專利名稱：果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及果園水肥滴灌控制技術(shù)，特別涉及一種果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置及控制方法，該裝置特別適用于野外環(huán)境下果園水肥滴灌的長期工作中使用，尤其是遠(yuǎn)離居住區(qū)和水源地的山地、丘陵果園環(huán)境。
背景技術(shù)：
對(duì)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(shí)現(xiàn)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(dòng)強(qiáng)度，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)發(fā)展的重要方向。但是，在遠(yuǎn)離居民居住區(qū)和水源地的野外果園環(huán)境下實(shí)施水肥滴灌，經(jīng)常面臨著能源有效供應(yīng)的問題。傳統(tǒng)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(huán)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(shí)間受限的問題。引入太陽能光伏供電技術(shù)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(huán)境下使用，在野外果園環(huán)境下尤其是山地果園環(huán)境下， 由于其面臨著工作環(huán)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)控制裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供由上述裝置實(shí)現(xiàn)的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制方法。為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)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(jī)接口單元、時(shí)鐘單元和電磁閥驅(qū)動(dòng)單元，充電控制單元、人機(jī)接口單元、時(shí)鐘單元、電磁閥驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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(jìn)行充電；主處理器單元用于對(duì)充電控制單元的檢測(cè)信號(hào)、時(shí)鐘單元的時(shí)間信號(hào)、人機(jī)接口單元輸入的信號(hào)、電磁閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理；人機(jī)接口單元用于提供按鍵輸入以及顯示功能；時(shí)鐘單元用于向主處理器單元提供當(dāng)前時(shí)間信號(hào)(時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào))；電磁閥驅(qū)動(dòng)單元用于對(duì)電磁閥的開啟及關(guān)閉信號(hào)進(jìn)行處理，并控制電磁閥的開啟及關(guān)閉；所述充電控制單元包括充電電路、開關(guān)控制電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路和蓄電池電壓檢測(cè)電路，所述太陽能板、充電電路、開關(guān)控制電路依次連接，所述開關(guān)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(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)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(guān)控制電路用于實(shí)現(xiàn)充電的開啟或關(guān)閉；過壓過流過溫檢測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)蓄電池的充電電壓、電流以及溫度；蓄電池電壓檢測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)蓄電池供電電壓。主處理器可以監(jiān)測(cè)蓄電池電壓，以及充電電壓、電流、溫度情況，并將信號(hào)發(fā)送到開關(guān)控制電路，實(shí)現(xiàn)過壓，過流，過溫保護(hù)功能，通過“pmi(脈寬調(diào)制)信號(hào)”，并調(diào)整信號(hào)寬度和信號(hào)頻率實(shí)現(xiàn)涓流、恒壓、恒流充電模式的變換。 所述人機(jī)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(shè)備。 按鍵輸入電路和顯示電路，可提供工作人員和自動(dòng)控制裝置的人機(jī)交互，可設(shè)定和顯示果園水肥滴灌開啟時(shí)間，滴灌時(shí)長，即時(shí)開啟，即時(shí)關(guān)閉，以及隔天啟動(dòng)的工作參數(shù)。所述電磁閥驅(qū)動(dòng)單元包括依次連接的DC/DC升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)3V到15V的直流升壓，并可提供IA的輸出電流，升壓效率達(dá)85% 95%。電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路由4對(duì)三極管組成全橋驅(qū)動(dòng)，可提供最大1. 5A 和最高45V的驅(qū)動(dòng)能力。防雷防靜電接口電路包含有壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管以及自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)，防雷以及短路保護(hù)功能。