文档介绍：论文模版
基于 PWM 的文丘里变量施肥装置设计
李加念,洪添胜※,冯瑞珏
(华南农业大学工程学院南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广州 510642)
摘要:为利用文丘里施肥器实现变量施肥,基于 PWM(Pulse Width Modulation)技术设计了一种水肥一体化变量施肥装置,它主要
由压力变送器、文丘里施肥器、脉冲电磁阀及控制器组成。通过改变 PWM 的占空比对脉冲电磁阀进行控制以改变文丘里施肥器进出
口间的压力差,从而改变文丘里施肥器的吸肥量。以压力变送器检测管道入口压力,通过试验标定的方法将入口压力转化为相应的流
量信息,从而获得施肥量和施肥浓度。在本试验条件下的试验结果表明:电磁阀 PWM 控制的最佳频率为 6 Hz;在 MPa 入口压
力下,在 60%~100%范围内改变 PWM 的占空比可实现施肥浓度在 10%范围内任意可调。
关键词:PWM;文丘里施肥器;变量施肥;水肥一体化;电磁阀
中图分类号:
度实时、高精度地进行变量施肥[10-13],但成本较高,而
0 引言
且受供电限制,不适合野外等无电力设施的地区应用。
灌溉施肥具有施肥均匀、水和肥利用率高以及能有由于文丘里施肥器的进出口压力比与施肥浓度有
效减轻土壤和环境的污染等特点,是农作物高产、高效固定的关系[14],因此本文在文丘里施肥器的基础上,利
和优质的重要技术手段。施肥装置是在发展设施农业、用 PWM(Pulse Width Modulation)技术设计了一种水肥
节水农业与生态建设方面发挥重要作用的微灌系统中的一体化变量施肥装置,通过 PWM 控制电磁阀来改变进
非常重要的设备之一。∗出口压力比,从而改变吸肥浓度。
目前,国内外常用的灌溉施肥装置有自压式、压差
式、吸入式、水力驱动注入式和机械驱动注入式。自压 1 装置结构及原理
式施肥装置利用水头压力或肥料灌的位置高度产生的压
力将肥料压入灌溉水中实现灌溉施肥,郭彦彪充分利用装置的总体结构如图 1 所示,文丘里施肥器与主水
地势高差设计了一个自压施肥装置,结构简单、经济实管(PVC 管)并联安装,压力变送器用于检测文丘里施
用[1],但其施肥浓度固定且取决于肥料灌的位置高度。肥器入口处主水管的压力,控制器用于采集压力变送器
差压式施肥装置控制肥料灌的进出口压力差将肥料压入的输出信息及控制 2 个电磁阀的开关动作等。
灌溉水中实现灌溉施肥,具有结构简单、价格低、易操
作、无外加动力等优点,但其出口肥液浓度随时间持续
减小,为使浓度恒定需要保持施肥过程的压差恒定[2]。
吸入式施肥装置利用引射原理提高水的流速将肥料吸入
灌溉水中实现灌溉施肥,以文丘里施肥器应用最为广泛,
它具有成本低、结构简单、调节方便、经济实用等特点
[3-5],但对主管流量的稳定性要求较高。水力驱动注入施
肥装置是利用主输水管中水压对肥料原液加压,完成原
液的自动注入,无电器元件,不需要电力,运行成本低图 1 装置结构示意图
[6-9],但施肥浓度需事先设定好。机械注入式施肥装置利 Apparatus structure schematic diagram
用动力泵将肥液注入灌溉水中进行施肥