CN105527890B - 果园管道精量注肥控制装置及控制方法 - Google Patents

果园管道精量注肥控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种果园管道精量注肥控制装置及控制方法，该装置包括压力变送器、信号调理电路、单片机、显示装置、电磁阀驱动电路、电磁阀、键盘电路电源电路；所述电源电路、信号调理电路、键盘电路、显示装置及电磁阀驱动电路均与单片机连接；所述电源电路还与压力变送器及电磁阀连接，所述电磁阀还与电磁阀驱动电路连接，所述信号调理电路还与压力变送器连接。本发明通过对管道注肥的注肥量进行预设；管道注肥时，压力传感器采集液肥管道中的压力并传送给单片机，根据管道液肥压力与预设注肥量，单片机通过软件程序计算所需的注肥时间，根据此注肥时间控制电磁阀的打开持续时间，注肥量达到预期值时，自动关闭注肥枪，实现果树精量注肥。

Description

果园管道精量注肥控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及果园注肥的研究领域，特别涉及一种果园管道精量注肥控制装置及控制方法。
背景技术
果树采用根部施肥，液体肥料可迅速直达果树根部，果树根系吸收快，浪费少，提高肥料利用率。在果园利用管道注肥，可以更大程度上降低劳动强度，解决农村劳动力匮乏的问题。
然而，现有的管道注肥技术中，存在注肥量不准确的问题，主要表现在，1)注肥的时间完全取决于作业人员的人工操控，不同作业人员注肥的持续时间不同，使得通过注肥枪的注肥量不同；2)即使注肥持续时间相同，在管道的不同区域注肥时，由于管道中压力的不同，也会使注肥量发生变化；3)管道注肥中作业人数发生变化时，也会使影响注肥量的稳定。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种果园管道精量注肥控制装置及控制方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种果园管道精量注肥控制装置，该装置包括压力变送器、信号调理电路、单片机、显示装置、电磁阀驱动电路、电磁阀、键盘电路电源电路；所述电源电路、信号调理电路、键盘电路、显示装置及电磁阀驱动电路均与单片机连接；所述电源电路还与压力变送器及电磁阀连接，所述电磁阀还与电磁阀驱动电路连接，所述信号调理电路还与压力变送器连接。
作为优选的技术方案，压力变送器接在液肥管道上，电磁阀接在注肥枪与液肥管道之间；压力变送器的电源线与电源电路连接、其信号线与信号调理电路连接；电磁阀的电源线与电源电路连接、其控制线与电磁阀驱动电路连接。
作为优选的技术方案，所述显示装置盘面上设置有注肥量显示、压力显示，用于显示注肥量和注肥压力；显示装置盘面还设有“增量”和“减量”按键，用于调节注肥量的大小；“精量注肥”用于开启本控制装置，自动精量注肥；“手动注肥”用于直接开启电磁阀进行人工注肥；“运行指示LD”用于开启电源和运行状态指示。
作为优选的技术方案，该控制装置具有“精量注肥”和“手动注肥”两种注肥模式；
所述“精量注肥”操作方式如下：
按下控制面板上的“精量注肥”按钮，即进入“精量注肥”工作模式，在精量压力变送器PS检测当前管道中液肥的压力，经信号调理电路C2把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥持续时间，此注肥时间即是电磁阀驱动电路驱动电磁阀V打开的持续时间，控制装置经电磁阀驱动电路打开电磁阀V，达到注肥持续时间后，自动关闭电磁阀V，达到精量注肥的目的；
所述“手动注肥”的操作方式如下：
按下控制面板上的“手动注肥”按钮，即进入“手动注肥”工作模式。
作为优选的技术方案，通过按键电路可以预设和调节注肥量。
本发明还提供一种果园管道精量注肥控制装置的控制方法，该方法包括下述步骤：
S1、管道精量注肥工作时，压力变送器检测当前管道中液肥的压力；
S2、信号调理电路把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥持续时间，此注肥时间即是电磁阀驱动电路驱动电磁阀V打开的持续时间；
S3、控制装置经电磁阀驱动电路打开电磁阀，达到注肥持续时间后，自动关闭电磁阀，达到精量注肥的目的。
作为优选的技术方案，步骤S1中，压力变送器检测当前管道中液肥的压力是通过下述方法实现的：
