CN101690923B - 基于单片机的管道恒压喷雾控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，其包括漏电开关、变频器、单片机、压力变送器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一辅助电源及第二辅助电源；所述漏电开关的电源端与三相电源连接，负载端连接变频器，变频器用于驱动外界的变频电动机与水泵作机械运动，水泵的出水端与药液管道相连，压力变送器用于检测药液管道中药液的压力；压力变送器通过第一信号调理电路与单片机连接，单片机还通过第二信号调理电路还与变频器的模拟控制端相连，单片机还与第一辅助电源连接，压力变送器还与第二辅助电源连接。本发明能及时控制药液管道压力及避免农药浪费。

Description

基于单片机的管道恒压喷雾控制装置

技术领域

本发明涉及管道恒压控制装置，具体是指基于单片机的管道恒压喷雾控制装置。

背景技术

在果树种植及生产管理中，农药喷施作业量占果园管理作业较大的比重。

在山地果园，由于山地地势崎岖并有一定坡度，移动式喷雾机械难以进入，常利用柱塞泵把药液池的药液泵进管道，经管道输送至果园的不同区域，每隔一定距离，从管道引出接口，供喷雾作业人员连接软管喷枪进行喷药。喷雾作业时，作业人员将软管喷枪连接在药液管道的引出接口，对接口一定范围的果树进行喷雾，喷雾完毕后关闭此接口，再移动到另一接口处进行喷雾作业。果园面积较大时一般会有多名作业人员进行喷雾作业，因此喷雾时由于作业人员转移工作点会出现喷枪开启数目不同的情况，使管道中药液的压力发生较大的波动，药液压力的变化将影响喷雾效果，造成雾滴的雾化不均匀，降低药液在果树上的有效附着，造成农药的浪费和环境污染。

为减小管道中药液压力的波动，改善雾化效果，提高农药的利用率，研制基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，解决管道中药液压力控制的快速性与准确性，对提高山坡果园喷施作业的质量及自动化程度，具有重要的实际应用意义。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能及时控制药液管道压力、避免农药浪费的基于单片机的管道恒压喷雾控制装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，包括漏电开关、变频器、单片机、压力变送器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一辅助电源及第二辅助电源；

所述漏电开关的电源端与三相电源连接，负载端连接变频器，变频器用于驱动外界的变频电动机与水泵作机械运动，水泵的出水端与药液管道相连，压力变送器用于检测药液管道中药液的压力；

压力变送器通过第一信号调理电路与单片机连接，单片机还通过第二信号调理电路与变频器的模拟控制端相连，单片机还与第一辅助电源连接，压力变送器还与第二辅助电源连接。

系统还包括遥控发射电路及与单片机连接的遥控接收电路，遥控接收电路用于接收遥控发射电路发出的信号，并通过单片机发出各种动作命令。

所述单片机还连接有向单片机发出控制信号的键盘电路、显示药液管道压力的压力显示表及运行状态指示灯，所述键盘电路、压力显示表及运行状态指示灯集成于一控制装置盘面上。

所述键盘电路上设置有“升压”和“降压”按键用于调节药液管道中药液的压力；还设有“启动”和“停止”按钮，用于管道恒压喷雾系统的启停。

第一信号调理电路将压力变送器检测到的压力信号转换成数字量，此数字量经单片机与预先设定的压力值比较后，获得压力误差及压力误差的变化率，根据控制算法获得控制量，该控制量经第二信号调理电路转换成模拟电压，送到变频器的模拟控制端，控制变频器输出交流电的频率以改变变频电动机的转速。

本基于单片机的管道恒压喷雾控制装置的工作原理是：

装置启动时，系统首先工作在预先设定的压力下，此设定值可由用户根据实际情况现场经μPC进行程序设定。

管道喷雾系统工作中，压力变送器PS不断的检测管道中药液的压力，经信号调理电路C1把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量经单片机与预先设定的压力比较后，获得压力误差及压力误差的变化率，根据控制算法，经程序运算获得控制量，该控制量经信号调理电路C2转换成模拟电压，送到变频器VF的模拟控制端，控制变频器输出交流电的频率以改变电动机的转速，从而达到调整药泵转速实现喷雾管道中药液压力恒定的目的。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、以变频器、单片机和遥控电路为核心构成的管道恒压喷雾控制装置，可实现管道中药液的压力调整，以适应不同作业对象(果树的树高、树龄、生长期不同)对喷雾压力、喷雾剂量、喷雾距离、雾滴速度及大小的不同要求；

2、本发明的管道恒压喷雾控制装置可以稳定喷雾作业时管道中药液压力，减少管道喷雾作业中因喷头开启数目不同而产生的喷雾压力波动，保证喷雾效果；

3、管道恒压喷雾系统的工作状态可通过控制装置盘面中的按键完成，也可通过遥控器面板上的按键远距离完成，操作方便；

4、本发明允许作业人员在作业区域远距离遥控管道喷雾装置，可以避免喷雾作业开始和结束时操作不及时所造成的药液浪费，特别适用于山区果园的喷雾作业；

5、管道恒压喷雾控制装置，可保证在多人同时喷雾作业时的药液压力稳定，可以节约人工，提高工作效率；

6、本发明的基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，通过自动检测管道中药液的压力，适时调节电动机的工作转速以稳定管道中药液压力，可减少药泵的回流量，达到节约能源的效果；

