專利名稱：具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有PH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液加熱 消毒系統(tǒng)，屬于無土栽培技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無土栽培是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)中一項(xiàng)重要的技術(shù)，現(xiàn)代的無土栽培大 致分為基質(zhì)栽培和無基質(zhì)栽培兩大類?；|(zhì)栽培，即作物根系固定在 基質(zhì)中，植株通過基質(zhì)吸收營養(yǎng)液。而無基質(zhì)栽培一般稱為"水栽 培"，即根系直接和營養(yǎng)液接觸。無論是基質(zhì)栽培還是無基質(zhì)栽培的 無土栽培方式，作物都要通過營養(yǎng)液來吸收生長所必需的養(yǎng)分。因此， 營養(yǎng)液成為無土栽培技術(shù)的核心。但隨著無土栽培面積的不斷擴(kuò)大， 在營養(yǎng)液循環(huán)使用過程中因根傳病害發(fā)生而失敗的事例也越來越多。發(fā)展封閉式營養(yǎng)液循環(huán)栽培技術(shù)，需要解決的首要問題是營養(yǎng)液循 環(huán)使用前必須進(jìn)行殺菌和消毒。加熱消毒是常用的消毒方法之一。在對營養(yǎng)液進(jìn)行加熱消毒前，對營養(yǎng)液的pH值進(jìn)行在線檢測并 實(shí)時(shí)控制是加熱消毒中必不可少的過程。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是要提供一種具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能 的營養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)，該系統(tǒng)能準(zhǔn)確地檢測出營養(yǎng)液的PH值，并 對其進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，以滿足加熱消毒的要求，進(jìn)一步完善加熱消毒 設(shè)備，更好的適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。為達(dá)到本實(shí)用新型的目的所采取的技術(shù)方案，主要包括帶有8攪拌裝置的7營養(yǎng)液罐，以及通過主泵9與營養(yǎng)液罐7連通的加熱消 毒機(jī)15，其特征在于，與營養(yǎng)液罐7相連的還有可調(diào)流量電磁閥a3 和可調(diào)流量電磁閥b6，與可調(diào)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(diào)流量電磁閥b6的另一端相連的是堿泵5和堿液 罐4，在主泵9和加熱消毒機(jī)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(yǎng)液罐7; 本系統(tǒng)還包括一控制循環(huán)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(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)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，信號放大電路采用由三個(gè)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(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的輸出端連接在電磁閥控制電路中， 當(dāng)電磁閥控制電路的輸入端為低電平時(shí)，光藕工作，從而可以使固態(tài) 繼電器導(dǎo)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(tài)來控制電磁閥的工作；單片機(jī)及數(shù)碼顯示電路，主要有89S52單片機(jī)和數(shù)碼顯示； 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，主要為AD574A模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，來自信號放大電 路的模擬信號進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換芯片中，模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，再輸 入到單片機(jī)中；數(shù)字溫度傳感器DS18B20，將營養(yǎng)液的溫度直接傳輸給單片機(jī)。 上述的具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)中， 在過濾器10后設(shè)有一個(gè)三通，該三通分為兩個(gè)支路， 一個(gè)支路經(jīng)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(jī)15，另一個(gè)支路直接經(jīng)常開電磁閥13通向加熱消毒機(jī)15。上述的具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)中，pH傳感器11與pH信號放大電路相連，營養(yǎng)液的酸堿特性通過pH傳 感器傳給pH信號放大電路進(jìn)行放大，數(shù)字溫度傳感器可以直接測出 營養(yǎng)液的溫度，并傳輸給單片機(jī)。 本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1. 該裝置與加熱消毒機(jī)聯(lián)合使用，彌補(bǔ)了加熱消毒機(jī)在營養(yǎng)液pH檢測與實(shí)時(shí)控制方面的不足，實(shí)現(xiàn)了營養(yǎng)液加熱消毒的完全自動(dòng) 化。2. 在加酸或加堿對pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中，對營養(yǎng)液的pH值進(jìn) 行在線實(shí)時(shí)檢測，省去了繁雜的現(xiàn)場pH測量過程，使pH值調(diào)節(jié)更加 及時(shí)、準(zhǔn)確。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的控制部分示意圖；圖3為本實(shí)用新型的pH信號放大電路圖；圖4為本實(shí)用新型的單片機(jī)及數(shù)碼顯示電路圖；圖5為本實(shí)用新型的電磁閥控制電路圖；圖6為本實(shí)用新型的溫度傳感器電路圖；圖7為本實(shí)用新型的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的具體細(xì)節(jié)及工作情況。