Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động phối trộn dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng và áp cho cây dưa chuột trong nhà lưới. Để thiết kế được chúng ta cần thiết kế cơ khí và điều khiển được động cơ và hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển của PLC. Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là: vật liệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết... Các vấn đề cần được giải quyết đó là: Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa. Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động. Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm phân loại không bị hỏng.
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Tổng quan về đối tượng
2.1.1 Tổng quan về cây dưa chuột a Khái niệm về cây dưa chuột
Có tên tiếng anh/ tên khoa học: Cucumber Danh pháp 2 phần: Cucumis sativus Họ bầu bí: Cucurbitaceae Là loại cây trồng phổ biến ở nhiều nước.
Là loại rau ăn quả thương mại quan trọng Dưa chuột thuộc loại bầu bí, thân dây leo và được sử dụng trong các bữa ăn gia đình như một loại rau ăn mát và giòn Dưa chuột có nguồn gốc ở Nam Á, hiện tại đã phát triển ở rất nhiềuChâu lục: Trung quốc, Nga, Nhật Bản, Mỹ, Ba Lan …và có nhiều giống dưa chuột khác nhau được giao dịch trên toàn cầu. b Đặc điểm cây dưa chuột:
- Rễ dưa phát triển rất yếu, rễ chỉ phân bố ở tầng đất mặt 30-40 cm Bộ rễ chính tương đối phát triển, phân bố chủ yếu ở tầng canh tác ở độ sâu từ 0 đến 30 cm, rộng 50 - 60 cm.
- Thân thảo hằng niên, thân dài, có nhiều tua cuốn để bám khi bò. Chiều dài thân tùy điều kiện canh tác và giống, các giống canh tác ngoài đồng thường chỉ dài từ 0.5-2,5 m Thân trên lá mầm và lóng thân trong điều kiện ẩm độ cao có thể thành lập nhiều rễ bất định Thân tròn hay có góc cạnh, có lông ít nhiều tùy giống.
- Lá to mọc cách trên thân, dạng lá hơi tam giác (hình chân vịt 5 cạnh)
2 mặt phiến lá đều có lông, với cuống lá dài 5-15 cm; rìa nguyên hay có răng cưa Lá trên cùng cây cũng có kích thước và hình dáng thay đổi.
- Hoa cái mọc ở nách lá thành đôi hay riêng biệt; hoa đực mọc thành cụm từ 5-7 hoa; dưa leo cũng có hoa lưỡng tính; có giống trên cây có cả 3 loại hoa và có giống chỉ có 1 loại hoa trên cây Hoa có màu vàng, thụ phấn nhờ côn trùng, bầu noãn của hoa cái phát triển rất nhanh ngay trước khi hoa nở.
- Trái lúc còn non có gai xù xì, khi trái lớn gai từ từ mất đi Trái từ khi hình thành đến khi thu hoạch có màu xanh đậm, xanh nhạt, có hay không có hoa văn (sọc, vệt, chấm), khi chín trái chuyển sang màu vàng sậm, nâu hay trắng xanh
- Hạt trái chứa hạt màu trắng ngà, trung bình có từ 200-500 hạt/trái. Cách sử dụng là tất yếu Ngày nay dưa chuột được sử dụng dưới nhiều đạng khác nhau như quả tươi, trộn salat, cắt lát, đóng hộp xuất khẩu
2.1.2 Nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng của cây dưa leo
Dưa leo rất mẫn cảm với nồng độ phân cao nhưng lại nhanh chóng phản ứng với hiện tượng thiếu dinh dưỡng Dưa leo sử dụng phân kali nhiều nhất, kế đến là phân đạm và lân Đạm thúc đẩy quá trình sinh trưởng sinh dưỡng và tạo trái của cây dưa leo Nếu lượng đạm cao và mật độ trồng dày hoặc không đủ ánh sáng thì dưa sẽ cho ít trái, nếu thiếu đạm cây còi cọc Phân lân có tác dụng kích thích sự sinh trưởng của rễ, nhánh phụ, hoa, trái và hạt. Thiếu lân, rễ phát triển kém, trái ít Phân kali ảnh hưởng đến kích thước trái và chất lượng trái Đủ kali có tác dụng làm giảm số lượng trái dị dạng Tăng cường bón phân hữu cơ vì phân hữu cơ rất tốt cho sự phát triển dưa leo.
Bảng 2.1 Tỉ lệ các chất dinh dưỡng cần thiết cung cấp cho cây dưa chuột
2.1.3 Nghiên cứu các biểu hiện thiếu dinh dưỡng ở cây dưa chuột
- Triệu chứng thiếu dinh dưỡng đạm (N) trên cây dưa leo:
Cây dưa leo thiếu đạm thường sinh trưởng kém, lá có màu xanh nhạt hoặc màu vàng Triệu chứng thiếu dinh dưỡng thường diễn ra đầu tiên trên lá già gần gốc Một số trường hợp, cây thiếu đạm nhưng phần thịt lá xung quanh gân lá có màu xanh, chỉ gân lá chuyển vàng Trên trái cây thiếu đạm thường có hình dạng bất bình thường, phần đít trái có màu vàng tái.