DC/DC升壓電路與電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路相連接，用于提供6V的直流驅(qū)動(dòng)電壓。電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路與主處理器相連接，主處理器可發(fā)送提供脈沖式控制信號(hào)到電池閥全橋驅(qū)動(dòng)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(shí)鐘單元為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。所述時(shí)鐘單元通過I2C總線接口串行輸出時(shí)鐘到主處理器單元，提供時(shí)間信號(hào)(時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào))，提供定時(shí)時(shí)間信號(hào)，年時(shí)鐘偏差小于5分鐘。所述電磁閥為雙穩(wěn)態(tài)脈沖自保持電磁閥，可完成滴灌閥門的開啟和閉合，通過正向6V驅(qū)動(dòng)脈沖，電磁閥可穩(wěn)態(tài)自保持開啟，通過反向6V驅(qū)動(dòng)脈沖，電磁閥可穩(wěn)態(tài)自保持閉
口 O所述蓄電池為磷酸鐵鋰電池，其工作電壓在3. 2V 3. 7V之間，最大可提供IOA的瞬時(shí)工作電流，具備工作壽命長，使用安全，不易爆，耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，可滿足野外惡劣多變環(huán)境的特殊要求。所述主處理器單元為單片機(jī)，優(yōu)選為ATMEL MEGA16L低功耗單片機(jī)。所述太陽能板部分采用多晶硅材料，滿負(fù)荷工作電壓為6V，在電壓為4V-6V時(shí)可對(duì)蓄電池充電。整個(gè)裝置的靜態(tài)電流可控制在IOOuA以下。由上述裝置實(shí)現(xiàn)的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制方法，包括如下步驟(1)初始化設(shè)置控制器、電磁閥，并設(shè)定預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間、滴灌檢測(cè)時(shí)間間隔、充電檢測(cè)時(shí)間間隔；(2)太陽能板實(shí)時(shí)采集太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存，以待后續(xù)電路使用；(3)時(shí)鐘單元實(shí)時(shí)地采集當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，并將當(dāng)前時(shí)間信號(hào)發(fā)送至主處理器單元； 根據(jù)已設(shè)定的滴灌檢測(cè)時(shí)間間隔、充電檢測(cè)時(shí)間間隔，主處理器單元判斷當(dāng)前時(shí)間信號(hào)是否已到達(dá)充電檢測(cè)時(shí)間、滴灌檢測(cè)時(shí)間，若已到達(dá)滴灌檢測(cè)時(shí)間，則進(jìn)行步驟；若已到達(dá)充電檢測(cè)時(shí)間，則進(jìn)行步驟(5)；否則，控制器則進(jìn)入省電模式；(4)控制器中的時(shí)鐘單元向主處理器單元發(fā)送當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，主處理器單元將接收到的當(dāng)前時(shí)間信號(hào)與設(shè)定的預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行對(duì)比；主處理器單元根據(jù)對(duì)比結(jié)果，向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)，通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元控制電磁閥的開啟及關(guān)閉，進(jìn)而控制滴灌管是否進(jìn)行滴灌作業(yè)；(5)控制器中的主處理器單元向充電控制單元發(fā)送檢測(cè)充電信號(hào)，啟動(dòng)充電控制單元中的蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路，蓄電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)蓄電池的電壓，同時(shí)過壓過流過溫檢測(cè)電路檢測(cè)充電電路的電壓、電流以及溫度指標(biāo)是否正常，蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路分別將其檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至主處理器單元；時(shí)鐘單元將當(dāng)前時(shí)間信號(hào)發(fā)送至主處理器單元；主處理器單元根據(jù)蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路發(fā)送過來的檢測(cè)結(jié)果及當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，向開關(guān)控制電路發(fā)送相應(yīng)信號(hào)； 若蓄電池的電壓不足，且電壓、電流以及溫度均為正常值，同時(shí)當(dāng)前時(shí)間信號(hào)為白天，則主處理器單元向開關(guān)控制電路發(fā)送充電信號(hào)，開關(guān)控制電路導(dǎo)通，從而太陽能板、充電電路、 蓄電池相互導(dǎo)通，太陽能板將其所轉(zhuǎn)化過來的電能通過充電電路傳輸給蓄電池，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，通過蓄電池為控制器供電；否則，則主處理器單元向開關(guān)控制電路發(fā)送關(guān)閉充電的信號(hào)，斷開開關(guān)控制電路，太陽能板、充電電路、蓄電池?cái)嚅_連通，關(guān)閉對(duì)蓄電池的充電。