[发明专利]一种基于WIFI连接手机或电脑的盆栽土湿度控制盒

摘要

本发明公开了一种基于WIFI连接手机或电脑的盆栽土湿度控制盒，主要由ESP‑12带WIFI单片机构成的控制盒及泥土湿度检测电路、蠕动泵驱动电路组成。经WIFI连接手机或电脑使得在手机或电脑上操作控制盒实现花盆自动浇水或远程监控十分方便。控制盒包括了交流激励测泥土电阻的高交流电压读取电路，连接了专门工艺的湿度传感电极碳棒、蠕动泵。ESP‑12带WIFI单片机配NODEMCU的LUA脚本语言编程固件，恰到好处地构成了这一整套经济适用装置。手机或电脑不仅局域WIFI连接控制盒、还能以MQTT物联网轻量级协议远程连接。

主权项

1.一种基于WIFI连接手机或电脑的盆栽土湿度控制盒，其特征在于，该控制盒主要以带WIFI的单片机ESP‑12为处理控制，还包括泥土湿度检测电路、蠕动泵驱动电路、两根湿度传感电极碳棒(20)、蠕动泵(9)、开关电源；两根湿度传感电极碳棒(20)分开竖直埋在花盆两侧，经两根湿度传感电极连线(7)及湿度传感电极连线插头(6)连接控制盒中的泥土湿度检测电路；蠕动泵(9)或潜水泵浇水通过浇水管(10)引水到花盆，蠕动泵供电线插头(8)连接蠕动泵驱动电路；控制盒由电源进线插头(13)连接220V供电；当泥土干燥度达到上阈值即启动自动浇水，经过不到半小时的泥土湿度检测，停止自动浇水使泥土湿度稳定在下阈值；即定义上下阈值为：种植泥土适合的干湿范围的端点值；所述控制盒中单片机ESP‑12的一个GPIOx输出方波接泥土湿度检测电路的输入端，单片机ESP‑12的ADC输入口接泥土湿度检测电路的输出端；单片机ESP‑12的GPIOx还接蠕动泵驱动电路；单片机ESP‑12的电源+端及蠕动泵驱动电路的+端分别接开关电源的+3.3V输出及+12V输出；负极全接地；所述泥土湿度检测电路包括：三极管Tr、二极管D、电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C、电容C1；单片机GPIOx输出的PWM方波信号端接电阻R3的一端，电阻R3另一端接三极管Tr的基极，三极管Tr的集电极接电阻R1，电阻R1的另一端接+12V，同时三极管Tr的集电极还接保护电阻R0，电阻R0的另一端分别与接隔直电容C的一端和峰值整流二极管D的正极连接在一起，记为T点；隔直电容C的另一端接湿度传感电极碳棒(20)的一极，湿度传感电极碳棒(20)的另一极、Tr发射极、滤波电容C1一端、负载电阻R2一端均接地，峰值整流二极管D的负端、负载电阻R2的另一端、滤波电容C1的另一端连接在一起作为泥土湿度检测电路的输出端，该输出端接单片机ADC输入端；或，所述泥土湿度检测电路包括时基电路NE555、二极管D、二极管D5、电阻R4、电阻R5、电阻R0、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C5、电容C、电容C1；NE555的2、6脚及电容C5、电阻R4、电阻R5的一端连接在一起，电阻R5另一端接二极管D5的正极，二极管D5的负极、电阻R4另一端以及NE555的3脚连接在一起，NE555的8脚与电阻R1一端连接在一起接+12V，电阻R1另一端、电阻R0一端以及NE555的7脚连接在一起，电阻R0另一端与接隔直电容C一端和整流二极管D正极连接在一起，记为T点，隔直电容C的另一端接湿度传感电极碳棒(20)的一极，湿度传感电极碳棒(20)的另一极、电容C5的另一端、NE555的1脚、滤波电容C1一端以及负载电阻R2一端均接地，峰值整流二极管D的负端、电阻R2的