專利名稱：一種二氧化碳自動施肥系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣體濃度測試以及濃度控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
空氣中的CO2濃度對農(nóng)作物生長有著重要的影響。在大田生產(chǎn)中，空氣中的CO2濃度完全能夠滿足農(nóng)作物的需要。但是在大棚生產(chǎn)環(huán)境下，棚內(nèi)CO2濃度的變化很大。尤其當(dāng)太陽升起后，農(nóng)作物光合作用加強(qiáng)，大量吸收CO2，將會使CO2濃度急劇下降，甚至?xí)偷阶匀唤鏑O2濃度正常值的1/4左右，使空氣中的CO2嚴(yán)重不足，大大影響農(nóng)作物的光合作用，延長生長周期、減少農(nóng)作物產(chǎn)量。不僅在農(nóng)業(yè)方面，CO2濃度在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生等方面都是一個重要的參數(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對CO2濃度的檢測越來越受到人們的重視。市場上現(xiàn)有的測試儀生產(chǎn)成本高，大部分還依賴進(jìn)口，價格昂貴，成為難以普及的主要因素。
實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于發(fā)明一種低價、方便使用的二氧化碳自動施肥系統(tǒng)。
本實用新型包括二氧化碳濃度測試儀，二氧化碳濃度測試儀的傳感器的信號輸出線連接信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、PIC單片機(jī)，PIC單片機(jī)連接二氧化碳發(fā)生器和顯示器。
二氧化碳測試儀將測試結(jié)果送入單片機(jī)，單片機(jī)將測試結(jié)果和設(shè)定值(即理想的CO2濃度值)進(jìn)行比較求得偏差，如果比較發(fā)現(xiàn)大棚內(nèi)的二氧化碳濃度低于設(shè)定值，單片機(jī)內(nèi)部的控制程序發(fā)出控制信號去控制二氧化碳發(fā)生器工作，制造出二氧化碳，從而使大棚內(nèi)部二氧化碳濃度升高。大棚內(nèi)二氧化碳濃度越低，發(fā)生器工作時間越長，因此大棚內(nèi)可以維持最佳的二氧化碳濃度狀態(tài)。本實用新型具有低價、方便使用的特點(diǎn)。
上述PIC單片機(jī)為PIC16F72單片機(jī)。
二氧化碳濃度測試儀包括二氧化碳?xì)怏w采集室，在所述采集室的一端設(shè)有光源，另一端設(shè)有紅外傳感器，在紅外傳感器的光信號入射端設(shè)有4.1～4.35μm濾波片。
為了進(jìn)一步降低成本，光源采用普通手電燈泡發(fā)出的白光，經(jīng)4.1～4.35μm濾波片，獲得4.1～4.35μm的紅外光源。根據(jù)CO2吸收光譜，3.5～4.7μm波長的紅外光源可作為測量CO2的測量光源，由紅外傳感器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號傳遞給信號放大電路，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，由單片機(jī)顯示在顯示器上，人們可以方便、及時地了解二氧化碳濃度情況；單片機(jī)還根據(jù)測試到的二氧化碳濃度情況，進(jìn)一步控制二氧化碳發(fā)生器工作，制造出二氧化碳，從而使大棚內(nèi)部二氧化碳濃度保持在要求的水平。本實用新型成本低廉，易于生產(chǎn)制造，利于在廣大農(nóng)村大面積推廣普及應(yīng)用。
由于紅外傳感器對流動的空氣極其敏感，為減少其對二氧化碳濃度測試影響，本實用新型采集室為由透氣薄膜圍成的空腔，所述透氣薄膜的水汽透過率為5000克/m2～8000克/m2，其密度為25g/m2～40g m2。通過透氣薄膜獲取相對靜止的含有二氧化碳的空氣，隔離了氣流對測試結(jié)果的影響。
又由于紅外傳感器對溫度極為敏感，所述紅外傳感器上設(shè)有隔熱裝置，以減少溫度的變化。
上述隔熱裝置為設(shè)置在紅外傳感器外表面的塑料隔熱封套。傳感器置于隔熱封套內(nèi)部，周身被塑料密封，只有濾波片暴露在紅外光下，隔離了金屬外殼對溫度的傳導(dǎo)作用，隔熱封套和金屬封裝之間的空氣層由于熱傳導(dǎo)性低更加強(qiáng)了隔熱作用，從而大大地降低了環(huán)境溫度變化對測量的影響。經(jīng)過這樣改造，傳感器具有了金屬和塑料雙層封裝，塑料隔熱層有效地克服了環(huán)境溫度變化的影響，同時又保留了金屬封裝屏蔽電磁干擾的能力。