所述步驟具體包括(4-1)控制器中的時(shí)鐘單元向主處理器單元發(fā)送當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，主處理器單元將接收到的當(dāng)前時(shí)間信號(hào)與設(shè)定的預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行對(duì)比；(4-2)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間等于預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間，則主處理器單元向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送打開滴灌信號(hào)，所述信號(hào)通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的DC/DC 升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路、防雷靜電接口電路依次處理后，發(fā)送給電磁閥，并控制打開電磁閥，進(jìn)而控制滴灌管進(jìn)行滴灌作業(yè)；(4-3)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間等于預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間，則主處理器單元向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送關(guān)閉滴灌信號(hào)，所述信號(hào)通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的DC/DC 升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路、防雷靜電接口電路依次處理后，發(fā)送給電磁閥，并控制關(guān)閉電磁閥，進(jìn)而控制滴灌管停止滴灌作業(yè)；(4-4)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間既不等于預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間，也不等于預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間，則控制器進(jìn)入省電模式；所述步驟(1)中，通過人機(jī)接口單元的按鍵輸入電路、顯示電路進(jìn)行初始化設(shè)置。滴灌檢測(cè)時(shí)間間隔優(yōu)選為8秒、充電檢測(cè)時(shí)間間隔優(yōu)選為80秒。本裝置及方法采用低功耗的休眠/喚醒機(jī)制設(shè)計(jì)，降低控制裝置的能量消耗，靜態(tài)電流小于100uA。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明通過蓄電池供電，太陽能電板實(shí)現(xiàn)能源采集，控制器完成充電保護(hù)和控制，并根據(jù)已設(shè)定好的工作參數(shù)開啟或閉合安裝在滴灌管上的雙穩(wěn)態(tài)脈沖自保持電磁閥，實(shí)現(xiàn)果園水肥滴灌的自動(dòng)工作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、本發(fā)明通過蓄電池供電，無需外接市電，安裝簡(jiǎn)單。
2、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)太陽能能源的自主采集，具備過壓、過流、高低溫保護(hù)功能，以及涓流、恒壓、恒流的充電控制模式，保障蓄電池在野外惡劣多變環(huán)境下的工作工作安全和工作壽命，滿足裝置的野外長期工作要求。3、本發(fā)明的電磁閥驅(qū)動(dòng)部分具有短路保護(hù)、防雷、防靜電功能，可適應(yīng)野外惡劣多變環(huán)境的要求；且通過發(fā)送脈沖式信號(hào)控制雙穩(wěn)態(tài)脈沖自保持電磁閥，可精確控制果園水肥滴灌的時(shí)間和時(shí)長。4、本發(fā)明整個(gè)控制裝置安裝簡(jiǎn)單、成本低、耗電小、體積小，能自主采集太陽能，可實(shí)現(xiàn)果園水肥滴灌日常工作的精確控制，并滿足其在野外果園環(huán)境下長期工作的要求。


圖1是本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)框圖。圖2是圖1所示裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖1所示，本果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)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(jī)接口單元、時(shí)鐘單元和電磁閥驅(qū)動(dòng)單元，充電控制單元、人機(jī)接口單元、時(shí)鐘單元、電磁閥驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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(jìn)行充電；主處理器單元用于對(duì)充電控制單元的檢測(cè)信號(hào)、時(shí)鐘單元的時(shí)間信號(hào)、人機(jī)接口單元輸入的信號(hào)、電磁閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理；人機(jī)接口單元用于提供按鍵輸入以及顯示功能；時(shí)鐘單元用于向主處理器單元提供當(dāng)前時(shí)間信號(hào)(時