Автоматическое управление концентрацией растворов минеральных удобрений

Система автоматического управления концентрацией растворов минеральных удобрений (рис. 3) позволяет измерять концентрацию растворов в диапазоне от 0 до 0,2 МПа осмотиче­ского давления с точностью до ±10% и управлять ею. Концен­трированный раствор минеральных удобрений готовят в специ­альном бассейне Б, откуда насосами-дозаторами НД подают его через регулирующий клапан КР1 в поливную воду. Насосы НД включаются от реле KV22, KV23 и KV24 аналогично включению поливных насосов НП (рис. 2, а).

Концентрацию удобрений в поливной воде измеряют датчиком ДКУ (рис. 3) кондуктометрического типа (по электропроводно­сти раствора). Он имеет встроенный терморезистор, предназна­ченный для компенсации температурной погрешности.

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема управления концентрацией растворов минеральных удобрений

Датчик устанавливают в трубопровод за участком смешения концентрированного раствора и поливной воды. Его присоединяют через анализатор удобрений АУ к регулирующему прибору РП, который настраивают на двухпозиционное управление исполни­тельным механизмом ИМ1 при помощи реле КV1 «Концентрация больше» и KV2 «Концентрация меньше». Например, если кон­центрация минеральных удобрений в поливной воде больше за­данной, то срабатывает реле KV1, которое включает исполни­тельный механизм на уменьшение пропуска клапаном КР1 кон­центрированного раствора. При этом загорается сигнальная лампа НЫ. Если концентрация удобрений меньше заданной, то сраба­тывает реле KV2 и исполнительный механизм открывает регули­рующий клапан КР1. При достижении концентрации заданного значения реле КVI или KV2 отключает исполнительный меха­низм. Для улучшения качества двухпозиционного регулирования используется импульсный прерыватель, состоящий из реле KV3 и блока БД генератора импульсов с периодом 20 с. Его принцип действия приведен в описании системы регулирования температу­ры питательной воды (рис. 1).

Одной из основных характеристик растворов минеральных удобрений является показатель величины рН, который обеспечи­вает протекание кислотно-щелочной реакции в гидропонной теп­лице. Теоретически величина рН может изменяться от 0 до 14. При рН<7 реакцию считают кислой, при рН>7 — щелочной.

Характер реакции питательного раствора оказывает сложное и разностороннее влияние на рост и развитие растений. При этом в разные периоды роста растений требуется различное оптималь­ное значение рН. При рН<4 рост большинства растений затор­маживается из-за снижения усвоения растением катионов мине­ральных веществ из почвы. При рН>8 также резко снижается рост растений из-за того, что многие минеральные вещества осаж­даются на поверхности корней и затрудняют дыхание и питание растений.

Для каждого вида растений есть свое оптимальное значение рН, которое для большинства растений находится в пределах от 5 до 7 единиц рН. В процессе роста растений рН тепличной поч­вы изменяется, поэтому необходимо управлять значением рН пи­тательного раствора.

Значение рН определяют методами физико-химического ана­лиза. Из экспрессных методов наиболее подходит электрометри­ческий метод измерения рН, принцип действия которого основан на определении электродных потенциалов на электродах, поме­щенных в исследуемый раствор. Такой электродный датчик изме­ряет концентрацию водородных ионов рН в растворе и выдает на выходе сигнал в виде гальванического напряжения. Датчик измеряет рН с точностью до 0,1 рН, а для растений допускают­ся отклонения до ±0,2 рН, а иногда и до ± (0,3...0,5) рН от оп­тимальных.

Схема управления значением рН раствора минеральных удоб­рений показана в правой части рисунка 3.

При отклонении рН раствора от заданного значения на выхо­де датчика ДрН изменяется гальваническое напряжение, которое усиливается усилителем У с большим входным сопротивлением.

С усилителя сигнал поступает на исполнительный механизм ИМ2, который изменяет степень открытия регулирующего клапа­на КР2. Это приводит к изменению подачи из бака БК специаль­ного раствора, корректирующего значение рН раствора удобрений в бассейне Б. Мешалка с электроприводом М обеспечивает вырав­нивание концентрации минеральных удобрений и значения рН по всему объему раствора.

Управлять значением рН обязательно необходимо при выра­щивании растений в гидропонных теплицах.