另外，本實用新型的二氧化碳發(fā)生器包括密封的發(fā)生器殼，在發(fā)生器殼內(nèi)設(shè)置上、下兩個分隔腔；在下分隔腔上分別設(shè)置加水孔和出氣孔，上分隔腔分為左右兩個腔室，左右兩個腔室分別設(shè)置裝肥口；在左、右兩個腔室之間設(shè)置直管，直管的側(cè)壁分別與上分隔腔的左右兩個腔室連接，下端與左右腔室連通；在直管上端安裝有電動機(jī)，直管內(nèi)布置螺旋送料桿，電動機(jī)的輸出軸與螺旋送料桿上端連接，螺旋送料桿的下端伸入下分隔腔內(nèi)，并連接攪拌槳葉，螺旋送料桿在電動機(jī)控制下可以在直管內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而帶動左右兩個腔室內(nèi)的肥料進(jìn)入下隔腔，混合后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。所述電動機(jī)的電源電路與PIC單片機(jī)連接，電動機(jī)的開關(guān)由PIC單片機(jī)控制。該二氧化碳發(fā)生器結(jié)構(gòu)合理、簡單，易于制造，方便操作。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意放大圖；圖3為二氧化碳發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為二氧化碳發(fā)生器控制程序。
具體實施例二氧化碳?xì)怏w采集室是由透氣薄膜1圍成的空腔，透氣薄膜的水汽透過率為5000克/m2～8000克/m2，其密度為25g/m2～40g m2，在所述采集室的一端通過支架2支撐一普通光源3，另一端通過支架4固定一個紅外傳感器5，在紅外傳感器5外包裹塑料隔熱封套6，紅外傳感器5的光信號入射前端設(shè)有一片4.1～4.35μm的濾波片7，紅外傳感器5的信號輸出線連接信號放大電路8、A/D轉(zhuǎn)換電路9、PIC16F72單片機(jī)10和顯示器11，單片機(jī)10還輸出控制信號控制二氧化碳發(fā)生器12的電機(jī)電源電路。
如圖3所示，二氧化碳發(fā)生器包括由下殼體12-1和上蓋12-2組成的密封的發(fā)生器殼，在上蓋12-2中部開設(shè)通孔，在直管上固定電動機(jī)12-11，電動機(jī)的輸出軸連接螺旋送料桿12-3的上端。
在下殼體12-1的上口套入圓柱形直筒12-4，直筒12-4的上端通過向外的翻邊支撐在下殼體12-1的上口，在直筒12-4外的下殼體12-1的兩個側(cè)壁分別開設(shè)加水孔12-5和出氣孔12-6。
在直筒12-4內(nèi)中部焊接錐形漏斗12-7，在錐形漏斗12-7的中心插入直管12-8，直管12-8與上述錐形漏斗12-7的下端焊接固定，并在錐形漏斗12-7內(nèi)壁與直管12-8的外側(cè)分別焊接兩個直立的分隔板，將錐形漏斗12-7分為左右兩個上腔室12-9和12-10。在直管12-8的側(cè)壁開設(shè)兩個通孔12-13和12-14，通孔12-14與左上腔室12-9連通，通孔12-14與右上腔室12-10連通。
上述螺旋送料桿12-3穿過直管12-8內(nèi)，可以在直管內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，其下端連接攪拌槳葉12-12。
如圖4所示，控制程序設(shè)置了2個標(biāo)志，即CO2_ON和CO2_OFF，還有一個時間計數(shù)器CO2_timer。CO2_ON＝1時，表示發(fā)生器開。第一次進(jìn)入該控制程序時，標(biāo)志和時間計數(shù)器的值是程序初始化時設(shè)定的。設(shè)當(dāng)前CO2濃度較低，所以程序設(shè)定CO2_ON＝1，CO2_timer＝15。進(jìn)入該程序后，由于CO2_ON＝1，所以程序轉(zhuǎn)到判斷CO2_timer-1是否為0，由于不為0，所以保持CO2_ON為1，并且向發(fā)生器發(fā)出一個高電平信號，使發(fā)生器的電動機(jī)通電，即發(fā)生器工作，然后程序返回主程序。第2次進(jìn)入該程序還是這個情況。