一种无土栽培水恒温系统

技术领域

本发明涉及无土栽培技术，更具体地说，它涉及一种无土栽培水恒温系统。

背景技术

随着土地资源的日渐紧缩，可耕作的土地也越来越少，而发展无土栽培技术是解决这一问题的重要手段，但是国内东西和南北地域气候条件差距大，大部分地区冬季寒冷，夏季炎热，无论营养液栽培还是基质栽培，根区温度不是很低，就是很高，即使一定程度控制好气温，由于根区温度长时间不适合植物生长，使得产品和品质都受到了很大的影响。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无土栽培水恒温系统，能对各个培养腔的温湿度进行调节，适宜于培养多种水培植株，提高水培植物的存活率，具有良好的生长环境，提高植株的品质。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无土栽培水恒温系统，包括柜体，所述柜体内固定连接有若干将柜体的内腔分隔成若干培养腔的种植盘，所述种植盘上设有排水托盘，所述柜体的底端固定连接有水箱，所述水箱通过水泵和排水管道与若干排水托盘连接，所述柜体的侧壁上固定连接有若干换气扇，所述柜体内固定连接有若干用于获取培养腔内温湿状况的温湿度检测模块，所述柜体内设有与温湿度检测模块连接的控制模块，所述控制模块响应于温湿状况大于设定温湿度时以输出用于启动换气扇的排气信号。

通过采用上述技术方案，设置温湿度检测模块对柜体内的温湿度进行检测，当柜体内的温湿度高于设定的温湿度时，能输出排气信号给换气扇供电，实现对柜体内进行换气，从而调节柜体内的温湿度，并且种植盘能对柜体的内腔进行分隔，保证水培植物具有良好的生长空间，并且能对各个培养腔的温湿度进行调节，适宜于培养多种水培植株，提高水培植物的存活率，具有良好的生长环境，提高植株的品质。

本发明进一步设置为：所述种植盘的顶面向下凹陷形成有用于容纳排水托盘的凹部，所述排水托盘上设有用于封闭凹部的盖板，所述盖板上卡接有若干位于排水托盘上的种植篮。

通过采用上述技术方案，凹部的设置，能对排水托盘进行定位和固定，并在凹部上设置盖板，能减小水分的挥发，通过种植篮与盖板卡接，能对水培的植株进行固定，提高植株生长的品质。

本发明进一步设置为：所述种植盘的底端设有LED照明源以及电热件，所述控制模块与电热件连接，响应于温湿状况小于设定温度以输出用于给电热件供电的调温信号。

通过采用上述技术方案，种植盘的底端设置LED照明源和电热件，LED照明源能保证植株生长时的光照要求，并且通过电热件在调温信号的控制下进行加热，对排水托盘内的营养液以及培养腔内的室温进行调节，适宜水培植株的生长，提高水培的存活率和植株的栽培的品质。

本发明进一步设置为：所述水箱内设置有用于存储营养液的加液腔以及混液腔，所述混液腔内设有PH传感器，所述PH传感器用于获取混液腔内液体的PH值以输出酸碱信号，所述加液腔和混液腔之间设有电磁阀，所述控制模块响应于酸碱信号大于设定PH基准值输出用以开启电磁阀的加液信号。

通过采用上述技术方案，混液腔内设置PH传感器，能对混合有营养液的水培液的PH值进行检测，从而了解水培液中营养液的含量，并确保水培液的浓度和PH值适宜于水培植株的生长，提高良好的营养成分。

本发明进一步设置为：所述排水托盘内设有液位检测模块，所述液位检测模块用于检测排水托盘内液位以输出液位信号，所述控制模块与液位检测模块连接，响应于液位信号小于设定液位基准信号以输出驱动水泵的驱动信号。

通过采用上述技术方案，液位检测模块对排水托盘内的水培液的液位进行检测，并在液位降低时通过水泵抽吸水箱内的水培液进行补充，确保水培液对植株的供给，提高植株的存活率。

本发明进一步设置为：所述排水托盘的顶面凹陷形成有若干沿其长度方向设置的储液槽，相邻所述储液槽之间设有分隔棱，若干所述排水托盘的一侧连接有布水器，所述排水托盘上固定连接有位于若干储液槽同一侧的阻流棱。

通过采用上述技术方案，通过分隔棱的设置，能对并排设置的植株供水进行分隔，且通过阻流棱的设置，在水培液没过阻流棱进入储液槽内时，水培液受到阻流棱的格挡作用，存储在储液槽内，对植株进行供给。

本发明进一步设置为：所述液位检测模块包括位于阻流棱顶端的吸液探针，所述吸液探针响应于液体浸没阻流棱以输出为电压信号的液位信号。

通过采用上述技术方案，通过吸液探针设置在阻流棱的顶端，唯有水培液浸没阻流棱时，水培液与吸液探针接触，改变吸液探针的电容大小，从而输出为电压信号的液位信号给控制模块。

