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自动植物灌溉系统

这是一个非常实用的项目，可以在没有任何人为干预的情况下自动为植物浇水。我们可以将其称为自动植物灌溉系统。我们知道，当人们去度假或经常忘记给植物浇水时，植物可能会受到损害。这个项目是解决这类问题的绝佳方案。

1. 自动植物灌溉系统的方框图​

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2. 自动植物灌溉系统​

  • 电路并不复杂。我们使用的基本概念是：土壤在干燥时电阻较高，而在湿润时电阻非常低。
  • 利用这一概念，我们将使系统工作。我们将两个探针插入土壤中，当土壤湿润时，它们会导电，而当土壤干燥时，它们不会导电。因此，当探针不导电时，系统将借助HEX反相器自动检测这一状态，当输入为低电平时，HEX反相器将输出高电平。
  • HEX反相器将触发NE555定时器，而这个NE555定时器将触发另一个连接到第一个NE555输出的NE555。现在，配置为无稳态多谐振荡器的第二个NE555将帮助打开电动阀门，从而允许水流向土壤。
  • 当水流湿润土壤时，探针将再次导电，使7404反相器的输出变低，这将使第一个NE555变低，并且也将整个电路驱动到低电平。因此，它将自动关闭连接到继电器的阀门。

2.1 自动植物灌溉系统的主要元件​

六反相器7404：反相器的主要功能是为其输入提供互补输出，即它将输出与输入相反的结果。例如，如果反相器的输入为低电平，则输出将为高电平。就像普通的反相器一样，当输入为低时输出为高，当输入为高时输出为低。7404集成电路包含六个独立的反相器；其工作电源电压范围为最小4.75V至最大5.5V，正常工作电压为5V。它们被用于各种应用，如反相缓冲器、驱动器、六反相器等。7404集成电路有多种封装形式，如DIP（双列直插式封装）、QFP（四边扁平封装）等。六反相器7404的引脚配置如下图所示。

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3. 自动植物灌溉系统的电路图​

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3.1 电路解析​

  • 我们都知道，植物会因土壤缺水而死亡。土壤在干燥时电阻较高，在湿润时电阻较低。我们利用这一简单逻辑为植物浇水并使电路工作。
  • 连接到电路的两个探针被插入土壤中。这两个探针仅在土壤湿润（电阻较低）时导电，而在土壤干燥时因电阻较高而无法导电。提供给探针导电的电压来自连接到电路的电池。
  • 当土壤干燥时，由于电阻较高，会产生较大的电压降。这一变化被7404六反相器检测到，并触发配置为单稳态多谐振荡器的第一个NE555定时器，借助电信号实现。
  • 当第一个NE555在引脚2被触发时，它将在引脚3产生输出，该输出被送入第二个NE555定时器的输入端。第二个555定时器配置为无稳态多谐振荡器，由第一个555定时器触发，并将产生输出以驱动连接到电气操作阀门的继电器，通过SK100晶体管实现。如果SK100晶体管散热较多，可以为其安装散热片。
  • 第二个NE555定时器的输出将打开SK100晶体管，该晶体管将驱动继电器。继电器连接到电动阀门的输入端，而阀门的输出通过管道流向植物种植区。
  • 当晶体管打开继电器时，它将打开阀门，水将流向植物盆栽。随着土壤中水分含量的增加，土壤电阻将降低，探针将开始导电，这将使7404反相器停止触发第一个555定时器。最终，它将停止连接到继电器的电动阀门。可变电阻（R5）和电容（C1）用于调整探针导电的时间。
  • 电容C5（0.01uF）用于接地，连接到第二个NE555定时器的CV引脚。C3用于去除交流噪声，仅允许直流电通过到剩余电路。C4和R3用于将NE555配置为无稳态多谐振荡器。

3.2 电路中元件的值​

  • 电容（C4）= 10u 16V
  • 电容（C5）= 0.01u
  • 电阻（R3）= 27K
  • 电阻（R4）= 27K
  • 二极管（D1和D2）= IN4148
  • 继电器 = 6V, 150欧姆

3.3 注意事项​

  • 电池应持续监控，以防止断电，或者可以直接使用9V直流电源适配器。
  • 探针必须插入土壤中，而不能仅放置在土壤表面。
  • 为了获得最佳效果，建议使用电动阀门。