专利名称：一种二氧化碳自动施肥系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体浓度测试以及浓度控制设备。
背景技术：
空气中的CO2浓度对农作物生长有着重要的影响。在大田生产中，空气中的CO2浓度完全能够满足农作物的需要。但是在大棚生产环境下，棚内CO2浓度的变化很大。尤其当太阳升起后，农作物光合作用加强，大量吸收CO2，将会使CO2浓度急剧下降，甚至会低到自然界CO2浓度正常值的1/4左右，使空气中的CO2严重不足，大大影响农作物的光合作用，延长生长周期、减少农作物产量。不仅在农业方面，CO2浓度在工业、农业、环保、医疗卫生等方面都是一个重要的参数，随着技术的发展和人们生活水平的提高，对CO2浓度的检测越来越受到人们的重视。市场上现有的测试仪生产成本高，大部分还依赖进口，价格昂贵，成为难以普及的主要因素。
实用新型内容本实用新型目的在于发明一种低价、方便使用的二氧化碳自动施肥系统。
本实用新型包括二氧化碳浓度测试仪，二氧化碳浓度测试仪的传感器的信号输出线连接信号放大电路、A/D转换电路、PIC单片机，PIC单片机连接二氧化碳发生器和显示器。
二氧化碳测试仪将测试结果送入单片机，单片机将测试结果和设定值(即理想的CO2浓度值)进行比较求得偏差，如果比较发现大棚内的二氧化碳浓度低于设定值，单片机内部的控制程序发出控制信号去控制二氧化碳发生器工作，制造出二氧化碳，从而使大棚内部二氧化碳浓度升高。大棚内二氧化碳浓度越低，发生器工作时间越长，因此大棚内可以维持最佳的二氧化碳浓度状态。本实用新型具有低价、方便使用的特点。
上述PIC单片机为PIC16F72单片机。
二氧化碳浓度测试仪包括二氧化碳气体采集室，在所述采集室的一端设有光源，另一端设有红外传感器，在红外传感器的光信号入射端设有4.1～4.35μm滤波片。
为了进一步降低成本，光源采用普通手电灯泡发出的白光，经4.1～4.35μm滤波片，获得4.1～4.35μm的红外光源。根据CO2吸收光谱，3.5～4.7μm波长的红外光源可作为测量CO2的测量光源，由红外传感器将光信号转换成电信号传递给信号放大电路，经A/D转换后，由单片机显示在显示器上，人们可以方便、及时地了解二氧化碳浓度情况；单片机还根据测试到的二氧化碳浓度情况，进一步控制二氧化碳发生器工作，制造出二氧化碳，从而使大棚内部二氧化碳浓度保持在要求的水平。本实用新型成本低廉，易于生产制造，利于在广大农村大面积推广普及应用。
由于红外传感器对流动的空气极其敏感，为减少其对二氧化碳浓度测试影响，本实用新型采集室为由透气薄膜围成的空腔，所述透气薄膜的水汽透过率为5000克/m2～8000克/m2，其密度为25g/m2～40g m2。通过透气薄膜获取相对静止的含有二氧化碳的空气，隔离了气流对测试结果的影响。
又由于红外传感器对温度极为敏感，所述红外传感器上设有隔热装置，以减少温度的变化。
上述隔热装置为设置在红外传感器外表面的塑料隔热封套。传感器置于隔热封套内部，周身被塑料密封，只有滤波片暴露在红外光下，隔离了金属外壳对温度的传导作用，隔热封套和金属封装之间的空气层由于热传导性低更加强了隔热作用，从而大大地降低了环境温度变化对测量的影响。经过这样改造，传感器具有了金属和塑料双层封装，塑料隔热层有效地克服了环境温度变化的影响，同时又保留了金属封装屏蔽电磁干扰的能力。
另外，本实用新型的二氧化碳发生器包括密封的发生器壳，在发生器壳内设置上、下两个分隔腔；在下分隔腔上分别设置加水孔和出气孔，上分隔腔分为左右两个腔室，左右两个腔室分别设置装肥口；在左、右两个腔室之间设置直管，直管的侧壁分别与上分隔腔的左右两个腔室连接，下端与左右腔室连通；在直管上端安装有电动机，直管内布置螺旋送料杆，电动机的输出轴与螺旋送料杆上端连接，螺旋送料杆的下端伸入下分隔腔内，并连接搅拌桨叶，螺旋送料杆在电动机控制下可以在直管内转动，从而带动左右两个腔室内的肥料进入下隔腔，混合后发生化学反应产生二氧化碳。所述电动机的电源电路与PIC单片机连接，电动机的开关由PIC单片机控制。该二氧化碳发生器结构合理、简单，易于制造，方便操作。
图1为本实用新型结构示意图；图2为红外传感器的结构示意放大图；图3为二氧化碳发生器的结构示意图；图4为二氧化碳发生器控制程序。
具体实施例二氧化碳气体采集室是由透气薄膜1围成的空腔，透气薄膜的水汽透过率为5000克/m2～8000克/m2，其密度为25g/m2～40g m2，在所述采集室的一端通过支架2支撑一普通光源3，另一端通过支架4固定一个红外传感器5，在红外传感器5外包裹塑料隔热封套6，红外传感器5的光信号入射前端设有一片4.1～4.35μm的滤波片7，红外传感器5的信号输出线连接信号放大电路8、A/D转换电路9、PIC16F72单片机10和显示器11，单片机10还输出控制信号控制二氧化碳发生器12的电机电源电路。
