一種變量灌溉施肥裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種變量灌溉施肥裝置，屬于灌溉施肥技術領域。
【背景技術】
[0002]微灌系統(tǒng)在發(fā)展設施農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)等方面具有日益突出的重要作用，灌溉施肥作為微灌系統(tǒng)的主要內(nèi)容，是實現(xiàn)作物高產(chǎn)、高效和優(yōu)質的重要技術手段。
[0003]目前，國內(nèi)外常用的灌溉施肥方式有機械注入式、水力驅動比例式施肥栗、壓差式施肥罐和文丘里施肥器等。機械注入式具有輸入肥液濃度均勻的優(yōu)點，但需要栗及動力裝置，設備投入及能耗較大，且需對其進行管理與維護；水力驅動比例式施肥栗利用進入栗的水體形成壓差水頭作為動力，驅動活塞或隔膜將肥液注入灌溉管道，施肥精度高、工作穩(wěn)定，但其施肥比例僅取決于管道壓力及流量，難以通過施肥栗本身控制施肥濃度，而且其成本很高；壓差式施肥罐的結構簡單、成本低，但存在施肥濃度前大后小的缺點，即在灌溉施肥過程中，隨著灌溉水不斷進入液肥貯罐中而使罐內(nèi)肥料濃度逐漸降低，從而嚴重影響施肥效果；文丘里施肥器因結構簡單、成本低、使用方便而且不需外部動力等優(yōu)點而被廣泛應用，其缺點在于吸肥量主要受主管入口水流影響，施肥器本身不能主動調(diào)節(jié)施肥濃度。而且，上述灌溉施肥方式除機械注入式外，難以實現(xiàn)自動控制，且只能對單一肥料溶液或營養(yǎng)液進行實時施肥，若要施用多種肥液或營養(yǎng)液，只能分時進行或預先通過人工將多種肥料溶液或營養(yǎng)液混合，費時費力，容易造成預混肥液的浪費。
[0004]綜上所述，目前灌溉施肥領域的不足之處在于性價比不高難以推廣應用或者不便自動定量調(diào)節(jié)施肥濃度。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題是:本實用新型提供一種低成本、低功耗、能同時對多種肥液或營養(yǎng)液進行施肥的變量灌溉施肥裝置，用于解決目前灌溉施肥領域的性價比不高難以推廣應用或者不便自動定量調(diào)節(jié)施肥濃度的問題。
[0006]本實用新型技術方案是:一種變量灌溉施肥裝置，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；
[0007]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(wǎng)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；
[0008]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。
[0009]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 ;這樣的結構設計，可使水和肥料母液或營養(yǎng)液在混合緩沖箱3中充分混合均勻后再經(jīng)出水口 35流出。清洗出口 36設于混合緩沖箱3正下方且靠近出水口35，用于排泄混合緩沖箱3中的殘余肥液或清洗液。
[0010]所述流量變送器2為工作電壓為DC12V、輸出信號為0~lkHz的電磁流量變送器。無堵流部件，對入口水流幾乎無壓力損失，電磁流量變送器的輸出端與單片機MSP430F2132的外部中斷INTO端口相連，利用單片機的外部計數(shù)功能實現(xiàn)電磁流量變送器輸出頻率的檢測，然后根據(jù)電磁流量變送器的輸出頻率與流量的關系換算為入口水流的流量。單片機與電磁流量變送器的連接及對頻率的檢測均為常規(guī)技術。
[0011 ] 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，其閥門的開/關動作只需正向/反向通過一個寬度約30ms、幅度為3~9V的直流脈沖電壓即可完成，而且閥門的開/關狀態(tài)無需電能維持，屬于低功耗器件；各個閥門的尺寸應與其接口的管徑相適應，其中第一母液電磁閥51、第二母液電磁閥52、第三母液電磁閥53的規(guī)格相同。
[0012]所述第一母液罐41、第二母液罐42和第三母液罐43的規(guī)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，用于向母液罐中添加肥料母液或營養(yǎng)液母液，下部分呈漏斗狀，易于母液罐中的肥料母液或營養(yǎng)液母液流出；第一母液罐41、第二母液罐42和第三母液罐43分別盛裝不同成分的肥料母液或營養(yǎng)液母液，并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，三個母液罐(第一母液罐41、第二母液罐42和第三母液罐43)分別通過三個母液電磁閥(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)與三個母液入口(第一母液入口 31、第二母液入口 32和第三母液入口 33)相連，這樣可對每個母液罐中的流出母液進行單獨控制，當相應的母液電磁閥打開時，母液罐中的母液在重力作用下自行流出，由于母液流量相對較小，母液各個時刻在重力作用下的流量可近似相等，從而可根據(jù)母液電磁閥的打開時間控制母液流出量。不同母液入口管徑下，母液在重力作用下的流量可通過試驗得出。
[0013]更進一步地，可根據(jù)灌溉施肥的實際應用情況，在混合緩沖箱3上增設母液入口，同時相應地增設母液罐和母液電磁閥。
[0014]進一步地，所述人機交互單元由筆段式液晶顯示模塊HT1621和4個按鍵組成，主要用于設定施肥濃度、施肥量和控制方式等，以及顯示當前的施肥濃度、當前的施肥量和施肥狀態(tài)等信息。所述單片機與液晶顯示模塊HT1621和4個按鍵的連接，以及對顯示與按鍵的處理，均為常規(guī)技術，可見《基于PWM的文丘里變量施肥裝置設計與試驗》一文，在此不進行詳述。
[0015]進一步地，所述電磁閥驅動電路包括5個相同的由M0S管組成的H橋電路，每個H橋電路用于控制一個電磁閥。H橋電路的橋臂分別與單片機的I/O端口相連，通過單片機的I/O端口控制M0S管的導通與截止，從而實現(xiàn)電磁閥開關動作的控制。H橋電路的組成，H橋電路與單片機、電磁閥的連接，以及單片機對H橋電路的控制，均為常規(guī)技術，可見專利ZL 201110191987.6《果園水肥一體化滴灌自動控制裝置及其控制方法》，在此不進行詳述。
[0016]—種變量灌溉施肥裝置，所述裝置的具體使用過程如下所示:
[0017]1)通過控制器7的人機交互單元設定施肥類型、施肥濃度、施肥量和控制方式等灌溉施肥信息；
[0018]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；
[0019]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(jù)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;
[0020]4)根據(jù)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(yǎng)液母液流出量，然后根據(jù)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