太陽能澆灌機的設計與研究

周洵如

（浙江省寧波市象山縣丹城第四小學，浙江 寧波 315700）

太陽能澆灌機的設計與研究

周洵如

（浙江省寧波市象山縣丹城第四小學，浙江 寧波 315700）

基于對普通澆水裝置的深入研究，研制出了“太陽能澆灌機”模型。此款太陽能澆灌機能夠很好地解決一些現實生活中的實際問題，可以為人們的生活提供方便。本文詳細介紹了此款太陽能澆灌機的設計與制作。

太陽能；模型；濕度；使用說明

1 引言

水在生態農業中起著重要的作用，“有水一片綠，無水一片黃”。在現在快節奏生活中，工作壓力的不斷增大，人們常常沒有時間悉心照料盆栽，很多盆栽都因缺水而死，而此款太陽能澆灌機就能解決這個問題，它能在土壤缺少水情況下自動給植物澆水，從而避免了人們因上述原因而導致盆栽缺水而死。而當外界陽光充足時它又能夠通過太陽能電池板蓄電，綠色環保。在滴灌條件下水的有效利用率高，可有效減少土壤水分的無效蒸發。通過注入水中的肥料，可以提供足夠的水分和養分，出流均勻，不會造成地面土壤板結。省水省工，增產增收。可以節省水35%—75%。針對生態建設中水資源極為短缺的現實，通過對太陽能蓄壓節水澆灌技術，來達到充分利用水資源，以取得最佳的經濟、生態和社會效益的目的。

2 功能簡介

“太陽能澆灌機”通過土壤傳感器感知土壤濕度的變化，然后通過電路使電磁閥進行工作，進而達到自動澆灌的目的，同時，太陽能電池板在太陽光的照射下發電，通過蓄電池儲電達到綠色供電的效果。“太陽能澆灌機”解決了一系列現實生活中的實際問題。

3 “太陽能澆灌機”的主要結構（圖1）

圖1 “太陽能澆灌機”的實用模型圖

4 “太陽能澆灌機”的物理原理

（1）自動滴水控制系統。土壤濕度探頭來探測土壤的濕度，用控制裝置中的給水電磁閥開閉來實現使自來水通過電磁閥進入高壓霧化噴頭對土壤進行噴灌。可以根據環境條件的不同，調節探頭的靈敏度和插入土中的深淺度來調節給水。電路部分利用濕度傳感器感應土壤濕度的變化，當感應到濕度過低時便打開電磁閥，完成自動滴管的任務。

（2）太陽能供電裝置。利用了“光—電轉換”的生電原理。將太陽輻射能直接轉換為電能，在太陽能控制板的整合后通過儲能電池儲存電能充當電源設備。為澆灌系統的運轉提供電能來源。

5 “太陽能澆灌機”的制作方法

（1）采購2塊太陽能板（20W 14V），太陽能轉換器，12V直流電瓶，直流電壓表，電源手動開頭，土壤濕度控制器，土壤濕度探頭，給水電子閥，水管，高壓霧化噴頭（2）1）自動滴水控制系統：在一塊亞克力板上固定太陽能轉換器，12V直流電瓶，直流電壓表，電源手動開頭，土壤濕度控制器，并用保護框覆蓋保護。同時將土壤濕度探頭安裝在土壤濕度控制器。按照電路圖將電磁閥與控制電路組合，同時利用管道鋪設到相應的澆灌區域，通過電磁閥達到觀測土壤濕度能對澆灌系統進行自動控制的目的。2）太陽能供電裝置系統：太陽能發電系統：以MPPT太陽能控制板為核心，將太陽能電池板和儲能電池用電線接入控制板，使用接線端子和螺絲進行固定。

6 “太陽能澆灌機”的使用說明

太陽能電池板在太陽光的照射下，將光能轉化為電能，通過蓄電池儲存電能。使用手提式（或便攜式）太陽能蓄壓節水滴灌機，對土豆（紅薯）和果樹進行滴灌應用研究，以取得節水和抗旱的雙重效果。

圖2 光敏傳感器控制電路圖

太陽能蓄壓式節水滴灌機是綜合運用太陽能蓄壓節水滴灌核心技術生產的節水抗旱機具，它利用太陽能轉化為直流電能，作用于直流水泵（或給水電子閥），由水泵開自來水將水壓入水管中，高壓水流從高壓噴頭均勻射入土壤中，促使作物根系迅速吸收，起到灌溉的作用。給水量的大小由土壤濕度控制器和 土壤濕度探頭來控制。土壤濕度控制器可以調節探頭的靈敏度，探頭插入土中的深淺度來調節給水。

7 相關拓展

隨著我國經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，人民對生活品質的重視程度也日漸增強。越來越多的人養殖盆栽。人們常常沒有時間悉心照料盆栽，很多盆栽都因缺水而死，而此款太陽能澆灌機就能解決這個問題，它能在土壤缺少情況下自動給植物澆水，從而避免了人們因上述原因而導致盆栽缺水而死。而當外界陽光充足時它又能夠通過太陽能電池板蓄電，綠色環保。此款自來水接入式太陽能滴灌機主要是針對普通居民用戶開發的一種簡單實用的產品，使其更貼近普通老百姓的生活需求。現在的滴水系統雖然品種功能都很多，但主要應用在農業加工，果園種植等方面，價格也比較高。現在我們開發了一種在普通灌溉系統的基礎上改進的全自動太陽能灌溉系統，安裝維護方便，功能簡單實用。

［1］施鈺川主編.太陽能原理與技術［M］.西安交通大學出版社，2009.

［2］楊芳春主編.電機傳動［M］.高等教育出版社，1995.

［3］黃華梁，彭文生編.機械設計基礎［M］.高等教育出版社，2007.

指導老師：姚文巧，倪培月

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.062

周洵如（2005-），女，浙江象山人，學生。