2.自動精準(zhǔn)灌溉施肥機控制系統(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入灌溉主管道中，同時設(shè)置支管連接注肥器，作為注肥器的進水管。設(shè)置EC測量儀檢測主水管道

中的肥液濃度，將檢測得到的濃度值反饋到單片機與設(shè)定值進行比較，根據(jù)信號差值通過控制電磁閥開關(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)運行

當(dāng)設(shè)定條件或土壤水分探測儀探測到需灌水時，打開肥料泵使其工作，借用穩(wěn)壓閥使主管道中的灌溉水恒壓流動，灌溉水經(jīng)過管道1流向灌水器進行灌水作業(yè);當(dāng)需要施肥時，打開文丘里吸肥管和通往混合罐管路的電磁閥，啟動肥料泵，一部分灌溉水經(jīng)過管道1和2流向管道3和4，給混合灌補水，同時灌溉水流經(jīng)文丘里管產(chǎn)生負壓，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入管道1流向灌水器進行施肥水作業(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，會在混合罐中的水位達到設(shè)定值時自動關(guān)閉混合罐與補水管道之間的通道，當(dāng)混合罐中的液位下降時自動打開。

為了能實時高精度地檢測混合罐中肥液的EC值和PH值，在肥料泵的出水口處引出一路水流2,同時在此檢測PH值和EC值。單片機控制程序得到PH值和EC值傳感器的檢測值后，根據(jù)先前設(shè)定的肥料配比，計算發(fā)出吸肥管路電磁閥開關(guān)脈沖寬度指令，通過控制電磁閥的開關(guān)時間，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)對灌水總量采用獨立控制，由于主管道內(nèi)灌溉水恒壓流動，灌水總量與灌溉時間成正比，單片機通過控制閥門開關(guān)時長控制灌水總量。

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，施肥量與灌溉時間成正比，通過控制時間來控制施肥量，即也用控制閥門開關(guān)時長控制施肥量。

2.4.3肥液混合系統(tǒng)控制原理

由于控制系統(tǒng)的電磁閥僅有開關(guān)兩種工作狀態(tài)，又因為混合罐中的肥液混合具有在線性，因此肥液混合系統(tǒng)也具有實時、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。