CN101847005B - 秸秆生物反应堆智能控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能控制器，尤其涉及一种用于保护地生产，利用秸秆转化为二氧化碳气体肥料的外置式秸秆生物反应堆智能控制器。秸秆生物反应堆智能控制器，其结构如下：送气控制系统，根据各种不同的开关指令对送气电机发送工作指令；开关，在不同工作状况下对送气控制系统发送工作指令；排液控制系统，根据水位传感器发出的信号向排液泵发送工作指令；水位传感器，对水位到达设定值后将工作信号传送到排液控制系统。本发明具有设定方便、操作简单、使用方便、智能、高效的特点；体积小，操作灵活方便，使用安全，可大幅度简化管理程序，使复杂问题简单化，并可使使用者能快速掌握秸秆生物反应堆管理技术要点，降低使用者保护地生产成本。

Description

秸秆生物反应堆智能控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制器，尤其涉及一种利用秸秆转化为二氧化碳气体肥料的外置式秸秆生物反应堆控制器及其控制方法。

背景技术

冬季农村保护地生产的关键之一是在提高作物产量的同时，降低农药化肥用量，在保障食品安全的同时降低生产成本。传统生产工艺是靠农药抑制病虫害，靠化肥提高作物产量，靠人工化学方法制备二氧化碳气肥，以满足作物对二氧化碳的需求。

秸秆是一种生物质资源，由于缺少成熟的转化技术，大部分秸秆被遗弃在田间地头，乱堆乱放或被放火烧掉，既造成了资源的极大浪费，也严重污染了生态环境。秸秆生物反应堆技术是秸秆转化再利用的技术，通过菌种的作用，使秸秆发酵，产生二氧化碳气体、有机质肥料、液体、热量，实现秸秆的二次转化利用。

秸秆生物反应堆技术虽然可以解决焚烧秸秆造成的环境污染、大棚作物二氧化碳短缺问题，但由于该技术受到管理控制复杂等因素的制约，一直无法大面积推广普及。因此急需能够将复杂管理控制问题简单化的捷径。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种秸秆生物反应堆智能控制器，目的是对秸秆生物反应过程中二氧化碳气体产量、输送与生物反应液的抽取实现智能化控制。

为达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

秸秆生物反应堆智能控制器，它包括电源、排液泵和送气电机，其中送气控制系统和排液控制系统构成了控制系统，送气控制系统的输入端与光敏电阻、手动风机开关和定时拨码器连接，送气控制系统的输出端与送气电机连接，抽水控制系统的输入端与水位传感器连接，排液控制系统的输出端与排液泵连接。

