一种水肥ec值控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种水肥EC值控制装置，包括EC传感器、执行机构单元和控制电路单元；EC传感器与水肥灌溉单元的管道连接以检测水肥的EC值；执行机构单元与水肥灌溉单元的T形管连接以控制肥料原液的流量；控制电路单元连接于EC传感器和控制电路单元之间，包括AD转换电路、EC值设定电路、第一数值比较器、第二数值比较器、计数器、秒脉冲发生器、时钟脉冲发生器和信号输出电路，用于向执行机构单元发送水肥EC值控制信号。与现有技术相比，本实用新型提供的一种水肥EC值控制装置，结构简单，监控范围广且能及时调整水肥配比。
【专利说明】一种水肥EC值控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种EC值控制装置，具体涉及一种水肥EC值控制装置。
【背景技术】
[0002]水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化借助压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤。采用灌溉施肥技术，可按照作物生长需求，进行全生育期的需求设计，把水分和养分定量、定时，按比例直接提供给作物。
[0003]压力灌溉包括喷灌和微灌等形式，目前通常采用微灌与施肥相结合，且主要是以滴灌、微喷与施肥结合的方式。微灌施肥系统由水源、首部枢纽、输配水管道、灌水器四部分组成。水源包括:河流、水库、机井、池塘等；首部枢纽包括电机、水泵、过滤器、施肥器、控制和量测设备、保护装置；输配水管道包括主、干、支、毛管道及管道控制阀门；灌水器包括滴头或喷头、滴灌带。
[0004]当前水肥一体化技术已经由局部试验、示范发展，逐步发展到华北地区、西北旱区、东北寒温带和华南亚热带地区。然而由于水肥生产企业众多，品牌杂乱，效果良莠不齐，以及地区水质的不同，每种作物生长环境的差异，如土壤结构、地形、植物营养、含水量等的差异，和每种作物对肥料的吸收不同，造成水肥配比存在一定难度。因此如何实时获取水肥灌溉的水肥信息，并及时调整水肥配比成为水肥一体化技术中亟待解决的重要问题。
[0005]通常采用人工现场取样、实验室分析的方法获取植物对水肥吸收的信息，但是该方法只能在一个周期的灌溉后对水肥残留液进行取样、测定和数据分析，并将其作为下一周期灌溉的参考数据。这种方法浪费大量人力、物力，且时效性差不利于水肥一体化技术的推广。
[0006]综上提供一种监控范围广，且能及时调整水肥配比的控制装置显得尤为重要。
【发明内容】
[0007]为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种水肥EC值控制装置，所述装置包括EC传感器、执行机构单元和控制电路单元；所述EC传感器与水肥灌溉单元的管道连接，用于检测所述管道中水肥的EC值；所述执行机构单元与所述水肥灌溉单元的T形管连接，用于调整肥料原液罐中肥料原液的流量；所述控制电路单元连接于所述EC传感器和所述执行机构单元之间。
[0008]优选的，所述T形管的一个水平接口与水肥灌溉单元的清水水泵相连，另一个水平接口与肥料原液泵相连；所述T形管的竖直接口与所述管道相连；
[0009]优选的，所述控制电路单元包括AD转换电路、EC值设定电路、第一数值比较器、第二数值比较器、计数器、秒脉冲发生器、时钟脉冲发生器和信号输出电路；
[0010]优选的，所述AD转换电路和所述EC值设定电路分别与所述第一数值比较器的输入端连接；
[0011]所述AD转换电路将EC传感器发送的电流信号转换为数字信号；
[0012]所述EC值设定电路包括滑动电阻电路和AD转换电路；
[0013]所述滑动电阻电路通过改变滑动电阻的阻值调整EC设定值；所述EC值设定电路的AD转换电路将滑动电阻电路输出的电压信号转换为数字信号；
[0014]优选的，所述计数器连接于所述第一数值比较器和第二数值比较器之间；所述计数器用于传输一个采样周期内的EC采样值与EC设定值的逻辑比较值；
[0015]优选的，秒脉冲计数器连接于秒脉冲发生器与所述第二数值比较器的输入端之间；所述第二数值比较器的输出端和时钟脉冲发生器分别与信号输出电路的输入端连接；
[0016]所述秒脉冲发生器和所述秒脉冲计数器，用于提供所述控制电路单元的控制周期；
[0017]优选的，所述信号输出电路包括与门电路；所述第二数值比较器的输出端和所述时钟脉冲发生器分别与所述与门电路的输入端连接；所述时钟脉冲发生器用于控制所述与门电路向所述执行机构输出控制脉冲信号；
[0018]优选的，所述执行机构单元包括光电耦合器、继电器和电磁阀；所述电磁阀用于调整所述T形管中肥料原液的流量。
