Automatic nutrient-providing cultivation device

Abstract

An automatic nutrient-providing cultivation device is adapted to be installed with a nutrient tube and for cultivating at least one plant. The automatic nutrient-providing cultivation device includes a cultivation box system and a control module. The cultivation box system includes a box unit that includes a tank, a nutrient-providing unit, and a liquid circulation unit connected to the tank and the nutrient-providing unit. The nutrient-providing unit includes at least one positive displacement pump adapted to be connected to the at least one nutrient tube, and a feed pipeline connected to the at least one positive displacement pump. The liquid circulation unit includes a liquid pump, and a liquid pipeline that is connected to the liquid pump and that is connected to the feeding pipeline. The control module is signally connected to and controls operation of the at least one positive displacement pump.

Description

AUTOMATIC NUTRIENT-PROVIDING CULTIVATION DEVICEFIELD

[0001] The disclosure relates to a device for hydroponics, and more particularly to an automatic nutrient-providing cultivation device for hydroponics.BACKGROUND

[0002] Global food shortage is caused by several factors, including warfare and natural disasters brought by severe climate changes that cause dwindling harvests. Moreover, soil contamination and plant diseases also contribute to insufficient crop yields. While large-scale hydroponic factories are able to steadily provide agricultural produce regardless of climate or soil conditions, the construction cost of the factories is significant, so they are not widespread.

[0003] Referring to Figure 1, a conventional cultivation device 1 includes a box body 11, a front cover 12 openably disposed on the box body 11, a tray 13 that is removably disposed in a bottom portion of the box body 11, and a planting board 14 disposed on the tray 13 and formed with a plurality of spaced-apart holes 141.

[0004] To utilize the conventional cultivation device 1, water and a nutrient are added to the tray 13 and are mixed together, and a plurality of potted vegetable  sprouts (not shown) are disposed in the holes 141 of the planting board 14. The plurality of potted vegetable sprouts may then absorb the water as well as the nutrient and grow smoothly.

[0005] While costs are low for the conventional cultivation device 1, the user has to control the concentration of the nutrient and the timing of adding the nutrient to the tray 13. If the concentration of the nutrient is too high, the plurality of potted vegetable sprouts may suffer from nutrient antagonism; if the concentration of the nutrient is too low, or if the user forgets to add the nutrient, the plurality of potted vegetable sprouts may suffer from malnutrition. Hence, the user’s lack of experience greatly affects crop yields.SUMMARY

[0006] Therefore, an object of the disclosure is to provide an automatic nutrient-providing cultivation device that can alleviate at least one of the drawbacks of the prior art.

[0007] According to the disclosure, the automatic nutrient-providing cultivation device is adapted to be installed with a nutrient tube and for cultivating at least one plant. The automatic nutrient-providing cultivation device includes a cultivation box system and a control module. The cultivation box system includes  a box unit, a nutrient-providing unit, and a liquid circulation unit. The box unit includes a tank that is adapted to contain a liquid absorbed by the at least one plant. The nutrient-providing unit includes at least one positive displacement pump, and a feed pipeline. The at least one positive displacement pump is adapted to be connected to the at least one nutrient tube, and is driven by electricity for drawing a nutrient from the at least one nutrient tube. The feed pipeline is connected to the at least one positive displacement pump, and is adapted for passage of the nutrient drawn from the at least one nutrient tube. The liquid circulation unit is connected to the water tank and the nutrient-providing unit, and includes a liquid pump and a liquid pipeline. The liquid pump is adapted to draw the liquid contained in the tank. The liquid pipeline is connected to the liquid pump and is connected to the feeding pipeline, such that the nutrient drawn from the at least one nutrient tube flows into the liquid pipeline via the feed pipeline and is mixed with the liquid drawn from the tank, and that a mixture of the nutrient and the liquid is dispensed into the tank. The control module is signally connected to and controls operation of the at least one positive displacement pump.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0008] Other features and advantages of the disclosure will become apparent in the following detailed description of the embodiment (s) with reference to the accompanying drawings. It is noted that various features may not be drawn to scale.

[0009] Figure 1 is a perspective view of a conventional cultivation device.