所述的定时拨码器的输入端与送气开关连接。

所述的光敏电阻的输入端与光控开关连接。

所述的电源与排液泵和送气电机之间设有电气保护装置。

所述的光敏电阻透光孔上方设有透明多棱镜式有机玻璃盖。

本发明秸秆生物反应堆智能控制器的具体电路结构如下：

时钟振荡器是由双时基集成电路IC1、C1、C2、R2、R3、C3组成，R2、R1、C1组成RC振荡电路，调节R1改变振荡频率，R1阻值大振荡频率低，IC1的“5”脚输出脉冲经C3给下一级分频器；分频器是由IC2、C4、R4、R6、D5组成，“10”脚为脉冲信号输入，C4为上电清零电容，“7”脚为送气显示输出，D5为送气显示LED，“3”脚为6分钟脉冲输出；计数器是由双十六进制计数器IC3，分别组成为“分”及“时”计数器，“1”脚6分钟脉冲输入端，C5为上电清零电容，J1拨码开关为“时”分的小数位设定，当达到1小时其“6”“4”脚为“1”电平时，IC4的“5”“6”脚为“1”电平时IC4的“4”脚为“0”电平，送入反向器IC5“5”脚，IC5“6”脚为“1”电平，经R15、C12、R5积分电路后送入IC3“7”脚清零，该级重新计数，同时IC4的“4”脚的“0”电平送入反向器IC5“3”脚，IC5“4”脚输出为“1”电平，送入IC3的“9”脚“时”计数，当达到10小时其“14”“12”脚为“1”电平时，IC4的“1”“2”脚为“1”电平时、IC4“3”脚为“0”电平，送入反向器IC5“1”脚，IC5“2”脚为“1”电平，送入IC3“15”脚清零，该级重新计数，C6为上电清零电容，J2拨码开关为“时”个位设定；定时输出电路是由与非门IC4、R15、R8、C7组成，当上电后与非门IC4的“12”“13”脚为“0”电平，“11”脚为“1”电平，经送气开关S3、R9、D10送入Q2基极，Q2导通，继电器K1吸合，送气电机插座供电，当定时达到设定值时，其与非门IC4的“12”“13”脚为“1”电平，“11”脚为“0”电平，经送气开关S3、R9、DI0送入Q2基极，Q2截止，继电器K1断电不吸合，送气电机插座停止供电；光敏控制触发器是由1/2双时基集成电路IC1、R12、R11、R13、S4、C8、D11、R10组成，R13为光敏电阻，当有光线照射时R13电阻值降低，IC1“9”脚为“1”电平输出，经D11、R10送入Q2基极，Q2导通继电器K1吸合，送气电机插座供电，S4为光敏控制开关，调节R11可以控制其灵敏度；水位控制器是由P1水位控制开关、R14、Q1、D12、继电器K2组成，当反应槽内液体超过限定位置时，P1为水位传感器吸合，Q1基极为“1”继电器电平，继电器K2吸合，抽水电机插座供电；直流电源是由变压器T1、电源开关S2、二极管D13、D14、D15、D16、C9、C8、稳压集成电路IC6组成，AC18V电压经D13～D16组成桥式整流电路，将交流转换直流电压，C9、IC6、C8组成直流稳压电路，输出+12V电压。

秸秆生物反应堆智能控制方法，送气控制系统接收光敏电阻和送气开关的信号，对送气电机发送指令；抽水控制单元根据水位传感器的信号向抽水电机发送指令。

所述的水位传感器对水位到达设定值后，将工作信号传送到排液控制系统。所述的送气控制系统是根据定时拨码器的设定时间控制送气电机的工作时间。由于采用上述技术方案，使得本发明具有如下优点效果：

本发明针对温室作物对二氧化碳气肥的需求，根据本发明的定时功能，对生物反应堆二氧化碳输送系统的送气电机实现时区控制，适时启动送气电机，解决温室作物不同生长周期对二氧化碳需求量的差异；实现作物不同生长周期对二氧化碳需求量的精准控制；根据本发明的光控开关对生物反应堆二氧化碳输送机的送气电机实现光区控制，实现作物不同生长周期对二氧化碳需求量的模糊控制，可实现与光控及时间控制的联动，可在0～9.9小时任意设定；通过水位传感器与排液泵的联动，解决生物反应堆贮液槽液面高度对二氧化碳产气量的影响。本发明具有设定方便、操作简单、使用方便、智能、高效等特点。

本发明体积小，操作灵活方便，使用安全，可大幅度简化管理程序，使复杂问题简单化，并可使用户能快速掌握秸秆生物反应堆管理技术要点，降低用户保护地生产成本，显著提高经济效益，保障保护地生产的蔬菜食品安全。

附图说明

图1是本发明的结构方框图。

图2是本发明的电路图。

图中：1、送气控制系统；2、送气电机；3、排液控制系统；4、水位传感器；5、排液泵；6、光控开关；7、手动风机开关；8、送气开关；9、光敏电阻；10、定时拨码器，11、电源，12、电器保护装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明的保护范围不受实施例所限。

如图1所示，秸秆生物反应堆智能控制器，它包括电源11、排液泵5和送气电机2，其中由送气控制系统1和排液控制系统3构成了控制系统，送气控制系统1的输入端与光敏电阻9、手动风机开关7和定时拨码器10连接，送气控制系统1的输出端与送气电机2连接，排液控制系统3的输入端与水位传感器4连接，排液控制系统3的输出端与排液泵5连接。定时拨码器10的输入端与送气开关8连接。

