[發明專利]植物培育浮體、蔬菜種植、植物處理污水的環境保護系統

有效

• 申請號: 201610229833.4
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105875383B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 王兵成
• 申請（專利權）人: 唐山市盛川農產品股份有限公司
• 主分類號: A01G31/02
• 分類號: A01G31/02;G01G17/00;C02F3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.用于農業自動化的植物培育浮體，其特征在于：包括電路板(130)、主體(100)、環狀極板(120)、線圈(L2)、環狀鐵(140)、LED燈珠、電容值測量電路模塊(200)、單片機；

主體(100)外形為筒狀，主體(100)的底部具有透水孔(150)，主體(100)的密度小于培植液(900)可在培植液(900)上漂??；

線圈(L2)裝置在主體(100)的底部壁內；

電路板(130)裝置在主體(100)的側壁內；

環狀極板(120)的數量大于3個，環狀極板(120)使用導體制成，環狀極板(120)縱向排列嵌在主體(100)的側壁內，各個環狀極板(120)互不接觸；

環狀鐵(140)設置在主體(100)的底部；

LED燈珠設置在主體(100)的底部的外表面的中央；

電容值測量電路模塊(200)的數量與環狀極板(120)數量相等；

電容值測量電路模塊(200)，包括一號電阻(R1)、二號電阻(R2)、三號電阻(R3)、四號電阻(R4)、地點(GND9)、二號二極管(D2)、三號二極管(D3)、環狀極板(120)、一號電容(C1)、一號開關(MOS1)、二號開關(MOS2)、零號節點(P1)、壹號節點(P2)，一號連接點(Q)、二號連接點(P)、一號二極管(D1)；一號開關(MOS1)具有一個開關通道、一個控制端，當一號開關(MOS1)的控制的電平為低電平是一號開關(MOS1)的開關通道接通，當一號開關(MOS1)的控制的電平為高電平是一號開關(MOS1)的開關通道斷開；二號開關(MOS2)具有一個開關通道、一個控制端，當二號開關(MOS2)的控制的電平為高電平是二號開關(MOS2)的開關通道接通，當二號開關(MOS2)的控制的電平為低電平是二號開關(MOS2)的開關通道斷開；一號二極管(D1)的正極與二號二極管(D2)的正極相連；一號電阻(R1)的一端與一號連接點(Q)相連，一號電阻(R1)的另一端經由一號開關的開關通道連接到一號二極管(D1)的正極；

二號電阻(R2)的一端與一號二極管(D1)的負極相連，二號電阻(R2)的另一端與二號連接點(P)相連；

三號電阻(R3)的一端與二號連接點(P)相連，三號電阻(R3)的另一端經由四號電阻(R4)與地點(GND9)相連，三號電阻(R3)的經由四號電阻(R4)與地點(GND9)相連的端經由二號開關(MOS2)的開關通道連接到壹號節點(P2)；

二號二極管(D2)的負極與三號二極管(D3)的正極相連；

三號二極管(D3)的負極與壹號節點(P2)相連；

一號電容(C1)的一端與二號二極管(D2)的負極相連，一號電容(C1)的另一端與零號節點(P1)相連；

一號開關(MOS1)的控制端與零號節點(P1)相連；

二號開關(MOS2)的控制端與壹號節點(P2)相連；

每個電容值測量電路模塊(200)的二號連接點(P)分別與一個環狀極板(120)相連；

每個可疊加擴展的電容值測量電路模塊的一號連接點(Q)與其他一個可疊加擴展的電容值測量電路模塊的二號連接點(P)相連，每個可疊加擴展的電容值測量電路模塊的二號連接點(P)與其他一個可疊加擴展的電容值測量電路模塊的一號連接點(Q)相連，所有的可疊加擴展的電容值測量電路模塊構成的鏈接為閉合環鏈或非閉合鏈狀；所有的可疊加擴展的電容值測量電路模塊都具有如下特征，可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的二號連接點(P)與可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的一號連接點(Q)相連，那么可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的零號節點(P1)與可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的壹號節點(P2)相連，這兩個相連的節點連接在單片機的能夠設置為AD采樣模式的且能夠設置為IO輸出模式的一個引腳上；

單片機中具有單片機程序，單片機程序能夠完成用于檢測液位的如下方法步驟：

步驟1、選取相連的需要被測的相連的可疊加擴展的電容值測量電路模塊對，它們是可疊加擴展的電容值測量電路模塊A和可疊加擴展的電容值測量電路模塊B，可疊加擴展的電容值測量電路模塊A和可疊加擴展的電容值測量電路模塊B滿足″可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的二號連接點(P)與可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的一號連接點(Q)相連″的條件；

