CN2566604Y - 管路注肥式变频施肥机 - Google Patents

Abstract

管路注肥式变频施肥机是一种灌溉和施肥融为一体的设备，它是通过在主管路的液体入口安装由变频器控制的灌溉泵和流量传感器，在主管路上设置注肥管路，注肥管路有多个分管路，每个分管种上安装一个文丘里，文丘里的中部入液口与由电磁阀控制的接外部液体肥管相连，其一个文丘里的中部入液口与和主管路出液口相连通并安装有EC传感受器和pH传感器的检测管相连通，在主管路中设置有过滤器，在过滤器的入口侧的主管路上有与所有文丘里出液口的相连通的注肥管路汇聚管通过压泵的入口，施肥控制器与控制变频器、电磁阀、EC控制器、PH控制器等的控制线电联接，本机是一种可输出多种恒定压力、适应面广、节能效果好的施肥设备。

Description

管路注肥式变频施肥机

一、技术领域

本实用新型涉及一种现代农业、林业及花卉行业精确施肥的管路注肥式变频施肥机，是一种将作物所需的营养成分加入到灌溉水中形成营养液的灌溉施肥设备。

二、背景技术

现代精准农业的发展已将灌溉和施肥融为一体，通常将作物所需的营养成分加入到灌溉水中形成营养液，为了实现更加精确的施肥要求，施肥机应运而生，它采用计算机控制，将灌溉用水与肥料进行混合，形成营养液后输给灌溉设备。并具有输出检测装置，来进一步调整施肥量的大小，同时来控制灌溉的电磁阀，以实现灌溉施肥的智能化控制。现有施肥机工作时主泵只能在一种状态下运行，主泵的工作状态也是一定的，管路的供水压力只能满足同一种压力需求。而灌溉施肥有多种方式，各种灌溉施肥方式所需的压力也是不同的，如滴灌***需要较低的压力，而喷灌***需要较高的压力。当施肥机接有其他不同压力需求的灌溉***时，现有的施肥机无法满足灌溉***的压力要求，从而使灌溉施肥***无法正常工作。由于不能满足多种灌溉施肥方式的需求，使现有的施肥机的应用受到了很大程度上的限制。

三、发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有施肥机的缺点和不足，提供一种能够适应多种不同灌溉方式的需求，使主泵均在合理状态下运行的管路注肥式变频施肥机。

本实用新型可以通过下述的技术措施来实现：管路注肥式变频施肥机，由主管路、灌溉泵、流量传感器、变频器、施肥机控制器、文丘里、电磁阀、压差泵、EC传感器、PH传感器、过滤器、压力传感器等组成。在主管路的一端与灌溉泵出水口相连通，灌溉泵的控制线与变频器相连，变频器的控制线与施肥机控制器相连，在主管路与灌溉泵连侧的主管路上装有流量传感器，流量传感器的信号传递线与施肥机控制器相连，在主管路所装的流量传感器的出水口侧引出一根支管为注肥管路，注肥管路又分为多个支管路，每根支管路中装有一个文丘里，每个文丘里中部的注液口都有一根接外部液体肥料管，每根接外部液体肥料管上都安装有一个电磁阀，电磁阀的控制线与施肥机控制器相连，注肥管路的其中一根支管路上装有文丘里，文丘里的中部注液口连接有一根检测管路，该检测管路的另一端与主管路的出液口侧相连通，在检测管路中安装有EC传感器和PH传感器，EC传感器和PH传感器的信号传递分别与施肥控制器相连接，每个文丘里和文丘里的出液口均与注肥管路汇聚管相连通，注肥管路汇聚管的出液口与压差泵的进液口相连，压差泵的出液口与主管路的出液侧相连通，在与压差泵的出液口和与检测管路的进液口相连通的两个连接口之间的主管路上安装有过滤器，在主管路的出液口侧的管路上安装有压力传感器，压力传感器的信号传递线与施肥机控制器相连接，主管路的出液口有与灌溉阀相连的接口，灌溉阀的灌溉管路中的控制阀的控制线与施肥机控制器相连。

本实用新型还可以通过下述的技术措施来实现：施肥机控制器是由AD模数转换电路、中央处理器、DA数模转换电路、光电隔离、稳压电源模块、锁存器光电隔离、IO输出接口板、数据存储器组成，它的EC传感器、PH传感器和压力传感器经过AD模数转换电路与中央处理器相连，流量传感器经过光电隔离与中央处理器相连，中央处理器经过DA数模转换电路与变频器相连，中央处理器经过锁存器光电隔离后经IO输出接口板和控制驱动模块与***设备相连。

注肥管路分为4～10个支管路，其中一个支管路的出液口处与文丘里相连接，其余的支管路的出液口处均与文丘里相连接，注肥管路的出液口处的管路与主管路的出液方向的夹角为5°-90°。