上述的光敏电阻的输入端与光控开关6连接。电源11与排液泵5和送气电机2之间设有电气保护装置12。光敏电阻9上方设有可多角度聚光的透明多棱镜式有机玻璃盖。

送气控制系统1，根据各种不同的开关指令对送气电机2发送送气工作指令或停止工作指令；手动风机开关7，在不同工作状况下对送气控制系统1发送工作信号；排液控制系统3，根据水位传感器4的信号向排液泵5发送信号；水位传感器4，对水位到达设定值后将工作信号传送到排液控制系统3；开关包括光控开关6、手动风机开关7和送气开关8，光控开关6与光敏电阻9连接，光敏电阻9将信号传送给送气控制系统1；送气开关8与定时拨码器10连接，送气控制系统1将根据定时拨码器10的设定时间控制送气电机2的工作时间。

本发明的工作原理：开启光控开关，使其处在工作状态，在有光源的情况下送气电机始终处于工作状态，光源消失时送气电机自动停止运转；关闭光控开关开启手动风机开关时，送气电机始终处于工作状态，关闭手动风机开关送气电机停止运转；调节定时拨码器设定时间，开启送气开关，送气电机在设定时间内工作，设定时间结束时，二氧化碳送气风机停止运转。水位传感器在贮液槽中水位高于设定高度时，向排液泵发送工作指令，排液泵开始自动排水，当贮液槽中液面高度低于设定位置时，水位传感器向排液泵发送停止工作指令，排液泵停止工作。进而实现秸秆生物反应堆管理系统的智能化管理，即实现秸秆生物反应堆管理的傻瓜模式，将复杂问题简单化。

本发明体积小，操作灵活方便，使用安全，可大幅度简化管理程序，使复杂问题简单化，并可使使用者能快速掌握秸秆生物反应堆管理技术要点，降低使用者保护地生产成本，显著提高经济效益，保障保护地生产的蔬菜食品安全。

如图2所示，本发明的具体电路结构如下：

1.时钟振荡器是由双时基集成电路IC1、C1、C2、R2、R3、C3组成，R2、R1、C1组成RC振荡电路，调节R1改变振荡频率，R1阻值大振荡频率低，IC1的“5”脚输出脉冲经C3给下一级分频器。

2.分频器是由IC2、C4、R4、R6、D5组成，“10”脚为脉冲信号输入，“C4”为上电清零电容，“7”脚为送气显示输出，D5为送气显示LED，“3”脚为6分钟脉冲输出。

3.计数器是由双十六进制计数器IC3，分别组成为“分”及“时”计数器，“1”脚6分钟脉冲输入端，C5为上电清零电容、“J1”拨码开关为“时”分的小数位设定，当达到1小时其“6”“4”脚为“1”电平时，IC4的“5”“6”脚为“1”电平时、IC4的“4”脚为“0”电平，送入反向器IC5的“5”脚，IC5“6”脚为“1”电平，经R15、C12、R5积分电路后，送入IC3“7”脚清零，该级重新计数，同时IC4的“4”脚的“0”电平送入反向器IC5“3”脚，IC5其“4”脚输出为“1”电平，送入IC3的“9”脚“时”计数，当达到10小时其“14”“12”脚为“1”电平时，IC4、的“1”“2”脚为“1”电平时、IC4“3”脚为“0”电平，送入反向器IC5“1”脚，IC5“2”脚为“1”电平，送入IC3“15”脚清零，该级重新计数，C6为上电清零电容，J2拨码开关为“时”个位设定。

4.定时输出电路是由与非门IC4、R15、R8、C7组成，当上电后，与非门IC4的“12”、“13”脚为“0”电平，“11”脚为“1”电平，经送气开关S3、R9、D10送入Q2基极，Q2导通，继电器K1吸合，送气电机插座供电，当定时达到设定值时，其与非门IC4的“12”“13”脚为“1”电平，“11”脚为“0”电平，经送气开关S3、R9、DI0送入Q2基极，Q2截止，继电器K1断电不吸合，送气电机插座停止供电。

5.光敏控制触发器是由1/2双时基集成电路IC1、R12、R11、R13、S4、C8、D11、R10组成，R13为光敏电阻，当有光线照射时R13电阻值降低，IC1“9”脚为“1”电平输出，经D11、R10送入Q2基极，Q2导通继电器K1吸合，送气电机插座供电，S4为光敏控制开关，调节R11可以控制其灵敏度。

