申请日2016.04.14
公开(公告)日2016.08.24
IPC分类号C02F3/32; G01G17/00; A01G31/02
摘要
浮体，其特征在于：包括电路板(130)、主体(100)、环状极板(120)、线圈(L2)、环状铁(140)、电机(160)、螺杆(151)、植物篮(150)、电容值测量电路模块(200)、单片机(PIC12F510)。无土栽培系统，具有前述的浮体。污水生态治理系统，具有前述的浮体。本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、稳定可靠、可以用于实时监控生长中植物的重量。
权利要求书
1.浮体，其特征在于：包括电路板(130)、主体(100)、环状极板(120)、线圈(L2)、环状铁(140)、电机(160)、螺杆(151)、植物篮(150)、电容值测量电路模块(200)、单片机(PIC12F510);
主体(100)外形为通心筒状，主体(100)的密度小于培植液(900)可在培植液(900)上漂浮;
线圈(L2)装置在主体(100)的下部壁内;
电路板(130)上装置在主体(100)的侧壁内;
环状极板(120)的数量大于3个，环状极板(120)使用导体制成，环状极板(120)纵向排列嵌在主体(100)的侧壁内，各个环状极板(120)互不接触;
环状铁(140)设置在主体(100)的底部;
电机(160)设置在主体(100)的上部壁中;
电容值测量电路模块(200)的数量与环状极板(120)数量相等;
电容值测量电路模块(200)，包括一号电阻(R1)、二号电阻(R2)、三号电阻(R3)、四号电阻(R4)、地点(GND9)、二号二极管(D2)、三号二极管(D3)、环状极板(120)、一号电容(C1)、一号开关(MOS1)、二号开关(MOS2)、零号节点(P0)、壹号节点(P1)，一号连接点(Q)、二号连接点(P)、一号二极管(D1);一号开关(MOS1)具有一个开关通道、一个控制端，当一号开关(MOS1)的控制的电平为低电平是一号开关(MOS1)的开关通道接通，当一号开关(MOS1)的控制的电平为高电平是一号开关(MOS1)的开关通道断开;二号开关(MOS1)具有一个开关通道、一个控制端，当二号开关(MOS1)的控制的电平为高电平是二号开关(MOS1)的开关通道接通，当二号开关(MOS1)的控制的电平为低电平是二号开关(MOS1)的开关通道断开;一号二极管(D1)的正极与二号二极管(D2)的正极相连;一号电阻(R1)的一端与一号连接点(Q)相连，一号电阻(R1)的另一端经由一号开关的开关通道连接到一号二极管(D1)的正极;
二号电阻(R2)的一端与一号二极管(D1)的负极相连，二号电阻(R2)的另一端与二号连接点(P)相连;
三号电阻(R3)的一端与二号连接点(P)相连，三号电阻(R3)的另一端经由四号电阻(R4)与地点(GND9)相连，三号电阻(R3)的经由四号电阻(R4)与地点(GND9)相连的端经由二号开关(MOS2)的开关通道连接到壹号节点(P1);
二号二极管(D2)的负极与三号二极管(D3)的正极相连;
三号二极管(D3)的负极与壹号节点(P1)相连;
一号电容(C1)的一端与二号二极管(D2)的负极相连，一号电容(C1)的另一端与零号节点(P0)相连;
一号开关(MOS1)的控制端与零号节点(P0)相连;
二号开关(MOS2)的控制端与壹号节点(P1)相连;
每个电容值测量电路模块(200)的二号连接点(P)分别与一个环状极板(120)相连;
每个可叠加扩展的电容值测量电路模块的一号连接点(Q)与其他一个可叠加扩展的电容值测量电路模块的二号连接点(P)相连，每个可叠加扩展的电容值测量电路模块的二号连接点(P)与其他一个可叠加扩展的电容值测量电路模块的一号连接点(Q)相连，所有的可叠加扩展的电容值测量电路模块构成的链接为闭合环链或非闭合链状;所有的可叠加扩展的电容值测量电路模块都具有如下特征，假设可叠加扩展的电容值测量电路模块A的二号连接点(P)与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号连接点(Q)相连，那么可叠加扩展的电容值测量电路模块A的零号节点(P0)与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号节点(P1)相连，这两个相连的节点连接在单片机(PIC12F510)的能够设置为AD采样模式的且能够设置为IO输出模式的一个引脚上;
单片机(PIC12F510)中具有单片机程序，单片机程序能够完成用于检测液位的如下方法步骤：