步驟2、將與可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的零號節點(P1)、可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的壹號節點(P2)相連單片機的能夠設置為AD采樣模式的且能夠設置為IO輸出模式的引腳設置為高電平輸出模式；可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的一號開關(MOS1)的開關通斷被斷開，那么可疊加擴展的電容值測量電路模塊A不會受到與可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的一號連接點的可疊加擴展的電容值測量電路模塊的影響；可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的二號開關(MOS2)的開關通斷被接通；可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的三號二極管(D3)的電流通道被高電平所阻塞；存在一個一號連接點(Q)與可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的二號連接點(P)相連的可疊加擴展的電容值測量電路模塊C，那么還需要將可疊加擴展的電容值測量電路模塊C的零號節點(P1)設置為低電平輸出模式，可疊加擴展的電容值測量電路模塊C、可疊加擴展的電容值測量電路模塊B可以是同一可疊加擴展的電容值測量電路模塊；

步驟3、將與可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的壹號節點(P2)的單片機的引腳設置為低電平輸出模式；

步驟4、從與可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的壹號節點(P2)相連的單片機的引腳輸出PWM信號作為測試信號，并使PWM信號持續一個固定長度的時間段，此時PWM信號會對采樣電容(C1)充電；PWM信號會對采樣電容(C1)充電的速度與可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的環狀極板(120)、可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的環狀極板(120)之間的容值相關；可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的環狀極板(120)、可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的環狀極板(120)之間的容值越大，PWM信號會對采樣電容(C1)充電的速度越慢，固定長度的時間段內采用電容(C1)被充的電壓就越低；可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的環狀極板(120)、可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的環狀極板(120)之間的容值越小，PWM信號會對采樣電容(C1)充電的速度越快，固定長度的時間段內采用電容(C1)被充的電壓就越高；

步驟5、終止步驟4所述的PWM信號的輸出；

步驟6、將與可疊加擴展的電容值測量電路模塊A的零號節點(P1)、可疊加擴展的電容值測量電路模塊B的壹號節點(P2)相連單片機的能夠設置為AD采樣模式的且能夠設置為IO輸出模式的引腳設置為AD采樣模式，并進行AD采樣；

步驟7、記錄步驟6獲得的采樣數據；

步驟8、重復步驟1-7的操作，直到所有相連的相鄰的可疊加擴展的電容值測量電路模塊對之間的電容都被測試過；

步驟9、通過步驟1-8所獲得的各個可疊加擴展的電容值測量電路模塊的測得的容值差異，推算液位的位置，進而推測主體(100)的吃水的深度，進而可以推算出主體(100)所載荷的重量從而根據不同時間點所采集的數據測出主體所載植物的重量的變化；

LED燈珠的亮滅受單片機的控制，通過LED燈珠的發光本發明使人或自動化控制系統可以獲取主體(100)所在的空間位置；

還具有整流橋(BT1)、濾波電感(L99)、可充電池(BAT)、濾波電容(C98)、無線通訊模塊(RF)；

線圈(L2)的兩端與整流的兩個輸入端相連，整流橋(BT1)的輸出端的正極經由濾波電感(L99)與可充電池(BAT)的正極相連，經由線圈(L2)所接收到的經由無線傳輸所輸送的電能可以輸入到可充電池(BAT)中，也就是說可充電池(BT1)是通過無線充電的方式充電的；

濾波電容(C98)的兩端分別與可充電池(BAT)的兩端相連，濾波電容(C98)起濾波作用；

無線通訊模塊(RF)的電源腳與可充電池(BAT)的正極相連，無線通訊模塊(RF)的接地腳與可充電池(BAT)的負極相連，無線通訊模塊(RF)的數據腳與單片機的IO腳相連，單片機能夠通過無線通訊模塊(RF)與外部設備交換或傳輸數據，實現主體所載植物重量數據的輸出；

環形鐵(140起到配重維持浮體穩定和支持磁力鏈接的作用，也就是說環形鐵(140)使得主體能夠被磁力所操控，為自動化控制系統對主體的操控提供接口，當主體(100)所載的植物達到預定的重量后，單片機通過無線通訊模塊(RF)向外界輸出植物重量達標信息，通過LED燈珠的光芒傳達空間位置信息，這時外界就可以使用對主體(100)施加磁力的方式在培植液(900)中達到操控主體(100)并改變主體(100)的空間位置進而收獲植物。