无土栽培定时喷雾电路的设计

刘瑞娟，任黎明

（唐山职业技术学院,河北唐山 063000）

无土栽培技术的出现，使人类获得了包括无机营养条件在内的，对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力，从而使得某些农业生产摆脱自然条件的制约，按照人的愿望，向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展[1]。

无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题，突出的问题是成本高、一次性投资大。该文将介绍笔者所在的课题组设计的适于喷雾栽培的自动控制系统间歇电路的设计，这种控制电路成本低，便于调节。

1 我国无土栽培情况

无土栽培(Soilless culture)是指不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定植以后用营养液进行灌溉的栽培方法。我国无土栽培已有悠久历史，如盆养水仙等，但是开展无土栽培研究工作和应用于生产的时间比较滞后。随着近20年的发展，我国无土栽培面积有了较大增加，大部分用于蔬菜生产，小部分用于花卉生产。目前，根据水培的装置系统、营养液供氧方式的不同而有多种方法[2]：①营养液膜法（NFT）。由贮液池、水泵、栽培槽、输液管道和调控系统组成，营养液通过水泵从贮液槽流向栽培槽（床）营养液在栽培槽内的深度为0.5～1.0 cm，与根系接触，然后沿着栽培槽的自然坡度流回贮液池；②深液流法（DFT）。深液流法水耕栽培的装置有贮液槽、栽培槽、水泵、营养液自动循环系统及控制系统等；③动态浮根法（DRF）。该装置主要包括营养液池、栽培槽（床）、空气混入器、排液器、定时器以及水泵等。④浮板毛管水培法（FCH）。该装置主要由贮液池、栽培床、循环系统和供液系统4部分组成；⑤鲁SC水培系统。该系统主要结构是由贮水池、栽培槽、供液和排液管、供液时间控制器及水泵等组成；⑥喷雾栽培法。该装置是将作物根系置于雾化营养液的黑暗密闭的环境条件下进行无土栽培。

图1 间歇控制电路原理

2 定时喷雾栽培电路的设计

2.1 设计的定时喷雾栽培电路的组成

电路由5部分构成，单相变压器220 V/6 V降压、整流滤波、时间调节、控制电路和单相抽水泵电机M。

2.2 电路的工作原理

接通单相交流电源，单相变压器将220 V电压降为6 V；6 V的交流电经整流滤波环节变为较稳定的直流电，电压约为7.2 V左右，7.2 V的直流电源供给调时环节和控制环节；时间调整是通过改变4.7 MΩ电位器W1的大小来实现（改变电位器大小就是调节电容C2充放电时间）；IC555定时器可控制双向可控硅SCR导通关断，从而控制抽水泵电机M的工作，达到间歇喷雾的目的。

2.3 间歇时间的调整范围

2.3.1 喷雾时间TP的调节范围[3]：

喷雾时间可以在9～334.7(S)之间调节。

2.3.2 停止时间Tt的调节范围[3]：

Tt=0.693×(R1+R2+RW1)×C2；

R1的值为6.2 KΩ；

其他值同2.3.1。

Tt=0.693×[6.2+130+(0 ～ 4 700)]×103×100

2.3.3 调整范围T：

T=9～335(S)；即间歇时间的调整范围为9～335 s，此范围完全能满足苗的培育要求。时间范围若不能满足要求可以选择更大的电位器。

3 电路的特点

（1）电路制作成本低，制作工艺简单[4];（2）间歇时间调节方便，可根据所培育的作物特性、温度和季节要求进行调节;（3）采用双向可控硅（无触点开关）对抽水电机进行控制，控制过程无噪声，并且寿命长。

4 结论

通过试验对土豆苗的喷雾实际测试，喷30 s，停3 min，各项指标均达到设计要求，实现了预期目标。选择可调电位器RW1时，要求选择精度较高电位器作为调整时间旋钮。使用时要注意控制电路防水，让电路工作在干燥环境中，方法很简单，用防水的塑料包起来即可。该文介绍的所设计的间歇电路不但可以适用于较小规模作物的培育，如在实验室和家庭等，还可满足较大规模的某些作物栽培，具有较强的实用性。

[1]张世超,称少雄,彭彦.无土栽培基质研究概况[J].桉树科技,2006,23(1):49-54.

[2]刘树堂.无土栽培实用技术[M].济南:黄河出版社,2003.

[3]张庆双.555应用电路精选[M].北京:机械工业出版社,2010.

[4]张建华.数字电子技术[M].北京:机械工业出版社,2006.