自动浇花机浇花机1

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1、自动浇花机的设计摘要：随着现代生活的发展，许多城乡居民喜欢在家中种植一些花草，但由于主人出差或有事外出等原因花草的供水会中断，从而干枯。为了解决这个问题，本文设计了由湿敏传感器、比较电路、放大电路、驱动电路、继电器、电磁阀和电源电路组成简易自动浇花机。该浇花机可以自动感应土壤湿度，在比较电路中与基准湿度对应电压进行比较，从而对电磁继电器与电磁阀进行控制，以达到自动浇花的目的。本文主要阐述了系统以及系统组成的工作原理和设计过程。关键字：浇花机湿敏传感器比较器引言随着生活水平的提高，许多的城乡居民为了美化

2、环境，净化空气，喜欢在家中种植一些花草。而植物是离不开水的，需要常常浇灌。而人们出差或有事不在家时，植物的供水就会中断，植物面临干枯[1]，从而影响到植物的正常生长。而本文介绍的自动浇花机都会根据花草对于土壤湿度的需求，而自动进行浇花，即可靠、方便也适用于实际生活。1、简易自动浇花机的工作原理在本次设计中利用湿敏传感器感应土壤湿度【2】从而控制后面的装置，达到自动浇花的目的。整个装置由电源电路、湿度传感器、放大电路、比较电路、继电器、电磁阀和储水浇灌装置构成。图1即为自动浇花机的系统组成部分。图1自动

3、浇花机的系统组成-6-该系统是利用电容式湿敏传感器【3】感应土壤湿度，当土壤的湿度发生变化时，其电容值也发生相应的变化，经过电容湿敏传感器转换电路后，输出电压也发生了相应的变化。由于输出电压较小，不易测量，因而要经过一个放大电路把电压放大。放大的电压作为比较电路的输入电压，与基准电压进行比较。该基准电压即为土壤的标准湿度对应的电压值。当土壤的湿度小于规定湿度时，即转换的电压值小于基准电压，输出端为高电平，从而使电磁继电器闭合，控制电磁阀打开，使储水浇灌装置对植物进行浇灌。当水浇灌到一定量时，土壤的湿度

4、大于规定湿度，即转换的电压值会大于基准电压，此时，比较器的输出端为低电平，继电器打开，电磁阀关闭，浇灌装置停止浇灌。2、系统各部分组成及工作原理2.1湿敏传感器土壤湿度表示一定深度土层的土壤干湿程度的物理量，过低或过高都会影响植物的正常生长【4】。所以为了使植物正常生长，必须提供给土壤适当的水分【5】。为了达到自动浇花的目的，在设计中必须测量土壤的湿度。表1湿度传感器的参数考虑到设计成本以及简易程度和实现的可能性，本文利用湿度传感器对土壤湿度进行测量。在选择湿度传感器时，理想情况下应当选择能够插在土壤

5、中，与理想土壤接触可以随时感应土壤的湿度变化的传感器。在本文中我们使用的是HS1101相对湿度传感器（电容传感器）。HS1101相对湿度传感器实物图如图2所示，湿度传感器的参数如表1所示[6]：供电电压（V）5~10(DC)工作温度（℃）—40~100湿度范围（%RH）0~100标称电容（pF）163~202（温度25%，供电电压为5V）平均灵敏度（pF/%RH）0.34反应时间(s)5图2HS1101相对湿度传感器HS1101电容传感器输出电容值与湿度的关系如公式2—1所示：-6-C=C0*（1.2

6、5×10-7×N3—1.36×10-5N2+2.19×10-3N+9×10-1）（2—1）式中C、C0─—分别为不同的湿度对应的电容值和湿度为55%RH是对应得电容值；N─—湿度的值。2.2电容式湿敏电阻HS1101的转换电路由电容式湿敏电阻HS1101的线性电压输出回路内部电路方块图如图3所示[6]，它可将湿度传感器的电容变化转换为电压变化。图3电容式湿敏电阻HS1101的线性电压输出回路内部电路方块图当环境温度为25℃，电源电压为5V时，电压输出方程式如公式2—2所示为Vout=Vcc×（0.00

7、474×N+0.2354）（2—2）式中Vout、Vcc─—电路输出电压和5V的电源电压N─—湿度的值。输出的电压与湿度的对应关系如表2所示表2湿度传感器转换电路输出电压湿度（%RH00102030405060708090100电压（V）—1.411.651.892.122.362.602.833.073.313.552.3放大电路设计-6-将湿敏电阻放在一个简单电路中，当土壤湿度发生变化后，湿敏电阻两端的电压也会发生相应的变化，通过测量电阻两端的电压可以测量湿敏电阻的变化值。由于产生的电压值较小，因

8、而需要一个放大电路将电压值进行放大，在本文中由于在湿度范围为10%RH~100%RH对应的电压为1.41V~3.55V，用电压表测量不很准确，因而将其放大。在该文中运用反相串联结构型的双运放高共模抑制比放大电路，如图4所示【7】：图4反相串联结构型的双运放高共模抑制比放大电路放大电路的输出电压uo如公式2—3所示uo=R2/R1*R6/R4*ui1－R6/R5*ui2（2—3）当R2/R1=R4/R5，ui1=ui2时，输出电压为零，共模信号得到了抑制。