直到第15次進(jìn)入該程序后，CO2_timer-1＝0，所以程序置CO2_OFF＝1、CO2_ON＝0，并且向發(fā)生器發(fā)出低電平控制信號，關(guān)掉發(fā)生器，并且根據(jù)當(dāng)時的CO2濃度置發(fā)生器停止工作時間CO2_timer＝5，然后返回主程序。下一次進(jìn)入該程序時，由于CO2_ON＝0，CO2_OFF＝1，所以進(jìn)入流程圖左邊的CO2_timer-1是否為0的判斷，控制發(fā)生器停歇時間，直到停歇時間到后，再把CO2_ON改為1，CO2_OFF改為0。然后下一次再進(jìn)入該程序時，由于CO2_ON＝1，CO2_OFF＝0，所以進(jìn)行CO2值是否小于設(shè)定值的判斷，如果小于就置CO2_ON＝1、CO2_OFF＝0和發(fā)生器工作時間即CO2_timer的值，使發(fā)生器又進(jìn)入工作狀態(tài)。顯然，正是由于用這種方式控制發(fā)生器，使發(fā)生器的結(jié)構(gòu)變得比較簡單，避免了對肥料的流量或重量的控制，從而無需使用調(diào)節(jié)閥等復(fù)雜的裝置，節(jié)省了成本，達(dá)到了簡單實用的設(shè)計目標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種二氧化碳自動施肥系統(tǒng)，其特征在于包括二氧化碳濃度測試儀，二氧化碳濃度測試儀的傳感器的信號輸出線連接信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、PIC單片機(jī)，PIC單片機(jī)連接二氧化碳發(fā)生器和顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述二氧化碳自動施肥系統(tǒng)，其特征在于PIC單片機(jī)為PIC16F72單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述二氧化碳自動施肥系統(tǒng)，其特征在于二氧化碳濃度測試儀包括二氧化碳?xì)怏w采集室，在所述采集室的一端設(shè)有光源，另一端設(shè)有紅外傳感器，在紅外傳感器的光信號入射端設(shè)有4.1～4.35μm濾波片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述二氧化碳自動施肥系統(tǒng)，其特征在于所述采集室為由透氣薄膜圍成的空腔，所述透氣薄膜的水汽透過率為5000克/m2～8000克/m2，其密度為25g/m2～40gm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述二氧化碳自動施肥系統(tǒng)，其特征在于所述紅外傳感器上設(shè)有隔熱裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述二氧化碳自動施肥系統(tǒng)，其特征在于所述隔熱裝置為設(shè)置在紅外傳感器外表面的塑料隔熱封套。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述二氧化碳自動施肥系統(tǒng)，其特征在于二氧化碳發(fā)生器包括密封的發(fā)生器殼，在發(fā)生器殼內(nèi)設(shè)置上、下兩個分隔腔，在下分隔腔上分別設(shè)置加水孔和出氣孔，上分隔腔分為左右兩個腔室，左右兩個腔室分別設(shè)置裝肥口，在左、右兩個分腔室之間設(shè)置直管，直管的側(cè)壁分別與上分隔腔的左右兩個腔室連通，在直管上端安裝有電動機(jī)，直管內(nèi)布置螺旋送料桿，電動機(jī)的輸出軸與螺旋送料桿上端連接，螺旋送料桿的下端伸入下分隔腔內(nèi)，并連接攪拌槳葉；所述電動機(jī)的電源電路與PIC單片機(jī)連接。
專利摘要一種二氧化碳自動施肥系統(tǒng)，涉及一種氣體濃度測試以及濃度控制設(shè)備。包括二氧化碳濃度測試儀，二氧化碳濃度測試儀的傳感器的信號輸出線連接信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、PIC單片機(jī)，PIC單片機(jī)連接二氧化碳發(fā)生器和顯示器。二氧化碳測試儀將測試結(jié)果送入單片機(jī)，單片機(jī)將測試結(jié)果和設(shè)定值(即理想的CO
文檔編號G01N27/00GK2751514SQ200420080880
公開日2006年1月18日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者俞光昀, 王思聰 申請人:江蘇亞威機(jī)床有限公司, 南京師范大學(xué)