[發明專利]一種變量灌溉施肥裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201510376413.4
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN104969708B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 李加念;馬澤宇;吳昊
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: A01C23/04
• 分類號: A01C23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種變量灌溉施肥裝置，其特征在于：包括水流電磁閥（1）、流量變送器（2）、混合緩沖箱（3）、母液罐、母液電磁閥、清洗電磁閥（6）和控制器（7）；所述混合緩沖箱（3）設有入水口（34）、出水口（35）、第一母液入口（31）、第二母液入口（32）、第三母液入口（33）、清洗出口（36）；所述母液罐包括第一母液罐（41）、第二母液罐（42）和第三母液罐（43）；所述母液電磁閥包括第一母液電磁閥（51）、第二母液電磁閥（52）和第三母液電磁閥（53）；所述控制器（7）包括單片機MSP430F2132、電磁閥驅動電路和人機交互單元；

所述混合緩沖箱（3）的入水口（34）與流量變送器（2）的出口端相連，流量變送器（2）的入口端與所述水流電磁閥（1）的出口端相連，水流電磁閥（1）的入口端與水源主干管相連，混合緩沖箱（3）的出水口（35）與微灌管網的入口相連；第一母液入口（31）、第二母液入口（32）和第三母液入口（33）分別與第一母液電磁閥（51）、第二母液電磁閥（52）和第三母液電磁閥（53）的出口端相連，第一母液電磁閥（51）、第二母液電磁閥（52）和第三母液電磁閥（53）的入口端分別與第一母液罐（41）、第二母液罐（42）和第三母液罐（43）的出口相連，混合緩沖箱（3）的清洗出口（36）與清洗電磁閥（6）的入口端相連；

所述水流電磁閥（1）、第一母液電磁閥（51）、第二母液電磁閥（52）、第三母液電磁閥（53）和清洗電磁閥（6）的控制端分別與所述電磁閥驅動電路的輸出端相連，電磁閥驅動電路的輸入端與單片機MSP430F2132的I/O端口相連，所述流量變送器（2）的輸出端與單片機MSP430F2132的外部中斷端口相連。

2.根據權利要求1所述的變量灌溉施肥裝置，其特征在于：所述混合緩沖箱（3）為水平放置的圓柱體狀，由PVC材質一體化成型而制成，混合緩沖箱（3）的長度是其橫截面直徑的3倍，其上的入水口（34）、出水口（35）、母液入口和清洗出口（36）均為圓管接口，母液入口包括第一母液入口（31）、第二母液入口（32）、第三母液入口（33），入水口（34）和出水口（35）的管徑均為混合緩沖箱（3）橫截面直徑的1/3，三個母液入口的管徑相同且不超過入水口（34）管徑的1/2，清洗出口（36）的管徑不大于入水口（34）的管徑且不小于母液入口的管徑；入水口（34）和出水口（35）分別垂直安裝于混合緩沖箱（3）圓柱體結構的兩個底面上，并使入水口（34）和出水口（35）的圓心均位于底面中垂直于水平方向的直徑上且距混合緩沖箱（3）頂端的1/3處；三個母液入口等間距設于混合緩沖箱（3）的正上方，并使第一母液入口（31）位于距混合緩沖箱（3）入口底面5cm處，第三母液入口（33）在混合緩沖箱（3）上的位置不超過混合緩沖箱（3）總長度的2/3；清洗出口（36）設于混合緩沖箱（3）正下方且靠近出水口（35）。

3.根據權利要求1所述的變量灌溉施肥裝置，其特征在于：所述流量變送器（2）為工作電壓為DC12V、輸出信號為0~1kHz的電磁流量變送器。

4.根據權利要求1所述的變量灌溉施肥裝置，其特征在于：所述水流電磁閥（1）、第一母液電磁閥（51）、第二母液電磁閥（52）、第三母液電磁閥（53）和清洗電磁閥（6）均為脈沖電磁閥，各個閥門的尺寸與其接口的管徑相適應，第一母液電磁閥（51）、第二母液電磁閥（52）、第三母液電磁閥（53）的規格相同。

5.根據權利要求1所述的變量灌溉施肥裝置，其特征在于：所述第一母液罐（41）、第二母液罐（42）和第三母液罐（43）的規格相同，由透明有機玻璃材質一體化成型而制成，包括上下兩大部分，上部分呈圓柱體狀，且在該圓柱體上底面中心處設有一個直徑為上底面直徑1/3的圓形敞口，下部分呈漏斗狀；第一母液罐（41）、第二母液罐（42）和第三母液罐（43），分別垂直豎立安裝于混合緩沖箱（3）的第一母液入口（31）、第二母液入口（32）和第三母液入口（33）上。

6.一種變量灌溉施肥裝置控制方法，其特征在于：所述方法的具體步驟如下所示：

1）通過控制器（7）的人機交互單元設定施肥類型、施肥濃度、施肥量和控制方式灌溉施肥信息；

2）若控制方式為灌水時，則通過控制器（7）僅打開水流電磁閥（1），并啟用流量變送器（2）每秒鐘檢測一次入口水流量，然后在灌水過程中將水流量累加以計算灌水量，當灌水量達到設定值時則通過控制器（7）關閉水流電磁閥（1）并禁用流量變送器（2），停止灌水；

3）若控制方式為灌溉施肥時，先通過控制器（7）打開水流電磁閥（1），并啟用流量變送器（2）實時檢測入口水流量，然后根據流量檢測信息每5秒鐘計算一次流入混合緩沖箱（3）的水量；

4）根據設定的施肥類型和施肥濃度，以每5秒鐘流入混合緩沖箱（3）的水量為基礎，計算出第一母液罐（41）、第二母液罐（42）和第三母液罐（43）中的肥料母液或營養液母液流出量，然后根據試驗得出的母液在重力作用下的流量，分別控制第一母液電磁閥（51）、第二母液電磁閥（52）和第三母液電磁閥（53）的打開與否及其打開時間，使相應的母液流入混合緩沖箱（3）與水進行混合；

5）在灌溉施肥過程中，將每5秒鐘的母液流出量進行累加以獲得施肥量，并與設定的施肥量進行比較，當施肥量達到設定值時，則通過控制器（7）關閉第一母液電磁閥（51）、第二母液電磁閥（52）、第三母液電磁閥（53）和水流電磁閥（1），停止灌溉施肥；

6）通過控制器（7）打開清洗電磁閥（6），2分鐘后關閉清洗電磁閥（6）并使水流電磁閥（1）打開30秒，然后再將清洗電磁閥（6）打開2分鐘后關閉。