具有pH檢測與實時控制功能的營養液加熱消毒系統的製作方法

2023-07-22 22:51:41 1

專利名稱：具有pH檢測與實時控制功能的營養液加熱消毒系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有PH檢測與實時控制功能的營養液加熱 消毒系統，屬於無土栽培技術領域。
背景技術：
無土栽培是現代設施農業中一項重要的技術，現代的無土栽培大 致分為基質栽培和無基質栽培兩大類。基質栽培，即作物根系固定在 基質中，植株通過基質吸收營養液。而無基質栽培一般稱為"水栽 培"，即根系直接和營養液接觸。無論是基質栽培還是無基質栽培的 無土栽培方式，作物都要通過營養液來吸收生長所必需的養分。因此， 營養液成為無土栽培技術的核心。但隨著無土栽培面積的不斷擴大， 在營養液循環使用過程中因根傳病害發生而失敗的事例也越來越多。發展封閉式營養液循環栽培技術，需要解決的首要問題是營養液循 環使用前必須進行殺菌和消毒。加熱消毒是常用的消毒方法之一。在對營養液進行加熱消毒前，對營養液的pH值進行在線檢測並 實時控制是加熱消毒中必不可少的過程。實用新型內容本實用新型的目的就是要提供一種具有pH檢測與實時控制功能 的營養液加熱消毒系統，該系統能準確地檢測出營養液的PH值，並 對其進行實時的調整，以滿足加熱消毒的要求，進一步完善加熱消毒 設備，更好的適應農業生產的需要。為達到本實用新型的目的所採取的技術方案，主要包括帶有8攪拌裝置的7營養液罐，以及通過主泵9與營養液罐7連通的加熱消 毒機15，其特徵在於，與營養液罐7相連的還有可調流量電磁閥a3 和可調流量電磁閥b6，與可調流量電磁閥a3的另一端相連的是酸泵 2和酸液罐1，與可調流量電磁閥b6的另一端相連的是鹼泵5和鹼液 罐4，在主泵9和加熱消毒機15之間還順序連通有過濾器10， pH傳 感器ll，溫度傳感器12和常開電磁閥13，在常開電磁閥13的入口 端還接有常閉電磁閥14，常閉電磁閥14的另一端通往營養液罐7; 本系統還包括一控制循環過程的控制箱，pH傳感器11和溫度傳感器 12都與該控制箱相連接，提供控制過程所需的信號。上述的具有pH檢測與實時控制功能的營養液加熱消毒系統中， 所述的控制箱包含的主體控制電路主要包括pH信號放大電路，信號放大電路採用由三個LF356組成的儀用 放大電路；電磁閥控制電路，電磁閥控制電路主要包括同向門7407，光藕 4N25和固態繼電器，固態繼電器的輸出端連接在電磁閥控制電路中， 當電磁閥控制電路的輸入端為低電平時，光藕工作，從而可以使固態 繼電器導通，使電磁閥通電工作，因此可以通過控制輸入端的電平狀 態來控制電磁閥的工作；單片機及數碼顯示電路，主要有89S52單片機和數碼顯示； 模數轉換電路，主要為AD574A模數轉換晶片，來自信號放大電 路的模擬信號進入AD轉換晶片中，模擬信號轉化成數位訊號，再輸 入到單片機中；數字溫度傳感器DS18B20，將營養液的溫度直接傳輸給單片機。 上述的具有pH檢測與實時控制功能的營養液加熱消毒系統中， 在過濾器10後設有一個三通，該三通分為兩個支路， 一個支路經過 pH傳感器11、溫度傳感器12、常開電磁閥13通向加熱消毒機15，另一個支路直接經常開電磁閥13通向加熱消毒機15。上述的具有pH檢測與實時控制功能的營養液加熱消毒系統中，pH傳感器11與pH信號放大電路相連，營養液的酸鹼特性通過pH傳 感器傳給pH信號放大電路進行放大，數字溫度傳感器可以直接測出 營養液的溫度，並傳輸給單片機。 本實用新型具有如下優點1. 該裝置與加熱消毒機聯合使用，彌補了加熱消毒機在營養液pH檢測與實時控制方面的不足，實現了營養液加熱消毒的完全自動 化。2. 在加酸或加鹼對pH值進行調節的過程中，對營養液的pH值進 行在線實時檢測，省去了繁雜的現場pH測量過程，使pH值調節更加 及時、準確。


圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的控制部分示意圖；圖3為本實用新型的pH信號放大電路圖；圖4為本實用新型的單片機及數碼顯示電路圖；圖5為本實用新型的電磁閥控制電路圖；圖6為本實用新型的溫度傳感器電路圖；圖7為本實用新型的模數轉換電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明依據本實用新型提出的具體細節及工作情況。圖中l為酸液罐，2為酸泵，3為可調流量電磁閥a， 4為鹼液罐， 5為鹼泵6為可調流量電磁閥b， 7為營養液罐，8為攪拌裝置，9為主泵，IO為過濾器，ll為pH傳感器，12為溫度傳感器，13為常開 電磁閥，14為常閉電磁閥，15為加熱消毒機。