CN202172662U

CN202172662U - 二氧化碳施肥机

Info

Publication number: CN202172662U
Application number: CN2011202418644U
Authority: CN
Inventors: 王立文; 邵晓根; 席建忠
Original assignee: Xuzhou University of Technology
Current assignee: Xuzhou University of Technology
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2021-07-11

Abstract

本实用新型提供一种二氧化碳施肥机，涉及温室中二氧化碳增施技术领域。它有一高压CO₂气源，与高压CO₂气源连接的CO₂传输装置，与CO₂传输装置连接的控制装置和缓冲罐；将CO₂传输装置和控制装置安装在控制箱内；CO₂传输装置包括与高压CO₂气源连接的进气阀，进气阀通过管路连接有出气阀；进气阀上连接有继电器Ⅰ，继电器Ⅰ连接有压力控制器，压力控制器连接在进气阀与出气阀之间的管路上；出气阀上连接有继电器Ⅱ；继电器Ⅰ和继电器Ⅱ均与控制装置连接；缓冲罐连接在进气阀与出气阀之间的管路上。

Description

二氧化碳施肥机

技术领域

本实用新型涉及温室中二氧化碳增施技术领域，具体是一种二氧化碳施肥机。

背景技术

CO₂是植物光合作用的原料，对植物生长发育具有重要作用。研究表明，适当提高环境CO₂浓度，可促进植物光合作用、提高水分利用率、增加作物产量。温室是现代化农业的重要组成部分，可为城乡居民提供大量优质的反季节蔬菜。为了提高温室作物产量，许多温室生产中需要向作物提供CO₂作肥料。

目前，国内尚无控制纯净CO₂气体定量定时增施的设备。国内外温室CO₂增施方法有：化学反应法、燃烧法、颗粒CO₂施肥法、液体CO2施肥法四种。其中，化学反应法采用硫酸与碳酸盐发生化学反应，产生CO2，其特点是有副产物、硫酸有腐蚀性，操作不安全。燃烧法是通过燃烧煤油或煤球等物质产生CO₂，但同时会产生CO、SO2等有害气体，且影响温室内热环境。颗粒CO₂施肥法是一种将固体颗粒埋入地下使其缓慢释放CO₂的方法，缺点是操作不便，CO₂释放量难以控制。液体CO₂施肥法最为清洁安全、操作方便，但是因为难以控制CO₂施用量而使其应用受到限制。各种CO₂增施方法并存，这些方法人工工作量大，成本高，因此没有得到普遍性推广。近几年以来，国内出现了一种“吊带式CO₂气肥”，将化学反应剂吊在温室内部空间使其缓慢反应产生CO₂，这种方法可看作是化学反应法的变种。

发明内容

本实用新型提供一种二氧化碳施肥机，可以定时定量地向温室内增施二氧化碳，具有手动、定时和自动三种工作模式。

本实用新型是以如下技术方案实现的：一种二氧化碳施肥机，包括高压CO₂气源，与高压CO₂气源连接的CO₂传输装置，与CO₂传输装置连接的控制装置和与CO₂传输装置连接的缓冲罐；将CO₂传输装置和控制装置安装在控制箱内；所述的CO₂传输装置包括与高压CO₂气源连接的进气阀，进气阀通过管路连接有出气阀；进气阀上连接有用于控制进气阀开、闭的继电器Ⅰ，与继电器Ⅰ连接的压力控制器，压力控制器连接在进气阀与出气阀之间的管路上；出气阀上连接有用于控制出气阀开、闭的继电器Ⅱ；继电器Ⅰ和继电器Ⅱ均与控制装置连接；缓冲罐连接在进气阀与出气阀之间的管路上。

本实用新型的有益效果是：通用性强、操作方便、成本低廉，有利于推广。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型原理框图；

图2是CO₂传输装置结构示意图；

图3是控制装置原理图；

图4是控制装置电路图。

图中：1、高压CO₂气源，2、控制箱，3、控制装置，4、CO₂传输装置，41、进气阀，42、继电器Ⅰ，43、压力控制器，44、出气阀，45、继电器Ⅱ，5、缓冲罐，6、开关信号接口Ⅰ，7、开关信号接口Ⅱ。