施肥机控制器、变频器可以固定在由主管路、接外部液体肥料管、注肥管路汇聚管形成的框架上，也可以固定于一个外置的控制箱内，也可以是它们均固定在一个刚性框架上。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：1、每个灌溉施肥设施输出的营养液的压力恒定；2、可以适应多种不同压力要求的灌溉***；3、具有显著的节能效果。

四、附图说明

图1为管路注肥式变频施肥机的结构原理示意图

图2为管路注肥式变频施肥机的电器原理图

图3为文丘里结构示意图

图4为CPU和存储器电路图

图5为传感器及AD和DA转换电路图

图6为IO输出电路图

图7为灌溉泵的强电控制电路图

图8为压差泵的强电控制电路图

五、具体实施方式

图1、图2和图3所示，管路注肥式变频施肥机，由主管路16、灌溉泵1、流量传感器2、变频器3、施肥机控制器4、文丘里5、7、电磁阀6、压差泵8、EC传感器9、PH传感器10、过滤器11、压力传感器12等组成，在主管路16的右端与灌溉泵1出水口相连通，灌溉泵1的控制线与变频器3相连，变频器3的控制线与施肥机控制器4相连，在主管路16与灌溉泵1相连侧的主管路16上装有流量传感器2，流量传感器2的信号传递线与施肥机控制器4相连，在主管路16所装的流量传感器2的左侧引出一根支管为注肥管路17，注肥管路17又分为4个支管路，其中3根支管路中各装有一个文丘里5，每个文丘里5中部的注液口都有一根接外部液体肥料管18，每根接外部液体肥料管18上都安装有一个电磁阀6，电磁阀6的控制线与施肥机控制器4相连，注肥管路7的另一根支管路上装有文丘里7，文丘里7的中部注液口连接有一根检测管路，该检测管路的另一端与主管路16左侧的出液口处相连通，在检测管路中安装有EC传感器9和PH传感器10，EC传感器9和PH传感器10的信号传递分别与施肥控制器4相连接，3个文丘里5和文丘里7的出液口均与注肥管路汇聚管19相连通，注肥管路汇聚管19的出液口与压差泵8的进液口相连，压差泵8的出液口与主管路16的中部相连通，在与压差泵8的出液口和与检测管路的进液口相连通的两个连接口之间的主管路16上安装有串联在管路中的过滤器11，在主管路16的出液口处的最左侧的管路上安装有压力传感器12，压力传感器12的信号传递线与施肥机控制器相连接，主管路16的出液口有与灌溉阀20相连，灌溉阀20的灌溉阀的控制线与施肥机控制器4相连。

图4所示为本实用新型管路注肥式变频施肥机控制器4的工作原理及器件组成：中央处理器14由CPU(AT89C52)及***器件组成它完成数据逻辑运算和执行功能，数据存储器26为DS1225Y_150，为存储***设置参数，程序存储器29为27C256，为存储***执行程序，译码器27为74LS154，通过该芯片可进行编码选择哪个芯片进行数据处理。

图5和图6所示为AD模数转换电路和IO模块：AD模数转换电路13，它由AD0809、74LS74、74LS02，它主要采集EC传感器9、PH传感器10和压力传感器12的实时模拟信号并处理成数字信号供给中央处理器14进行分析和输出控制，DA数模转换电路15由AD7524、R1(10K)、R10(1K)、R11(1K)、LM324组成，它可把中央处理器14提供的数字信号处理成0-10V的模拟信号供给变频器3进行频率输出控制，该电路的特征在于可根据实际的管路压力需求进行实时调整。锁存器21及IO模块30构成输出控制模块，对电磁阀6、灌溉阀20、灌溉泵1及压差泵8的强电进行开关控制。流量传感器2通过光电隔离器521-1把数字信号送给中央处理器14对灌溉量进行控制，时钟芯片25为DS12887，为施肥机控制***提供标准时间，人机显示界面24它主要由逆变器DC-DA、RT1(1K)、和液晶显示器GLS32064组成。