压力变送器直接连接于液肥管道上，液肥管道中的压力经压力变送器变换为0～5V的电压信号，此电压信号的大小即表示当前注肥管道中液肥的压力。
作为优选的技术方案，步骤S2中，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥持续时间的具体方法为：
信号调理电路把压力信号转换成代表压力的数字量D1；在控制装置的单片机中，由按键可以预先设定所需的注肥量，这一注肥量是考虑管道内径、液肥流速后，液肥流量仅由液肥压力和注肥时间而决定的一个数字量D0，即D0＝系数*注肥压力*注肥时间；数字量D1送入单片机，单片机程序根据公式：T＝D0/(C*D1)进行计算；其中T为注肥时间，C为考虑管道内径、液肥流速后，液肥流量与液肥压力和注肥时间乘积之间的系数。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明以单片机、压力变送器和电磁阀为核心构成的管道精量注肥控制装置，可实现管道注肥量的精量调节，以适应不同作业对象(果树的树龄、生长期不同)对肥料用量的要求；
(2)本发明的管道精量注肥控制装置可以根据管道中液肥压力的不同调节注肥时间，减少因管道压力变动而引起的注肥量的不均匀，保证注肥效果；
(3)本发明管道精量注肥控制装置有“精量注肥”和“手动注肥”两种模式，手动模式适用于果园中对液肥需求量特殊的个体果树，模式的转换操作方便灵活；
(4)本发明管道精量注肥控制装置，可保证在多人同时注肥作业时，对果树注肥量的精准控制；
(5)本发明的精量注肥控制装置，通过自动检测管道中药液的压力，调节注肥时间，达到按需施肥的目的，可减少液肥的浪费，保护环境。
附图说明
图1为本发明果园管道精量注肥控制装置的组成示意图；
图2为图1所示果园管道精量注肥控制装置的盘面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本果园管道精量注肥控制装置，包括压力变送器PS、信号调理电路C2、单片机μPC、注肥量显示QD、压力显示PD、运行指示LD、电磁阀驱动电路C3、电磁阀V、键盘电路KB、电源电路C1。
所述单片机与电源电路C1、信号调理电路C2、键盘电路KB、注肥量显示QD、压力显示PD、运行指示LD及电磁阀驱动电路C3分别连接。
压力变送器PS接在液肥管道上，电磁阀V接在注肥枪与液肥管道之间。
所述压力变送器PS的电源线与电源电路C1连接、其信号线与信号调理电路C2连接。
所述电磁阀V的电源线与电源电路C1连接、其控制线与电磁阀驱动电路C3连接。
为了很好的实现本发明，如图2所示，所述控制装置盘面上设置有注肥量显示、压力显示，用于显示注肥压力和注肥量；所述控制装置盘面还设有“增量”和“减量”按键用于调节注肥量的大小；“精量注肥”用于开启本控制装置；“手动注肥”用于直接开启电磁阀进行注肥；“运行指示LD”用于开启电源和运行状态指示。
本装置是这样工作的：
装置启动后，用户可以选择注肥模式，在“精量注肥”模式下，用户根据果树对液肥的需求，经控制装置的按键在线进行注肥量的预设。
管道精量注肥工作时，压力变送器PS检测当前管道中液肥的压力，经信号调理电路C2把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥持续时间，此注肥时间即是电磁阀驱动电路驱动电磁阀V打开的持续时间，控制装置经电磁阀驱动电路打开电磁阀V，达到注肥持续时间后，自动关闭电磁阀V，达到精量注肥的目的。
本实施例的一种果园管道精量注肥控制装置的控制方法，包括下述步骤：
S1、管道精量注肥工作时，压力变送器检测当前管道中液肥的压力；压力变送器检测当前管道中液肥的压力是通过下述方法实现的：
压力变送器直接连接于液肥管道上，液肥管道中的压力经压力变送器变换为0～5V的电压信号，此电压信号的大小即表示当前注肥管道中液肥的压力。
S2、信号调理电路把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥持续时间，此注肥时间即是电磁阀驱动电路驱动电磁阀V打开的持续时间，具体实现方法如下：
信号调理电路把压力信号转换成代表压力的数字量D1；在控制装置的单片机中，由按键可以预先设定所需的注肥量，这一注肥量是考虑管道内径、液肥流速后，液肥流量仅由液肥压力和注肥时间而决定的一个数字量D0，即D0＝系数*注肥压力*注肥时间；数字量D1送入单片机，单片机程序根据公式：T＝D0/(C*D1)进行计算；其中T为注肥时间，C为考虑管道内径、液肥流速后，液肥流量与液肥压力和注肥时间乘积之间的系数。