具体实施方式

如图1所示，二氧化碳施肥机有一高压CO₂气源1，高压CO₂气源1连接有CO₂传输装置4，CO₂传输装置4分别与控制装置3、缓冲罐5连接；控制装置3用于向CO₂传输装置4提供控制信号。将CO₂传输装置4和控制装置3安装在控制箱2内。其中：高压CO2气源1：为市场通用的CO2高压钢瓶，其公称工作压力为15Mpa，容积40L，按0.6kg/L标准充装CO₂，充满CO2时压力7～8 Mpa。为了安全使用，其运输、存放和工作环境一般不超过31度。缓冲罐5：缓冲罐的作用是临时存放CO₂，从高压CO₂气源1输出的CO₂先存放到缓冲罐中，然后再充入温室，这样做的目的是便于气体释放量的测量。为安全方便起见，缓冲罐采用市场上通用的压力容器，其规格与家用液化石油气罐相同。

如图2所示， CO₂传输装置4有一与高压CO₂气源1连接的进气阀41，进气阀41通过管路连接有出气阀44；进气阀41上连接有用于控制进气阀开、闭的继电器Ⅰ42，与继电器Ⅰ42连接的压力控制器43，压力控制器43连接在进气阀41与出气阀44之间的管路上；出气阀44上连接有用于控制出气阀开、闭的继电器Ⅱ45；继电器Ⅰ42和继电器Ⅱ45均与控制装置连接；缓冲罐5连接在进气阀41与出气阀44之间的管路上；控制装置3通过开关信号接口Ⅰ6、开关信号接口Ⅱ7分别向继电器Ⅰ42、继电器Ⅱ45发出控制信号。本实施例中：进气阀41：型号Q23XD-2L，通过气管接头与高压CO₂气源连接；继电器Ⅰ42：型号ZG3T-305B，用于控制进气阀的开启和闭合；压力控制器43：型号PC-220-2.00C1.70C，管道气压等于或大于2Kg时触点断开，管道气压小于或等于1.7Kg时触点闭合；出气阀44：型号Q23XD-2L，通过气管接头接入温室；继电器Ⅱ45：型号ZG3T-305B，用于控制进气阀2的开启和闭合。进气阀41、继电器Ⅰ42、压力控制器43、出气阀44和继电器Ⅱ45与220V市电连接。

如图3所示，控制装置3由微型计算机、与微型计算机连接用于显示工作模式、温度等显示器、与微型计算机连接用于设定工作模式、定时时间等的键盘、与微型计算机连接的用来控制CO₂传输装置的输出电路、与微型计算机连接用于外部通讯的通信模块、与微型计算机连接的数字时钟、与微型计算机连接用于采集温室内温度的温度传感器、与微型计算机连接用于模数转换的AD转换器和与微型计算机连接用于储存数据的存储器组成。

如图4所示，微型计算机采用51单片机，显示器采用液晶显示模块LCD12864，键盘采用16键矩阵键盘，数字时钟采用时间芯片DS1302，存储器采用A存储芯片T24C1024，AD转换器采用数模转换器ADC0832,输出电路采用数字输出控制电路，通讯模块采用CC1100无线芯片可以实现与PC机通信。液晶显示模块LCD12864的14、15、18、19、20脚分别与51单片机的3、2、1、5、4脚连接；16键矩阵键盘的8个端口通过电阻分别与51单片机的P00～P07脚连接；时间芯片DS1302的5～7脚分别与51单片机的25、27、26脚连接，数模转换器ADC0832的5～7脚分别与51单片机的22～24脚连接。数字输出控制电路包括电阻和三极管，电阻的一端与51单片机的一个端口连接，另一端与三极管的基极连接，三极管的发射极作为输出信号接口，51单片机的7脚通过J3接口与开关信号接口Ⅰ连接、51单片机的8脚通过J4接口与开关信号接口Ⅱ连接。

本装置具有手动增施、定时增施和自动增施三种工作模式。其中，手动增施即人工操作系统，通过按压控制面板上的键盘按钮启动增施。手动增施模式可以任意时间向温室增施任意数量的CO₂，这种方法使用最灵活。定时增施是指温室管理员根据当天的天气情况，为系统设置一定数量的增施次数（最多每天五次，最少一次）和增施时间，当实际时间符合设置的增施时间时，系统自动启动增施过程。定时增施的设置仅在本天24时以前有效，这也是“定时”的含义。自动增施模式下，系统每天根据事先设置的增施时间和增施数量自动启动增施过程。自动增施与定时增施的区别是：定时增施的设置只有当天有效，而自动增施模式一旦启动，系统在每天都会自动工作。这三种增施模式各有特点，温室管理员可根据温室作物生长的情况和天气状况自动选取工作模式。