如图3所示，二氧化碳发生器包括由下壳体12-1和上盖12-2组成的密封的发生器壳，在上盖12-2中部开设通孔，在直管上固定电动机12-11，电动机的输出轴连接螺旋送料杆12-3的上端。
在下壳体12-1的上口套入圆柱形直筒12-4，直筒12-4的上端通过向外的翻边支撑在下壳体12-1的上口，在直筒12-4外的下壳体12-1的两个侧壁分别开设加水孔12-5和出气孔12-6。
在直筒12-4内中部焊接锥形漏斗12-7，在锥形漏斗12-7的中心插入直管12-8，直管12-8与上述锥形漏斗12-7的下端焊接固定，并在锥形漏斗12-7内壁与直管12-8的外侧分别焊接两个直立的分隔板，将锥形漏斗12-7分为左右两个上腔室12-9和12-10。在直管12-8的侧壁开设两个通孔12-13和12-14，通孔12-14与左上腔室12-9连通，通孔12-14与右上腔室12-10连通。
上述螺旋送料杆12-3穿过直管12-8内，可以在直管内自由转动，其下端连接搅拌桨叶12-12。
如图4所示，控制程序设置了2个标志，即CO2_ON和CO2_OFF，还有一个时间计数器CO2_timer。CO2_ON＝1时，表示发生器开。第一次进入该控制程序时，标志和时间计数器的值是程序初始化时设定的。设当前CO2浓度较低，所以程序设定CO2_ON＝1，CO2_timer＝15。进入该程序后，由于CO2_ON＝1，所以程序转到判断CO2_timer-1是否为0，由于不为0，所以保持CO2_ON为1，并且向发生器发出一个高电平信号，使发生器的电动机通电，即发生器工作，然后程序返回主程序。第2次进入该程序还是这个情况。直到第15次进入该程序后，CO2_timer-1＝0，所以程序置CO2_OFF＝1、CO2_ON＝0，并且向发生器发出低电平控制信号，关掉发生器，并且根据当时的CO2浓度置发生器停止工作时间CO2_timer＝5，然后返回主程序。下一次进入该程序时，由于CO2_ON＝0，CO2_OFF＝1，所以进入流程图左边的CO2_timer-1是否为0的判断，控制发生器停歇时间，直到停歇时间到后，再把CO2_ON改为1，CO2_OFF改为0。然后下一次再进入该程序时，由于CO2_ON＝1，CO2_OFF＝0，所以进行CO2值是否小于设定值的判断，如果小于就置CO2_ON＝1、CO2_OFF＝0和发生器工作时间即CO2_timer的值，使发生器又进入工作状态。显然，正是由于用这种方式控制发生器，使发生器的结构变得比较简单，避免了对肥料的流量或重量的控制，从而无需使用调节阀等复杂的装置，节省了成本，达到了简单实用的设计目标。
权利要求1.一种二氧化碳自动施肥系统，其特征在于包括二氧化碳浓度测试仪，二氧化碳浓度测试仪的传感器的信号输出线连接信号放大电路、A/D转换电路、PIC单片机，PIC单片机连接二氧化碳发生器和显示器。
2.根据权利要求1所述二氧化碳自动施肥系统，其特征在于PIC单片机为PIC16F72单片机。
3.根据权利要求1或2所述二氧化碳自动施肥系统，其特征在于二氧化碳浓度测试仪包括二氧化碳气体采集室，在所述采集室的一端设有光源，另一端设有红外传感器，在红外传感器的光信号入射端设有4.1～4.35μm滤波片。
4.根据权利要求3所述二氧化碳自动施肥系统，其特征在于所述采集室为由透气薄膜围成的空腔，所述透气薄膜的水汽透过率为5000克/m2～8000克/m2，其密度为25g/m2～40gm2。
5.根据权利要求4所述二氧化碳自动施肥系统，其特征在于所述红外传感器上设有隔热装置。
6.根据权利要求5所述二氧化碳自动施肥系统，其特征在于所述隔热装置为设置在红外传感器外表面的塑料隔热封套。
7.根据权利要求1所述二氧化碳自动施肥系统，其特征在于二氧化碳发生器包括密封的发生器壳，在发生器壳内设置上、下两个分隔腔，在下分隔腔上分别设置加水孔和出气孔，上分隔腔分为左右两个腔室，左右两个腔室分别设置装肥口，在左、右两个分腔室之间设置直管，直管的侧壁分别与上分隔腔的左右两个腔室连通，在直管上端安装有电动机，直管内布置螺旋送料杆，电动机的输出轴与螺旋送料杆上端连接，螺旋送料杆的下端伸入下分隔腔内，并连接搅拌桨叶；所述电动机的电源电路与PIC单片机连接。
专利摘要一种二氧化碳自动施肥系统，涉及一种气体浓度测试以及浓度控制设备。包括二氧化碳浓度测试仪，二氧化碳浓度测试仪的传感器的信号输出线连接信号放大电路、A/D转换电路、PIC单片机，PIC单片机连接二氧化碳发生器和显示器。二氧化碳测试仪将测试结果送入单片机，单片机将测试结果和设定值(即理想的CO
文档编号G01N27/00GK2751514SQ200420080880
公开日2006年1月18日 申请日期2004年11月4日 优先权日2004年11月4日
发明者俞光昀, 王思聪 申请人:江苏亚威机床有限公司, 南京师范大学