步骤1、选取相连的需要被测的相连的可叠加扩展的电容值测量电路模块对，假设它们是可叠加扩展的电容值测量电路模块A和可叠加扩展的电容值测量电路模块B，可叠加扩展的电容值测量电路模块A和可叠加扩展的电容值测量电路模块B满足“可叠加扩展的电容值测量电路模块A的二号连接点(P)与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号连接点(Q)相连”的条件;
步骤2、将与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的零号节点(P0)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号节点(P1)相连单片机(PIC12F510)的能够设置为AD采样模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为高电平输出模式;可叠加扩展的电容值测量电路模块A的一号开关(MOS1)的开关通断被断开，那么可叠加扩展的电容值测量电路模块A不会受到与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的一号连接点的可叠加扩展的电容值测量电路模块的影响;可叠加扩展的电容值测量电路模块A的二号开关(MOS2)的开关通断被接通;可叠加扩展的电容值测量电路模块B的三号二极管(D3)的电流通道被高电平所阻塞;如果存在一个一号连接点(Q)与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的二号连接点(P)相连的可叠加扩展的电容值测量电路模块C，那么还需要将可叠加扩展的电容值测量电路模块C的零号节点(P0)设置为低电平输出模式，可叠加扩展的电容值测量电路模块C、可叠加扩展的电容值测量电路模块B可以是同一可叠加扩展的电容值测量电路模块;
步骤3、将与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号节点(P0)的单片机(PIC12F510)的引脚设置为低电平输出模式;
步骤4、从与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的一号节点(P1)相连的单片机(PIC12F510)的引脚输出PWM信号作为测试信号，并使PWM信号持续一个固定长度的时间段，此时PWM信号会对采样电容(C1)充电;PWM信号会对采样电容(C1)充电的速度与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的环状极板(120)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的环状极板(120)之间的容值相关;可叠加扩展的电容值测量电路模块A的环状极板(120)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的环状极板(120)之间的容值越大，PWM信号会对采样电容(C1)充电的速度越慢，固定长度的时间段内采用电容(C1)被充的电压就越低;可叠加扩展的电容值测量电路模块A的环状极板(120)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的环状极板(120)之间的容值越小，PWM信号会对采样电容(C1)充电的速度越快，固定长度的时间段内采用电容(C1)被充的电压就越高;
步骤5、终止步骤4所述的PWM信号的输出;
步骤6、将与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的零号节点(P0)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号节点(P1)相连单片机(PIC12F510)的能够设置为AD采样模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为AD采样模式，并进行AD采样;
步骤7、记录步骤6获得的采样数据;
步骤8、重复步骤1-7的操作，直到所有相连的相邻的可叠加扩展的电容值测量电路模块对之间的电容都被测试过;
步骤9、通过步骤1-8所获得的各个可叠加扩展的电容值测量电路模块的测得的容值差异，推算培植液(900)的液面的位置，进而推测主体(100)的吃水的深度，进而可以推算出主体(100)所载荷的重量从而根据不同时间点所采集的数据测出主体所载植物的重量的变化;