Hình 2.2 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng đạm (N)
Biện pháp chữa trị: Bón phân đạm (ure) liều lượng 1 kg/ 100 m 2 , hoặc pha ure nồng độ 0,5% để phun lên lá non, hoặc cũng có thể dùng CaNO3 để phun lên lá, nồng độ 2%.
- Triệu chứng thiếu dinh dưỡng lân (P) trên cây dưa leo:
Cây dưa leo thiếu lân thường bị ức chế sinh trưởng nhưng có thể chưa biểu hiện triệu chứng rõ ràng Khi cây bị thiếu nặng sẽ ngừng sinh trưởng, lá non nhỏ và chuyển thành màu xanh đen.Trên lá mầm hoặc lá già có thể xuất hiện các đốm sũng nước, kích thước lớn nằm giữa gân lá, sau đó các đốm này có thể lan lên lá non
Hình 2.3 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng lân (P)
Biện pháp chữa trị: Bón phân lân nung chảy khoảng 25 kg cho 100 m 2 ,hoặc có thể dùng MAP hoặc MKP pha nồng độ 2% để phun lên lá.
- Triệu chứng thiếu dinh dưỡng kali (K) trên cây dưa leo :
Cây dưa leo sinh trưởng kém, lóng ngắn và lá nhỏ Lá thường chuyển thành màu đồng, trên mép lá chuyển thành màu vàng xanh, gân chính thường bị lõm vào
Hình 2.4 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng kali (K)
Biện pháp chữa trị: Bón phân KCl khối lượng 10 kg cho 100 m2, hoặc có thể sử dụng MKP hoặc K2SO4 nồng độ 2% để phun lên lá.
- Triệu chứng thiếu dinh dưỡng canxi (Ca) trên cây dưa leo:
Triệu chứng thiếu dinh dưỡng canxi thường xuất hiện trên lá non nhất,các đốm mày trắng sẽ xuất hiện gần mép lá hoặc giữa các gân lá Các gân giữa thường dần dần chuyển thành màu vàng, trong khi đó gân chính vẫn giữ màu xanh.Lóng thường ngắn, đặc biệt là các lóng gần ngọn.
Hình 2.5 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng canxi (Ca)
Biện pháp chữa trị: Bón 4 kg vôi trên 100 m2, hoặc có thể dùng Ca(NO3)2 phun lên lá cây dưa leo với nồng độ 0,7%.
- Triệu chứng thiếu dinh dưỡng Magie (Mg) trên cây dưa leo:
Gân lá già thường chuyển vàng và mép lá thường cong vào trong Đối với trường hợp thiếu nhẹ, thân và lá vẫn sinh trưởng bình thường, khi thiếu magie nặng, toàn bộ mạng lưới gân lá phụ chuyển thành màu vàng chỉ có những gân lá chính vẫn giữ màu xanh.
Hình 2.6 lá dưa leo bị thiếu Magie(Mg)
Biện pháp chữa trị: Bón lót Dolomite, hoặc có thể sử dụng MgSO4 trộn với phân NPK để bón Có thể dùng Mg(NO3)2 pha để phun lên lá, nồng độ khuyến cáo 2%.
- Triệu chứng thiếu dinh dưỡng lưu huỳnh (S) trên cây dưa leo :
Phương pháp nghiên cứu
Hình 3.1 Sơ đồ khối toàn hệ thống
Chú thích: H1 là hộp đựng cảm biến (PH, EC, TDS, Siêu Âm) H2 là hộp đựng module Arduino uno R3 và Ethernet shield W5100 V1 là van xả dung dịch sau khi đo B0,1,2,3,4,5: là máy bơm B0 là bơm dung dịch đã pha trộn cho hệ nhỏ giọt B1,2 là bơm dung dịch vào bể trộn B3 là bơm nước sạch để rửa cảm biến B4 là bơm nước bổ sung vào bể trộn B5 là bơm nước ở bể trộn vào hộp cảm biến ĐC là động cơ trộn dung dịch S1 là bể trộn dung dịch.
Nguyên lý hoạt động: khi cảm biến siêu âm S1 báo hết nước thì bơmB1, B2 bơm dung dịch cùng bơm B4 bơm nước ở bình chứa vào bể trộn KhiS1 có tín hiệu nước đủ, (*) động cơ trộn ĐC trộn trong khoảng thời gian được cài trước Sau đó bơm B5 bơm nước vào trong hộp H1 đựng cảm biến Nước