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào))；電磁閥驅(qū)動(dòng)單元用于對(duì)電磁閥的開啟及關(guān)閉信號(hào)進(jìn)行處理，并控制電磁閥的開啟及關(guān)閉；如圖2所示，所述充電控制單元包括充電電路、開關(guān)控制電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路和蓄電池電壓檢測(cè)電路，所述太陽能板、充電電路、開關(guān)控制電路依次連接，所述開關(guān)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(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)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(guān)控制電路用于實(shí)現(xiàn)充電的開啟或關(guān)閉；過壓過流過溫檢測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)蓄電池的充電電壓，電流以及溫度；蓄電池電壓檢測(cè)電路用于監(jiān)測(cè)蓄電池供電電壓。主處理器可以監(jiān)測(cè)蓄電池電壓，以及充電電壓、電流、溫度情況，并將信號(hào)發(fā)送到開關(guān)控制電路，實(shí)現(xiàn)過壓、過流、過溫保護(hù)功能，通過“pmi(脈寬調(diào)制)信號(hào)”，并調(diào)整信號(hào)寬度和信號(hào)頻率實(shí)現(xiàn)涓流、恒壓、恒流充電模式的變換。 所述人機(jī)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(shè)備。 按鍵輸入電路和顯示電路，可提供工作人員和自動(dòng)控制裝置的人機(jī)交互，可設(shè)定和顯示果園水肥滴灌開啟時(shí)間，滴灌時(shí)長，即時(shí)開啟，即時(shí)關(guān)閉，以及隔天啟動(dòng)的工作參數(shù)。所述電磁閥驅(qū)動(dòng)單元包括依次連接的DC/DC升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)3V到15V的直流升壓，并可提供IA的輸出電流，升壓效率達(dá)85% 95%。電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路由4對(duì)三極管組成全橋驅(qū)動(dòng)，可提供最大1. 5A 和最高45V的驅(qū)動(dòng)能力。防雷防靜電接口電路包含有壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管以及自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)，防雷以及短路保護(hù)功能。DC/DC升壓電路與電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路相連接，用于提供6V的直流驅(qū)動(dòng)電壓。電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路與主處理器相連接，主處理器可發(fā)送提供脈沖式控制信號(hào)到電池閥全橋驅(qū)動(dòng)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(shí)鐘單元為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。所述時(shí)鐘單元通過I2C總線接口串行輸出時(shí)鐘到主處理器單元，提供時(shí)間信號(hào)(時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào))，提供定時(shí)時(shí)間信號(hào)，年時(shí)鐘偏差小于5分鐘。所述電磁閥為雙穩(wěn)態(tài)脈沖自保持電磁閥，可完成滴灌閥門的開啟和閉合，通過正向6V驅(qū)動(dòng)脈沖，電磁閥可穩(wěn)態(tài)自保持開啟，通過反向6V驅(qū)動(dòng)脈沖，電磁閥可穩(wěn)態(tài)自保持閉
口 O所述蓄電池為磷酸鐵鋰電池，其工作電壓在3. 2V 3. 7V之間，最大可提供IOA的瞬時(shí)工作電流，具備工作壽命長，使用安全，不易爆，耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，可滿足野外惡劣多變環(huán)境的特殊要求。所述主處理器單元為ATMEL MEGA16L低功耗單片機(jī)。所述太陽能板部分采用多晶硅材料，滿負(fù)荷工作電壓為6V，在電壓為4V-6V時(shí)可對(duì)蓄電池充電。整個(gè)裝置的靜態(tài)電流可控制在IOOuA以下。本實(shí)施例的工作原理初始化工作；接著本裝置的控制器進(jìn)入省電模式，采用休眠/喚醒機(jī)制工作。每間隔8秒，控制器被自動(dòng)喚醒，并將當(dāng)前時(shí)間以及預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間和預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行對(duì)比如果預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間已到，則開啟電磁閥；如果預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間已到，則關(guān)閉電磁閥；如果當(dāng)前時(shí)間既不等于預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間，又不等于預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間，則控制裝置直接進(jìn)入省電模式。