專利名稱：管路注肥式變頻施肥機(jī)的制作方法
專利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、林業(yè)及花卉行業(yè)精確施肥的管路注肥式變頻施肥機(jī)，是一種將作物所需的營(yíng)養(yǎng)成分加入到灌溉水中形成營(yíng)養(yǎng)液的灌溉施肥設(shè)備。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展已將灌溉和施肥融為一體，通常將作物所需的營(yíng)養(yǎng)成分加入到灌溉水中形成營(yíng)養(yǎng)液，為了實(shí)現(xiàn)更加精確的施肥要求，施肥機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，它采用計(jì)算機(jī)控制，將灌溉用水與肥料進(jìn)行混合，形成營(yíng)養(yǎng)液后輸給灌溉設(shè)備。并具有輸出檢測(cè)裝置，來(lái)進(jìn)一步調(diào)整施肥量的大小，同時(shí)來(lái)控制灌溉的電磁閥，以實(shí)現(xiàn)灌溉施肥的智能化控制?，F(xiàn)有施肥機(jī)工作時(shí)主泵只能在一種狀態(tài)下運(yùn)行，主泵的工作狀態(tài)也是一定的，管路的供水壓力只能滿足同一種壓力需求。而灌溉施肥有多種方式，各種灌溉施肥方式所需的壓力也是不同的，如滴灌系統(tǒng)需要較低的壓力，而噴灌系統(tǒng)需要較高的壓力。當(dāng)施肥機(jī)接有其他不同壓力需求的灌溉系統(tǒng)時(shí)，現(xiàn)有的施肥機(jī)無(wú)法滿足灌溉系統(tǒng)的壓力要求，從而使灌溉施肥系統(tǒng)無(wú)法正常工作。由于不能滿足多種灌溉施肥方式的需求，使現(xiàn)有的施肥機(jī)的應(yīng)用受到了很大程度上的限制。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有施肥機(jī)的缺點(diǎn)和不足，提供一種能夠適應(yīng)多種不同灌溉方式的需求，使主泵均在合理狀態(tài)下運(yùn)行的管路注肥式變頻施肥機(jī)。
本實(shí)用新型可以通過(guò)下述的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)管路注肥式變頻施肥機(jī)，由主管路、灌溉泵、流量傳感器、變頻器、施肥機(jī)控制器、文丘里、電磁閥、壓差泵、EC傳感器、PH傳感器、過(guò)濾器、壓力傳感器等組成。在主管路的一端與灌溉泵出水口相連通，灌溉泵的控制線與變頻器相連，變頻器的控制線與施肥機(jī)控制器相連，在主管路與灌溉泵連側(cè)的主管路上裝有流量傳感器，流量傳感器的信號(hào)傳遞線與施肥機(jī)控制器相連，在主管路所裝的流量傳感器的出水口側(cè)引出一根支管為注肥管路，注肥管路又分為多個(gè)支管路，每根支管路中裝有一個(gè)文丘里，每個(gè)文丘里中部的注液口都有一根接外部液體肥料管，每根接外部液體肥料管上都安裝有一個(gè)電磁閥，電磁閥的控制線與施肥機(jī)控制器相連，注肥管路的其中一根支管路上裝有文丘里，文丘里的中部注液口連接有一根檢測(cè)管路，該檢測(cè)管路的另一端與主管路的出液口側(cè)相連通，在檢測(cè)管路中安裝有EC傳感器和PH傳感器，EC傳感器和PH傳感器的信號(hào)傳遞分別與施肥控制器相連接，每個(gè)文丘里和文丘里的出液口均與注肥管路匯聚管相連通，注肥管路匯聚管的出液口與壓差泵的進(jìn)液口相連，壓差泵的出液口與主管路的出液側(cè)相連通，在與壓差泵的出液口和與檢測(cè)管路的進(jìn)液口相連通的兩個(gè)連接口之間的主管路上安裝有過(guò)濾器，在主管路的出液口側(cè)的管路上安裝有壓力傳感器，壓力傳感器的信號(hào)傳遞線與施肥機(jī)控制器相連接，主管路的出液口有與灌溉閥相連的接口，灌溉閥的灌溉管路中的控制閥的控制線與施肥機(jī)控制器相連。
本實(shí)用新型還可以通過(guò)下述的技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)施肥機(jī)控制器是由AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、中央處理器、DA數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、光電隔離、穩(wěn)壓電源模塊、鎖存器光電隔離、IO輸出接口板、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成，它的EC傳感器、PH傳感器和壓力傳感器經(jīng)過(guò)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與中央處理器相連，流量傳感器經(jīng)過(guò)光電隔離與中央處理器相連，中央處理器經(jīng)過(guò)DA數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與變頻器相連，中央處理器經(jīng)過(guò)鎖存器光電隔離后經(jīng)IO輸出接口板和控制驅(qū)動(dòng)模塊與外圍設(shè)備相連。