圖中l(wèi)為酸液罐，2為酸泵，3為可調(diào)流量電磁閥a， 4為堿液罐， 5為堿泵6為可調(diào)流量電磁閥b， 7為營養(yǎng)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(jī)。如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型主要包括四部分第一部分主管路部分，包括營養(yǎng)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(diào)流量電磁閥a3;第三部分 加堿管路部分，包括堿液罐4，堿泵5，可調(diào)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?fàn)I養(yǎng)液混合 均勻；過濾器10的主要作用是濾去營養(yǎng)液中的懸浮雜質(zhì)；經(jīng)過過濾 后，營養(yǎng)液分為兩個(gè)支路，其中一個(gè)支路通過pH傳感器ll和溫度傳 感器12將營養(yǎng)液的酸堿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(guān)閉。第二部分和第三部分的運(yùn)作情況基本相同，只是運(yùn)作條件不同當(dāng)營養(yǎng)液的pH值較條件值偏堿時(shí)，第一部分加酸管路開始運(yùn)作，通過可調(diào)流量電磁閥a3調(diào)節(jié)加入酸量的大小；反之則第二部分加堿管路開始運(yùn)作，通 過可調(diào)流量電磁闊b6調(diào)節(jié)加入堿量的大小。本實(shí)用新型的第四部分為控制部分，前三部分的運(yùn)作都要依靠第四部分來實(shí)施，在這部分中主要包括三個(gè)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(jīng)過放大和調(diào)整后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入單片機(jī)中；來自數(shù)字溫 度傳感器的溫度信號也輸入單片機(jī)中；第二單元是單片機(jī)及數(shù)碼顯示 單元即單片機(jī)及顯示電路，此單元主要單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路和顯示電路 組成，完成營養(yǎng)液pH值的計(jì)算及其顯示，同時(shí)根據(jù)pH值來輸出電磁閥的控制信號，可以由此讀出營養(yǎng)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(gè)管路 的循環(huán)狀態(tài)由此決定。整個(gè)控制部分的主體是單片機(jī)，控制信號由單 片機(jī)發(fā)出。本具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)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信號放大電路采用由三個(gè)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(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的輸出端連接在電磁閥控制電路中，當(dāng)電磁 閥控制電路的輸入端為低電平時(shí)，光藕工作，從而可以使固態(tài)繼電器 導(dǎo)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(tài)來控 制電磁閥的工作；圖4為單片機(jī)及數(shù)碼顯示電路，主要有89S52單片 機(jī)和數(shù)碼顯示；圖7為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，主要為AD574A模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片， 來自信號放大電路的模擬信號進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換芯片中，模擬信號轉(zhuǎn)化成 數(shù)字信號，再輸入到單片機(jī)中；圖6為數(shù)字溫度傳感器電路圖，其數(shù) 字溫度傳感器DS18B20，將營養(yǎng)液的溫度直接傳輸給單片機(jī)。pH傳感 器11與pH信號放大電路相連，營養(yǎng)液的酸堿特性通過pH傳感器傳 給lpH信號放大電路進(jìn)行放大，數(shù)字溫度傳感器可以直接測出營養(yǎng)液 的溫度，并傳輸給單片機(jī)。如圖1、 2，已配好的營養(yǎng)液盛放在營養(yǎng)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(dú)立。設(shè)備開啟時(shí)，攪拌 裝置8和主泵9同時(shí)啟動(dòng)，同時(shí)控制箱也開始啟動(dòng)。營養(yǎng)液罐7中的 營養(yǎng)液在主泵9的作用下，經(jīng)過濾器10過濾，通過--個(gè)三通后分為 兩個(gè)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(yǎng)液的pH信號和溫度信號傳輸給控制箱中的單片機(jī)，數(shù)碼顯 示電路在單片機(jī)的控制下，顯示出營養(yǎng)液的pH值，根據(jù)pH值的情況， 單片機(jī)發(fā)出控制信號，使各受控制的電磁閥和泵根據(jù)信號做出反應(yīng)。通過傳感器的檢測，當(dāng)營養(yǎng)液3.9《pH《4. 1時(shí)，滿足加熱消毒 的要求，此時(shí)受控制的電磁閥和泵全保持不動(dòng)作狀態(tài)，常開電磁閥 13仍處于開放狀態(tài)，常閉電磁閥14仍處于關(guān)閉狀態(tài)，營養(yǎng)液通過常 開電磁閥13進(jìn)入加熱消毒機(jī)中；當(dāng)營養(yǎng)液pFK3.9時(shí)，較加熱消毒要求偏酸，檢測出營養(yǎng)液pH值的同時(shí)，常開電磁閥13關(guān)閉，常閉電 磁閥14打開，營養(yǎng)液通過常閉電磁閥14回流至營養(yǎng)液罐7中，同時(shí) 堿泵5和可調(diào)流量電磁闊b6開始啟動(dòng)，堿液由堿液罐4進(jìn)入營養(yǎng)液 罐7中，可調(diào)流量電磁閥b6根據(jù)營養(yǎng)液實(shí)際pH與要求pH值的偏差 適量調(diào)節(jié)加入的堿量，加堿的同時(shí)，攪拌裝置一直在攪拌，使得營養(yǎng) 液的pH均勻。