無土栽培定時噴霧電路的設計

劉瑞娟，任黎明

（唐山職業技術學院,河北唐山 063000）

無土栽培技術的出現，使人類獲得了包括無機營養條件在內的，對作物生長全部環境條件進行精密控制的能力，從而使得某些農業生產擺脫自然條件的制約，按照人的愿望，向著自動化、機械化和工廠化的生產方式發展[1]。

無土栽培技術在走向實用化的進程中也存在不少問題，突出的問題是成本高、一次性投資大。該文將介紹筆者所在的課題組設計的適于噴霧栽培的自動控制系統間歇電路的設計，這種控制電路成本低，便于調節。

1 我國無土栽培情況

無土栽培(Soilless culture)是指不用天然土壤而用基質或僅育苗時用基質，在定植以后用營養液進行灌溉的栽培方法。我國無土栽培已有悠久歷史，如盆養水仙等，但是開展無土栽培研究工作和應用于生產的時間比較滯后。隨著近20年的發展，我國無土栽培面積有了較大增加，大部分用于蔬菜生產，小部分用于花卉生產。目前，根據水培的裝置系統、營養液供氧方式的不同而有多種方法[2]：①營養液膜法（NFT）。由貯液池、水泵、栽培槽、輸液管道和調控系統組成，營養液通過水泵從貯液槽流向栽培槽（床）營養液在栽培槽內的深度為0.5～1.0 cm，與根系接觸，然后沿著栽培槽的自然坡度流回貯液池；②深液流法（DFT）。深液流法水耕栽培的裝置有貯液槽、栽培槽、水泵、營養液自動循環系統及控制系統等；③動態浮根法（DRF）。該裝置主要包括營養液池、栽培槽（床）、空氣混入器、排液器、定時器以及水泵等。④浮板毛管水培法（FCH）。該裝置主要由貯液池、栽培床、循環系統和供液系統4部分組成；⑤魯SC水培系統。該系統主要結構是由貯水池、栽培槽、供液和排液管、供液時間控制器及水泵等組成；⑥噴霧栽培法。該裝置是將作物根系置于霧化營養液的黑暗密閉的環境條件下進行無土栽培。

圖1 間歇控制電路原理

2 定時噴霧栽培電路的設計

2.1 設計的定時噴霧栽培電路的組成

電路由5部分構成，單相變壓器220 V/6 V降壓、整流濾波、時間調節、控制電路和單相抽水泵電機M。

2.2 電路的工作原理

接通單相交流電源，單相變壓器將220 V電壓降為6 V；6 V的交流電經整流濾波環節變為較穩定的直流電，電壓約為7.2 V左右，7.2 V的直流電源供給調時環節和控制環節；時間調整是通過改變4.7 MΩ電位器W1的大小來實現（改變電位器大小就是調節電容C2充放電時間）；IC555定時器可控制雙向可控硅SCR導通關斷，從而控制抽水泵電機M的工作，達到間歇噴霧的目的。

2.3 間歇時間的調整范圍

2.3.1 噴霧時間TP的調節范圍[3]：

噴霧時間可以在9～334.7(S)之間調節。

2.3.2 停止時間Tt的調節范圍[3]：

Tt=0.693×(R1+R2+RW1)×C2；

R1的值為6.2 KΩ；

其他值同2.3.1。

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

2.3.3 調整范圍T：

T=9～335(S)；即間歇時間的調整范圍為9～335 s，此范圍完全能滿足苗的培育要求。時間范圍若不能滿足要求可以選擇更大的電位器。

3 電路的特點

（1）電路制作成本低，制作工藝簡單[4];（2）間歇時間調節方便，可根據所培育的作物特性、溫度和季節要求進行調節;（3）采用雙向可控硅（無觸點開關）對抽水電機進行控制，控制過程無噪聲，并且壽命長。

4 結論

通過試驗對土豆苗的噴霧實際測試，噴30 s，停3 min，各項指標均達到設計要求，實現了預期目標。選擇可調電位器RW1時，要求選擇精度較高電位器作為調整時間旋鈕。使用時要注意控制電路防水，讓電路工作在干燥環境中，方法很簡單，用防水的塑料包起來即可。該文介紹的所設計的間歇電路不但可以適用于較小規模作物的培育，如在實驗室和家庭等，還可滿足較大規模的某些作物栽培，具有較強的實用性。

[1]張世超,稱少雄,彭彥.無土栽培基質研究概況[J].桉樹科技,2006,23(1):49-54.

[2]劉樹堂.無土栽培實用技術[M].濟南:黃河出版社,2003.

[3]張慶雙.555應用電路精選[M].北京:機械工業出版社,2010.

[4]張建華.數字電子技術[M].北京:機械工業出版社,2006.