[0010] Figure 2 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of an automatic nutrient-providing cultivation device according to the disclosure.

[0011] Figure 3 is another schematic sectional view of the embodiment.

[0012] Figure 4 is a fragmented perspective view of the embodiment illustrating a connection between a nutrient-providing unit, a liquid circulation unit, and a tank of the embodiment.

[0013] Figure 5 is a side view of Figure 4.DETAILED DESCRIPTION

[0014] Before the disclosure is described in greater detail, it should be noted that where considered appropriate, reference numerals or terminal portions of reference numerals have been repeated among the figures to indicate corresponding or analogous elements, which may optionally have similar characteristics.

[0015] It should be noted herein that for clarity of description, spatially relative terms such as “top, ” “bottom, ” “upper, ” “lower, ” “on, ” “above, ” “over, ” “downwardly, ” “upwardly” and the like may be used throughout the disclosure while making reference to the features as illustrated in the drawings. The features may be oriented differently (e.g., rotated 90 degrees or at other orientations) and the spatially relative terms used herein may be interpreted accordingly.

[0016] Referring to Figures 2 to 4, an embodiment of an automatic nutrient-providing cultivation device according to the disclosure is adapted to be installed with at least one nutrient tube 91 and for cultivating at least one plant 92. The automatic nutrient-providing cultivation device includes a cultivation box system 200 and a control module 300. In this embodiment, the automatic nutrient-providing cultivation device is installed with two nutrient tubes 91 for supplying two different nutrients 911 (see Figure 5) , and is used for cultivating a plurality of plants 92. The plants 92 may be, but are not limited to, hydroponic vegetables.

[0017] The cultivation box system 200 includes a box unit 4, a nutrient-providing unit 5 that is mounted to the box unit 4, and a liquid circulation unit 6 connected to the box unit 4 and the nutrient-providing unit 5. The box unit 4 includes a box body 41, a door panel 42 that is openably mounted on the box body  41, a tank 43 that is disposed at a bottom of the box body 41, and a perforated board 44 that is movably disposed on the tank 43.

[0018] The box body 41 includes a supporting seat 411, and a top seat 412 disposed above and connected to the supporting seat 411. The supporting seat 411 and the top seat 412 cooperatively define an accommodation space 40 that is adapted to be served as a cultivation space for the plants 92. In this embodiment, the door panel 42 is pivoted to a bottom portion of the supporting seat 411 (see Figure 3) , and is elongated in a widthwise direction (W) . In other embodiments, the door panel 42 may be pivoted to a lateral side of the supporting seat 411, or pivoted to the top seat 412, as long as the door panel 42 may be opened. The tank 43 is disposed inside and in spatial communication with the accommodating space 40, and is adapted to contain a liquid 93 (for example, water) to be absorbed by the plant 92. The tank 43 has a divider 431 extending from an inner surface thereof in a lengthwise direction (L) that is perpendicular to the widthwise direction (W) . The perforated board 44 has a plurality of holes 441 that are spaced apart, and that are adapted for the plurality of plants 92 to be disposed in.

[0019] The nutrient-providing unit 5 is mounted at a side of the box unit 4, and includes an installing seat 51 that is connected to the box unit 4, at least one  positive displacement pump 52 that is connected to a top surface of the installing seat 51, a feed pipeline 53 that is connected to the at least one positive displacement pump 52, and at least one sensor 54. In this embodiment, the at least one positive displacement pump 52 includes two positive displacement pumps 52, and are driven by electricity for drawing the nutrients 911 respectively from the nutrient tubes 91. The feed pipeline 53 is adapted for passage of the nutrients 911 drawn from the nutrient tubes 91. In this embodiment, the at least one sensor 54 includes two sensors 54 that are adapted to be aligned with the nutrient tubes 91 in the widthwise direction (W) , and that are adapted to detect changes in shape of the nutrient tubes 91. The installing seat 51 includes a bottom panel 511, and a top panel 512 that is disposed over the bottom panel 511 and that is mounted with the positive displacement pumps 52. The bottom panel 511 is mounted with two cushioning blocks 513. Each of the nutrient tubes 91 may be removably connected to a respective one of the positive displacement pumps 52 with a bottom end of the nutrient tube 91 abutting against a respective one of the cushioning blocks 513.

