简易盆栽自动给水装置

金元山 康勇 达志伟 吴文昌 李文涛 宋彪彪

摘 要：本装置通过对土壤湿度的监测，能解决小型盆栽植物因未能及时给水而导致的生长不良甚至枯死的问题。由土壤湿度传感器监测盆土湿度，电位比较模块根据传感器测定土壤湿度值判断植物是否需要给水，通过电信号控制继电器进而接通水泵工作电路，实现补水的目的。从一定程度上能代替人工对小型盆栽进行浇水。本文就本装置基本工作原理和各模块功能进行简单叙述。

关键词：盆栽植物;湿度;自动给水

盆栽植物因其能净化空气、美观养目的特点，越来越受到办公、居家人群的喜爱与重视，同时作为植物，其仍需要一定程度的水分补给。因无法及时给水而导致的生长不良甚至枯死的现象，可以通过植物给水装置来避免，但目前市场上的给水装置，或通过单片机实施控制，过于复杂、昂贵、易损且外型过大;或过于简单，只通过滴流、渗透原理不能达到真正给水的目的。本装置通过设计一种集土壤湿度监测、自动给水于一体的装置，让植物在人们未及时浇灌时也能得到水分补给。

1 整体设计

自动给水装置大体上由土壤湿度监测传感器模块、比较控制单元、供水单元三部分组成，工作原理图如图1所示。土壤湿度监测传感器模块（探头）监测花盆土壤湿度，电位比较模块根据传感器测定土壤湿度值判断植物是否需要补水，通过电信号控制继电器进而接通水泵工作电路，实现补水的目的。给水达到设定湿度，继电器开，水泵电路呈开路，水泵不工作（停止给水）。

2 各模块设计

2.1 土壤湿度传感器的挑选

对于传感器有着稳定期与敏感精度等方面的要求，也应考虑具体大小，以便于使用。对其应有的耐腐蚀性、耐冷热性等参数测试，考虑选用FC-28。其探头表面采用不锈钢处理，有较好的耐腐蚀性与导电性，监测深度38mm，而尺寸小，可非短期埋置于不同深度、含不同物质比例（固相物质、气相物质、液相物质）、具有不同酸碱度（常规的一定范围内）的土壤中使用，及时定量监测不同深度具有相异力学特征的土壤的墒情。外形是两个插片，监测土壤湿度量W与探针间电阻值R相对关联，存在W*R=K的相对关系，其中K为参数，其值大小上下限受物理规律限制，而其值大小直接受人为调控电位比较钮（见图2）支配。满足设计所需诸要求。

2.2 比较控制单元

2.2.1 電位比较器

采用LM393芯片，相应阈值通过电位器（电位比较钮）调节，湿度低于设定值时DO端输出高电平（至继电器部分）;高于设定值时，DO端输出低电平（至继电器部分）。电位器监测的土壤湿度阈值可调节，顺时针调节湿度值变大，反之变小。实际土壤湿度与对应电位可由实验得出。

2.2.2 继电器部分

起到类似于开关的作用，当接受电信号端输入有低电平的触发电信号时，公共端与常开端接通，水泵工作电路接通，对植物进行给水;反之，断开，电路呈开路，水泵不工作（停止给水）。

2.3 供水单元

如图3中所示，供水单元功能部件，水泵采用JT-DC3L-3型立式直流电机，工作电压低，功率符合选用标准，出水口接塑料软管，水泵工作电路接通，对植物进行给水。此外，在考虑不损坏电机情况下，在蓄水罐中可根据植物习性与营养偏好放入营养素，达到补充营养的目的。

3 总结

本设计装置从一定程度上能代替人工对小型盆栽进行给水。该装置不仅可以通过实时测量土壤湿度，比较控制器驱动水泵为植物进行自动给水，避免了植物因无人搭理而干枯，或给水过度而导致的植物烂根与浪费水资源，达到保障植物生长的目的。

参考文献：

[1]刘爱华.传感器原理与应用技术[M].人民邮电出版社，2010：215.

[2]关国利.电工电子技术[M].西安交通大学出版社，2016：102.