6.水位控制器是由P1为水位控制开关、R14、Q1、D1 2、继电器K2组成，当反应槽内液体超过限定位置时，P1为水位传感器吸合，Q1基极为“1”继电器电平，继电器K2吸合，抽水电机插座供电。

7.直流电源是由变压器T1、电源开关S2、二极管D13、D14、D15、D16、C9、C8、稳压集成电路IC6组成，AC18V电压经D13～D16组成桥式整流电路，将交流转换直流电压，C9、IC6、C8组成直流稳压电路，输出+12V电压。

本发明的秸秆生物反应堆智能控制方法如下：送气控制系统1接收光敏电阻9和送气开关7的数据和指令，对送气电机2发出送气工作指令；排液控制系统3根据水位传感器4的信号向排液泵5发送信号。

所述的水位传感器4对水位到达设定值后将工作信号传送到排液控制系统3。

所述的送气控制系统1是根据定时拨码器10的设定时间控制送气电机2的工作时间。

本发明的秸秆生物反应堆智能控制方法详细过程如下：开启光控开关，使其处在工作状态，在有光源的情况下送气电机始终处于工作状态，光源消失时送气电机自动停止运转；关闭光控开关开启手动送气开关时，送气电机始终处于工作状态，关闭手动送气开关送气电机停止运转；调节定时拨码器设定时间，开启送气开关，送气电机在设定时间内工作，设定时间结束时，二氧化碳送气风机停止运转；水位传感器在贮液槽中水位高于设定高度时，向排液泵发送工作指令，排液泵开始自动排水，当贮液槽中液面高度低于设定位置时，水位传感器向排液泵发送停止工作指令，排液泵停止工作。进而实现秸秆生物反应堆管理系统的智能化管理，即实现秸秆生物反应堆管理的傻瓜模式，将复杂问题简单化。

本发明体积小，操作灵活方便，使用安全，可大幅度简化管理程序。

本发明将时区控制、光区控制、水位控制、送气控制、排液泵智能控制设计为集成电路，具有体积小，操作灵活方便，使用安全的特点，可大幅度简化管理程序，使复杂问题简单化，并可使用户能快速掌握秸秆生物反应堆管理技术，降低用户保护地生产成本，显著提高经济效益，保障保护地生产的蔬菜食品安全，是专门为农民设计的一种安全、简单、实用的生物反应堆智能控制器。

本发明光敏传感器透光孔顶部设计为透明多棱镜式有机玻璃盖，保证光敏传感器在光照环境恶劣的情况下仍能正常工作。采光孔上端的透明多棱镜式有机玻璃盖兼有防止灰尘、污物堵塞光敏传感器透光孔的作用并保证透光。多棱镜式有机玻璃上盖是利用光学折射原理，能将来自任何方向的光线传导到光敏传感器使其能正常工作。

Claims (1)