當(dāng)傳感器檢測出營養(yǎng)液3.9《pH《4.1，滿足加熱消毒 的要求時(shí)，此時(shí)堿泵5和可調(diào)流量電磁閥b6停止動(dòng)作，恢復(fù)常態(tài)， 常開電磁閥13恢復(fù)開放狀態(tài)，常閉電磁閥14恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)，營養(yǎng)液 通過常開電磁闊13進(jìn)入加熱消毒機(jī)中。當(dāng)營養(yǎng)液pH〉4.1時(shí)，較加熱消毒要求偏堿，檢測出營養(yǎng)液pH值 的同時(shí)，常開電磁閥13關(guān)閉，常閉電磁閥14打開，營養(yǎng)液通過常閉 電磁閥14回流至營養(yǎng)液罐7中，同時(shí)酸泵2和可調(diào)流量電磁閥a3開 始啟動(dòng)，酸液由酸液罐4進(jìn)入營養(yǎng)液罐7中，可調(diào)流量電磁閥a3根 據(jù)營養(yǎng)液實(shí)際PH與要求pH值的偏差適量調(diào)節(jié)加入的酸量，加酸的同 時(shí)，攪拌裝置一直在攪拌，使得營養(yǎng)液的pH均勻。當(dāng)傳感器檢測出 營養(yǎng)液3.9《pH《4. 1時(shí)，滿足加熱消毒的要求，此時(shí)酸泵2和可調(diào) 流量電磁閥a3停止動(dòng)作，恢復(fù)常態(tài)，常開電磁閥13恢復(fù)開放狀態(tài)， 常閉電磁閥14恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)，營養(yǎng)液通過常開電磁閥13進(jìn)入加熱消 毒機(jī)中。最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方 案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修 改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均 應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1. 一種具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)包括帶有(8)攪拌裝置的(7)營養(yǎng)液罐，以及通過主泵(9)與營養(yǎng)液罐(7)連通的加熱消毒機(jī)(15)，其特征在于，與營養(yǎng)液罐(7)相連的還有可調(diào)流量電磁閥a(3)和可調(diào)流量電磁閥b(6)，與可調(diào)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(diào)流量電磁閥b(6)的另一端相連的是堿泵(5)和堿液罐(4)，在主泵(9)和加熱消毒機(jī)(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(yǎng)液罐(7)；本系統(tǒng)還包括一控制循環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液 加熱消毒系統(tǒng)，其特征在于，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，信號放大電路采用由三個(gè)LF356組成的雙 高阻輸入差分儀用放大電路，LF356的輸入電阻達(dá)到1012Q，輸出端 的電容起濾波作用，對輸出信號進(jìn)行調(diào)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(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的輸出端連接在電磁闊控制電路 中；3) 單片機(jī)及數(shù)碼顯示電路；4) 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，主要包含AD574A模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片；5) 數(shù)字溫度傳感器電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營 養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)，其特征在于，在過濾器(10)后設(shè)有一個(gè)三通， 該三通分為兩個(gè)支路， 一個(gè)支路經(jīng)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(jī)(15)，另一個(gè)支路直接經(jīng) 常開電磁閥(13)通向加熱消毒機(jī)(15)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液 加熱消毒系統(tǒng)，其特征在于，pH傳感器(11)與pH信號放大電路相 連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液 加熱消毒系統(tǒng)，其特征在于，單片機(jī)為89S52單片機(jī)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液 加熱消毒系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)字溫度傳感器為與所述單片機(jī)連接的 DS18B20型數(shù)字溫度傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有pH檢測與實(shí)時(shí)控制功能的營養(yǎng)液加熱消毒系統(tǒng)，屬于無土栽培技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案包括帶有(8)攪拌裝置的(7)營養(yǎng)液罐、主泵(9)和加熱消毒機(jī)(15)，與營養(yǎng)液罐(7)相連的還有可調(diào)流量電磁閥a(3)、酸泵(2)、酸液罐(1)和可調(diào)流量電磁閥b(6)、堿泵(5)、堿液罐(4)，在主泵(9)和加熱消毒機(jī)(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(tǒng)還包括一控制循環(huán)過程的控制箱。本系統(tǒng)具有營養(yǎng)液加熱消毒完全自動(dòng)化，營養(yǎng)液的pH值調(diào)節(jié)及時(shí)、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者何雄奎, 劉亞佳, 宋衛(wèi)堂, 曾愛軍, 王云紅, 王忠義, 許多武 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)