CN105021841B - 一种卷盘式喷灌机pe管移动速度检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置，属于卷盘式喷灌机技术领域，所述卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置包括排管架，滚轮，滚轮轴，还包括编码器，轴承，弹簧压紧装置和信号检测系统，滚轮与滚轮轴同轴固定连接，排管架通过轴承支撑滚轮和滚轮轴，编码器与滚轮轴固定连接，信号检测系统与编码器电连接，弹簧压紧装置对卷盘式喷灌机PE管施加压力，使PE管与滚轮紧密接触，PE管移动时带动滚轮转动，PE管与滚轮没有相对滑移，滚轮转动带动滚轮轴转动，滚轮轴的转动使编码器产生脉冲信号，信号检测系统根据脉冲信号确定PE管的移动速度。本发明可靠性和测量准确度和精度高，能实时测量。

Description

一种卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置
技术领域
本发明属于卷盘式喷灌机技术领域，具体涉及一种卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置。
背景技术
卷盘式喷灌机是一种自动化程度较高的中小型灌溉机械，单位面积投资低，在我国东北、西北等地广泛使用，近年来其自动化程度不断提高。在喷灌机的研究方面，国内外学者都对卷盘式喷灌机的均匀性进行了研究，农业机械学报“喷灌和软管灌溉两用机组水量分布特性与试验”2009年第11期研究了采用折射式喷头和软管灌溉的桁架式卷盘喷灌机的水量分布特性及其影响因素，指出灌水器的行走速率是影响机组水量分布均匀性的主要因素之一。因此，对喷灌机PE管和喷头车回收速度的监测尤为重要。
随着喷灌机自动化程度的提高，近年来国内学者提出了除水涡轮以外的其它驱动装置，农机化研究“卷管式喷灌机绞盘速度自动控制系统的研究”2007年第1期采用51单片机控制步进电机驱动卷盘，实现了喷头车速度的调节；农机化研究“平移式喷灌机太阳能驱动自动控制装置的研制”2014年第8期采用直流伺服电机驱动卷盘式喷灌机组中喷头车和卷盘运动。在采用电驱动实现喷头车速度回收控制时需要进行喷头车或PE管速度的检测。另外，在卷盘式喷灌机实际运行过程中，使用者往往希望知道喷灌机的运行速度以估计喷灌机剩余的运行时间。
为检测田间PE管回收速度，可以采用同时检测卷盘的转速和PE管层数，再经过计算这种间接测量方法来实现。发明专利201510015574.0公开了一种速度测量装置，采用一个霍尔传感器检测减速齿轮箱测速轴的转速，根据传动比换算到卷盘的转速；通过分别安装在绞盘支撑架两侧的霍尔开关与导向丝杠套上的磁铁的相互作用判断PE管层数，结合卷盘转速和PE管层数对应的卷绕半径计算田间PE管的线速度。发明专利201510385631.4以间接测量方法为基础，提出了一种PE管层数检测装置，提高了间接测量的可靠性。但是，采用间接方法测量田间PE管速度需要同时测量卷盘转速和PE管层数，根据不同层数时的回卷半径将卷盘转速转换成PE管的线速度，其测量准确度和精度都较低，需要两种检测机构且占用处理器资源较大。
发明内容
本发明的目是为了克服现有技术的不足，而提供一种可靠性高，检测准确度和精度高的卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置，实现田间PE管移动速度的直接测量和实时显示。
本发明的技术方案是：一种卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置，包括排管架1、滚轮2和滚轮轴3，其特征在于，还包括编码器4、弹簧压紧装置8和信号检测系统5，所述滚轮2同轴固定连接在所述滚轮轴3上，所述滚轮轴3转动连接在所述排管架1上，所述排管架1的一侧安装有编码器4，所述编码器4与所述滚轮轴3固定连接，所述编码器4与所述信号检测系统5电连接；所述排管架1上还固定安装有弹簧压紧装置8，所述弹簧压紧装置8用于对卷盘式喷灌机PE管6施加压力，使所述PE管6与所述滚轮2紧密接触；所述PE管6移动时带动所述滚轮2转动，所述PE管6与所述滚轮2没有相对滑移，所述滚轮2转动带动所述滚轮轴3转动，所述滚轮轴3的转动使所述编码器4产生脉冲信号，所述信号检测系统5根据脉冲信号确定所述PE管6的移动速度。