注肥管路分為4～10個(gè)支管路，其中一個(gè)支管路的出液口處與文丘里相連接，其余的支管路的出液口處均與文丘里相連接，注肥管路的出液口處的管路與主管路的出液方向的夾角為5°-90°。
施肥機(jī)控制器、變頻器可以固定在由主管路、接外部液體肥料管、注肥管路匯聚管形成的框架上，也可以固定于一個(gè)外置的控制箱內(nèi)，也可以是它們均固定在一個(gè)剛性框架上。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、每個(gè)灌溉施肥設(shè)施輸出的營(yíng)養(yǎng)液的壓力恒定；2、可以適應(yīng)多種不同壓力要求的灌溉系統(tǒng)；3、具有顯著的節(jié)能效果。
四

圖1為管路注肥式變頻施肥機(jī)的結(jié)構(gòu)原理示意圖圖2為管路注肥式變頻施肥機(jī)的電器原理圖圖3為文丘里結(jié)構(gòu)示意圖圖4為CPU和存儲(chǔ)器電路圖圖5為傳感器及AD和DA轉(zhuǎn)換電路圖圖6為IO輸出電路圖圖7為灌溉泵的強(qiáng)電控制電路圖圖8為壓差泵的強(qiáng)電控制電路圖五具體實(shí)施方式
圖1、圖2和圖3所示，管路注肥式變頻施肥機(jī)，由主管路16、灌溉泵1、流量傳感器2、變頻器3、施肥機(jī)控制器4、文丘里5、7、電磁閥6、壓差泵8、EC傳感器9、PH傳感器10、過(guò)濾器11、壓力傳感器12等組成，在主管路16的右端與灌溉泵1出水口相連通，灌溉泵1的控制線與變頻器3相連，變頻器3的控制線與施肥機(jī)控制器4相連，在主管路16與灌溉泵1相連側(cè)的主管路16上裝有流量傳感器2，流量傳感器2的信號(hào)傳遞線與施肥機(jī)控制器4相連，在主管路16所裝的流量傳感器2的左側(cè)引出一根支管為注肥管路17，注肥管路17又分為4個(gè)支管路，其中3根支管路中各裝有一個(gè)文丘里5，每個(gè)文丘里5中部的注液口都有一根接外部液體肥料管18，每根接外部液體肥料管18上都安裝有一個(gè)電磁閥6，電磁閥6的控制線與施肥機(jī)控制器4相連，注肥管路7的另一根支管路上裝有文丘里7，文丘里7的中部注液口連接有一根檢測(cè)管路，該檢測(cè)管路的另一端與主管路16左側(cè)的出液口處相連通，在檢測(cè)管路中安裝有EC傳感器9和PH傳感器10，EC傳感器9和PH傳感器10的信號(hào)傳遞分別與施肥控制器4相連接，3個(gè)文丘里5和文丘里7的出液口均與注肥管路匯聚管19相連通，注肥管路匯聚管19的出液口與壓差泵8的進(jìn)液口相連，壓差泵8的出液口與主管路16的中部相連通，在與壓差泵8的出液口和與檢測(cè)管路的進(jìn)液口相連通的兩個(gè)連接口之間的主管路16上安裝有串聯(lián)在管路中的過(guò)濾器11，在主管路16的出液口處的最左側(cè)的管路上安裝有壓力傳感器12，壓力傳感器12的信號(hào)傳遞線與施肥機(jī)控制器相連接，主管路16的出液口有與灌溉閥20相連，灌溉閥20的灌溉閥的控制線與施肥機(jī)控制器4相連。
圖4所示為本實(shí)用新型管路注肥式變頻施肥機(jī)控制器4的工作原理及器件組成中央處理器14由CPU(AT89C52)及外圍器件組成它完成數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算和執(zhí)行功能，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器26為DS1225Y_150，為存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)，程序存儲(chǔ)器29為27C256，為存儲(chǔ)系統(tǒng)執(zhí)行程序，譯碼器27為74LS154，通過(guò)該芯片可進(jìn)行編碼選擇哪個(gè)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