电机(160)的转子与螺杆(161)固定相连;
植物篮(150)为桶状，可以安装在主体(100)的通孔(101)内，植物篮(150)具有透水孔(152)保证植物篮(160)装载的植物能够接触到培植液(900)，植物篮(150)具有螺孔(151)，植物篮的螺孔(151)与螺杆(161)吻合构成螺杆驱动结构;
电机(160)受单片机(PIC12F510)的控制，单片机(PIC12F510)通过控制电机(160)的转动进而控制螺杆驱动结构从而调节植物篮的高度，实现主体所载植物重量数据调节植物篮(160)的高度，从而避免所装载的植物的茎、叶在培植液(900)中久泡，为植物生长提供有利条件;
还具有整流桥(BT1)、滤波电感(L99)、可充电池(BAT)、滤波滤波电容(C99)、无线通讯模块(RF);
线圈(L2)的两端与整流的两个输入端相连，整流桥(BT1)的输出端的正极经由滤波电感(L99)与可充电池(BAT)的正极相连，经由线圈(L2)所接收到的经由无线传输所输送的电能可以输入到可充电池(BAT)中，也就是说可充电池(BT1)是通过无线充电的方式充电的;
滤波电容(C98)的两端分别与可充电池(BAT)的两端相连，滤波电容(C98)起滤波作用;
无线通讯模块(RF)的电源脚与可充电池(BAT)的正极相连，无线通讯模块(RF)的接地脚与可充电池(BAT)的负极相连，无线通讯模块(RF)的数据脚与单片机(PIC12F510)的IO脚相连，单片机(PIC12F510)能够通过无线无线通讯模块(RF)与外部设备交换或传输数据。
2.如权利要求1所述的浮体，其特征在于：所述的主体为泡沫材料制成。
3.如权利要求1所述的浮体，其特征在于：所述的环状极板使用铜制成。
4.如权利要求1所述的浮体，其特征在于：所述的可充电池为锂电池。
5.如权利要求1所述的浮体，其特征在于：所述的线圈为涡状线圈。
6.如权利要求1所述的浮体，其特征在于：所述的透水孔为圆孔。
7.如权利要求1所述的浮体，其特征在于：所述的主体为圆筒状。
8.如权利要求1所述的浮体，其特征在于：所述的单片机的型号为PIC12F510。
9.无土栽培系统，其特征在于：具有权利要求1所述的浮体。
10.污水生态治理系统，其特征在于：具有权利要求1所述的浮体。
说明书
浮体、无土栽培系统、污水生态治理系统
技术领域
本发明属于生态治理领域，尤其涉及浮体、无土栽培系统、污水生态治理系统。
背景技术
植物的栽培，如果要实现自动化，就需要收集关于被栽培植物的各方的信息，比如重量、颜色等，如果可以实时的给自动化控制系统提供植物重量的信息，则有利于自动化控制系统对植物的生长情况进行判断。
植物的栽培的现有技术中没有实时监测植物重量的装置，本发明填补了这一空白为生态农业的自动化提供了一条的新的思路。
用于生态污水处理的部分半水生植物的茎、叶不宜在培植液中久泡否则会腐烂。
发明内容
为解决技术背景中叙述的问题，本发明提出了浮体、无土栽培系统、污水生态治理系统。
本发明具有如下技术内容。
1、浮体，其特征在于：包括电路板(130)、主体(100)、环状极板(120)、线圈(L2)、环状铁(140)、电机(160)、螺杆(151)、植物篮(150)、电容值测量电路模块(200)、单片机(PIC12F510);
主体(100)外形为通心筒状，主体(100)的密度小于培植液(900)可在培植液(900)上漂浮;
线圈(L2)装置在主体(100)的下部壁内;
电路板(130)上装置在主体(100)的侧壁内;
环状极板(120)的数量大于3个，环状极板(120)使用导体制成，环状极板(120)纵向排列嵌在主体(100)的侧壁内，各个环状极板(120)互不接触;
环状铁(140)设置在主体(100)的底部;
电机(160)设置在主体(100)的上部壁中;
电容值测量电路模块(200)的数量与环状极板(120)数量相等;
电容值测量电路模块(200)，包括一号电阻(R1)、二号电阻(R2)、三号电阻(R3)、四号电阻(R4)、地点(GND9)、二号二极管(D2)、三号二极管(D3)、环状极板(120)、一号电容(C1)、一号开关(MOS1)、二号开关(MOS2)、零号节点(P0)、壹号节点(P1)，一号连接点(Q)、二号连接点(P)、一号二极管(D1);一号开关(MOS1)具有一个开关通道、一个控制端，当一号开关(MOS1)的控制的电平为低电平是一号开关(MOS1)的开关通道接通，当一号开关(MOS1)的控制的电平为高电平是一号开关(MOS1)的开关通道断开;二号开关(MOS1)具有一个开关通道、一个控制端，当二号开关(MOS1)的控制的电平为高电平是二号开关(MOS1)的开关通道接通，当二号开关(MOS1)的控制的电平为低电平是二号开关(MOS1)的开关通道断开;一号二极管(D1)的正极与二号二极管(D2)的正极相连;一号电阻(R1)的一端与一号连接点(Q)相连，一号电阻(R1)的另一端经由一号开关的开关通道连接到一号二极管(D1)的正极;