每間隔80秒，控制裝置自動(dòng)檢測(cè)蓄電池電壓，當(dāng)蓄電池電壓不足需要充電時(shí)，裝置接著檢測(cè)充電電壓、充電電流以及溫度，如果這些指標(biāo)正常并且時(shí)間為白天，裝置進(jìn)入充電模式，如果這些指標(biāo)不正?；蛘邥r(shí)間為黑夜，裝置充電關(guān)閉。本裝置提供按鍵保護(hù)功能，當(dāng)確認(rèn)保護(hù)解除后才能響應(yīng)按鍵操作，用于防止按鍵的誤觸發(fā)和誤操作。本裝置還提供手動(dòng)開啟電磁閥，手動(dòng)關(guān)閉電磁閥的功能，可滿足即時(shí)開啟以及關(guān)閉滴灌的工作需要。如圖3所示，由上述裝置實(shí)現(xiàn)的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制方法，包括如下步驟(1)初始化設(shè)置控制器、電磁閥，并設(shè)定預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間、滴灌檢測(cè)時(shí)間間隔、充電檢測(cè)時(shí)間間隔；(2)太陽能板實(shí)時(shí)采集太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存，以待后續(xù)電路使用；(3)時(shí)鐘單元實(shí)時(shí)地采集當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，并將當(dāng)前時(shí)間信號(hào)發(fā)送至主處理器單元； 根據(jù)已設(shè)定的滴灌檢測(cè)時(shí)間間隔、充電檢測(cè)時(shí)間間隔，主處理器單元判斷當(dāng)前時(shí)間信號(hào)是否已到達(dá)充電檢測(cè)時(shí)間、滴灌檢測(cè)時(shí)間，若已到達(dá)滴灌檢測(cè)時(shí)間，則進(jìn)行步驟；若已到達(dá)充電檢測(cè)時(shí)間，則進(jìn)行步驟(5)；否則，控制器則進(jìn)入省電模式；(4)控制器中的時(shí)鐘單元向主處理器單元發(fā)送當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，主處理器單元將接收到的當(dāng)前時(shí)間信號(hào)與設(shè)定的預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行對(duì)比；主處理器單元根據(jù)對(duì)比結(jié)果，向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)，通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元控制電磁閥的開啟及關(guān)閉，進(jìn)而控制滴灌管是否進(jìn)行滴灌作業(yè)；(5)控制器中的主處理器單元向充電控制單元發(fā)送檢測(cè)充電信號(hào)，啟動(dòng)充電控制單元中的蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路，蓄電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)蓄電池的電壓，同時(shí)過壓過流過溫檢測(cè)電路檢測(cè)充電電路的電壓、電流以及溫度指標(biāo)是否正常，蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路分別將其檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至主處理器單元；時(shí)鐘單元將當(dāng)前時(shí)間信號(hào)發(fā)送至主處理器單元；主處理器單元根據(jù)蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路發(fā)送過來的檢測(cè)結(jié)果及當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，向開關(guān)控制電路發(fā)送相應(yīng)信號(hào)； 若蓄電池的電壓不足，且電壓、電流以及溫度均為正常值，同時(shí)當(dāng)前時(shí)間信號(hào)為白天，則主處理器單元向開關(guān)控制電路發(fā)送充電信號(hào)，開關(guān)控制電路導(dǎo)通，從而太陽能板、充電電路、 蓄電池相互導(dǎo)通，太陽能板將其所轉(zhuǎn)化過來的電能通過充電電路傳輸給蓄電池，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，通過蓄電池為控制器供電；否則，則主處理器單元向開關(guān)控制電路發(fā)送關(guān)閉充電的信號(hào)，斷開開關(guān)控制電路，太陽能板、充電電路、蓄電池?cái)嚅_連通，關(guān)閉對(duì)蓄電池的充電。所述步驟(4)具體包括(4-1)控制器中的時(shí)鐘單元向主處理器單元發(fā)送當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，主處理器單元將接收到的當(dāng)前時(shí)間信號(hào)與設(shè)定的預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行對(duì)比；(4-2)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間等于預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間，則主處理器單元向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送打開滴灌信號(hào)，所述信號(hào)通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的DC/DC 