如圖l、圖2所示，本實用新型主要包括四部分第一部分主管路部分，包括營養液罐7，攪拌裝置8，主泵9，過濾器IO， pH傳感 器ll,溫度傳感器12，常開電磁閥13，常閉電磁閥14;第二部分加 酸管路部分，包括酸液罐l，酸泵2，可調流量電磁閥a3;第三部分 加鹼管路部分，包括鹼液罐4，鹼泵5，可調流量電磁閥b6。在第一 部分中，攪拌裝置8的主要作用是通過不斷的攪拌，以使營養液混合 均勻；過濾器10的主要作用是濾去營養液中的懸浮雜質；經過過濾 後，營養液分為兩個支路，其中一個支路通過pH傳感器ll和溫度傳 感器12將營養液的酸鹼信號和溫度信號傳給控制箱；常開電磁閥13 和常閉電磁閥14的作用是控制所在管路的流通與關閉。第二部分和第三部分的運作情況基本相同，只是運作條件不同當營養液的pH值較條件值偏鹼時，第一部分加酸管路開始運作，通過可調流量電磁閥a3調節加入酸量的大小；反之則第二部分加鹼管路開始運作，通 過可調流量電磁闊b6調節加入鹼量的大小。本實用新型的第四部分為控制部分，前三部分的運作都要依靠第四部分來實施，在這部分中主要包括三個單元第一是信號單元，包括pH信號放大電路和溫度傳感器，來自pH傳感器的信號經過放大和調整後，通過模數轉換轉換成數位訊號，輸入單片機中；來自數字溫 度傳感器的溫度信號也輸入單片機中；第二單元是單片機及數碼顯示 單元即單片機及顯示電路，此單元主要單片機、驅動電路和顯示電路 組成，完成營養液pH值的計算及其顯示，同時根據pH值來輸出電磁閥的控制信號，可以由此讀出營養液的pH值；第三單元是控制單元，主要有電磁閥控制電路，裝置中的電磁閥由此單元來控制，整個管路 的循環狀態由此決定。整個控制部分的主體是單片機，控制信號由單 片機發出。本具有pH檢測與實時控制功能的營養液加熱消毒系統中，所述的控制箱包含的主體控制電路主要包括pH信號放大電路(見圖3)， pH信號放大電路採用由三個LF356組成的儀用放大電路；圖5為電 磁閥控制電路，電磁閥控制電路主要包括同向門7407，光藕4N25和 固態繼電器，固態繼電器的輸出端連接在電磁閥控制電路中，當電磁 閥控制電路的輸入端為低電平時，光藕工作，從而可以使固態繼電器 導通，使電磁闊通電工作，因此可以通過控制輸入端的電平狀態來控 制電磁閥的工作；圖4為單片機及數碼顯示電路，主要有89S52單片 機和數碼顯示；圖7為模數轉換電路，主要為AD574A模數轉換晶片， 來自信號放大電路的模擬信號進入AD轉換晶片中，模擬信號轉化成 數位訊號，再輸入到單片機中；圖6為數字溫度傳感器電路圖，其數 字溫度傳感器DS18B20，將營養液的溫度直接傳輸給單片機。pH傳感 器11與pH信號放大電路相連，營養液的酸鹼特性通過pH傳感器傳 給lpH信號放大電路進行放大，數字溫度傳感器可以直接測出營養液 的溫度，並傳輸給單片機。如圖1、 2，已配好的營養液盛放在營養液罐7中，攪拌裝置8 和主泵9由同一電源控制，但與控制箱完全獨立。設備開啟時，攪拌 裝置8和主泵9同時啟動，同時控制箱也開始啟動。營養液罐7中的 營養液在主泵9的作用下，經過濾器10過濾，通過--個三通後分為 兩個支路，其中裝有pH傳感器11和溫度傳感器12的支路通過傳感 器將營養液的pH信號和溫度信號傳輸給控制箱中的單片機，數碼顯 示電路在單片機的控制下，顯示出營養液的pH值，根據pH值的情況， 單片機發出控制信號，使各受控制的電磁閥和泵根據信號做出反應。通過傳感器的檢測，當營養液3.9《pH《4. 1時，滿足加熱消毒 的要求，此時受控制的電磁閥和泵全保持不動作狀態，常開電磁閥 13仍處於開放狀態，常閉電磁閥14仍處於關閉狀態，營養液通過常 開電磁閥13進入加熱消毒機中；當營養液pFK3.9時，較加熱消毒要求偏酸，檢測出營養液pH值的同時，常開電磁閥13關閉，常閉電 磁閥14打開，營養液通過常閉電磁閥14回流至營養液罐7中，同時 鹼泵5和可調流量電磁闊b6開始啟動，鹼液由鹼液罐4進入營養液 罐7中，可調流量電磁閥b6根據營養液實際pH與要求pH值的偏差 適量調節加入的鹼量，加鹼的同時，攪拌裝置一直在攪拌，使得營養 液的pH均勻。當傳感器檢測出營養液3.9《pH《4.1，滿足加熱消毒 的要求時，此時鹼泵5和可調流量電磁閥b6停止動作，恢復常態， 常開電磁閥13恢復開放狀態，常閉電磁閥14恢復關閉狀態，營養液 通過常開電磁闊13進入加熱消毒機中。