luận văn thạc sỹ cơ điện tử: nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển ph, EC cho hệ thống tưới trong nông nghiệp

Luận văn này tập trung nghiên cứu cách thức để khống chế giá trị pH và EC trong dung dịch phân bón ở giá trị nhất định trước khi tưới cho cây trồng. Nội dung luận văn bao gồm: thiết kế hệ thống hút và hòa trộn hóa chất; mô phỏng quá trình hút và hòa trộn sau đó đưa ra giải thuật điều khiển hợp lý; tiến hành xây dựng hệ thống thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm. Thiết kế hệ thống hút và hòa trộn hóa chất dựa trên các cách thức đã được sử dụng trên thế giời, sau đó đưa ra phương án để quá trình hút và hòa trộn thuận lợi cho việc chuẩn độ giá trị pH và EC. Phần mô phỏng quá trình hút và hòa trộn hóa chất phải tìm hiểu kỹ các yếu tố ảnh hưởng đến việc chuẩn độ pH và EC. Sau đó xây dựng giải thuật điều khiển hợp lý nhất để có thể ứng dụng vào thực tế. Phần thực nghiệm xây dựng hệ thống thực tế, áp dụng giải thuật điều khiển vào bộ điều khiển, và tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của giải thuật. Đồng thời cố gắng hoàn thiện để đưa sản phẩm vào thương mại.

  o0o LÊ QUỐC ĐẠT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN pH, EC CHO HỆ THỐNG TƢỚI TRONG NÔNG NGHIỆP   LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp. 2/2011 i ii L Đầu tiên, con xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình đến cha mẹ là những người luôn tin tưởng và động viên con trong cuộc sống. Em xin cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM đặc biệt là quý thầy cô bộ môn Cơ Điện Tử đã xây dựng cho em những kiến thức nền tảng ban đầu cũng như một môi trường học tập tốt. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS. TS Nguyễn Tấn Tiến , người đã tận tình chỉ dạy cho em phương pháp làm việc, thầy cũng đã cung cấp cho em nhiều kiến thức quý báo để thực hiện đề tài này. Em cũng xin cảm ơn thầy TS Nguyễn Duy Anh, thầy TS Lê Ngọc Bích vì những góp ý quý báu của các thầy. Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn quý thầy cô phản biện và quý thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã dành thời gian để nhận xét và giúp em bảo vệ thành công luận án Cuối cùng sự hợp tác và giúp đỡ của bạn bè và các thế hệ đàn anh cũng đã giúp tôi rất nhiều trong việc thực hiện đề tài này. Tp. HCM, ngày 02 tháng 12 năm 2011 Học viên thực hiện Lê Quốc Đạt iii TÓM T Luận văn này tập trung nghiên cứu cách thức để khống chế giá trị pH và EC trong dung dịch phân bón ở giá trị nhất định trước khi tưới cho cây trồng. Nội dung luận văn bao gồm: thiết kế hệ thống hút và hòa trộn hóa chất; mô phỏng quá trình hút và hòa trộn sau đó đưa ra giải thuật điều khiển hợp lý; tiến hành xây dựng hệ thống thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm. Thiết kế hệ thống hút và hòa trộn hóa chất dựa trên các cách thức đã được sử dụng trên thế giời, sau đó đưa ra phương án để quá trình hút và hòa trộn thuận lợi cho việc chuẩn độ giá trị pH và EC. Phần mô phỏng quá trình hút và hòa trộn hóa chất phải tìm hiểu kỹ các yếu tố ảnh hưởng đến việc chuẩn độ pH và EC. Sau đó xây dựng giải thuật điều khiển hợp lý nhất để có thể ứng dụng vào thực tế. Phần thực nghiệm xây dựng hệ thống thực tế, áp dụng