专利名称：具有pH检测与实时控制功能的营养液加热消毒系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有PH检测与实时控制功能的营养液加热 消毒系统，属于无土栽培技术领域。
背景技术：
无土栽培是现代设施农业中一项重要的技术，现代的无土栽培大 致分为基质栽培和无基质栽培两大类。基质栽培，即作物根系固定在 基质中，植株通过基质吸收营养液。而无基质栽培一般称为"水栽 培"，即根系直接和营养液接触。无论是基质栽培还是无基质栽培的 无土栽培方式，作物都要通过营养液来吸收生长所必需的养分。因此， 营养液成为无土栽培技术的核心。但随着无土栽培面积的不断扩大， 在营养液循环使用过程中因根传病害发生而失败的事例也越来越多。发展封闭式营养液循环栽培技术，需要解决的首要问题是营养液循 环使用前必须进行杀菌和消毒。加热消毒是常用的消毒方法之一。在对营养液进行加热消毒前，对营养液的pH值进行在线检测并 实时控制是加热消毒中必不可少的过程。实用新型内容本实用新型的目的就是要提供一种具有pH检测与实时控制功能 的营养液加热消毒系统，该系统能准确地检测出营养液的PH值，并 对其进行实时的调整，以满足加热消毒的要求，进一步完善加热消毒 设备，更好的适应农业生产的需要。为达到本实用新型的目的所采取的技术方案，主要包括带有8搅拌装置的7营养液罐，以及通过主泵9与营养液罐7连通的加热消 毒机15，其特征在于，与营养液罐7相连的还有可调流量电磁阀a3 和可调流量电磁阀b6，与可调流量电磁阀a3的另一端相连的是酸泵 2和酸液罐1，与可调流量电磁阀b6的另一端相连的是碱泵5和碱液 罐4，在主泵9和加热消毒机15之间还顺序连通有过滤器10， pH传 感器ll，温度传感器12和常开电磁阀13，在常开电磁阀13的入口 端还接有常闭电磁阀14，常闭电磁阀14的另一端通往营养液罐7; 本系统还包括一控制循环过程的控制箱，pH传感器11和温度传感器 12都与该控制箱相连接，提供控制过程所需的信号。上述的具有pH检测与实时控制功能的营养液加热消毒系统中， 所述的控制箱包含的主体控制电路主要包括pH信号放大电路，信号放大电路采用由三个LF356组成的仪用 放大电路；电磁阀控制电路，电磁阀控制电路主要包括同向门7407，光藕 4N25和固态继电器，固态继电器的输出端连接在电磁阀控制电路中， 当电磁阀控制电路的输入端为低电平时，光藕工作，从而可以使固态 继电器导通，使电磁阀通电工作，因此可以通过控制输入端的电平状 态来控制电磁阀的工作；单片机及数码显示电路，主要有89S52单片机和数码显示； 模数转换电路，主要为AD574A模数转换芯片，来自信号放大电 路的模拟信号进入AD转换芯片中，模拟信号转化成数字信号，再输 入到单片机中；数字温度传感器DS18B20，将营养液的温度直接传输给单片机。 上述的具有pH检测与实时控制功能的营养液加热消毒系统中， 在过滤器10后设有一个三通，该三通分为两个支路， 一个支路经过 pH传感器11、温度传感器12、常开电磁阀13通向加热消毒机15，另一个支路直接经常开电磁阀13通向加热消毒机15。上述的具有pH检测与实时控制功能的营养液加热消毒系统中，pH传感器11与pH信号放大电路相连，营养液的酸碱特性通过pH传 感器传给pH信号放大电路进行放大，数字温度传感器可以直接测出 营养液的温度，并传输给单片机。 本实用新型具有如下优点1. 该装置与加热消毒机联合使用，弥补了加热消毒机在营养液pH检测与实时控制方面的不足，实现了营养液加热消毒的完全自动 化。2. 在加酸或加碱对pH值进行调节的过程中，对营养液的pH值进 行在线实时检测，省去了繁杂的现场pH测量过程，使pH值调节更加 及时、准确。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的控制部分示意图；图3为本实用新型的pH信号放大电路图；图4为本实用新型的单片机及数码显示电路图；图5为本实用新型的电磁阀控制电路图；图6为本实用新型的温度传感器电路图；图7为本实用新型的模数转换电路图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明依据本实用新型提出的具体细节及工作情况。图中l为酸液罐，2为酸泵，3为可调流量电磁阀a， 4为碱液罐， 5为碱泵6为可调流量电磁阀b， 7为营养液罐，8为搅拌装置，9为主泵，IO为过滤器，ll为pH传感器，12为温度传感器，13为常开 电磁阀，14为常闭电磁阀，15为加热消毒机。