當營養液pH〉4.1時，較加熱消毒要求偏鹼，檢測出營養液pH值 的同時，常開電磁閥13關閉，常閉電磁閥14打開，營養液通過常閉 電磁閥14回流至營養液罐7中，同時酸泵2和可調流量電磁閥a3開 始啟動，酸液由酸液罐4進入營養液罐7中，可調流量電磁閥a3根 據營養液實際PH與要求pH值的偏差適量調節加入的酸量，加酸的同 時，攪拌裝置一直在攪拌，使得營養液的pH均勻。當傳感器檢測出 營養液3.9《pH《4. 1時，滿足加熱消毒的要求，此時酸泵2和可調 流量電磁閥a3停止動作，恢復常態，常開電磁閥13恢復開放狀態， 常閉電磁閥14恢復關閉狀態，營養液通過常開電磁閥13進入加熱消 毒機中。最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方 案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本 領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修 改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均 應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1. 一種具有pH檢測與實時控制功能的營養液加熱消毒系統包括帶有(8)攪拌裝置的(7)營養液罐，以及通過主泵(9)與營養液罐(7)連通的加熱消毒機(15)，其特徵在於，與營養液罐(7)相連的還有可調流量電磁閥a(3)和可調流量電磁閥b(6)，與可調流量電磁閥a(3)的另一端相連的是酸泵(2)和酸液罐(1)，與可調流量電磁閥b(6)的另一端相連的是鹼泵(5)和鹼液罐(4)，在主泵(9)和加熱消毒機(15)之間還順序連通有過濾器(10)，pH傳感器(11)，溫度傳感器(12)和常開電磁閥(13)，在常開電磁閥(13)的入口端還接有常閉電磁閥(14)，常閉電磁閥(14)的另一端通往營養液罐(7)；本系統還包括一控制循環過程的控制箱，pH傳感器(11)和溫度傳感器(12)都與該控制箱相連接，提供控制過程所需的信號。
2、 根據權利要求1所述的具有pH檢測與實時控制功能的營養液 加熱消毒系統，其特徵在於，所述的控制箱包含的主體控制電路主要 包括1) pH信號放大電路，信號放大電路採用由三個LF356組成的雙 高阻輸入差分儀用放大電路，LF356的輸入電阻達到1012Q，輸出端 的電容起濾波作用，對輸出信號進行調整；2) 電磁閥控制電路，電磁閥控制電路主要包括同向門7407，光 藕4N25和固態繼電器，固態繼電器的輸出端連接在電磁闊控制電路 中；3) 單片機及數碼顯示電路；4) 模數轉換電路，主要包含AD574A模數轉換晶片；5) 數字溫度傳感器電路。
3、 根據權利要求1或2所述的具有pH檢測與實時控制功能的營 養液加熱消毒系統，其特徵在於，在過濾器(10)後設有一個三通， 該三通分為兩個支路， 一個支路經過pH傳感器(11)、溫度傳感器(12)、常開電磁閥(13)通向加熱消毒機(15)，另一個支路直接經 常開電磁閥(13)通向加熱消毒機(15)。
4、 根據權利要求2所述的具有pH檢測與實時控制功能的營養液 加熱消毒系統，其特徵在於，pH傳感器(11)與pH信號放大電路相 連。
5、 根據權利要求2所述的具有pH檢測與實時控制功能的營養液 加熱消毒系統，其特徵在於，單片機為89S52單片機。
6、 根據權利要求2所述的具有pH檢測與實時控制功能的營養液 加熱消毒系統，其特徵在於，數字溫度傳感器為與所述單片機連接的 DS18B20型數字溫度傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種具有pH檢測與實時控制功能的營養液加熱消毒系統，屬於無土栽培技術領域。技術方案包括帶有(8)攪拌裝置的(7)營養液罐、主泵(9)和加熱消毒機(15)，與營養液罐(7)相連的還有可調流量電磁閥a(3)、酸泵(2)、酸液罐(1)和可調流量電磁閥b(6)、鹼泵(5)、鹼液罐(4)，在主泵(9)和加熱消毒機(15)之間還順序連通有過濾器(10)，pH傳感器(11)，溫度傳感器(12)、常開電磁閥(13)和常閉電磁閥(14)；本系統還包括一控制循環過程的控制箱。本系統具有營養液加熱消毒完全自動化，營養液的pH值調節及時、準確等優點。
文檔編號A01G31/02GK201088052SQ200720153829
公開日2008年7月23日 申請日期2007年5月25日 優先權日2007年3月13日
發明者何雄奎, 劉亞佳, 宋衛堂, 曾愛軍, 王雲紅, 王忠義, 許多武 申請人:中國農業大學