發(fā)明專利]低功耗實時喚醒式無線灌溉控制器

在審

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• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN106688824A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 田榮俠
• 申請（專利權(quán)）人: 田榮俠
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于灌溉控制系統(tǒng)技術領域，具體地涉及低功耗實時喚醒式無線灌溉控制器。

背景技術

水資源日益緊缺，農(nóng)業(yè)灌溉用水占總用水量比例最高。自動灌溉控制系統(tǒng)因具有節(jié)水增產(chǎn)功能，得到廣泛的應用。隨著設施農(nóng)業(yè)發(fā)展，越來越多的田間溫室開始采用灌溉控制系統(tǒng)進行灌溉施肥。

傳統(tǒng)灌溉控制系統(tǒng)一般僅包括自動灌溉控制器和電磁閥兩部分，灌溉控制器執(zhí)行灌溉策略，多采用有線方式控制電磁閥。隨著灌溉規(guī)模的擴大，采用有線控制方式不可避免地出現(xiàn)安裝困難、維護不便和擴展復雜等問題。

近年來，已有學者將無線技術與傳統(tǒng)灌溉控制系統(tǒng)結(jié)合，研制出用于農(nóng)業(yè)灌溉的無線控制系統(tǒng)。其中，大多采用ZigBee技術，但2.4G頻段繞射性能差且傳播距離受限，并不適宜用于農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)中；有學者基于GSM或GPRS的方式設計出灌溉控制器，其功耗高、費用大，并在無信號覆蓋區(qū)域，不能工作。434M頻段下無線通信能克服以上的缺點，較為適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，目前已有應用；但當前灌溉系統(tǒng)中多采用周期定時喚醒方式實現(xiàn)低功耗，這種模式是以犧牲響應時間為代價來達到低功耗的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了降低現(xiàn)有農(nóng)業(yè)無線灌溉系統(tǒng)中控制節(jié)點的能耗，延長無線灌溉網(wǎng)絡的生命周期，提供低功耗實時喚醒式無線灌溉控制器；本發(fā)明與采用傳統(tǒng)喚醒方式相比，不僅降低了能耗，而且提高了響應速度。

為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案。

本發(fā)明低功耗實時喚醒式無線灌溉控制器，包括開關電源、隔離電路、無線喚醒電路、射頻開關、無線收發(fā)電路、直流電磁閥模塊、GPIO模塊、核心控制單元；其結(jié)構(gòu)要點是：所述開關電源的輸出端連接隔離電路，所述射頻開關的一端連接天線，另一端連接無線喚醒電路和無線收發(fā)電路，所述無線喚醒電路和無線收發(fā)電路與核心控制單元相連；所述核心控制單元的輸入端還連接GPIO模塊，所述核心控制單元的輸出端連接直流電磁閥模塊；所述無線喚醒電路包括前端匹配電路、包絡檢波電路、放大電路、數(shù)字電位器、比較電路、充放電電路、低通濾波器、或門電路；所述前端匹配電路連接包絡檢波電路，包絡檢波電路分別連接放大電路和數(shù)字電位器，所述放大電路和數(shù)字電位器的輸出端連接比較電路和或門電路；所述比較電路的輸出端連接充放電電路，充放電電路的輸出端連接低通濾波器，低通濾波器的輸出端連接或門電路。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述前端匹配電路包括聲表面濾波器和阻抗匹配電路，所述聲表面濾波器的前端連接有天線。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述聲表面濾波器采用EPCOS公司的B3760。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述無線收發(fā)電路的無線收發(fā)芯片采用Si4463。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述核心控制單元采用C8051F965。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述開關電源采用Linear公司的LT1934。

本發(fā)明的有益效果是。

本發(fā)明提供低功耗實時喚醒式無線灌溉控制器，采用OOK調(diào)制技術，改變了當前無線灌溉系統(tǒng)中定時周期喚醒方式，減少了系統(tǒng)中開銷，并實現(xiàn)了在434MHz頻段下無線灌溉控制器。本發(fā)明包括C8051F965單片機、開關電源、隔離電路、喚醒電路、無線收發(fā)電路、直流電磁閥模塊、GPIO模塊組成；該控制器由基站發(fā)送指令控制，根據(jù)距離遠近，自適應尋址接收信號，實現(xiàn)實時采集和控制。額定容量為250mAh 的單節(jié)堿性9V 電池，可使控制器工作一個灌溉季以上；與采用傳統(tǒng)喚醒方式相比，系統(tǒng)不僅降低了能耗，而且提高了響應速度。

本發(fā)明基于Si4463射頻芯片、C8051F965處理器和喚醒電路，提出了一種適合用于在光照不充足地區(qū)的超低功耗無線電磁閥灌溉控制器，其相對于傳統(tǒng)周期喚醒式灌溉器具有在能耗和實時響應上的絕對優(yōu)勢。

附圖說明

圖 1 是本發(fā)明低功耗實時喚醒式無線灌溉控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明低功耗實時喚醒式無線灌溉控制器的無線喚醒電路的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式