升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路、防雷靜電接口電路依次處理后，發(fā)送給電磁閥，并控制打開電磁閥，進(jìn)而控制滴灌管進(jìn)行滴灌作業(yè)；(4-3)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間等于預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間，則主處理器單元向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送關(guān)閉滴灌信號(hào)，所述信號(hào)通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的DC/DC 升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路、防雷靜電接口電路依次處理后，發(fā)送給電磁閥，并控制關(guān)閉電磁閥，進(jìn)而控制滴灌管停止滴灌作業(yè)；(4-4)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間既不等于預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間，也不等于預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間，則控制器進(jìn)入省電模式；所述步驟(1)中，通過人機(jī)接口單元的按鍵輸入電路、顯示電路進(jìn)行初始化設(shè)置。滴灌檢測(cè)時(shí)間間隔為8秒、充電檢測(cè)時(shí)間間隔為80秒。本裝置及方法采用低功耗的休眠/喚醒機(jī)制設(shè)計(jì)，降低控制裝置的能量消耗，靜態(tài)電流小于100uA。 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，其特征在于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，所述控制器包括充電控制單元、主處理器單元、人機(jī)接口單元、時(shí)鐘單元和電磁閥驅(qū)動(dòng)單元，充電控制單元、人機(jī)接口單元、時(shí)鐘單元、電磁閥驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)單元與電磁閥連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，其特征在于所述充電控制單元包括充電電路、開關(guān)控制電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路和蓄電池電壓檢測(cè)電路， 所述太陽能板、充電電路、開關(guān)控制電路依次連接，所述開關(guān)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(cè)電路、蓄電池電壓檢測(cè)電路均分別與主處理器單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，其特征在于所述人機(jī)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(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，其特征在于所述電磁閥驅(qū)動(dòng)單元包括依次連接的DC/DC升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)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。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，其特征在于所述顯示電路為液晶顯示電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，其特征在于所述時(shí)鐘單元為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，其特征在于所述電磁閥為雙穩(wěn)態(tài)脈沖自保持電磁閥；所述蓄電池為磷酸鐵鋰電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，其特征在于所述主處理器單元為單片機(jī)。
9.由權(quán)利要求4所述裝置實(shí)現(xiàn)的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制方法，其特征在于， 包括如下步驟(1)初始化設(shè)置控制器、電磁閥，并設(shè)定預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間、滴灌檢測(cè)時(shí)間間隔、充電檢測(cè)時(shí)間間隔；(2)太陽能板實(shí)時(shí)采集太陽能，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存，以待后續(xù)電路使用；(3)時(shí)鐘單元實(shí)時(shí)地采集當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，并將當(dāng)前時(shí)間信號(hào)發(fā)送至主處理器單元；根據(jù)已設(shè)定的滴灌檢測(cè)時(shí)間間隔、充電檢測(cè)時(shí)間間隔，主處理器單元判斷當(dāng)前時(shí)間信號(hào)是否已到達(dá)充電檢測(cè)時(shí)間、滴灌檢測(cè)時(shí)間，若已到達(dá)滴灌檢測(cè)時(shí)間，則進(jìn)行步驟；若已到達(dá)充電檢測(cè)時(shí)間，則進(jìn)行步驟(5)；否則，控制器則進(jìn)入省電模式；(4)控制器中的時(shí)鐘單元向主處理器單元發(fā)送當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，主處理器單元將接收到的當(dāng)前時(shí)間信號(hào)與設(shè)定的預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行