如图l、图2所示，本实用新型主要包括四部分第一部分主管路部分，包括营养液罐7，搅拌装置8，主泵9，过滤器IO， pH传感 器ll,温度传感器12，常开电磁阀13，常闭电磁阀14;第二部分加 酸管路部分，包括酸液罐l，酸泵2，可调流量电磁阀a3;第三部分 加碱管路部分，包括碱液罐4，碱泵5，可调流量电磁阀b6。在第一 部分中，搅拌装置8的主要作用是通过不断的搅拌，以使营养液混合 均匀；过滤器10的主要作用是滤去营养液中的悬浮杂质；经过过滤 后，营养液分为两个支路，其中一个支路通过pH传感器ll和温度传 感器12将营养液的酸碱信号和温度信号传给控制箱；常开电磁阀13 和常闭电磁阀14的作用是控制所在管路的流通与关闭。第二部分和第三部分的运作情况基本相同，只是运作条件不同当营养液的pH值较条件值偏碱时，第一部分加酸管路开始运作，通过可调流量电磁阀a3调节加入酸量的大小；反之则第二部分加碱管路开始运作，通 过可调流量电磁阔b6调节加入碱量的大小。本实用新型的第四部分为控制部分，前三部分的运作都要依靠第四部分来实施，在这部分中主要包括三个单元第一是信号单元，包括pH信号放大电路和温度传感器，来自pH传感器的信号经过放大和调整后，通过模数转换转换成数字信号，输入单片机中；来自数字温 度传感器的温度信号也输入单片机中；第二单元是单片机及数码显示 单元即单片机及显示电路，此单元主要单片机、驱动电路和显示电路 组成，完成营养液pH值的计算及其显示，同时根据pH值来输出电磁阀的控制信号，可以由此读出营养液的pH值；第三单元是控制单元，主要有电磁阀控制电路，装置中的电磁阀由此单元来控制，整个管路 的循环状态由此决定。整个控制部分的主体是单片机，控制信号由单 片机发出。本具有pH检测与实时控制功能的营养液加热消毒系统中，所述的控制箱包含的主体控制电路主要包括pH信号放大电路(见图3)， pH信号放大电路采用由三个LF356组成的仪用放大电路；图5为电 磁阀控制电路，电磁阀控制电路主要包括同向门7407，光藕4N25和 固态继电器，固态继电器的输出端连接在电磁阀控制电路中，当电磁 阀控制电路的输入端为低电平时，光藕工作，从而可以使固态继电器 导通，使电磁阔通电工作，因此可以通过控制输入端的电平状态来控 制电磁阀的工作；图4为单片机及数码显示电路，主要有89S52单片 机和数码显示；图7为模数转换电路，主要为AD574A模数转换芯片， 来自信号放大电路的模拟信号进入AD转换芯片中，模拟信号转化成 数字信号，再输入到单片机中；图6为数字温度传感器电路图，其数 字温度传感器DS18B20，将营养液的温度直接传输给单片机。pH传感 器11与pH信号放大电路相连，营养液的酸碱特性通过pH传感器传 给lpH信号放大电路进行放大，数字温度传感器可以直接测出营养液 的温度，并传输给单片机。如图1、 2，已配好的营养液盛放在营养液罐7中，搅拌装置8 和主泵9由同一电源控制，但与控制箱完全独立。设备开启时，搅拌 装置8和主泵9同时启动，同时控制箱也开始启动。营养液罐7中的 营养液在主泵9的作用下，经过滤器10过滤，通过--个三通后分为 两个支路，其中装有pH传感器11和温度传感器12的支路通过传感 器将营养液的pH信号和温度信号传输给控制箱中的单片机，数码显 示电路在单片机的控制下，显示出营养液的pH值，根据pH值的情况， 单片机发出控制信号，使各受控制的电磁阀和泵根据信号做出反应。通过传感器的检测，当营养液3.9《pH《4. 1时，满足加热消毒 的要求，此时受控制的电磁阀和泵全保持不动作状态，常开电磁阀 13仍处于开放状态，常闭电磁阀14仍处于关闭状态，营养液通过常 开电磁阀13进入加热消毒机中；当营养液pFK3.9时，较加热消毒要求偏酸，检测出营养液pH值的同时，常开电磁阀13关闭，常闭电 磁阀14打开，营养液通过常闭电磁阀14回流至营养液罐7中，同时 碱泵5和可调流量电磁阔b6开始启动，碱液由碱液罐4进入营养液 罐7中，可调流量电磁阀b6根据营养液实际pH与要求pH值的偏差 适量调节加入的碱量，加碱的同时，搅拌装置一直在搅拌，使得营养 液的pH均匀。当传感器检测出营养液3.9《pH《4.1，满足加热消毒 的要求时，此时碱泵5和可调流量电磁阀b6停止动作，恢复常态， 常开电磁阀13恢复开放状态，常闭电磁阀14恢复关闭状态，营养液 通过常开电磁阔13进入加热消毒机中。当营养液pH〉4.1时，较加热消毒要求偏碱，检测出营养液pH值 的同时，常开电磁阀13关闭，常闭电磁阀14打开，营养液通过常闭 电磁阀14回流至营养液罐7中，同时酸泵2和可调流量电磁阀a3开 始启动，酸液由酸液罐4进入营养液罐7中，可调流量电磁阀a3根 据营养液实际PH与要求pH值的偏差适量调节加入的酸量，加酸的同 时，搅拌装置一直在搅拌，使得营养液的pH均匀。