[0020] Referring to Figures 3 to 5, each of the positive displacement pumps 52 has a feed inlet 521 adapted to be connected with the respective one of the nutrient tubes 91, and a feed outlet 522 connected to the feed pipeline 53. The  feed pipeline 53 has two branches 531 connected respectively to the feed outlets 522 of the positive displacement pumps 52. When one of the positive displacement pumps 52 is activated, the nutrient 911 inside the respective one of the nutrient tubes 91 is drawn into the feed pipeline 53 through the feed outlet 522 of the respective one of the positive displacement pump 52. In this embodiment, each of the positive displacement pumps 52 is a peristaltic pump, and each of the branches 531 is a flexible tube that is bendable.

[0021] In this embodiment, each of the sensors 54 is adapted to detect a change in a thickness of a respective one of the nutrient tubes 91. The thickness of each of the nutrient tubes 91 reduces when the nutrient 911 inside is depleted, and each of the sensors 54 determines if the respective one of the nutrient tubes 91 has sufficient nutrient 911, or if replacement is necessary. In a variation of this embodiment, the sensors 54 may be respectively disposed at bottom ends of the nutrient tubes 91, and each of the sensors 54 may detect a change of length in a height direction (H) in the respective one of the nutrient tubes 91 that reduces when the nutrient 911 is drawn from the respective one of the nutrient tubes 91, and determine whether the respective one of the nutrient tubes 91 has sufficient nutrient 911, or if replacement is necessary. The height direction (H) is  perpendicular to the lengthwise direction (L) and the widthwise direction (W) . Moreover, each of the positive displacement pumps 52 draws a fixed amount of nutrient 911 in each cycle. In another variation of the embodiment, the sensors 54 may be omitted; instead, the replacement timing of each of the nutrient tubes 91 is determined by the number of cycles of the respective one of the positive displacement pumps 52 has gone through.

[0022] The liquid circulation unit 6 is connected to the tank 43 and the nutrient-providing unit 5, and includes a liquid pump 61 that is mounted in the tank 43, and a liquid pipeline 62 that is connected to the liquid pump 61 and that is connected to the feed pipeline 53, such that the nutrients 911 drawn from the nutrient tubes 91 flow into the liquid pipeline 62 via the feed pipeline 53 and is mixed with the liquid 93 drawn from the tank 43, and that a mixture of the nutrients 911 and the liquid 93 is dispensed into the tank 43. The liquid pump 61 is adapted to draw the liquid 93 contained in the tank 43. The liquid pipeline 62 has a submerged portion 621 extending into the tank 43 and connected to the liquid pump 61, an intermediate portion 622 extending from the submerged portion 621 and outwardly of the tank 43, and a mixing portion 623 extending from the intermediate portion 622 and above the tank 43, and has a distal end that is configured as an  outlet 624. The branches 531 of the feed pipeline 53 are connected to the mixing portion 623 of the liquid pipeline 62. The outlet 624 is adapted for dispensing the mixture of the nutrients 911 and the liquid 93 therethrough into the tank 43. In this embodiment, the liquid pump 61 is a submersible pump.

[0023] When the liquid pump 61 is activated, the liquid pump 61 draws the liquid 93 contained in the tank 43 into the liquid pipeline 62, and the positive displacement pumps 52 draw the nutrients 911 from the nutrient tubes 91 and into the liquid pipeline 62. Then, the nutrients 911 are mixed with the liquid 93 in the mixing portion 623 of the liquid pipeline 62, and the mixture of the liquid 93 and the nutrients 911 is dispensed in the tank 43 via the outlet 624, thereby creating a liquid circulation similar to that occurring in a natural environment. Specifically, the divider 431 is disposed between the outlet 624 of the liquid pipeline 62 and the liquid pump 61, and has a first end and a second end. The first end of the divider 431 is connected to an inner surface of the tank 43, and the second end is opposite to the first end. The mixture of the liquid 93 and the nutrients 911 dispensed through the outlet 624 flows in a direction from the first end to the second end of the divider 431, around the second end of the divider 431, and towards the liquid pump 61 (see Figure 4) . The divider 431 extends a flow path of the mixture of the liquid 93 and  the nutrients 911 by blocking the liquid 93 that is dispensed into the tank 43 from directly flowing to the liquid pump 61, reduces still water zones, and uniformly distributes flowing zones along the flow path, thereby allowing the nutrients 911 to quickly mix with the liquid 93 to form a more uniform mixture, instead of relying on diffusion, which is slow. It should be noted that the number, position, and orientation of the divider 431 may affect the distribution of flowing zones along the flow path, and may be adjusted in accordance to the positions of the outlet 624 and the liquid pump 61.