本发明进一步设置为：所述控制模块包括若干多级电压比较器以及开关电路，所述多级电压比较器的出入端连接有用以提供基准源信号的集成基准源电路，若干所述开关电路分别与水泵、换气扇、电热件以及电磁阀连接，响应于多级电压比较器输出高电平的驱动信号、排气信号、调温信号和加液信号以驱动水泵、换气扇、电热件以及电磁阀。

通过采用上述技术方案，通过多级电压比较器和集成基准源电路能提供多个基准信号与液位信号、温湿度信号等采集的信号进行对比，在水培多种植株时，能根据植株的品种设定不同的温湿度系数，以提高设备适用的范围。

本发明进一步设置为：所述控制模块还包括单片机最小系统和显示电路，所述单片机最小系统与液位检测模块、温湿度检测模块以及PH传感器连接，所述显示电路与单片机最小系统连接，用于获取液位检测模块、温湿度检测模块以及PH传感器采集的数据源以显示液位、温湿度及PH值。

通过采用上述技术方案，通过单片机最小系统和显示电路，能对温度、液位以及PH值的数值进行编码译码，且通过显示电路对PH值、温度、湿度以及水培液的液位进行显示，便于人们了解无土栽培的参数，便于人们进行控制和记录。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

设置温湿度检测模块对柜体内的温湿度进行检测，当柜体内的温湿度高于设定的温湿度时，能输出排气信号给换气扇供电，实现对柜体内进行换气，从而调节柜体内的温湿度，并且种植盘能对柜体的内腔进行分隔，保证水培植物具有良好的生长空间，并且能对各个培养腔的温湿度进行调节，适宜于培养多种水培植株，提高水培植物的存活率，具有良好的生长环境，提高植株的品质。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本发明中排水托盘的结构示意图；

图4为本发明中水箱的剖视图；

图5为本发明的结构方框图；

图6为本发明中温湿度检测模块的电路原理图一；

图7为本发明中温湿度检测模块的电路原理图二；

图8为本发明中PH传感器的电路原理图；

图9为本发明中液位检测模块的电路原理图；

图10为本发明中控制模块的结构示意图。

图中：1、柜体；2、种植盘；3、排水托盘；5、水泵；6、排水管道；7、换气扇；8、控制模块；9、盖板；10、加液腔；11、混液腔；12、电磁阀；13、储液槽；14、分隔棱；15、布水器；16、多级电压比较器；17、开关电路；18、集成基准源电路；19、单片机最小系统；20、显示电路；21、阻流棱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

一种无土栽培水恒温系统，如图1、图5、图7所示，包括柜体1，柜体1内固定连接有若干将柜体1的内腔分隔成若干培养腔的种植盘2，种植盘2上设有排水托盘3，柜体1的底端固定连接有水箱，水箱通过水泵5和排水管道6与若干排水托盘3连接，柜体1的侧壁上固定连接有若干换气扇7，柜体1内固定连接有若干用于获取培养腔内温湿状况的温湿度检测模块，柜体1内设有与温湿度检测模块连接的控制模块8，控制模块8响应于温湿状况大于设定温湿度时以输出用于启动换气扇7的排气信号。

如图2和图6所示，种植盘2的顶面向下凹陷形成有用于容纳排水托盘3的凹部，排水托盘3上卡接用于封闭凹部的盖板9，盖板9上卡接有若干位于排水托盘3上的种植篮，并且种植盘2的底端固定连接有LED照明源以及电热件，控制模块8与电热件连接，响应于温湿状况小于设定温度以输出用于给电热件供电的调温信号。

如图4和图5所示，水箱内设置有用于存储营养液的加液腔10以及混液腔11，混液腔11内放置PH传感器，PH传感器用于获取混液腔11内液体的PH值以输出酸碱信号，加液腔10和混液腔11之间安装电磁阀12，电磁阀12在通电时导通加液腔10和混液腔11，使营养液流入至混液腔11，控制模块8响应于酸碱信号大于设定PH基准值输出用以开启电磁阀12的加液信号。

如图2和图9所示，排水托盘3内设有液位检测模块，液位检测模块用于检测排水托盘3内液位以输出液位信号，控制模块8与液位检测模块连接，响应于液位信号小于设定液位基准信号以输出驱动水泵5的驱动信号，具体的，排水托盘3的顶面凹陷形成有若干沿其长度方向设置的储液槽13，相邻储液槽13之间设有分隔棱14，若干排水托盘3的一侧连接有布水器15，排水托盘3上固定连接有位于若干储液槽13同一侧的阻流棱21，液位检测模块包括位于阻流棱21顶端的吸液探针，吸液探针响应于液体浸没阻流棱21以输出为电压信号的液位信号。

