HI5000 – napájecí zdroj pro malé farmy
Mnoho pěstitelů rostlin v malých farmách, které zajišťují intenzivní růst rostlin pomocí hnojení, dodnes provádí přípravu živného roztoku ručně. Přestože to vyžaduje velkou přesnost, pozornost a musí se provádět každý den. Nelze to svěřit jiným – pokud to pokazí, mohou způsobit obrovské škody. Řešením by byl automatický krmný počítač, ale k tomu by bylo třeba investovat 2-3 miliony forintů, což není jednoduché v případě malých zemědělců. Přechodným řešením může být například krmný počítač HI5000 mini, který patří mezi krmné počítače do levnější kategorie, ale některé jeho prvky jsou řešeny velmi profesionálně. Výhodou HI5000 je, že se instaluje do stávajícího zavlažovacího počítače, takže lze maximálně využít již existujících částí. V našem článku představíme znalosti potřebné k provozu HI5000 – je to univerzální znalostní báze o zavlažovacích počítačích. Do tohoto článku se nevejde vše, co bychom chtěli říci o fungování zavlažovacích počítačů, ale budeme pokračovat v dalších článcích.
Části a funkce napájecího zdroje
Ať používáme jakékoli zařízení pro dávkování živin, všechna mají společné prvky. Živné roztoky se připravují z vody a hnojiv. Chceme-li však proces mechanizovat, musíme předem připravit jeden nebo více zásobních roztoků (A+B+…). V tomto článku se nezabýváme přípravou ani složením zásobních roztoků; pouze konstatujeme, že jejich obsah solí je přibližně stonásobný oproti koncentraci živného roztoku potřebné pro rostliny. Dávkovací zařízení tedy zajišťuje jejich ředění vodou. Stonásobné ředění je výhodné i proto, že pokud připravíme 100 litrů zásobního roztoku, po stonásobném zředění získáme 10 m3 Díky tomu je snadné zajistit základní materiál pro výživový roztok až na týden dopředu.
Hlavní prvky napájecích zdrojů provádějí funkčně stejné úkoly jak v jednoduchých, tak v automatických systémech. Jedná se o funkce (viz obrázek níže):
- přívod vody do nádrže
- Absorpce a dávkování kmenových roztoků do živného roztoku
- pohyb vody a živného roztoku v systému
- Měření pH a EC
- řízení procesu: řízení dávkování na základě naměřených výsledků, dokud není dosaženo nastavených hodnot pH a EC
- čerpání živného roztoku do rostlin.
Procesy přípravy živin v HI5000 Mini Feeder
Mnoho firem nabízí výživové počítače, které se liší v tom, jak byly jednotlivé fáze řešeny. Je pochopitelné, že je možné řešit úkol pomocí jednoduchých i složitějších prostředků. Cílem je, aby výživový počítač připravil výživový roztok podle požadovaného receptu s přijatelnou přesností.
2.Pracovní princip napájecího zdroje: na příkladu napájecího zdroje HI5000
Díly HI5000 Mini Power Meter jsou navrženy tak, aby si je uživatel mohl přizpůsobit svým potřebám. Níže uvedený obrázek ilustruje jednotlivé díly Power Meter. Na tomto obrázku není vidět nádrž, čerpadlo a měřič hladiny vody, protože tyto díly nejsou součástí sady HI5000.
Zelená šipka vlevo ukazuje cestu živného roztoku z nádrže do systému a zelená šipka dole ukazuje, jak opouští dávkovač. Senzory EC a pH dávkovače jsou zabudovány do potrubí podle pravidel (o tom jsme již psali v našem blogu, viz zde…Senzory jsou připojeny k pH/EC měřiči a regulátoru HI9913. Poté je roztok napájen dvěma venturi trubicemi. Vakuum vytvořené ve venturi trubicích nasává kmenové roztoky z nádob. Aby bylo dosaženo dostatečného vakua, musí být na vstupu venturi trubice zajištěn odpovídající tlak, který závisí na tlaku vody generovaném čerpadlem. Průtokové roztoky (modré šipky) se pohybují nahoru nejprve průtokoměrem a poté magnetickými ventily na vstupu do venturiho nádoby. Magnetické ventily jsou řízeny řídicí jednotkou HI9913, která je zapíná a vypíná v závislosti na rozdílu mezi hodnotou naměřenou EC senzorem a hodnotou zadanou při programování.
V systému HI5000 se pro dávkování kyseliny používá dávkovač kyseliny BL10-2. Na dávkovači kyseliny je možné přesně nastavit průtok kyseliny. Napájecí napětí dávkovače kyseliny pochází z řídicí jednotky HI9913 a řídicí jednotka rozhoduje o jeho zapnutí/vypnutí v závislosti na tom, co pH sonda naměřila na vstupu ve srovnání s předprogramovanou hodnotou pH. Pokud se obě hodnoty neshodují, dávkovač se zapne. Pokud je pH nižší než nastavená hodnota, vypne dávkování kyseliny.
Jak již bylo zmíněno, jednou z největších výhod HI5000 je flexibilita, tedy možnost přizpůsobení systému uživateli podle jeho potřeb a představ.
Průměr plastových trubek lze měnit a tím měnit i průtok. Řízení se v podstatě nemění, zda chceme míchat 1000 l/h nebo 3000 l/h. Senzory pracují až do tlaku 6 barů, což je dostatečné pro velmi široký rozsah míchání. Venturiky a průtokoměry lze také modifikovat (zvýšit jejich kapacitu), což není příliš drahé ve srovnání s cenou systému.
Výše uvedené obrázky jsou jen několika příklady z internetu, jak uživatelé změnili systém.