[0024] The control module 300 is mounted on the top seat 412 of the box unit 4, and is signally connected to and controls operation of the positive displacement pumps 52 and the liquid pump 61. The control module 300 includes a storage unit 31 for storing a plurality of cultivation parameters of different plant types, a control unit 32 signally connected to the storage unit 31, and a human-machine interface 33 signally connected to the control unit 32 and configured to receive an input signal of plant data of a type of plant. The human-machine interface 33 receives the input signal of plant data and outputs a control signal of the plant data. After the control unit 32 receives the control signal, the control unit 32 retrieves the cultivation parameters of the type of plant from the storage unit 31,  and controls runtime and running frequency of the positive placement pumps 52 and the liquid pump 61 to adjust concentration of the nutrients 911 in the tank 43 according to the cultivation parameters, thereby achieving the objective of automatically adding the nutrients 911 by the automatic nutrient-providing cultivation device, and preventing erroneous concentration of the nutrients 911 from being added. In this embodiment, the human-machine interface 33 is a control panel with a display that is mounted on an outside surface of the box unit 4, and is operable for inputting text, numbers, options, parameter settings, and reminders for example and is also operable for displaying temperature, humidity, date, time, inventory, energy consumption, itineraries, and light signals for example.

[0025] It should be noted that each of the positive displacement pumps 52 may be individually controlled by the control unit 32; therefore, under the circumstance where each of the nutrient tubes 91 contains a different nutrient 911, each of the positive displacement pumps 52 may be controlled to draw a different amount of the nutrient 911 from its respective nutrient tube 91, and each of the positive displacement pumps 52 may have a different drawing frequency.

[0026] Each of the sensors 54 is signally connected to the control module 300, and is adapted to sense a change in a shape of the respective one of the  nutrient tubes 91 and send a change value to the control module 300. The control module 300 is operable for sending out an alert. In this embodiment, since each of the nutrient tubes 91 is a flexible tube and is configured to be compressed, when the thickness of the nutrient tube 91 is reduced to a minimum level as the nutrient 911 is discharged the control module 300 sends an alert to remind the user to replace the nutrient tube 91.

[0027] In conclusion, the automatic nutrient-providing cultivation device operates the positive displacement pumps 52, draws the nutrients 911 from the respective nutrient tubes 91 into the liquid pipeline 62 through the feed pipeline 53, mixes the nutrients 911 with the liquid 93 that is drawn into the liquid pipeline 62 by the liquid pump 61, and dispenses the mixture of the nutrients 911 and the liquid 93 into the tank 43. The automatic nutrient-providing cultivation device automatically adds the nutrients 911 into the tank 43 and adjusts the concentration in a timely and regular manner, and prevents bad crop yield from erroneous dosages of the nutrients 911 or forgetting to add the nutrients 911, allowing the user to use the automatic nutrient-providing cultivation device with ease and collect good harvests, even if the user has no prior experience in growing crops. Hence, the objective of the disclosure is achieved.

[0028] In the description above, for the purposes of explanation, numerous specific details have been set forth in order to provide a thorough understanding of the embodiment (s) . It will be apparent, however, to one skilled in the art, that one or more other embodiments may be practiced without some of these specific details. It should also be appreciated that reference throughout this specification to “one embodiment, ” “an embodiment, ” an embodiment with an indication of an ordinal number and so forth means that a particular feature, structure, or characteristic may be included in the practice of the disclosure. It should be further appreciated that in the description, various features are sometimes grouped together in a single embodiment, figure, or description thereof for the purpose of streamlining the disclosure and aiding in the understanding of various inventive aspects; such does not mean that every one of these features needs to be practiced with the presence of all the other features. In other words, in any described embodiment, when implementation of one or more features or specific details does not affect implementation of another one or more features or specific details, said one or more features may be singled out and practiced alone without said another one or more features or specific details. It should be further noted that one or more features or specific details from one embodiment may be practiced together with  one or more features or specific details from another embodiment, where appropriate, in the practice of the disclosure.