7、本发明中采用了变频器，对电动机速度的调节不需要机械部件，工作中没有任何机械动作，不存在触点接触的不稳定性问题；

8、变频器具有过电压、过电流保护，电动机起动及调速平滑，避免了电流变化过快对供电变压器和电动机产生的冲击。

附图说明

图1为本发明基于单片机的管道恒压喷雾控制装置的组成示意图；

图2为图1所示基于单片机的管道恒压喷雾控制装置盘面示意图；

图3为本发明中遥控发射电路面板示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，包括漏电开关QS(即为带漏电保护的自动开关)、变频器VF、单片机μPC、遥控发射电路REC(即为遥控器)、遥控接收电路RRC、压力变送器PS、信号调理电路C1及C2、压力显示表PD、运行状态指示灯LD、键盘电路KB、辅助电源P1及P2，所述单片机与辅助电源P1、遥控接收电路RRC、信号调理电路C1、键盘电路KB、压力显示表PD、运行状态指示灯LD及信号调理电路C2分别连接。

三相电源与漏电开关的电源端连接，漏电开关的负载端通过变频器与变频电动机连接；变频电动机转轴与水泵经皮带进行机械功率传输，水泵的出水端分别与压力变送器PS及药液管道B相连。

遥控接收电路还与辅助电源P1连接，与遥控发射电路无线连接。信号调理电路C1与压力变送器PS相连，压力变送器PS还与辅助电源P2相连。

信号调理电路C2还与变频器VF的模拟控制端相连。

所述辅助电源P1为由220V交流电变换为5V的直流电源，所述辅助电源P2为由220V交流电变换为24V的直流电源。

所述遥控器面板设置有“升压”、“降压”、“启动”和“停止”按钮，用于对管道喷雾工作状态的远距离控制。

所述控制装置盘面上设置有“升压”和“降压”按键用于调节管道中药液的压力；还设有“启动”和“停止”按钮，用于管道恒压喷雾系统的启停；

所述控制装置盘面上设置有系统工作状态指示灯和压力显示表，通过系统工作状态指示灯LD可随时查看系统的工作状态，通过压力显示表PD可随时查看管道中药液的压力。

本装置是这样工作的：装置启动时，系统首先工作在预先设定的压力下，此设定值可由用户根据实际情况现场经μPC进行程序设定。在管道喷雾系统工作中，压力变送器PS不断的检测管道中药液的压力，经信号调理电路C1把压力信号转换成代表压力的数字量，此数字量经单片机与预先设定的压力比较后，获得压力误差及压力误差的变化率，根据控制算法，经程序运算获得控制量，该控制量经信号调理电路C2转换成模拟电压，送到变频器VF的模拟控制端，控制变频器输出交流电的频率以改变电动机的转速，从而达到调整药泵转速实现喷雾管道中药液压力恒定的目的。

本发明中的漏电开关QS、变频器VF的型号根据电动机和药泵的功率选择。

如上所述，便可较好地实现本发明。

Claims (4)

1.一种基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，其特征在于：包括漏电开关(QS)、变频器(VF)、单片机(μPC)、压力变送器(PS)、第一信号调理电路(C1)、第二信号调理电路(C2)、第一辅助电源(P1)及第二辅助电源(P2)；

所述漏电开关(QS)的电源端与三相电源连接，负载端连接变频器(VF)，变频器(VF)用于驱动外界的变频电动机(M)与水泵(P)作机械运动，水泵(P)的出水端与药液管道(B)相连，压力变送器(PS)用于检测药液管道(B)中药液的压力；

压力变送器(PS)通过第一信号调理电路(C1)与单片机(μPC)连接，单片机(μPC)还通过第二信号调理电路(C2)与变频器(VF)的模拟控制端相连，单片机(μPC)还与第一辅助电源(P1)连接，压力变送器(PS)还与第二辅助电源(P2)连接；

第一信号调理电路(C1)将压力变送器(PS)检测到的压力信号转换成数字量，此数字量经单片机与预先设定的压力值比较后，获得压力误差及压力误差的变化率，根据控制算法获得控制量，该控制量经第二信号调理电路(C2)转换成模拟电压，送到变频器(VF)的模拟控制端，控制变频器(VF)输出交流电的频率以改变变频电动机的转速。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，其特征在于：还包括遥控发射电路(REC)及与单片机(μPC)连接的遥控接收电路(RRC)，遥控接收电路(RRC)用于接收遥控发射电路(REC)发出的信号，并通过单片机(μPC)发出各种动作命令。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，其特征在于：所述单片机(μPC)还连接有向单片机(μPC)发出控制信号的键盘电路(KB)、显示药液管道(B)压力的压力显示表(PD)及运行状态指示灯(LD)。

4.根据权利要求3所述的基于单片机的管道恒压喷雾控制装置，其特征在于：所述键盘电路(KB)上设置有升压按键和降压按键用于调节药液管道(B)中药液的压力；还设有启动按钮和停止按钮，用于管道恒压喷雾系统的启停。

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