进一步地，所述信号检测系统5包括电源模块9、信号处理模块10、单片机模块11和显示模块12；所述电源模块9用于供电；所述编码器4根据所述PE管6移动速度的变化产生不同频率的脉冲信号，所述信号处理模块10将所述脉冲信号处理成标准脉冲信号，所述单片机模块11读取所述标准脉冲信号的频率，根据所述PE管6移动速度与所述脉冲信号频率之间的关系计算得所述PE管6移动速度，并控制所述显示模块12实时显示所述PE管6的移动速度。
进一步地，所述滚轮2径向截面有一凹槽，所述PE管位于所述滚轮2凹槽内，所述凹槽用于防止所述PE管在滚轮轴3方向的滑动。
进一步地，所述弹簧压紧装置8包括固定杆13、压缩弹簧14、活动套15和限位块16，所述固定杆13的一端固定连接在所述排管架1上，另一端固定连接有限位块16，所述限位块16设置在活动套15内部，所述活动套15套接在固定杆13上并且可沿所述固定杆13滑动；所述固定杆13上还套接有压缩弹簧14，所述压缩弹簧14的一端与所述活动套15相抵接，其弹性力使活动套15压紧所述PE管6于所述滚轮2上。
本发明的有益效果是：与现有技术相比本发明能直接测量田间PE管的移动速度，通过将田间PE管的直线运动转化为滚轮的旋转运动，可以使用编码器测量滚轮的转速来计算田间PE管的线速度，实现田间PE管移动速度的实时测量，克服了现有技术中通过间接测量方式时可靠性低，测量准确度和精度低，需要同时安装两种检测机构且占用处理器资源较大的不足，该PE管速度检测装置可靠性高，测量准确度和精度高，能实时测量，为卷盘式喷灌机PE管移动速度测量提供了一种有效的直接测量方案。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明PE管移动速度计算示意图。
图3为本发明弹簧压紧装置的结构示意图。
图4为本发明信号检测系统结构示意图。
图中，1、排管架；2、滚轮；3、滚轮轴；4、编码器；5、信号检测系统；6、PE管；7、轴承；8、弹簧压紧装置；9、电源模块；10、信号处理模块；11、单片机模块；12、显示模块；13、固定杆；14、压缩弹簧；15、活动套；16、限位块。
具体实施方式
下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示为本发明卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置的具体实施方式，包括排管架1，滚轮2，滚轮轴3，还包括编码器4，轴承7，弹簧压紧装置8和信号检测系统5，所述滚轮2与所述滚轮轴3同轴固定连接，所述排管架1通过所述轴承7支撑所述滚轮2和滚轮轴3，所述编码器4与所述滚轮轴3固定连接，所述信号检测系统5与所述编码器4电连接，所述弹簧压紧装置8对卷盘式喷灌机PE管6施加压力，使所述PE管6与所述滚轮2紧密接触，所述PE管6移动时带动所述滚轮2转动，所述PE管6与所述滚轮2没有相对滑移，所述滚轮2转动带动所述滚轮轴3转动，所述滚轮轴3的转动使所述编码器4产生脉冲信号，所述信号检测系统5根据所述脉冲信号确定所述PE管6的移动速度。所述滚轮2径向截面有一凹槽，所述PE管位于所述滚轮2凹槽内，从而防止所述PE管在所述滚轮轴3方向的滑动。所述滚轮2采用尼龙材质。
如图2所示，所述滚轮2的凹面与所述PE管6有两个对称的接触点，这两个接触点到所述滚轮轴3中心线的距离均为r1，则所述PE管6的移动速度v为：
v＝2πr1n (1)
其中，n为所述滚轮2的转速，单位为转/秒；r1为接触点到滚轮轴3中心线的距离，单位为米；v为所述PE管6的移动速度，单位为米/秒。
如图3所示为弹簧压紧装置8的结构示意图，包括固定杆13，压缩弹簧14，活动套15和限位块16，所述固定杆13一端与所述排管架1固定连接，另一端与所述限位块16固定连接，所述压缩弹簧14套在所述固定杆13上，所述活动套15可沿所述固定杆13轴向活动，所述压缩弹簧14的弹力施加在所述活动套15上，使活动套15压紧所述PE管6于所述滚轮2上。设置弹簧压紧装置8的目的是为了压紧不同直径的PE管6，从而使PE管6与滚轮2有效接触，将PE管6的直线移动转化成滚轮2的旋转运动，并不发生滑移。限位块16对活动套15的活动范围进行了限制，使压缩弹簧14在活动套15的活动范围内均处于压缩状态，并能适用于不同管径的PE管6。