giải thuật điều khiển vào bộ điều khiển, và tiến hành thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của giải thuật. Đồng thời cố gắng hoàn thiện để đưa sản phẩm vào thương mại. ABSTRACT This study focuses on studying the monitoring method of pH and EC value on fertilizer solution at certain point before applying to plant. The content of this thesis includes: design chemical injection and mixing system; model injection and mixing system and propose a reasonable control algorithm; construct experimental system and conduct experiment. Design chemical injection and mixing system base on methods utilized widely on the world, afterward, propose a suitable design for titration pH and EC process. In modeling injection and mixing system, all factors effecting titration pH, EC process need to be considered carefully. Subsequently, build reasonable control algorithm to apply in realized application. In experiment, construct real system, apply control algorithm into the system, and conduct experiments to verify the control algorithm. In addition, the current afford is to validate the system for commercialization. iv LỜI CAM ĐOAN c    12   v  L ii  iii ABSTRACT iii  v  viii  xi   1  1  1  4    5  5  5  6  7 er 8  8  9 2. 11  11  14  15 vi  18   22  22 3. 22  23  24  25 3.2   26  26  27   29  30  31  33  36  36  37 4. 40  42   46  46 5.1.1 . 46  47 vii 5.1.3 . 48  50  51   56  56  57  58 U THAM KHO 59   61 viii DANH M  2  2   3  4  ty HANNA Instruments 5  5  6  nhau 7  8  9  12  13  14   14  16 - 17  18  19 - 20  21 ix  22  26   29  30  trong Simulink 32  +  - 33  36  37  38  38  39  40  41 imulink 42  43  43   44  44   45  46  47  47 x  48  49  49  50  50  51  52  52  53  53  54   54  55 [...]... bơm ARGAL [3] CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT | 21 Mô hình hệ thống hút và hòa trộn hóa chất đƣợc thiết kế trong SolidWork nhƣ hình sau: Hình 2.15: Mô hình hút và hòa trộn hóa chất thiết kế trên SolidWork CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT | 22 CHƢƠNG 3 TÌM HIỂU VỀ pH VÀ EC TRONG DUNG DỊCH 3.1 Tìm hiểu pH trong dung dich 3.1.1 Tầm quan trong của pH đối với cây... đ t hệ thống Hình 1.4: Các hệ thống trên thế giới Ảnh hƣởng của các giá trị pH và EC đến sự phát triển của cây trồng sẽ đƣợc trình bày cụ thể ở chƣơng 3 Ở đề tài này, trƣớc tiên chúng ta tập trung thiết kế hệ thống hút và hòa trộn hóa chất để thuận lợi cho việc điều khiển Tiếp theo chúng ta thiết kế bộ điều khiển để quản lý giá trị pH và EC của nƣớc tƣới trƣớc khi đƣợc tƣới vào cây trồng 1.3 Các nghiên. .. [16 16 Bảng 4.1: Hệ số dẫn điện của các ion [9 35 Bảng 4.2: Bộ luật hợp thành cho giá trị đầu ra để điều khiển lƣu lƣợng hút axit 39 Bảng 4.3: Bộ luật hợp thành cho giá trị đầu ra để điều khiển lƣu lƣợng hút bazo 40 Bảng 4.4: Bộ luật hợp thành của bộ điều khiển Fuzzy cho giá trị EC 41 xi |1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tìm hiểu về bón phân và tưới tiêu trong nông nghiệp Bón phân cân đối... dƣỡng cho dung dịch thủy canh đồng thời có bộ điều khiển pH và EC tự động Đ c biệt là các sản phẩm của công ty HANNA Instruments với việc điều khiển chính xác độ pH đến sai số 0,05 với nhiều chế độ tƣới khác nhau CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN |5 (a) (b) Hình 1.5: a) Hệ thống dung dịch thủy canh, b) hệ thống NetaJet PL Family của công ty HANNA Instruments Ở trong nƣớc hiện việc điều khiển giá trị pH và EC trong. .. hệ thống tƣới, tuy nhiên khi đƣợc tƣới vào đất, nhiều yếu tố trong đất theo thời gian sẽ làm thay đổi các giá trị này Vì vậy khi tƣới vào đất trồng chúng ta nên có thêm các thiết bị đo pH và EC đất để kiểm soát các giá trị này sau khi tƣới vào đất, nhƣ vậy chúng ta có thể điều chỉnh lƣợng hóa chất trong hệ thống tƣới cho ph hợp hơn Hình 1.2: Hệ thống thủy canh CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN |3 Ở trong các hệ thống. .. và thuốc tẩy Ƣu điểm của bộ hút này là đƣợc thiết kế đ c biệt cho việc điều chỉnh pH nƣớc và có thể điều khiển việc hút hóa chất cho các ứng dụng nối tiếp [14] CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT |8 2.1.4 Tỷ lệ Anderson: bộ hút Feeder Bộ hút Feeder sử dụng bơm lƣu lƣợng nên nó bơm chính xác lƣợng hóa chất vào đƣờng nƣớc theo tỷ lệ thể tích Hệ số lƣu lƣợng lớn nhất của kiểu này từ 3/4... phút, cho phép đồng thời tƣới phân nhiều luống hay toàn thể nhà kính Loại có lƣu lƣợng lớn hơn 200 gallon trên phút có tỷ số hút từ 1:800 đến 1:4000 Một vài loại có 2 bộ hút bên trong và cho phép đồng thời hút 2 loại hóa chất [14] 2.2 Lựa chọn kiểu hút Trƣớc khi đi vào thiết kế chi tiết hệ thống hút và hòa trộn hóa chất cho việc chuẩn độ pH và EC cho dung dịch phân, ta đi xem xét các yếu tố cơ bản sau cho. .. mà còn trong chƣơng trình kế hoạch tƣới phân pH và độ kiềm sẽ đƣợc tìm hiểu kỹ trong Chƣơng 3 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT | 11 Độ kiềm cao có thể giảm đƣợc bằng cách thêm axit vào nƣớc tƣới, vì vậy việc lựa chọn đúng loại hệ thống hút là rất quan trọng Để xác định nếu chúng ta cần sử dụng hệ thống hút axit, nên lấy mẫu nƣớc tƣới và gửi đến phòng thí nghiệm để xác định pH, độ... trƣớc đƣờng ống vào hệ thống coi nhƣ bằng áp suất khí quyển nên công suất máy bơm để tạo chênh áp trong ống venturi sẽ nhỏ Dễ dàng lựa chọn bơm phụ hơn - Lƣợng nƣớc tƣới đi vào hệ thống nhỏ giọt hay tƣới phun nếu dƣ áp thì sẽ đƣợc hồi về bình chứa nên sẽ tiết kiệm đƣợc phân bón và các hóa chất khác trong quá tình tƣới CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT | 13 Hệ thống hút và hòa trộn... phòng với lƣu lƣợng 10m3/h 2.3.3 Tính toán lựa chọn bơm chính Tính toán lựa chon bơm chính hút nƣớc vào hệ thống hút, trộn hóa chất và phân phối nƣớc vào hệ thống nhỏ giọt.Chúng ta đi thiết kế cho mô hình nhà kính có diện tích 20x40m Trƣớc tiên ta dựa vào bảng sau để xác định cách thức bố trí ống nhỏ giọt: CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT | 16 Bảng 2.1: Hƣớng dẫn cách bố trí ống nhỏ .   o0o LÊ QUỐC ĐẠT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN pH, EC CHO HỆ THỐNG TƢỚI TRONG NÔNG NGHIỆP  . cách thức để khống chế giá trị pH và EC trong dung dịch phân bón ở giá trị nhất định trước khi tưới cho cây trồng. Nội dung luận văn bao gồm: thiết kế hệ thống hút và hòa trộn hóa chất; mô phỏng. trình hút và hòa trộn sau đó đưa ra giải thuật điều khiển hợp lý; tiến hành xây dựng hệ thống thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm. Thiết kế hệ thống hút và hòa trộn hóa chất dựa trên các cách