二号电阻(R2)的一端与一号二极管(D1)的负极相连，二号电阻(R2)的另一端与二号连接点(P)相连;
三号电阻(R3)的一端与二号连接点(P)相连，三号电阻(R3)的另一端经由四号电阻(R4)与地点(GND9)相连，三号电阻(R3)的经由四号电阻(R4)与地点(GND9)相连的端经由二号开关(MOS2)的开关通道连接到壹号节点(P1);
二号二极管(D2)的负极与三号二极管(D3)的正极相连;
三号二极管(D3)的负极与壹号节点(P1)相连;
一号电容(C1)的一端与二号二极管(D2)的负极相连，一号电容(C1)的另一端与零号节点(P0)相连;
一号开关(MOS1)的控制端与零号节点(P0)相连;
二号开关(MOS2)的控制端与壹号节点(P1)相连;
每个电容值测量电路模块(200)的二号连接点(P)分别与一个环状极板(120)相连;
每个可叠加扩展的电容值测量电路模块的一号连接点(Q)与其他一个可叠加扩展的电容值测量电路模块的二号连接点(P)相连，每个可叠加扩展的电容值测量电路模块的二号连接点(P)与其他一个可叠加扩展的电容值测量电路模块的一号连接点(Q)相连，所有的可叠加扩展的电容值测量电路模块构成的链接为闭合环链或非闭合链状;所有的可叠加扩展的电容值测量电路模块都具有如下特征，假设可叠加扩展的电容值测量电路模块A的二号连接点(P)与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号连接点(Q)相连，那么可叠加扩展的电容值测量电路模块A的零号节点(P0)与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号节点(P1)相连，这两个相连的节点连接在单片机(PIC12F510)的能够设置为AD采样模式的且能够设置为IO输出模式的一个引脚上;
单片机(PIC12F510)中具有单片机程序，单片机程序能够完成用于检测液位的如下方法步骤：
步骤1、选取相连的需要被测的相连的可叠加扩展的电容值测量电路模块对，假设它们是可叠加扩展的电容值测量电路模块A和可叠加扩展的电容值测量电路模块B，可叠加扩展的电容值测量电路模块A和可叠加扩展的电容值测量电路模块B满足“可叠加扩展的电容值测量电路模块A的二号连接点(P)与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号连接点(Q)相连”的条件;
步骤2、将与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的零号节点(P0)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号节点(P1)相连单片机(PIC12F510)的能够设置为AD采样模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为高电平输出模式;可叠加扩展的电容值测量电路模块A的一号开关(MOS1)的开关通断被断开，那么可叠加扩展的电容值测量电路模块A不会受到与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的一号连接点的可叠加扩展的电容值测量电路模块的影响;可叠加扩展的电容值测量电路模块A的二号开关(MOS2)的开关通断被接通;可叠加扩展的电容值测量电路模块B的三号二极管(D3)的电流通道被高电平所阻塞;如果存在一个一号连接点(Q)与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的二号连接点(P)相连的可叠加扩展的电容值测量电路模块C，那么还需要将可叠加扩展的电容值测量电路模块C的零号节点(P0)设置为低电平输出模式，可叠加扩展的电容值测量电路模块C、可叠加扩展的电容值测量电路模块B可以是同一可叠加扩展的电容值测量电路模块;
步骤3、将与可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号节点(P0)的单片机(PIC12F510)的引脚设置为低电平输出模式;
