龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 基于555芯片的盆花自动浇水装置的设计 作者：李蜀予 张清林 牛曹芳 黄建文 来源：《农村经济与科技》2017年第18期 [摘 要]随着生活质量的提高，越来越多的家庭选择在家里养盆花，可以陶冶情操、丰富生活。但大多数人工作繁重或临时出差，往往因为没有及时浇水造成盆花死亡。本文设计了一种集盆花土壤湿度检测、自动浇水以及蓄水箱自动供水于一体的盆花自动浇水系统，主要优势在于设备成本低、控制精确、反应迅速、浇水适量。 [关键词]555芯片；盆花；自动浇水；土壤湿度 [中图分类号]S184-3 [文献标识码]A 日常生活中，为了美化家居环境，人们都会在家中种植盆花，既可以陶冶情操、丰富生活，还能通过光合作用吸收二氧化碳，净化室内空气。有研究表明，在有花草的地方空气中负氧离子聚积较多，空气也就特别清新，而且有许多花木还可吸收空气中的有害气体。盆花浇水量是否能做到适时适量，是养花成败的关键，浇水量偏少则土壤过于干燥，花卉就会出现萎蔫，甚至枯死，而浇水量过多则土壤过于潮湿，土壤的空隙充满了水分导致缺氧，根系因而窒息发黑甚至腐烂。 在生活中人们经常因为工作太忙或者旅行出差就会忘记给盆花浇水。好不容易种植几个月的花草，因为浇水不及时，花草长得不够旺盛，甚至死光了，严重影响家庭装饰效果。 因此，盆花自动浇水器应运而生，目前市面上盆花自动浇水器种类非常多，但价格并不便宜，并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花适时适量地浇水。当然也有盆花报警器，当盆花缺水的时候可以发出警报信号，可是这种报警器只能给人提示盆花缺水，浇水还是需要人们亲自动手。当家里无人浇水时，即使报警也就起不到应有的作用了。综上分析，本文设计了一种新型盆花自动浇水装置，通过对盆花土壤湿度的检测信号来控制浇花的水泵，外部只需连接电源和水龙头即可，让盆花在人们无暇照顾时也能得到及时适量的浇水。 1 设计思路 市面上大多的盆花自动浇水器都是需要在原有的盆花基础上外接控制器等，占用外部空间，而且附属的部件较多，也不是很美观。基于以上考虑，本文设计了一种自动浇水的花盆，把自动控制器和水盆设计在盆花的底部，既方便又美观。 制作自动浇水花盆要先设计制作一个土壤湿度传感器。盆花土壤中含有一定的盐分，在湿润状态下具有一定的导电性，而研究表明土壤电阻值的大小与含水量的程度具有线性上升关系。所以可依据此原理制作一个土壤湿度传感器，将土壤中水分的多少转化成电信号的大小。龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 自己制作的传感器是由两片材质相同的钢板构成，其中填充的介质是土壤，两片钢板各接一个线头。 主要控制电路选择555时基集成电路，又叫555定时器，是一种将模拟特性、逻辑特性巧妙地集成在同一块芯片上的线性集成电路。工作电压范围为4.5V～18V，输出电平可与TTL、CMOS、HTL逻辑电容兼容，定时或震荡精度仅与外围元件特性有关，具有200MA的吸入和供出电流，可直接推动扬声器、电感等低阻感性负载。与其他控制芯片相比，555芯片的主要优势在于结构简单，反应迅速，价格便宜，使用寿命长。 555集成芯片是8脚封装，双列直插型。其中6脚称阈值端（TH），是上比较器的输入；2脚称触发端（TR），是下比较器的输入；3脚是输出端（Vo），它有0和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端（DIS），它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端（MR），加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端（Vc），可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。 