S3、控制装置经电磁阀驱动电路打开电磁阀，达到注肥持续时间后，自动关闭电磁阀，达到精量注肥的目的。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种果园管道精量注肥控制装置，其特征在于，该装置包括压力变送器、信号调理电路、单片机、显示装置、电磁阀驱动电路、电磁阀、键盘电路、电源电路；所述电源电路、信号调理电路、键盘电路、显示装置及电磁阀驱动电路均与单片机连接；所述电源电路还与压力变送器及电磁阀连接，所述电磁阀还与电磁阀驱动电路连接，所述信号调理电路还与压力变送器连接；
利用上述果园管道精量注肥控制装置实现的控制方法，包括下述步骤：
S1、管道精量注肥工作时，压力变送器检测当前管道中液肥的压力；
S2、信号调理电路把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥时间，此注肥时间即是电磁阀驱动电路驱动电磁阀打开的持续时间；
S3、控制装置经电磁阀驱动电路打开电磁阀，达到注肥持续时间后，自动关闭电磁阀，达到精量注肥的目的。
2.根据权利要求1所述果园管道精量注肥控制装置，其特征在于，压力变送器接在液肥管道上，电磁阀接在注肥枪与液肥管道之间；压力变送器的电源线与电源电路连接、其信号线与信号调理电路连接；电磁阀的电源线与电源电路连接、其控制线与电磁阀驱动电路连接。
3.根据权利要求1所述果园管道精量注肥控制装置，其特征在于，所述显示装置盘面上设置有注肥量显示、压力显示，用于显示注肥量和注肥压力；显示装置盘面还设有“增量”和“减量”按键，用于调节注肥量的大小；“精量注肥”用于开启本控制装置，自动精量注肥；“手动注肥”用于直接开启电磁阀进行人工注肥；“运行指示LD”用于开启电源和运行状态指示。
4.根据权利要求3所述果园管道精量注肥控制装置，其特征在于，该控制装置具有“精量注肥”和“手动注肥”两种注肥模式；
所述“精量注肥”操作方式如下：
按下控制面板上的“精量注肥”按钮，即进入“精量注肥”工作模式，在精量压力变送器检测当前管道中液肥的压力，经信号调理电路把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥持续时间，此注肥时间即是电磁阀驱动电路驱动电磁阀打开的持续时间，控制装置经电磁阀驱动电路打开电磁阀，达到注肥持续时间后，自动关闭电磁阀，达到精量注肥的目的；
所述“手动注肥”的操作方式如下：
按下控制面板上的“手动注肥”按钮，即进入“手动注肥”工作模式。
5.根据权利要求1所述果园管道精量注肥控制装置，其特征在于，通过按键电路可以预设和调节注肥量。
6.一种果园管道精量注肥控制装置的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、管道精量注肥工作时，压力变送器检测当前管道中液肥的压力；
S2、信号调理电路把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥持续时间，此注肥时间即是电磁阀驱动电路驱动电磁阀打开的持续时间；
S3、控制装置经电磁阀驱动电路打开电磁阀，达到注肥持续时间后，自动关闭电磁阀，达到精量注肥的目的。
7.根据权利要求6所述的果园管道精量注肥控制装置的控制方法，其特征在于，步骤S1中，压力变送器检测当前管道中液肥的压力是通过下述方法实现的：
压力变送器直接连接于液肥管道上，液肥管道中的压力经压力变送器变换为0～5V的电压信号，此电压信号的大小即表示当前注肥管道中液肥的压力。
8.根据权利要求6所述的果园管道精量注肥控制装置的控制方法，其特征在于，步骤S2中，此数字量与预先设定的注肥量经单片机计算后，获得注肥持续时间的具体方法为：
信号调理电路把压力信号转换成代表压力的数字量D1；在控制装置的单片机中，由按键可以预先设定所需的注肥量，这一注肥量是考虑管道内径、液肥流速后，注肥量仅由注肥压力和注肥时间而决定的一个数字量D0，即D0＝系数*注肥压力*注肥时间；数字量D1送入单片机，单片机程序根据公式：T＝D0/(C*D1)进行计算；其中T为注肥时间，C为考虑管道内径、液肥流速后，注肥量与注肥压力和注肥时间乘积之间的系数。
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