[0019]与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果是:
[0020]1、本实用新型技术方案中，采用秒脉冲计数器和秒脉冲发生器提供控制电路单元的控制周期T2，能在固定的控制周期内，产生可控占空比水肥灌溉脉冲信号，提供更为广域的EC值控制；本实用新型能够在更为恶劣的水肥灌溉环境中精准的调节水肥灌溉EC值，使得农作物在更为适合的EC环境中生长；
[0021]2、本实用新型技术方案中，控制电路单元中的第一数值比较器用于比较一个周期T1内的EC采样值与EC设定值的偏差情况，采用计数器对该偏差情况进行累计，用于控制水肥EC值控制信号的产生，增强灌溉EC值跟随性；
[0022]3、本实用新型技术方案中，采用时钟脉冲发生器控制信号输出电路向执行机构单元发送控制脉冲信号，通过对长时序控制信号在特定频率脉冲下时序斩断，从而达到一定效果的变频控制，使得水肥EC值控制得更加精准；
[0023]4、本实用新型技术方案中，EC值设定电路中采用滑动变阻器设定EC值提供了一种结构简单，操作方便的数值输入模式，能够快速、可靠和有效的设定EC需求值，适应复杂的野外环境；
[0024]5、本实用新型提供的一种水肥EC值控制装置，结构简单，监控范围广且能及时调整水肥配比。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0026]图1是:本实用新型实施例中一种水肥EC值控制装置的结构图；
[0027]图2是:本实用新型实施例中控制电路单元结构图；
[0028]图3是:本实用新型实施例中执行机构单元结构图；
[0029]图4是:本实用新型实施例中EC设定单元电路图；
[0030]图5是:图2中第一数值比较器74LS85芯片结构图；
[0031]图6是:图2中数值比较器74LS85芯片内部原理图；
[0032]图7是:图2中第二数值比较器74LS85芯片结构图；
[0033]图8是:图2中与门电路SE7VHC1G08芯片结构图；
[0034]图9是:图2中与门电路SE7VHC1G08芯片内部原理图。
【具体实施方式】
[0035]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0036]如图1所示，本实施例中的水肥EC值控制装置包括水肥灌溉单元、EC传感器、执行机构单元和控制电路单元；
[0037]EC传感器用于检测水肥灌溉单元中水肥的EC值；
[0038]控制电路单元依据EC传感器发送的EC值数字信号向执行机构单元发送水肥EC值控制信号；
[0039]执行机构单元通过控制肥料原液的流量调整水肥中可溶性离子浓度，即EC值。
[0040](I)水肥灌溉单元包括水源、肥料原液罐、清水水泵、肥料原液水泵、控制阀、T形管、管道和滴灌头；T形管包括两个水平管和一个竖直管；
[0041]水源和清水水泵连接于T形管的一个水平管的水平接口上，将水源中的清水通过管道抽送到温室或田地里，并由滴灌头精准的浇灌到植物根茎；
[0042]肥料原液罐和肥料原液泵连接于T形管的另一个水平管的水平接口上，将肥料原液罐中的肥料抽送到T形管中，并在管道中混合随清水一并浇灌到温室或田地里；
[0043]控制阀、管道和滴灌头依次连接于T形管竖直管的竖直接口上；其中，控制阀用于调整管道的流量。
[0044](2)EC传感器的数据采集模块安装在T形管内，采样周期为Tl。
[0045](3)如图3所示，执行机构单元包括光电耦合器U41、继电器U42和电磁阀U43 ;当执行机构单元接收到水肥EC值控制信号后，光电耦合器U41使得继电器U42动作吸合，此时电磁阀U43通电后动作，从而调整T形管中肥料原液的流量。
[0046](4)如图2所示，控制电路单元包括AD转换电路、EC值设定电路、第一数值比较器、第二数值比较器、计数器、秒脉冲发生器、时钟脉冲发生器和信号输出电路。
[0047]①:AD转换电路将EC传感器发送的EC采样值，即4?20mA的电流信号转换为数字信号;
[0048]②:如图4所示，EC值设定电路包括滑动电阻电路、AD转换电路和串并口电路；
[0049]滑动电阻电路通过改变滑动电阻RP的阻值调整EC设定值，即滑动电阻RP的量程为EC设定值的设定范围；AD转换电路将滑动电阻电路输出的电压信号转换为数字信号；串并口电路将AD转换电路输出的串行数字信号转换为并行数字信号发送到第一数值比较器；
[0050]本实施例中AD转换电路采用ADSl 100芯片，串并口电路采用PCA9539。
[0051]③:计数器连接于第一数值比较器的输出端和第二数值比较器的一个输入端之间；该计数器用于控制传输一个采样周期T1内的EC采样值与EC设定值的逻辑比较值；