如图5所示，控制模块8包括若干多级电压比较器16以及开关电路17，多级电压比较器16的出入端连接有用以提供基准源信号的集成基准源电路18，若干开关电路17分别与水泵5、换气扇7、电热件以及电磁阀12连接，响应于多级电压比较器16输出高电平的驱动信号、排气信号、调温信号和加液信号以驱动水泵5、换气扇7、电热件以及电磁阀12，具体的集成基准源电路18包括若干依次串联且阻值相同的固定电阻，多级电压比较器16由若干个集成电压比较器组成，且集成电压比较器的反向输入端分别连接于固定电阻之间的电位点，用以提供电压大小呈整数倍递增或递减的基准信号，便于人们根据种植的植株选择适宜的基准信号大小。

如图5和图10所示，控制模块8还包括单片机最小系统19和显示电路20，单片机最小系统19与液位检测模块、温湿度检测模块以及PH传感器连接，显示电路20与单片机最小系统19连接，用于获取液位检测模块、温湿度检测模块以及PH传感器采集的数据源以显示液位、温湿度及PH值，其中，单片机最小系统19为基于芯片MSP430f149的芯片最小系统，芯片MSP430f149的P1端口、P6端口、P2端口以及P3端口分别连接有编码器J1、编码器J2、编码器J3和编码器J4，编码器J1、编码器J2、编码器J3和编码器J4依次与温度传感器、湿度传感器、PH传感器以及作为液位传感器的吸液探针连接，获取并编译温度传感器、湿度传感器、PH传感器以及作为液位传感器采集的模拟信号转换为二进制的数字信号输送给单片机最小系统19，通过单片机最小系统19进行译码并驱动显示电路20进行显示，便于人们了解植株水培的环境状态，且显示电路20包括液晶显示器，为本领域技术人员所公知液能操作的技术，在次不多做赘述。

工作过程：人们将水培植株的种子放置在种植篮后，进行无土栽培，通过位于柜体1内的温度传感器以及湿度传感器，对柜体1内的温度和湿度进行检测，湿度传感器获取的湿度信号，在为电压大小的湿度信号输送给多级电压比较器16，湿度信号的电压大小大于多级电压比较器16反向输入端的集成基准源电路18提供为电压的基准信号，例如设定的湿度系数，在湿度信号大于设定的湿度系数，多级电压比较器16输出为高电平的排气信号，使开关电路17中的开关三极管导通，对换气扇7进行启动，将柜体1内的潮湿的空气排出柜体1外，在柜体1内的湿度低于设定的湿度系数时，多级电压比较器16输出为低电平，对换气扇7断电，减少柜体1与外界气流实现交流，进而对柜体1内的湿度进行调节。

在温度传感器检测到柜体1内的温度低于设定的温度系数时，基于热敏电阻的温度传感器输出的电压增大，通过与其连接的多级电压比较器16，输出一个高电平信号给开关电路17，给电热件供电，由于电热件位于种植盘2上，能间接对排水托盘3内的水培液进行升温，避免冬季外界温度低导致水培液降温而冻伤植株的根系，并且对柜体1内的空气进行加热，适宜植株的生长。

排水托盘3上设置分隔棱14，能对并排设置的植株供水进行分隔，且通过阻流棱21的设置，在水培液没过阻流棱21进入储液槽13内时，水培液受到阻流棱21的格挡作用，存储在储液槽13内，对植株进行供给，由于吸液探针设置在阻流棱21的顶端，唯有水培液浸没阻流棱21时，水培液与吸液探针接触，改变吸液探针的电容大小，从而输出为电压信号的液位信号给控制模块8，控制水泵5将水箱的混料腔中的水培液经排水管到输送至布水器15中，对排水托盘3内的水培液进行补充，保障对植株的供水，提高植株的生存率。

通过混液腔11内设置PH传感器，能对混合有营养液的水培液的PH值进行检测，从而了解水培液中营养液的含量，并确保水培液的浓度和PH值适宜于水培植株的生长，提高良好的营养成分，在PH值大于设定的PH值呈碱性时，与PH传感器连接的多级电压比较器16输出高电平信号，驱动电磁阀12处于开启状态，时储液腔内的营养液流至混料腔内，调节水培液的浓度，供给植株养分，提高植株生长的品质。

并且控制模块8中设置单片机最小系统19以及显示电路20，通过编码译码的操作将温度传感器、湿度传感器、PH传感器采集为电压的模拟信号经过编码译码的操作在显示电路20上显示，便于实验人员观察无土栽培的状况，及时了解柜体1内温湿度以及水培液PH值的状况，进行调整并记录。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。