[0029] While the disclosure has been described in connection with what is (are) considered the exemplary embodiment (s) , it is understood that this disclosure is not limited to the disclosed embodiment (s) but is intended to cover various arrangements included within the spirit and scope of the broadest interpretation so as to encompass all such modifications and equivalent arrangements.

Claims

1.An automatic nutrient-providing cultivation device adapted to be installed with a nutrient tube and for cultivating at least one plant, said automatic nutrient-providing cultivation device comprising:a cultivation box system that includesa box unit including a tank that is adapted to contain a liquid absorbed by the at least one plant,a nutrient-providing unit includingat least one positive displacement pump that is adapted to be connected to the at least one nutrient tube, and that is driven by electricity for drawing a nutrient from the at least one nutrient tube, anda feed pipeline that is connected to said at least one positive displacement pump, and that is adapted for passage of the nutrient drawn from the at least one nutrient tube, anda liquid circulation unit connected to said tank and said nutrient-providing unit, and includinga liquid pump that is adapted to draw the liquid contained in said tank, anda liquid pipeline that is connected to said liquid pump and that is connected to said feed pipeline, such that the nutrient drawn from the at least one nutrient tube flow into said liquid pipeline via said feed pipeline and is mixed with the liquid drawn from said tank, and that a mixture of the nutrient and the liquid is dispensed into said tank; anda control module that is signally connected to and controls operation of said at least one positive displacement pump.2.The automatic nutrient-providing cultivation device that is claimed in claim 1, wherein:said at least one positive displacement pump includes two positive displacement pumps; andsaid feed pipeline has two branches connected respectively to said positive displacement pumps and connected to said liquid pipeline.3.The automatic nutrient-providing cultivation device as claimed in claim 1, wherein said nutrient-providing unit further includes at least one sensor that is adapted to be aligned with the nutrient tube, that is signally connected to said control module, and that is adapted to detect a change in a shape of the nutrient tube.4.The automatic nutrient-providing cultivation device as claimed in claim 1, wherein:said at least one positive displacement pump is at least one peristaltic pump; andsaid liquid pump is a submersible pump and is mounted in said tank.5.The automatic nutrient-providing cultivation device as claimed in claim 4, wherein said liquid pipeline has:a submerged portion extending into said tank and connected to said liquid pump;an intermediate portion extending from said submerged portion and outwardly of said tank; anda mixing portion extending from said intermediate portion and above said tank, connected to said feed pipeline, and having a distal end that is configured as an outlet.6.The automatic nutrient-providing cultivation device as claimed in any one of claims 1 and 3 to 5, wherein:said control module includesa storage unit for storing a plurality of cultivation parameters of different plant types,a control unit signally connected to said storage unit, anda human-machine interface signally connected to said control unit, and configured to receive an input signal of plant data of a type of plant;said human-machine interface receives the input signal of plant data and outputs a control signal of the plant data; andsaid control unit receives the control signal, retrieves the cultivation parameters of the type of plant from said storage unit, and controls said at least one positive displacement pump to adjust concentration of the nutrient in said tank according to the cultivation parameters.7.The automatic nutrient-providing cultivation device as claimed in claim 1, wherein:said box unit has an accommodation space adapted to be served as a cultivation space for the at least one plant;said tank is in spatial communication with said accommodation space; andsaid control module is mounted on said box unit.8.The automatic nutrient-providing cultivation device as claimed in claim 7, wherein:said box unit further includes a box body that defines said accommodation space, and a door panel that is openably mounted on said box body; andsaid tank is disposed at a bottom of said box body.9.The automatic nutrient-providing cultivation device as claimed in claim 1, wherein:said liquid pipeline has an outlet that is adapted for dispensing the mixture of the nutrient and the liquid therethrough into said tank; andsaid tank has a divider disposed between said outlet and said liquid pump.

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