磁化水处理装置的研究与设计

摘要

农业是当代经济的基础，农业如果不发展或是停滞，在社会主义和谐的构建上就会失去基础。现代物理技术将很多物理学原理知识和实践应用技术通过它特有的方式应用到农业生产当中，对农作物种子进行处理，可以代替农药、化肥的使用，可以提高作物种子的发芽率、抗病性并更有效的提高产量。而在物理农业技术中，应用磁化水浸泡农作物种子或者田间灌溉的技术是物理农业的一种相对比较普遍且简单的实践应用。通过研究证明，经过磁化水浸泡的农作物种子，其发芽率有所提高，并且植物的根系生长情况以及幼苗的活力情况有所增强，在此基础上，改善了种子的呼吸强度，提高了种子对土壤中水分以及养料的吸收能力，增加了作物产量。
　　本文为磁化水处理农作物种子设计了一种磁化水处理装置，主要对其电磁场产生部分以及硬件控制部分进行设计。电磁场产生部分主要分为铁芯以及线圈两部分，为了得到可变均匀磁场，降低损耗，铁芯采用软磁性材料钢硅片制作。采用E形铁芯作为装置的铁芯结构，E形铁芯的两侧开有气隙小孔，将水管穿入该气隙，电磁场能充分的利用。分析了电磁场基本理论，并根据计算公式证明，该设计装置可以产生0～5000GS的磁感应强度。电路控制部分主要包括单片机和外围电路，并完成了各个部分相应的软件控制流程设计。主要包括:STC15W4K32S4单片机系统、AD5272数字电位控制器、LM2596开关电压调节器、霍尔传感器、键盘输入与显示电路。装置将磁感应强度的输入值与实际值进行实时对比反馈，调整实际输出值，使产生的磁感应强度趋于稳定。
　　磁化水处理装置设计完成后，对产生的磁感应强度进行误差分析，在规定的误差范围内，验证了该装置满足实验的基本要求。利用该装置磁化普通水，分析对比了磁化水与普通水的PH值及电阻值，并用磁化水进行黄豆、小麦、番茄的浸种实验，进行相应的数据对比分析，使用磁化水浸种实验的农作物种子，其发芽率大部分都有所提高。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 水处理装置分类

1．2．4 磁化技术的发展趋势及存在问题

1．3 主要研究内容

2 磁化水处理装置理论依据

2．1 电磁场基本理论

2．2 磁场类型的选择

2．3 恒定磁场基本方程

2．4 结构设计

2．4．1 铁芯结构设计

2．4．2 磁路及其计算

2．5 线圈参数计算

2．5．1 线圈长度计算

2．5．2 匝数与电流的计算

2．5．3 线圈重量计算

2．5．4 线圈总电阻计算

2．5．5 线圈磁力计算

2．5．6 铁芯的重量

2．6 铁芯材料的选择

2．7 本章小结

3 系统硬件设计

3．1 单片机的选择

3．2 开关电压调节器的设计

3．3 集成数字电位器

3．4 霍尔传感器模块

3．5 数模转换电路

3．6 键盘与LED显示

3．6．1 键盘电路

3．6．2 LED显示电路

3．7 本章小结

4 系统软件设计

4．1 按键控制流程

4．2 数字电位器流程

4．3 电压采样中断流程

4．4 显示流程

4．5 本章小结

5 实验结果与分析

5．1 电阻值对发芽率的影响

5．2 磁化水PH值对发芽率的影响

5．2．1 磁化时间对PH值的影响

5．2．2 磁化强度对PH值的影响

5．3 磁化水对种子发芽率的影响

5．4 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文