圖5和圖6所示為AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和IO模塊AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路13，它由AD0809、74LS74、74LS02，它主要采集EC傳感器9、PH傳感器10和壓力傳感器12的實(shí)時(shí)模擬信號(hào)并處理成數(shù)字信號(hào)供給中央處理器14進(jìn)行分析和輸出控制，DA數(shù)模轉(zhuǎn)換電路15由AD7524、R1(10K)、R10(1K)、R11(1K)、LM324組成，它可把中央處理器14提供的數(shù)字信號(hào)處理成0-10V的模擬信號(hào)供給變頻器3進(jìn)行頻率輸出控制，該電路的特征在于可根據(jù)實(shí)際的管路壓力需求進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。鎖存器21及IO模塊30構(gòu)成輸出控制模塊，對(duì)電磁閥6、灌溉閥20、灌溉泵1及壓差泵8的強(qiáng)電進(jìn)行開關(guān)控制。流量傳感器2通過(guò)光電隔離器521-1把數(shù)字信號(hào)送給中央處理器14對(duì)灌溉量進(jìn)行控制，時(shí)鐘芯片25為DS12887，為施肥機(jī)控制系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，人機(jī)顯示界面24它主要由逆變器DC-DA、RT1(1K)、和液晶顯示器GLS32064組成。
圖7和圖8所示為灌溉泵1和壓差泵8的強(qiáng)電控制電路。強(qiáng)電控制電路31通過(guò)變頻器3控制灌溉泵1。強(qiáng)電控制電路32控制壓差泵8。
本機(jī)的工作原理工作時(shí)，控制器4根據(jù)預(yù)先設(shè)定的壓力來(lái)控制變頻器3起動(dòng)灌溉泵1，流量傳感器2將流量信號(hào)傳給控制器4，灌溉用水大部分通過(guò)主管路送至灌溉系統(tǒng)，其中一部分在壓差泵的作用下進(jìn)入注肥系統(tǒng)的管路中，形成多個(gè)分支，并分別通過(guò)各個(gè)文丘里5，在通過(guò)文丘里的過(guò)程中，由于文丘里現(xiàn)象的作用將液體的肥料吸入管路，從而達(dá)到了混肥的目的，在主管路末端設(shè)有一個(gè)過(guò)濾器11，一方面過(guò)濾水中的雜質(zhì)，另外使肥料的混合更加均勻。肥料混入的多少，由位于文丘里吸入口的電磁閥6來(lái)控制，電磁閥得電則打開，肥料被吸入，電磁閥失電則關(guān)閉，吸肥停止。而文丘里7將主管路輸出的營(yíng)養(yǎng)液吸回一小部分，從而形成一支回路，在回路中裝有檢測(cè)系統(tǒng)EC傳感器9和PH傳感器10，檢測(cè)系統(tǒng)將檢測(cè)的信號(hào)反饋給控制器4，來(lái)進(jìn)一步調(diào)整電磁閥6，實(shí)現(xiàn)吸肥的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在主管路的出口處裝有壓力傳感器12將主管路中的壓力信號(hào)傳送給控制器4，控制器將所收到的模擬信號(hào)通過(guò)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器13轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送至中央處理器14，與設(shè)定的數(shù)據(jù)處理，將結(jié)果送給DA數(shù)模轉(zhuǎn)換電路15，轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，來(lái)控制變頻器3的輸出頻率，進(jìn)而來(lái)調(diào)整灌溉泵的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)整壓力的目的。文丘里工作原理具有一定壓力的水進(jìn)入文丘里的進(jìn)口，通過(guò)文丘里最細(xì)的部分時(shí)，其流速達(dá)到最高，根據(jù)能量守恒的定律此時(shí)其壓力最低，水流隨管路的變化管路的變化迅速膨脹，在最細(xì)處形成真空狀態(tài)從而將液體肥料從吸肥口吸入，與水混合后，形成營(yíng)養(yǎng)液從出口流出。