一端、滤波电容C1的一端连接在一起作为泥土湿度检测电路的输出端，该输出端接单片机ADC输入端；当需要四路检测时，泥土湿度检测电路还包括四选一集成电路CD4052；从T点接CD4052公共端(A)13脚，(A0)12脚、(A1)14脚、(A2)15脚、(A3)11脚分别接4路的隔直电容C及湿度传感电极碳棒(20)中的一极，两选择脚(S0)10脚、(S1)9脚接单片机两个GPIOx口，控制选择4路中的某一路；单片机的4个GPIOx口接4路蠕动泵驱动电路；所述湿度传感电极碳棒(20)为碳棒的一端紧密包裹一圈导电金属圈，通过该导电金属圈压接或焊接湿度传感电极连线(7)，并在该导电金属圈外涂敷树脂或塑封；或所述湿度传感电极碳棒(20)为碳棒的一端头电镀一层金属，在该金属镀层焊接湿度传感电极连线(7)，并对该金属镀层及焊接线根部包敷塑胶或灌封树脂；所述蠕动泵驱动电路包括NPN三极管T8、P型MOS管pMos、二极管D8、电容C8、电阻R8、电阻R81、电阻R82；单片机一个GPIOx输出口接电阻R8，电阻R8另一端接NPN三极管T8基极，NPN三极管T8集电极接电阻R82的一端，电阻R82另一端及电阻R81一端均接P型MOS管pMos栅极,电阻R81另一端和P型MOS管pMos源极连在一起接+12V强电，P型MOS管pMos漏极分别接泵供电线插头(8)的一端、二极管D8负端和电容C8一端，泵供电线插头(8)的另一端、二极管D8正端、电容C8另一端以及NPN三极管T8发射极均接地；或，所述蠕动泵驱动电路包括N型Mos管、二极管D8、电容C8、电阻R8；单片机一个GPIOx输出口接电阻R8，电阻R8另一端接Mos管栅极，Mos管源极接地，Mos管漏极分别接泵供电线插头(8)的一端、二极管D8正端和电容C8一端，泵供电线插头(8)的另一端、二极管D8负端和电容C8另一端连接在一起接+12V强电；手机或电脑通过WIFI与单片机ESP‑12相通讯，通过手机或电脑实现监控操作界面，控制盒中单片机为带WIFI功能的ESP‑12模块，配NODEMCU的LUA脚本语言编程固件，所选程序模块包括WIFI、NET、MQTT协议、GPIO口、SPI口操作，远程物联网采用MQTT协议；手机或电脑的监控操作界面以列表形式逐行列出：当前湿度、上阈值、下阈值，每行对应一路；点击上阈值或下阈值随时进入直接输入数值修改；下阈值设置0表示关闭浇水，下阈值设置1表示一直开着浇水，也可直接输入文字ON、off、开、关；手机或电脑WIFI连接控制盒分三种联网方式：方式1、控制盒中的带WIFI单片机ESP‑12自己就是WIFI AP网页服务器，手机或电脑就连接这个WIFI，并用浏览器访问192.168.4.1即可；该方式除能监控湿度外，主要用作设置控制盒中的带WIFI单片机ESP‑12，使其能连接无线路由器或可用的WIFI，包括WIFI名、密码，以及显示连上后的(DHCP)IP，供下述方式2连接用；该方式手机或电脑外网不通，所以仅用作联网刚开始时的设置WIFI名、密码；方式2、控制盒中的带WIFI的单片机ESP‑12自动连接无线路由器或可用的WIFI，由上述方式1事先已设置好WIFI名、密码，并记下了连上后所显示的(DHCP)IP；另外，还增加一个联网指示灯(3)接单片机GPIOx输出口，联网指示灯(3)亮表示控制盒方式2WIFI连接成功；手机或电脑也连接无线路由器或可用的WIFI，仅用浏览器访问记下的IP即可随时连接控制盒进行监控湿度；方式3、控制盒中的带WIFI单片机ESP‑12包括物联网MQTT协议，手机或电脑远程通过MQTT协议连接控制盒监控湿度。