[发明专利]一种自动滴灌施肥装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于农业施肥装置领域，涉及一种自动滴灌施肥装置及控制方法。

背景技术

灌溉施肥是指肥料通过灌溉系统随水为作物提供营养物质的过程，通过灌溉系统进行施肥的一种方法。在灌溉系统中的施肥控制装置方面,目前常用的施肥装置,按其原理可分为:压差式、吸入式和注入式。我国自20世纪70年代引进现代节水灌溉技术以来，就一直进行先进灌溉技术的研究，对自动施肥装置的研究也在逐步深入，鲁亚云等采用自重注入方式设计的自动施肥装置实现了恒量施肥的控制。天津水利科学研究所研制的温室滴灌施肥智能化控制系统能实现实时定量灌溉施肥和人工干预灌溉施肥功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动滴灌施肥装置及控制方法，实现了自动连续加肥，施肥罐内肥水浓度精确可调，施肥装置能快速稳定。

本发明的技术方案为施肥罐的上方设有施肥罐进水口、循环泵出口、超声传感器、排气口，施肥罐的上方中间位置安装有搅拌电机。

施肥罐的顶部设有加肥料斗，加肥料斗中的肥料通过加肥绞笼进入施肥罐，绞笼电机驱动加肥绞笼，从而实现连续加肥。

施肥罐内设有隔层，隔层上安装有若干个滤芯，隔层可将混合好的肥水与正在混合的肥水分开，保证了提升到过滤系统中的肥水的浓度均匀。在隔层的上方设有搅拌叶片，搅拌电机带动搅拌叶片对肥水进行搅拌，使肥料充分溶解。

施肥罐的罐壁上、靠近隔层的上方位置设有循环泵吸口，循环泵吸口通过循环管道与循环泵出口连接，在循环管道上装有循环泵，循环泵使施肥罐里的水循环，从而使肥料充分溶解。

在隔层的下方、施肥罐的底部设有肥水出口。

施肥罐进水口通过管道依次与三通阀、比例阀和潜水泵连接。为了防止肥水回流在三通阀的旁通口处设有单向阀，单向阀与过滤系统连接，单向阀的通向是从潜水泵到过滤系统。比例阀的主要作用是调节进入施肥灌内的水。

为防止水面波动对超声传感器的影响，在超声传感器的正下方连接空心管。

肥水出口与过滤系统连接，连接肥水出口与过滤系统的管道上设有提升泵，混合好的肥水从肥水出口通过提升泵提升到过滤系统中，从潜水泵出来的供水以及混合好的肥水都要经过过滤系统，然后到滴灌带。

PLC控制器分别与潜水泵、三通阀、比例阀、绞笼电机、提升泵、搅拌电机、超声传感器、循环泵连接。

空心管可以选择内壁光滑的PVC管。

这种自动滴灌施肥装置的提升泵可以选择柱塞提升泵。

PLC控制器与绞笼电机、潜水泵和提升泵之间分别设有变频器。超声传感器与PLC控制器之间设有信号隔离器，可有效的消除变频器产生的高频信号对超声传感器的干扰。

超声传感器用来采集水位信号，将水位信号通过PLC控制器的模拟量输入模块输入到PLC控制器中参与运算。

PLC控制器的PID功能进行PID运算，输出Q控制比例阀的开度，比例阀全开时控制电压为U，则比例阀的开度比例阀全开时通过比例阀的流量为X L/min，则在比例阀的开度为A时流入施肥罐内的纯水量为AX；设施肥罐内肥水浓度为B g/L，则加肥绞笼的送肥量M＝ABX g/min，加肥绞笼的送肥量与加肥绞笼的导程角α以及绞笼电机的转速v成正比，绞笼电机的转速v＝极对数n×60秒×频率f，则绞笼电机的频率其中c为比例系数，PLC控制器输出绞笼电机的频率；同时PLC控制器通过定时器控制循环泵(19)和搅拌电机(9)进行间歇性的工作。

本发明的有益效果是实现了自动连续加肥，肥水浓度均匀且精确可调，系统抗干扰能力强，动态响应好，超调量小且能快速稳定。

附图说明

图1：本发明的俯视图。

图2：本发明的施肥罐的主视图。

附图标号：1—潜水泵；2—单向阀；3—三通阀；4—比例阀；5—绞笼电机；6—提升泵；7—施肥罐；8—施肥罐进水口；9—搅拌电机；10—过滤系统；11—循环泵出口；12—排气口；13—超声传感器；14—加肥绞笼；15—隔层；16—循环管道；17—搅拌叶片；18—空心管；19—循环泵；20—加肥料斗；21—肥水出口；22—循环泵吸口。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本发明的具体实施例。

如图1和图2所示施一种自动滴灌施肥装置，在施肥罐7的上方设有施肥罐进水口8、循环泵出口11、超声传感器13、排气口12，施肥罐的上方中间位置安装有搅拌电机9；超声传感器13安装在排气口12与施肥罐7中心轴的连线上。