步骤4、从与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的一号节点(P1)相连的单片机(PIC12F510)的引脚输出PWM信号作为测试信号，并使PWM信号持续一个固定长度的时间段，此时PWM信号会对采样电容(C1)充电;PWM信号会对采样电容(C1)充电的速度与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的环状极板(120)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的环状极板(120)之间的容值相关;可叠加扩展的电容值测量电路模块A的环状极板(120)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的环状极板(120)之间的容值越大，PWM信号会对采样电容(C1)充电的速度越慢，固定长度的时间段内采用电容(C1)被充的电压就越低;可叠加扩展的电容值测量电路模块A的环状极板(120)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的环状极板(120)之间的容值越小，PWM信号会对采样电容(C1)充电的速度越快，固定长度的时间段内采用电容(C1)被充的电压就越高;
步骤5、终止步骤4所述的PWM信号的输出;
步骤6、将与可叠加扩展的电容值测量电路模块A的零号节点(P0)、可叠加扩展的电容值测量电路模块B的一号节点(P1)相连单片机(PIC12F510)的能够设置为AD采样模式的且能够设置为IO输出模式的引脚设置为AD采样模式，并进行AD采样;
步骤7、记录步骤6获得的采样数据;
步骤8、重复步骤1-7的操作，直到所有相连的相邻的可叠加扩展的电容值测量电路模块对之间的电容都被测试过;
步骤9、通过步骤1-8所获得的各个可叠加扩展的电容值测量电路模块的测得的容值差异，推算培植液(900)的液面的位置，进而推测主体(100)的吃水的深度，进而可以推算出主体(100)所载荷的重量从而根据不同时间点所采集的数据测出主体所载植物的重量的变化;
电机(160)的转子与螺杆(161)固定相连;
植物篮(150)为桶状，可以安装在主体(100)的通孔(101)内，植物篮(150)具有透水孔(152)保证植物篮(160)装载的植物能够接触到培植液(900)，植物篮(150)具有螺孔(151)，植物篮的螺孔(151)与螺杆(161)吻合构成螺杆驱动结构;
电机(160)受单片机(PIC12F510)的控制，单片机(PIC12F510)通过控制电机(160)的转动进而控制螺杆驱动结构从而调节植物篮的高度，实现主体所载植物重量数据调节植物篮(160)的高度，从而避免所装载的植物的茎、叶在培植液(900)中久泡，为植物生长提供有利条件;
还具有整流桥(BT1)、滤波电感(L99)、可充电池(BAT)、滤波滤波电容(C99)、无线通讯模块(RF);
线圈(L2)的两端与整流的两个输入端相连，整流桥(BT1)的输出端的正极经由滤波电感(L99)与可充电池(BAT)的正极相连，经由线圈(L2)所接收到的经由无线传输所输送的电能可以输入到可充电池(BAT)中，也就是说可充电池(BT1)是通过无线充电的方式充电的;
滤波电容(C98)的两端分别与可充电池(BAT)的两端相连，滤波电容(C98)起滤波作用;
无线通讯模块(RF)的电源脚与可充电池(BAT)的正极相连，无线通讯模块(RF)的接地脚与可充电池(BAT)的负极相连，无线通讯模块(RF)的数据脚与单片机(PIC12F510)的IO脚相连，单片机(PIC12F510)能够通过无线无线通讯模块(RF)与外部设备交换或传输数据。
2、如技术内容1所述的浮体，其特征在于：所述的主体为泡沫材料制成。
3、如技术内容1所述的浮体，其特征在于：所述的环状极板使用铜制成。
4、如技术内容1所述的浮体，其特征在于：所述的可充电池为锂电池。
5、如技术内容1所述的浮体，其特征在于：所述的线圈为涡状线圈。
6、如技术内容1所述的浮体，其特征在于：所述的透水孔为圆孔。
7、如技术内容1所述的浮体，其特征在于：所述的主体为圆筒状。
8、如技术内容1所述的浮体，其特征在于：所述的单片机的型号为PIC12F510。
9、无土栽培系统，其特征在于：具有技术内容1所述的浮体。
10、污水生态治理系统，其特征在于：具有技术内容1所述的浮体。利用装载在植物篮内的植物吸收污水中的富营养物质比如磷。
技术内容说明及其有益效果。
本发明成本低廉、应用灵活、使用寿命长、稳定可靠、可以用于实时调节植物的高度，防止茎、叶在培植液中久泡。