3.Připojení řídicí jednotky HI5000 ke stávajícímu zavlažovacímu systému
Na obrázku níže je znázorněna možná realizace s využitím napájecí sady HI5000. V schématu jsou prvky, bez kterých by systém fungoval (např. časový programátor nebo regulátor hladiny vody), ale obecně platí pravidlo, že co stroj nedělá, to člověk dělá.
Pokud již máte míchací nádrž a osvědčené čerpadlo pro zavlažování a dodávku živin, můžete použít stávající systém pro provoz dávkovače tím, že přidáte dva regulátory průtoku. Pokud potřebujete systém s větší kapacitou, musíte zvýšit průměr potrubí a kapacitu čerpadla, vyměnit venturiky za větší, ale elektronika se nemění. To znamená, že za relativně malé peníze lze dokonce zdvojnásobit kapacitu systému.
4. Výpočet hmotnostního pohybu: Vypočítejte hmotnostní pohyb systému.
Příprava živného roztoku je v podstatě proces ředění vody (ředidlo) a živného roztoku (pevný roztok, který má být ředěn). Výsledkem je středně zředěný roztok (v našem případě hotový živný roztok). Takže pokud změníme poměr mezi vodou a živným roztokem, můžeme vytvořit jakýkoliv výživný roztok (ale ne vyšší EC než EC původního roztoku).
Podívejme se, jak bude náš systém fungovat, pokud máme míchací nádrž o objemu 1000 litrů, ale chceme našim rostlinám dodávat alespoň 3000 litrů živného roztoku za hodinu.
Chcete-li připravit živný roztok s EC = 2,0 mS/cm z vody s EC 0,5 mS/cm a 200 mS/cm základního roztoku, přidejte do 3000 litrů vody X 200 mS/cm za hodinu (včetně X (Pokud chcete vypočítat hodnotu).
Výchozí údaje.
Vodivost vody EC= 0,5 mS/cm a z vody odebereme 3000 litrů (za 1 hodinu)
Základní roztok s vodivostí EC = 200 mS/cm a odebereme z něj X litr (no, to je to, co chceme vypočítat)
Vodivost hotového živného roztoku musí být EC = 2,0 mS/cm
Objem hotového živného roztoku (3000 + X ) litrů, protože se do vody přidává kmenový roztok.
Rovnice pro proces ředění je jednoduchá:
Zadejte příslušné číselné hodnoty:
3000 x 0,5 + X x 200 = (3000+X) x 2,0
Proveďme výpočty:
1500 + 200 X = 6000 + 2 X
198 X = 4500,
X= 22,7 litru.
Takže pokud chcete připravit 3023 litrů živného roztoku o hodnotě 2,0 mS/cm za hodinu, musíte smíchat 22,7 litrů 200 mS/cm kmenového roztoku s 3000 litrů vody o hodnotě 0,5 mS/cm za hodinu.
Rychlost procesů v nádrži.
Pro usnadnění nastavení může být užitečné provést ještě pár výpočtů (kdo nemá rád tuto část, přečtěte si pouze závěry na konci a pak pochopíte, proč jsou výpočty důležité) a porozumění logice procesů,.
Pokud míchací čerpadlo otáčí roztokem v nádrži rychlostí 1000 litrů za hodinu, pak průtok roztoku v dávkovači je 16,7 l/min. Rychlost nasávání Venturiho trubice se mění v závislosti na tlaku, ale v průměru 1:30, což odpovídá rychlosti nasávání 0,56 l/min.
Vypočítejme dva případy.
Začátek.
Pokud je na začátku v nádrži pouze 500 litrů vody s hodnotou EC 0,5 mS/cm a chceme výstupní hodnotu EC=2,0 mS/cm, musíme k 500 litrům přidat 3,8 litru zásobního roztoku s vodivostí 200 mS/cm. S využitím výše získaného údaje 0,56 l/p dostaneme, že dávkovací systém potřebuje přibližně 6,8 minuty na načerpání požadovaného kmenového roztoku.
V procesu
Pokud je již v nádrži 500 litrů živného roztoku s hodnotou EC 1,5 mS/cm a chceme výstupní hodnotu EC=2,0 mS/cm, musíme k 500 litrům přidat 1,26 litru zásobního roztoku s vodivostí 200 mS/cm. S využitím výše získaného údaje 0,56 l/p dostaneme, že dávkovací systém potřebuje přibližně 2,3 minuty na načerpání požadovaného kmenového roztoku.
Pokud však má 500 litrů roztoku v nádrži již na začátku hodnotu EC 1,8 mS/cm, dávkovací zařízení musí do systému přidat pouze 0,5 litru zásobního roztoku pro dosažení požadované hodnoty, a to přibližně Může to udělat za 0,9 minuty.
Závěr:
- Čím blíže je hodnota EC krmného roztoku nastavené hodnotě, tím méně času potřebuje krmný počítač k dosažení přesné hodnoty.
- Aby byl počítač na krmení přesnější, je třeba nejprve spustit počítač na krmení, pouze v režimu míchání a ještě předtím, než začnete krmit rostliny. Systém bude potřebovat asi 5-8 minut, než hodnota EC dosáhne požadované hodnoty. Pokud rozdíl není velký, automatické řízení počítače na krmení bude rychleji sledovat změny a jemně a přesně udržovat danou hodnotu EC. Teprve poté přidejte vodu a připravený živný roztok rozprašte na rostliny.
- Ne. Co je to proporcionální regulace? Jak fungují profesionální napájecí zdroje? No, o tom se dočtete v našem dalším článku.