2 系统组成 如图1所示：盆花自动浇水装置包括由花盆主体（1）喷头（2）土壤湿度传感器（3）控制器（4）水泵（5）储水槽（6）组成，喷头一共有四个，安装在花盆主体内壁的顶部，土壤湿度传感器安装在花盆主体内壁的底部。控制器和水泵装在花盆主体底部的暗盒里，花盆主体有两个引出端，一个是电源端；一个是入水端，可以接水龙头或者储水槽。电压转换器将220V的交流点转为12V的直流电，驱动水泵、控制器及电磁继电器的工作。控制器与花盆内部的土壤湿度传感器相接，检测土壤中水分的含量，转化为电信号来控制电磁继电器的启停。电磁继电器串联在水泵的电路，水泵的进水口的软管接一个过滤器放在储水槽里，或者直接与水龙头连接，出水口接四个小喷头。花盆就可以自动依据土壤水分的含量通过小喷头向盆内土壤供水，保证花卉的正常生长。 3 控制原理 控制器是由555时基芯片，外围加上直流电磁继电器、电容、电阻、三极管等构成，如图2所示。 芯片的具体接法是：4端和8端接入直流电源的正极；1端接地；5端接入0.01uF的电容后接地；2端和6端接入到土壤湿度传感器和可调电阻中间，土壤电阻和可调电阻R1串联，前者接电源正极，后者接地（可调电阻为100千欧）；3端为输出，接入100千欧电阻后分两路，一路接入到9013三极管的基极B处，一路接200uF的电容与1千欧的电阻后接入9012三极管的发射极E处；7端悬空。 接入的555芯片有三种工作状态：①2和6端的电压低于三分之一电源电压时（U8V），3端输出低电平。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 如图2所示，第一电阻R1为阻值100千欧的可调电阻。R1设置为可调电阻，使用户可以根据不同盆花的不同喜水习性，对R1阻值进行调节，进而调节供水量，使不同的盆花得到与其相适应的照料。 工作原理和过程如下：当前次浇水结束后，花盆主体中的土壤水分渐渐蒸发，土壤逐渐变得干燥，土壤湿度传感器3输出的电阻值变大，第一电阻R1分压变小，即555定时器第二接口和第六接口的输入电压变小，当小于4V时，即小于电压转换器输出电压的三分之一时，555定时器第三接口输出高电平，高电平经放大电路放大，使直流继电器K的线圈导通，进而使直流继电器K的动合触点结合，使水泵6得电运转，开始给盆花浇水；开始浇水后，土壤变得越来越湿润，土壤湿度传感器3输出的电阻值逐渐变小，第一电阻R1分压逐渐变大，即555定时器第二接口和第六接口的输入电压变大，当大于等于4V且小于等于8V时，即介于电压转换器输出电压的三分之一与三分之二之间时，555定时器第三接口输出高电平保持信号，水泵仍然处于工作状态；当浇水到一定程度，土壤足够湿润，土壤湿度传感器3输出的电阻值变小，第一电阻分压大于8V时，即大于电压转换器输出电压的三分之二时，555定时器第三接口输出低电平，直流继电器K的线圈不能导通，进而直流继电器K的动合触点断开，水泵失电停止工作，一次浇水过程完成。 4 结论 盆花自动浇水装置的应用前景十分广泛，可以解决人们外出无暇给盆花浇水的问题。与现有技术相比，本次基于555芯片而设计的自动浇水装置，结构简单、使用方便，能够根据不同盆花的喜水习性，实现自动、且适时适量地给盆花供水。 装置结构主要由主体、喷头、土壤湿度传感器、控制器、水泵、储水槽（接水龙头可不需要）组成，能自动检测土壤水分的湿度向花盆内供水，保证盆花的正常生长。此装置使用操作方便，用户只需要将本花盆电源端上电，入水端接入水龙头或者放入水桶中即可，而且省时省力，造型美观大方。 [参考文献] [1] 李金兰，刘玉洲，李金荣.花卉浇水5要领[J].致富之友，1996（10）. [2] 王艳秋，杨秀清.简易自动浇花系统设计[J].中国科技信息，2016（22）. [3] 陈华湘.盆花浇水的科学[J].绿化与生活，1994（05）. [4] 汪朝虹.555时基电路的分析和应用[J].江西电力职业技术学院学报，2004（04）. [5] 韩华.555定时电路的原理及应用[J].自动化与仪器仪表，2010（10）. 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/4c6b847a2d3f5727a5e9856a561252d380eb20c5.html