1.秸秆生物反应堆智能控制器，它包括电源、排液泵和送气电机，其特征在于结构如下：由送气控制系统和排液控制系统构成了控制系统，送气控制系统的输入端与光敏电阻、手动风机开关和定时拨码器连接，送气控制系统的输出端与送气电机连接，排液控制系统的输入端与水位传感器连接，排液控制系统的输出端与排液泵连接；其电路结构如下：时钟振荡器是由双时基集成电路ICl、电容C1、电容C2、电阻R2、电阻R3、电容C3组成，电阻R2、电阻R1、电容Cl组成RC振荡电路，调节电阻R1改变振荡频率，电阻R1阻值大振荡频率低，所述双时基集成电路IC1的5脚输出脉冲经电容C3给下一级分频器；分频器是由集成电路IC2、电容C4、电阻R4、电阻R6、发光二极管D5组成，所述集成电路IC2 的10脚为脉冲信号输入，所述电容C4为上电清零电容，所述集成电路IC2 的7脚为送气显示输出，发光二极管D5为送气显示LED，所述集成电路IC2 的3脚为6分钟脉冲输出；计数器是由双十六进制计数器IC3，分别组成为“分”及“时”计数器，所述双十六进制计数器IC3 的1脚为6分钟脉冲输入端，电容C5为上电清零电容，拨码开关J1拨码开关为“时” 分的小数位设定，当达到1小时所述双十六进制计数器IC3 的6、4脚为“1”电平时，与非门IC4的5、6脚为“l”电平，与非门IC4的4脚为“0”电平，送入反向器IC5的5脚，反向器IC5的6脚为“1”电平，经电阻R15、电容C12、电阻R5组成的积分电路后送入所述双十六进制计数器IC3的7脚清零，该级重新计数，同时与非门IC4的4脚的“0”电平送入反向器IC5的3脚，反向器IC5的4脚输出为“1”电平，送入所述双十六进制计数器IC3的9脚“时”计数，当达到10小时，所述双十六进制计数器IC3的14、12脚为“1”电平时，与非门IC4的1、2脚为“1”电平、与非门IC4的3脚为“0”电平，送入反向器IC5的1脚，反向器IC5的2脚为“1”电平，送入所述双十六进制计数器IC3的15脚清零，该级重新计数，电容C6为上电清零电容，拨码开关J2为“时”个位设定；定时输出电路是由与非门IC4、电阻R15、电阻R8、电容C7组成，当上电后与非门IC4的12、13脚为“0”电平、ll脚为“1”电平，经送气开关S3、电阻R9、二级管D10送入三极管Q2基极，三极管Q2导通，继电器K1吸合，送气电机插座供电，当定时达到设定值时，与非门IC4的12、13脚为“1”电平，11脚为“O”电平，经送气开关S3、电阻R9、二级管D1O送入三级管Q2基极，三极管Q2截止，继电器K1断电不吸合，送气电机插座停止供电；光敏控制触发器是由双时基集成电路ICl、电阻R12、电阻Rll、光敏电阻R13、光敏控制开关S4、电容C8、二极管D11、电阻R10组成，当有光线照射时光敏电阻R13电阻值降低，所述双时基集成电路IC1的9脚为“1”电平输出，经二极管Dll、电阻R10送入三级管Q2基极，三级管Q2导通继电器K1吸合，送气电机插座供电，调节电阻R11可以控制光敏控制开关S4灵敏度；水位控制器是由水位控制开关P1、电阻R14、三级管Q1、二极管D12、继电器K2组成，当反应槽内液体超过限定位置时，水位控制开关P1为水位传感器吸合，三级管Q1基极为1电平，继电器K2吸合，抽水电机插座供电；直流电源是由变压器T1、电源开关S2、二极管D13、二极管D14、二极管D15、二极管D16、电容C9、电容C8、稳压集成电路IC6组成，ACl8V电压经二级管D13～D16组成桥式整流电路，将交流转换直流电压，电容C9、稳压集成电路IC6、电容C8组成直流稳压电路，输出+12V电压。

2.根据权利要求1所述的秸秆生物反应堆智能控制器，其特征在于所述的定时拨码器的输入端与送气开关连接。

3.根据权利要求1所述的秸秆生物反应堆智能控制器，其特征在于所述的光敏电阻的输入端与光控开关连接。

4.根据权利要求1所述的秸秆生物反应堆智能控制器，其特征在于所述的电源与排液泵和送气电机之间设有电气保护装置。

5.根据权利要求1所述的秸秆生物反应堆智能控制器，其特征在于所述的光敏电阻透光孔上方设有透明多棱镜式有机玻璃盖。

6.一种采用如权利要求1所述秸秆生物反应堆智能控制器的秸秆生物反应堆智能控制方法，其特征在于送气控制系统接收光敏电阻和送气开关的数据和指令对送气电机发送送气工作指令；排液控制系统根据水位传感器发出的信号向排液泵发送信号。

7.根据权利要求6所述的秸秆生物反应堆智能控制方法，其特征在于所述的水位传感器在水位到达设定值后将工作信号传送到排液控制系统。

8.根据权利要求6所述的秸秆生物反应堆智能控制方法，其特征在于所述的送气控制系统是根据定时拨码器的设定时间控制送气电机的工作时间。

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