[0052]④:秒脉冲计数器与秒脉冲发生器连接后与第二数值比较器的另一个输入端相连；秒脉冲计数器和秒脉冲发生器提供控制电路单元的控制周期T2 ；
[0053]第二数值比较器的输出端和时钟脉冲发生器分别和信号输出电路的输入端连接；时钟脉冲发生器，用于控制信号输出电路向执行机构单元发送控制脉冲信号；
[0054]⑤:信号输出电路包括与门电路；第二数值比较器的输出端和时钟脉冲发生器分别和与门电路的输入端连接；时钟脉冲发生器用于控制与门电路向执行机构输出控制脉冲信号。
[0055]本实施例中的水肥EC值控制装置工作过程为:
[0056]①:依据每种作物生长环境的差异和对肥料的吸收差异，人工设定水肥EC值控制装置中EC传感器的采样周期T1，控制电路单元的EC设定值和控制周期T2 ；
[0057]②:EC传感器的数据采集模块采集管道中水肥的EC值，并将EC采样值发送到控制电路单元；
[0058]③:控制电路单元依据EC设定值和EC采样值向执行机构单元发送EC值控制信号;
[0059]④:执行机构单元依据EC值控制信号调整T形管中肥料原液的流量。
[0060]如图5和7所示，本实施例中第一数值比较器和第二数值比较器均采用74LS85芯片，其内部原理图如图6所示；其中A代表EC采样值，B代表EC设定值；
[0061 ] 图5所示C0NN2-1总线与图4所示EC设定电路的C0NN1-1总线连接，C0NN2-2总线与AD转换电路连接，4个74LS85芯片组成16位数值比较电路，比较结果输出端IC1-2-1、IC1-2-2、IC1-2-3连接计数器输入端；
[0062]图7所示C0NN3总线I?8号针脚和计数器输出端连接；C0NN3总线9?16号针脚和秒脉冲计数器输出端相连；2个74LS85芯片组成8位数值比较电路，U3-2输出管脚6A=Bo和信号输出电路输入端的IC4-1nB连接。
[0063]如图8所示，本实施例中信号输出电路的与门电路采用SE7VHC1G08芯片，其内部原理图如图9所示；SE7VHC1G08芯片的管脚inA与时钟脉冲发生器连接，管脚inB与第二数值比较器连接，管脚outY与信号输出电路连接。
[0064]最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
【权利要求】
1.一种水肥EC值控制装置，其特征在于，所述装置包括EC传感器、执行机构单元和控制电路单元；所述EC传感器与水肥灌溉单元的管道连接，用于检测所述管道中水肥的EC值；所述执行机构单元与所述水肥灌溉单元的T形管连接，用于调整肥料原液罐中肥料原液的流量；所述控制电路单元连接于所述EC传感器和所述执行机构单元之间。
2.如权利要求1所述的一种水肥EC值控制装置，其特征在于，所述T形管的一个水平接口与水肥灌溉单元的清水水泵相连，另一个水平接口与肥料原液泵相连；所述T形管的竖直接口与所述管道相连。
3.如权利要求1所述的一种水肥EC值控制装置，其特征在于，所述控制电路单元包括AD转换电路、EC值设定电路、第一数值比较器、第二数值比较器、计数器、秒脉冲发生器、时钟脉冲发生器和信号输出电路。
4.如权利要求3所述的一种水肥EC值控制装置，其特征在于，所述AD转换电路和所述EC值设定电路分别与所述第一数值比较器的输入端连接； 所述AD转换电路将EC传感器发送的电流信号转换为数字信号； 所述EC值设定电路包括滑动电阻电路和AD转换电路； 所述滑动电阻电路通过改变滑动电阻的阻值调整EC设定值；所述EC值设定电路的AD转换电路将滑动电阻电路输出的电压信号转换为数字信号。
5.如权利要求3所述的一种水肥EC值控制装置，其特征在于，所述计数器连接于所述第一数值比较器和第二数值比较器之间；所述计数器用于传输一个采样周期内的EC采样值与EC设定值的逻辑比较值。
6.如权利要求5所述的一种水肥EC值控制装置，其特征在于，秒脉冲计数器连接于秒脉冲发生器与所述第二数值比较器的输入端之间；所述第二数值比较器的输出端和时钟脉冲发生器分别与信号输出电路的输入端连接； 所述秒脉冲发生器和所述秒脉冲计数器，用于提供所述控制电路单元的控制周期。
7.如权利要求3所述的一种水肥EC值控制装置，其特征在于，所述信号输出电路包括与门电路；所述第二数值比较器的输出端和所述时钟脉冲发生器分别与所述与门电路的输入端连接；所述时钟脉冲发生器用于控制所述与门电路向所述执行机构输出控制脉冲信号。
8.如权利要求1所述的一种水肥EC值控制装置，其特征在于，所述执行机构单元包括光电耦合器、继电器和电磁阀；所述电磁阀用于调整所述T形管中肥料原液的流量。
【文档编号】A01C23/04GK203982125SQ201420385650
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】林凡, 林辉, 刘峥 申请人:福建地平线信息科技有限公司