因为温室的体积一定，所以一旦目标CO₂浓度确定，可根据公式“CO₂增施体积量=温室体积×（目标CO₂浓度-当前CO₂浓度）”来确定需要增施的CO₂体积量。上述公式中，“当前CO₂浓度”是一个经验值，一般为0.04%。用户可以根据此公式计算出CO₂增施体积量，然后在设备中加以设置。本装置根据用户设置的充气量向温室增施CO₂，CO₂增施量以“罐”为单位，罐即系统的CO₂缓冲罐，每罐气的出气量为35升（也可以更换其他容积的缓冲气罐）。每次向温室增施的罐数可人工调节，最少罐数为1，最大罐数不限。为使用户对每罐CO₂气体量有感性认识，举例如下：某温室长100米，宽6米，均高1.7米，则其体积为1020立方米，充入1罐即35升CO₂，温室内CO₂浓度升高约35ppm，（大气中的CO₂浓度一般约400ppm），温室中的作物一般在800～1000ppm可明显提高产量，为使温室中的CO₂浓度达到这个水平，每次约需增施CO₂ 25罐。

工作过程具体如下步骤：

1、当缓冲罐中没有CO₂气时，压力控制器触点闭合，这时，微型计算机通过开关信号接口Ⅰ向继电器Ⅰ输出“开”信号，继电器Ⅰ触点闭合，进气阀的电流回路接通，高压CO₂气源中的气体通过进气阀流入缓冲罐；

2、当缓冲罐中的CO₂气体压力等于2Kg时，压力控制器触点断开，进气阀电流回路断开，进气阀关闭，同时微型计算机通过开关信号接口Ⅰ向继电器Ⅰ输出“关”信号，继电器Ⅰ触点断开，从而保证进气阀关闭；CO₂气体不再进入缓冲罐，从而使缓冲罐中的气压保持在2Kg；

3、如果需要向温室内释放CO₂，微型计算机通过开关信号接口Ⅱ向继电器Ⅱ输出“开”信号，继电器Ⅱ触点闭合，出气阀电流回路接通，出气阀打开，缓冲罐中的CO₂通过出气阀向温室排放，由于缓冲罐的容积一定，其气压也一定是2Kg（约二个大气压），所以，当出气阀打开时，向温室排放的CO₂气体体积量也是一定的（其体积是缓冲罐的容积）；这就保证了每次向温室增施的CO₂体积量是一定的，并且是可知的；

4、缓冲罐中的CO₂释放完毕后，微型计算机通过开关信号接口Ⅱ向继电器Ⅱ输出“关”信号，继电器Ⅱ触点断开，出气阀电流回流断开，出气阀关闭；

5、根据需要向温室增施CO₂的次数，重复上述1～4步；重复次数= CO₂增施体积量/缓冲罐容积。

Claims

1.一种二氧化碳施肥机，其特征在于：包括高压CO₂气源（1），与高压CO₂气源（1）连接的CO₂传输装置（4），与CO₂传输装置（4）连接的控制装置（3）和与CO₂传输装置（4）连接的缓冲罐（5）；将CO₂传输装置（4）和控制装置（3）安装在控制箱内；所述的CO₂传输装置（4）包括与高压CO₂气源（1）连接的进气阀（41），进气阀（41）通过管路连接有出气阀（44）；进气阀（41）上连接有用于控制进气阀开、闭的继电器Ⅰ（42），与继电器Ⅰ（42）连接的压力控制器（43），压力控制器（43）连接在进气阀（41）与出气阀（44）之间的管路上；出气阀（44）上连接有用于控制出气阀开、闭的继电器Ⅱ（45）；继电器Ⅰ（42）和继电器Ⅱ（45）均与控制装置连接；缓冲罐（5）连接在进气阀（41）与出气阀（44）之间的管路上。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳施肥机，其特征在于：所述的控制装置（3）包括微型计算机；与微型计算机连接用于显示工作模式、温度的显示器；与微型计算机连接用于设定工作模式、定时时间的键盘；与微型计算机连接的用来控制CO₂传输装置的输出电路；与微型计算机连接用于外部通讯的通信模块；与微型计算机连接的数字时钟；与微型计算机连接用于采集温室内温度的温度传感器；与微型计算机连接用于模数转换的AD转换器；与微型计算机连接用于储存数据的存储器。