采用步进电机驱动的微阀智能浇灌系统的研究

发布时间：2020-06-05 10:36

【摘要】：种植树木或小型植物有助于降低全球变暖效应,并且它们对生物非常有利,因为它们是自然界的第一个空气净化器。但由于时间关系,人们往往忘记给植物浇水导致其死亡。本硕士论文提出了一种基于微阀的智能浇灌系统,目标是实现浇灌系统自动化,设计的系统是基于微流体阀来提供精确的水量和控制流量,介绍了以单片机为控制单元的“智能浇灌系统”。本系统基于传感单元的土壤水分测量数据来提示最佳的浇灌时间。智能浇灌系统将报告植物的当前状态,并允许通过移动Wi Fi监测和控制植物浇灌系统,较好地克服了人工浇灌造成的水资源浪费问题。该浇灌系统的微阀是由带滑块的二相双极步进电机驱动的,并被集成在微流控芯片上。本文对所设计的微阀结构进行了数学建模。利用Fluent软件模拟了不同开度下的微阀流场结构,分析了不同阀口开度下微通道内流体流动的差异,探讨了微阀流量、压力与阀开度之间的关系,模拟了不同阀口开度对微流控芯片流量的影响以及流量与压力的关系。详细介绍了系统部件的含水量响应实验以及系统在不同阀口开度下的流量实验。实验结果验证了所建立的数学模型的准确性,同时模拟仿真也为其提供了支持,探索了不同阀口开度下土壤含水量随时间变化的规律。由于利用智能手机实现远程控制单元对系统进行监控,实现了自动浇灌系统的智能化。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S274.2

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本文编号：2697923