如图4所示，所述信号检测系统5包括电源模块9，信号处理模块10，单片机模块11和显示模块12。所述电源模块9用于供电，采用蓄电池，经稳压芯片稳压后给各模块供电；所述编码器4根据PE管移动速度的变化产生不同频率的脉冲信号，所述信号处理模块10将所述脉冲信号处理成标准脉冲信号，所述单片机模块11读取所述标准脉冲信号的频率，根据所述PE管移动速度与所述脉冲信号频率之间的关系计算得所述PE管移动速度，并控制所述显示模块12实时显示PE管的移动速度。所述编码器4优选采用了光电编码器，其分辨率为每转200脉冲，所述信号处理模块10优选采用了光耦合器PC817及其外围元件组成，将所述编码器4输出的脉冲信号转化为所述单片机模块11接收的标准脉冲信号，并防止干扰信号的引入，所述单片机模块11优选采用MSP430F149，所述显示模块12优选采用了1206液晶显示屏。
实施例一：
所述单片机模块11采用定时检测脉冲数计算滚轮2转速的方法，检测了Δt秒内光电编码器的脉冲数，记为p，所采用的光电编码器每转的脉冲数为p0＝200；则测得的所述滚轮2的转速n＝p/(p0·Δt)，测得的所述PE管的移动速度为：
实施例二：
所述单片机模块11采用捕获光电编码器输出一个脉冲周期时间的方法计算滚轮2转速。检测到一个脉冲周期的时间为t1，所采用的光电编码器每转的脉冲数为p0＝200；则测得的所述滚轮2的转速n＝1/(p0·t1)，测得的所述PE管的移动速度为：
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置，包括排管架(1)、滚轮(2)和滚轮轴(3)，其特征在于，还包括编码器(4)、弹簧压紧装置(8)和信号检测系统(5)，所述滚轮(2)同轴固定连接在所述滚轮轴(3)上，所述滚轮轴(3)转动连接在所述排管架(1)上，所述滚轮(2)径向截面有一倒梯形凹槽，所述PE管(6)位于所述滚轮(2)凹槽内，所述凹槽用于防止所述PE管在滚轮轴(3)方向的滑动；所述排管架(1)的一侧安装有编码器(4)，所述编码器(4)与所述滚轮轴(3)固定连接，所述编码器(4)与所述信号检测系统(5)电连接；所述排管架(1)上还固定安装有弹簧压紧装置(8)，所述弹簧压紧装置(8)用于对卷盘式喷灌机PE管(6)施加压力，使所述PE管(6)与所述滚轮(2)紧密接触；所述PE管(6)移动时带动所述滚轮(2)转动，所述PE管(6)与所述滚轮(2)没有相对滑移，所述滚轮(2)转动带动所述滚轮轴(3)转动，所述滚轮轴(3)的转动使所述编码器(4)产生脉冲信号，所述信号检测系统(5)根据脉冲信号确定所述PE管(6)的移动速度；
所述信号检测系统(5)包括电源模块(9)、信号处理模块(10)、单片机模块(11)和显示模块(12)；
所述电源模块(9)用于供电；
所述编码器(4)根据所述PE管(6)移动速度的变化产生不同频率的脉冲信号，所述信号处理模块(10)将所述脉冲信号处理成标准脉冲信号，所述单片机模块(11)读取所述标准脉冲信号的频率，根据所述PE管(6)移动速度与所述脉冲信号频率之间的关系计算得所述PE管移动速度，并控制所述显示模块(12)实时显示所述PE管(6)的移动速度。
2.根据权利要求1所述的卷盘式喷灌机PE管移动速度检测装置，其特征在于，所述弹簧压紧装置(8)包括固定杆(13)、压紧弹簧(14)、活动套(15)和限位块(16)，所述固定杆(13)的一端固定连接在所述排管架(1)上，另一端固定连接有限位块(16)，所述限位块(16)设置在活动套(15)内部，所述活动套(15)套接在固定杆(13)上并且可沿所述固定杆(13)滑动；所述固定杆(13)上还套接有压紧弹簧(14)，所述压紧弹簧(14)的一端与所述活动套(15)相抵接，其弹性力使活动套(15)压紧所述PE管(6)于所述滚轮(2)上。
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