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



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

xi

DANH M
 16
 35
 39
 40
 41

| 1




CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tìm hiểu về bón phân và tưới tiêu trong nông nghiệp.









N
trao 







 [13].
1.2 Hệ thống tưới bón phân.




 
| 2







t

1.1

 , 




1.2
| 3












 





(a) (b)
1.3a) b) 




| 4




g 


1.4





1.3 Các nghiên cứu trong và ngoài nước


 

  
BOKYUNG GREENHOUSES CO.,LTD 

 HANNA 

| 5





(a) (b)
1.5: a) g y canh, b)  NetaJet PL Family 
ty HANNA Instruments






 
th
tn n


| 5


 

CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÖT VÀ HÕA TRỘN HÓA CHẤT
2.1 Các kiểu hút và hòa trộn hóa chất


2.1.1 Ống Hút Venturi


 





2.1


 


| 6


 

 




o
 
 [14].
2.1.2 Hút kiểu Dosatron



 



2.2



| 7


 


 [14].



 
, 



2.3: 
nhau
2.1.3 Bộ hút kiểu DosMatic


 




[14].
| 8


 

2.1.4 Tỷ lệ Anderson: bộ hút Feeder

3/4 




2.4:






 [14].
2.1.5 Máy hút Smith Measuremix




 
| 9


 


2.5: 

 



 [14].
2.2 Lựa chọn kiểu hút

 

- 

 




| 10


 

S  
:
o 
o 
2

o 
-  











- 
 

- 







.
| 11


 



 







 

- 
- 
- C
2


- 


2.3 Tính toán thiết kế hệ thống hút và hòa trộn hóa chất
2.3.1 Mô hình chung
. 






| 12


 



2.6


 


- 

- 
- 


- 



| 13


 

2.7 







Dripper line
Ventury tube

2.7