權(quán)利要求1.管路注肥式變頻施肥機(jī)，由主管路(16)、灌溉泵(1)、流量傳感器(2)、變頻器(3)、施肥機(jī)控制器(4)、文丘里(5、7)、電磁閥(6)、壓差泵(8)、EC傳感器(9)、PH傳感器(10)、過(guò)濾器(11)、壓力傳感器(12)等組成，其特征在于在主管路(16)的一端與灌溉泵(1)出水口相連通，灌溉泵(1)的控制線與變頻器(3)相連，變頻器(3)的控制線與施肥機(jī)控制器(4)相連，在主管路(16)與灌溉泵(1)相連側(cè)的主管路(16)上裝有流量傳感器(2)，流量傳感器(2)的信號(hào)傳遞線與施肥機(jī)控制器(4)相連，在主管路(16)上所裝的流量傳感器(2)的出水口側(cè)引出一根支管為注肥管路(17)，注肥管路(17)又分為多個(gè)支管路，每根支管路中裝有一個(gè)文丘里(5)，每個(gè)文丘里(5)中部的注液口都有一根接外部液體肥料管(18)，每根接外部液體肥料管(18)上都安裝有一個(gè)電磁閥(6)，電磁閥(6)的控制線與施肥機(jī)控制器(4)相連，注肥管路(17)的其中一根支管路上裝有文丘里(7)，文丘里(7)的中部注液口連接有一根檢測(cè)管路，該檢測(cè)管路的另一端與主管路(16)的出液口側(cè)相連通，在檢測(cè)管路中安裝有EC傳感器(9)和PH傳感器(10)，EC傳感器(9)和PH傳感器(10)的信號(hào)傳遞分別與施肥控制器(4)相連接，每個(gè)文丘里(5)和文丘里(7)的出液口均與注肥管路匯聚管(19)相連通，注肥管路匯聚管(19)的出液口與壓差泵(8)的進(jìn)液口相連，壓差泵(8)的出液口與主管路(16)的出液側(cè)相連通，在與壓差泵(8)的出液口和與檢測(cè)管路的進(jìn)液口相連通的兩個(gè)連接口之間的主管路(16)上安裝有過(guò)濾器(11)，在主管路(16)的出液口側(cè)的管路上安裝有壓力傳感器(12)，壓力傳感器(12)的信號(hào)傳遞線與施肥機(jī)控制器(4)相連接，主管路(16)的出液口有與灌溉閥(20)相連的接口，灌溉閥(20)的灌溉管路中的控制閥的控制線與施肥機(jī)控制器(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管路注肥式變頻施肥機(jī)，其特征在于施肥機(jī)控制器(4)是由AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(13)、中央處理器(14)、DA數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(15)、光電隔離、穩(wěn)壓電源模塊、鎖存器光電隔離、IO輸出接口板、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成，它的EC傳感器(9)、PH傳感器(10)和壓力傳感器(12)經(jīng)過(guò)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(13)與中央處理器(14)相連，流量傳感器(2)經(jīng)過(guò)光電隔離與中央處理器(14)相連，中央處理器(14)經(jīng)過(guò)DA數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(15)與變頻器(3)相連，中央處理器(14)經(jīng)過(guò)鎖存器光電隔離后經(jīng)IO輸出接口板和控制驅(qū)動(dòng)模塊與外圍設(shè)備相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管路注肥式變頻施肥機(jī)，其特征在于注肥管路(17)分為4～10個(gè)支管路，其中一個(gè)支管路的出液口處與文丘里(7)相連接，其余的支管路的出液口處均與文丘里(5)相連接，注肥管路(17)的出液口處的管路與主管路(16)的出液方向的夾角為5°-90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管路注肥式變頻施肥機(jī)，其特征在于施肥機(jī)控制器(4)、變頻器(3)可以固定在由主管路(16)、接外部液體肥料管(18)、注肥管路匯聚管(19)形成的框架上，也可以固定于一個(gè)外置的控制箱內(nèi)，也可以是它們均固定在一個(gè)剛性框架上。
專利摘要管路注肥式變頻施肥機(jī)是一種灌溉和施肥融為一體的設(shè)備，它是通過(guò)在主管路的液體入口安裝由變頻器控制的灌溉泵和流量傳感器，在主管路上設(shè)置注肥管路，注肥管路有多個(gè)分管路，每個(gè)分管種上安裝一個(gè)文丘里，文丘里的中部入液口與由電磁閥控制的接外部液體肥管相連，其一個(gè)文丘里的中部入液口與和主管路出液口相連通并安裝有EC傳感受器和pH傳感器的檢測(cè)管相連通，在主管路中設(shè)置有過(guò)濾器，在過(guò)濾器的入口側(cè)的主管路上有與所有文丘里出液口的相連通的注肥管路匯聚管通過(guò)壓泵的入口，施肥控制器與控制變頻器、電磁閥、EC控制器、PH控制器等的控制線電聯(lián)接，本機(jī)是一種可輸出多種恒定壓力、適應(yīng)面廣、節(jié)能效果好的施肥設(shè)備。
文檔編號(hào)A01C23/00GK2566604SQ02239
公開日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者蘭麗光, 應(yīng)偉剛 申請(qǐng)人:胖龍(邯鄲)溫室工程有限公司