图7和图8所示为灌溉泵1和压差泵8的强电控制电路。强电控制电路31通过变频器3控制灌溉泵1。强电控制电路32控制压差泵8。

本机的工作原理：工作时，控制器4根据预先设定的压力来控制变频器3起动灌溉泵1，流量传感器2将流量信号传给控制器4，灌溉用水大部分通过主管路送至灌溉***，其中一部分在压差泵的作用下进入注肥***的管路中，形成多个分支，并分别通过各个文丘里5，在通过文丘里的过程中，由于文丘里现象的作用将液体的肥料吸入管路，从而达到了混肥的目的，在主管路末端设有一个过滤器11，一方面过滤水中的杂质，另外使肥料的混合更加均匀。肥料混入的多少，由位于文丘里吸入口的电磁阀6来控制，电磁阀得电则打开，肥料被吸入，电磁阀失电则关闭，吸肥停止。而文丘里7将主管路输出的营养液吸回一小部分，从而形成一支回路，在回路中装有检测***：EC传感器9和PH传感器10，检测***将检测的信号反馈给控制器4，来进一步调整电磁阀6，实现吸肥的闭环控制***。在主管路的出口处装有压力传感器12将主管路中的压力信号传送给控制器4，控制器将所收到的模拟信号通过AD模数转换器13转换成数字信号送至中央处理器14，与设定的数据处理，将结果送给DA数模转换电路15，转换成模拟信号，来控制变频器3的输出频率，进而来调整灌溉泵的转速，以达到调整压力的目的。文丘里工作原理：具有一定压力的水进入文丘里的进口，通过文丘里最细的部分时，其流速达到最高，根据能量守恒的定律此时其压力最低，水流随管路的变化管路的变化迅速膨胀，在最细处形成真空状态从而将液体肥料从吸肥口吸入，与水混合后，形成营养液从出口流出。

Claims (4)

1、管路注肥式变频施肥机，由主管路(16)、灌溉泵(1)、流量传感器(2)、变频器(3)、施肥机控制器(4)、文丘里(5、7)、电磁阀(6)、压差泵(8)、EC传感器(9)、PH传感器(10)、过滤器(11)、压力传感器(12)等组成，其特征在于：在主管路(16)的一端与灌溉泵(1)出水口相连通，灌溉泵(1)的控制线与变频器(3)相连，变频器(3)的控制线与施肥机控制器(4)相连，在主管路(16)与灌溉泵(1)相连侧的主管路(16)上装有流量传感器(2)，流量传感器(2)的信号传递线与施肥机控制器(4)相连，在主管路(16)上所装的流量传感器(2)的出水口侧引出一根支管为注肥管路(17)，注肥管路(17)又分为多个支管路，每根支管路中装有一个文丘里(5)，每个文丘里(5)中部的注液口都有一根接外部液体肥料管(18)，每根接外部液体肥料管(18)上都安装有一个电磁阀(6)，电磁阀(6)的控制线与施肥机控制器(4)相连，注肥管路(17)的其中一根支管路上装有文丘里(7)，文丘里(7)的中部注液口连接有一根检测管路，该检测管路的另一端与主管路(16)的出液口侧相连通，在检测管路中安装有EC传感器(9)和PH传感器(10)，EC传感器(9)和PH传感器(10)的信号传递分别与施肥控制器(4)相连接，每个文丘里(5)和文丘里(7)的出液口均与注肥管路汇聚管(19)相连通，注肥管路汇聚管(19)的出液口与压差泵(8)的进液口相连，压差泵(8)的出液口与主管路(16)的出液侧相连通，在与压差泵(8)的出液口和与检测管路的进液口相连通的两个连接口之间的主管路(16)上安装有过滤器(11)，在主管路(16)的出液口侧的管路上安装有压力传感器(12)，压力传感器(12)的信号传递线与施肥机控制器(4)相连接，主管路(16)的出液口有与灌溉阀(20)相连的接口，灌溉阀(20)的灌溉管路中的控制阀的控制线与施肥机控制器(4)相连。

2、根据权利要求1所述的管路注肥式变频施肥机，其特征在于：施肥机控制器(4)是由AD模数转换电路(13)、中央处理器(14)、DA数模转换电路(15)、光电隔离、稳压电源模块、锁存器光电隔离、IO输出接口板、数据存储器组成，它的EC传感器(9)、PH传感器(10)和压力传感器(12)经过AD模数转换电路(13)与中央处理器(14)相连，流量传感器(2)经过光电隔离与中央处理器(14)相连，中央处理器(14)经过DA数模转换电路(15)与变频器(3)相连，中央处理器(14)经过锁存器光电隔离后经IO输出接口板和控制驱动模块与***设备相连。

3、根据权利要求1所述的管路注肥式变频施肥机，其特征在于：注肥管路(17)分为4～10个支管路，其中一个支管路的出液口处与文丘里(7)相连接，其余的支管路的出液口处均与文丘里(5)相连接，注肥管路(17)的出液口处的管路与主管路(16)的出液方向的夹角为5°-90°。

4、根据权利要求1所述的管路注肥式变频施肥机，其特征在于：施肥机控制器(4)、变频器(3)可以固定在由主管路(16)、接外部液体肥料管(18)、注肥管路汇聚管(19)形成的框架上，也可以固定于一个外置的控制箱内，也可以是它们均固定在一个刚性框架上。

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