当传感器检测出 营养液3.9《pH《4. 1时，满足加热消毒的要求，此时酸泵2和可调 流量电磁阀a3停止动作，恢复常态，常开电磁阀13恢复开放状态， 常闭电磁阀14恢复关闭状态，营养液通过常开电磁阀13进入加热消 毒机中。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方 案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本 领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修 改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均 应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1. 一种具有pH检测与实时控制功能的营养液加热消毒系统包括带有(8)搅拌装置的(7)营养液罐，以及通过主泵(9)与营养液罐(7)连通的加热消毒机(15)，其特征在于，与营养液罐(7)相连的还有可调流量电磁阀a(3)和可调流量电磁阀b(6)，与可调流量电磁阀a(3)的另一端相连的是酸泵(2)和酸液罐(1)，与可调流量电磁阀b(6)的另一端相连的是碱泵(5)和碱液罐(4)，在主泵(9)和加热消毒机(15)之间还顺序连通有过滤器(10)，pH传感器(11)，温度传感器(12)和常开电磁阀(13)，在常开电磁阀(13)的入口端还接有常闭电磁阀(14)，常闭电磁阀(14)的另一端通往营养液罐(7)；本系统还包括一控制循环过程的控制箱，pH传感器(11)和温度传感器(12)都与该控制箱相连接，提供控制过程所需的信号。
2、 根据权利要求1所述的具有pH检测与实时控制功能的营养液 加热消毒系统，其特征在于，所述的控制箱包含的主体控制电路主要 包括1) pH信号放大电路，信号放大电路采用由三个LF356组成的双 高阻输入差分仪用放大电路，LF356的输入电阻达到1012Q，输出端 的电容起滤波作用，对输出信号进行调整；2) 电磁阀控制电路，电磁阀控制电路主要包括同向门7407，光 藕4N25和固态继电器，固态继电器的输出端连接在电磁阔控制电路 中；3) 单片机及数码显示电路；4) 模数转换电路，主要包含AD574A模数转换芯片；5) 数字温度传感器电路。
3、 根据权利要求1或2所述的具有pH检测与实时控制功能的营 养液加热消毒系统，其特征在于，在过滤器(10)后设有一个三通， 该三通分为两个支路， 一个支路经过pH传感器(11)、温度传感器(12)、常开电磁阀(13)通向加热消毒机(15)，另一个支路直接经 常开电磁阀(13)通向加热消毒机(15)。
4、 根据权利要求2所述的具有pH检测与实时控制功能的营养液 加热消毒系统，其特征在于，pH传感器(11)与pH信号放大电路相 连。
5、 根据权利要求2所述的具有pH检测与实时控制功能的营养液 加热消毒系统，其特征在于，单片机为89S52单片机。
6、 根据权利要求2所述的具有pH检测与实时控制功能的营养液 加热消毒系统，其特征在于，数字温度传感器为与所述单片机连接的 DS18B20型数字温度传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种具有pH检测与实时控制功能的营养液加热消毒系统，属于无土栽培技术领域。技术方案包括带有(8)搅拌装置的(7)营养液罐、主泵(9)和加热消毒机(15)，与营养液罐(7)相连的还有可调流量电磁阀a(3)、酸泵(2)、酸液罐(1)和可调流量电磁阀b(6)、碱泵(5)、碱液罐(4)，在主泵(9)和加热消毒机(15)之间还顺序连通有过滤器(10)，pH传感器(11)，温度传感器(12)、常开电磁阀(13)和常闭电磁阀(14)；本系统还包括一控制循环过程的控制箱。本系统具有营养液加热消毒完全自动化，营养液的pH值调节及时、准确等优点。
文档编号A01G31/02GK201088052SQ200720153829
公开日2008年7月23日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年3月13日
发明者何雄奎, 刘亚佳, 宋卫堂, 曾爱军, 王云红, 王忠义, 许多武 申请人:中国农业大学