對(duì)比；主處理器單元根據(jù)對(duì)比結(jié)果，向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)，通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元控制電磁閥的開啟及關(guān)閉，進(jìn)而控制滴灌管是否進(jìn)行滴灌作業(yè)；(5)控制器中的主處理器單元向充電控制單元發(fā)送檢測(cè)充電信號(hào)，啟動(dòng)充電控制單元中的蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路，蓄電池電壓檢測(cè)電路檢測(cè)蓄電池的電壓，同時(shí)過壓過流過溫檢測(cè)電路檢測(cè)充電電路的電壓、電流以及溫度指標(biāo)是否正常，蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路分別將其檢測(cè)結(jié)果發(fā)送至主處理器單元；時(shí)鐘單元將當(dāng)前時(shí)間信號(hào)發(fā)送至主處理器單元；主處理器單元根據(jù)蓄電池電壓檢測(cè)電路、過壓過流過溫檢測(cè)電路發(fā)送過來的檢測(cè)結(jié)果及當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，向開關(guān)控制電路發(fā)送相應(yīng)信號(hào)；若蓄電池的電壓不足，且電壓、電流以及溫度均為正常值，同時(shí)當(dāng)前時(shí)間信號(hào)為白天，則主處理器單元向開關(guān)控制電路發(fā)送充電信號(hào)，開關(guān)控制電路導(dǎo)通，從而太陽能板、充電電路、蓄電池相互導(dǎo)通，太陽能板將其所轉(zhuǎn)化過來的電能通過充電電路傳輸給蓄電池，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，通過蓄電池為控制器供電；否則，主處理器單元向開關(guān)控制電路發(fā)送關(guān)閉充電的信號(hào)，斷開開關(guān)控制電路，太陽能板、充電電路、蓄電池?cái)嚅_連通，關(guān)閉對(duì)蓄電池的充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述步驟⑷具體包括(4-1)控制器中的時(shí)鐘單元向主處理器單元發(fā)送當(dāng)前時(shí)間信號(hào)，主處理器單元將接收到的當(dāng)前時(shí)間信號(hào)與設(shè)定的預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行對(duì)比；(4-2)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間等于預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間，則主處理器單元向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送打開滴灌信號(hào)，所述信號(hào)通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的DC/DC升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路、防雷靜電接口電路依次處理后，發(fā)送給電磁閥，并控制打開電磁閥，進(jìn)而控制滴灌管進(jìn)行滴灌作業(yè)；(4-3)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間等于預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間，則主處理器單元向電磁閥驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送關(guān)閉滴灌信號(hào)，所述信號(hào)通過電磁閥驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的DC/DC升壓電路、電磁閥全橋驅(qū)動(dòng)電路、防雷靜電接口電路依次處理后，發(fā)送給電磁閥，并控制關(guān)閉電磁閥，進(jìn)而控制滴灌管停止滴灌作業(yè)；(4-4)若所述步驟的對(duì)比結(jié)果為當(dāng)前時(shí)間既不等于預(yù)定滴灌啟動(dòng)時(shí)間、也不等于預(yù)定滴灌關(guān)閉時(shí)間，則控制器進(jìn)入省電模式；所述步驟(1)中，通過人機(jī)接口單元的按鍵輸入電路、顯示電路進(jìn)行初始化設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明提供了果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制裝置，該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(jī)接口單元、時(shí)鐘單元和電磁閥驅(qū)動(dòng)單元，充電控制單元、人機(jī)接口單元、時(shí)鐘單元、電磁閥驅(qū)動(dòng)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連接，電磁閥驅(qū)動(dòng)單元與電磁閥連接。本發(fā)明還提供了由上述裝置實(shí)現(xiàn)的果園太陽能供電式滴灌自動(dòng)控制方法。本發(fā)明可自主采集太陽能，具有長期工作能力，能實(shí)現(xiàn)果園水肥滴灌的自動(dòng)工作。
文檔編號(hào)A01G27/00GK102217517SQ20111014229
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者劉永鑫, 岳學(xué)軍, 徐興, 李加念, 江澤良, 洪添勝, 蔡坤, 麥康世 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)