2.自動(dòng)精準(zhǔn)灌溉施肥機(jī)控制系統(tǒng)

2.1控制系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)由灌溉水與肥液供給控制系統(tǒng)組成。其中，肥液供給控制系統(tǒng)由抽吸肥液用的文丘里施肥器、控制電磁閥、傳感器(主要測(cè)定PH值、EC值等)和混合罐、肥料罐組成，如圖2所示。

2.2控制系統(tǒng)原理

肥液罐里的高濃度肥液經(jīng)過(guò)濾器后由文丘里施肥器注入到混合罐，肥料泵從混合罐抽出肥液輸送進(jìn)入灌溉主管道中，同時(shí)設(shè)置支管連接注肥器，作為注肥器的進(jìn)水管。設(shè)置EC測(cè)量?jī)x檢測(cè)主水管道

中的肥液濃度，將檢測(cè)得到的濃度值反饋到單片機(jī)與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)信號(hào)差值通過(guò)控制電磁閥開(kāi)關(guān)脈沖寬度調(diào)節(jié)施肥量，使主管道中的肥液濃度值與設(shè)定值保持一致，酸堿度的調(diào)節(jié)與肥液濃度調(diào)節(jié)類似。

2.3控制系統(tǒng)運(yùn)行

當(dāng)設(shè)定條件或土壤水分探測(cè)儀探測(cè)到需灌水時(shí)，打開(kāi)肥料泵使其工作，借用穩(wěn)壓閥使主管道中的灌溉水恒壓流動(dòng)，灌溉水經(jīng)過(guò)管道1流向灌水器進(jìn)行灌水作業(yè);當(dāng)需要施肥時(shí)，打開(kāi)文丘里吸肥管和通往混合罐管路的電磁閥，啟動(dòng)肥料泵，一部分灌溉水經(jīng)過(guò)管道1和2流向管道3和4，給混合灌補(bǔ)水，同時(shí)灌溉水流經(jīng)文丘里管產(chǎn)生負(fù)壓，把液肥從肥料桶吸出流向混合罐，已經(jīng)混合充分的肥液在肥料泵的加壓作用下進(jìn)入管道1流向灌水器進(jìn)行施肥水作業(yè)。流入混合罐的水流是沿切向流入的，故液肥與混合罐中的水能夠很好地混合。混合罐安裝了液位控制閥，會(huì)在混合罐中的水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉混合罐與補(bǔ)水管道之間的通道，當(dāng)混合罐中的液位下降時(shí)自動(dòng)打開(kāi)。

為了能實(shí)時(shí)高精度地檢測(cè)混合罐中肥液的EC值和PH值，在肥料泵的出水口處引出一路水流2,同時(shí)在此檢測(cè)PH值和EC值。單片機(jī)控制程序得到PH值和EC值傳感器的檢測(cè)值后，根據(jù)先前設(shè)定的肥料配比，計(jì)算發(fā)出吸肥管路電磁閥開(kāi)關(guān)脈沖寬度指令，通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使混合液中的肥料配比保持在限定的范圍之內(nèi)。

2.4灌水總量、施肥量和肥液配比以及肥液混合控制

2.4.1灌水總量的控制

系統(tǒng)對(duì)灌水總量采用獨(dú)立控制，由于主管道內(nèi)灌溉水恒壓流動(dòng)，灌水總量與灌溉時(shí)間成正比，單片機(jī)通過(guò)控制閥門開(kāi)關(guān)時(shí)長(zhǎng)控制灌水總量。

2.4.2施肥量和肥液配比的控制

施肥控制必須完成兩種控制，即肥液配比控制和施肥量控制。采用時(shí)序控制的方式，即可較準(zhǔn)確地控制施肥量和肥液配比。同樣，由于主管道內(nèi)灌溉水恒壓流動(dòng)，施肥量與灌溉時(shí)間成正比，通過(guò)控制時(shí)間來(lái)控制施肥量，即也用控制閥門開(kāi)關(guān)時(shí)長(zhǎng)控制施肥量。

2.4.3肥液混合系統(tǒng)控制原理

由于控制系統(tǒng)的電磁閥僅有開(kāi)關(guān)兩種工作狀態(tài)，又因?yàn)榛旌瞎拗械姆室夯旌暇哂性诰€性，因此肥液混合系統(tǒng)也具有實(shí)時(shí)、延遲和不確定等特性，系統(tǒng)的滯后和慣性極大，采用傳遞函數(shù)的原理很難確定，所以肥液混合系統(tǒng)采用模糊控制法。