CN108398963A - 自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统，包括具有定时模块、声光警报模块和无线接收模块的单片机，以及与所述无线接收模块适配的遥控器，所述喷药喷肥一体机中的：行走电机通过变频器与单片机电连接，卷扬电机、进水管电磁阀、限位开关、距离传感器与单片机电连接；还包括安装在所述卷扬电机输出端且与单片机电连接的编码器。本发明从设备控制系统及控制方法层面提高了喷灌机的通用性，并有效提升了机器的智能化程度，符合精准农业的理念。

Description

自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及园艺设施装备控制领域，尤其涉及到一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统及控制方法。

背景技术

近年来，自走式喷灌机在我国温室中得到广泛的应用，喷灌机可用于喷药、喷水、喷施叶面肥，极大改善了人们的工作环境提高了效率。但由于没有统一的农艺标准，不同地区的温室，其作物的种植形式和作物的布局存在很大差异。尤其是作物在不同时期的生长高度不同，同一规格的喷灌机在不同的温室中使用易出现通用性不强、改造成本大的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统及控制方法，从设备控制系统及控制方法层面提高了喷灌机的通用性，并有效提升了机器的智能化程度，符合精准农业的理念。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统，包括具有定时模块、声光警报模块和无线接收模块的单片机，以及与所述无线接收模块适配的遥控器，无线接收模块用于接收来自遥控器的信号，并对信号作初步处理；所述声光警报模块在自走悬挂升降式喷药喷肥一体机完成某一跨作物喷施作业后发出警报，提示停机或进行下一跨作物的喷施作业；

所述喷药喷肥一体机中的：行走电机通过变频器与单片机电连接，卷扬电机、进水管电磁阀、限位开关、距离传感器与单片机电连接，变频器可依据单片机的控制指令改变行走电机的转速，并与单片机、行走电机共同组成转速闭环控制系统；

还包括安装在所述卷扬电机输出端且与单片机电连接的编码器，编码器的脉冲信号经单片机转换处理后用于检测伸缩杆长度的变化，并与单片机、驱动电路、卷扬电机、伸缩杆共同组成伸缩杆长度变化量闭环控制系统。

本方案将单片机作为控制系统的核心，可控制电磁阀的开、关，卷扬电机的转向、转停，行走电机的转速、转向和转停，并对自走悬挂升降式喷药喷肥一体机的喷施作业进行定时，使喷洒更为精确和精准，避免浪费或喷洒不足。

作为优化，还包括与所述单片机电连接的触摸屏。通过触摸屏可以对控制系统进行操作，为操作者提供了更多的操作选择。

一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机的控制方法，包括如下步骤：

（1）根据喷施要求设定一体机的前进速度和喷洒高度；

（2）通过遥控器或触摸屏启动一体机，单片机根据设定的一体机的前进速度，通过变频器控制行走电机的行走速度，从而带动一体机移动；

（3）一体机上的限位开关受限位点触碰而发生状态变化时，单片机控制行走电机停止转动，一体机停止移动；

（4）单片机接收距离传感器检测的距离信号，并将接收的距离信号与设定的喷洒高度进行对比，如二者不一致，则单片机通过驱动电路控制卷扬电机沿某一转向转动，至接收的距离信号与设定的喷洒高度一致；

（5）单片机控制电磁阀打开进行喷施作业，定时模块开始计时，达到设定时间时，单片机控制电磁阀关闭；

（6）单片机控制卷扬电机向相反方向转动，将喷杆拉至高于作物的位置后，卷扬电机停止转动；

（7）单片机控制行走电机转动，一体机移动至下个限位点处停止，开始下一行作物的喷施作业；

（8）当完成整跨作物的喷施作业后，声光警报模块发出警报，提示停机或进行下一跨作物的喷施作业。

本发明的有益效果为：

1、给出伸缩杆长度变化闭环控制方法，并根据相关硬件数据准确给出了喷杆升降执行机构的合理运动参数，从控制系统层面解决了温室中不同作物不同生产阶段的喷水、喷药位置不准确的问题；

2、给出基于自走系统的行走电机转速闭环控制方法，可以依据温室中作物种植布局及喷施作业要求适当的调整整机的运行速度，增强了其通用性。

附图说明

图1为本发明控制系统原理图；

图2为本发明伸缩杆长度变化量闭环控制原理图；

图3为本发明调速电机转速闭环控制原理图；

图4为自走悬挂升降式喷药喷肥一体机自走系统结构图；

图5为自走悬挂升降式喷药喷肥一体机喷杆升降系统结构图；

图中所示：

5、调速电机，12、恒速电机，13、伸缩杆，14、钢丝绳， 15、卷扬轮，16、减速器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统，包括具有定时模块、声光警报模块和无线接收模块的单片机，以及与所述无线接收模块适配的遥控器，无线接收模块用于接收来自遥控器的信号，并对信号作初步处理；所述声光警报模块在自走悬挂升降式喷药喷肥一体机完成某一跨作物喷施作业后发出警报，提示停机或进行下一跨作物的喷施作业。

喷药喷肥一体机中的：行走电机通过变频器与单片机电连接，卷扬电机、进水管电磁阀、限位开关、距离传感器与单片机电连接，行走电机为调速电机5，卷扬电机为恒速电机12，卷扬电机的输出端通过减速器16安装有与单片机电连接的编码器。变频器可依据单片机的控制指令改变调速电机5的转速，并与单片机、调速电机5共同组成转速闭环控制系统。编码器与减速器16配合使用，其脉冲信号经单片机转换处理后用于检测伸缩杆13长度的变化，并与单片机、驱动电路、恒速电机12、伸缩杆13共同组成伸缩杆长度变化量闭环控制系统。

为了方便操作，本实施例还包括与所述单片机电连接的触摸屏。

一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机的控制方法，包括如下步骤：

（1）根据喷施要求设定一体机的前进速度和喷洒高度，进而得到调速电机5的设定转速。

（2）通过遥控器或触摸屏启动一体机，单片机根据设定的一体机的前进速度，通过变频器控制调速电机按设定转速运行，从而带动一体机沿轨道移动。

（3）一体机上的限位开关受限位点触碰而发生状态变化时，限位开关将状态信号传递到单片机，单片机控制调速电机停止转动，一体机停止移动。

（4）单片机接收距离传感器检测的距离信号，单片机将此距离L与设定的喷洒高度参数值S进行比对，若二者不一致，则单片机通过驱动电路控制恒速电机12沿某一转向转动一定圈数，具体为：，带动卷扬轮15卷起或松开钢丝绳14，从而使伸缩杆13向上或向下运动相应距离，最终使固定在伸缩杆13上的喷杆达到合适的喷施位置，即接收的距离信号与设定的喷洒高度一致。

设编码器的分辨率为PPR，距离传感器检测到喷杆与地面的距离为L，单片机的设定距离为S，恒速电机12运行时间为t，t时间段内单片机收到的脉冲总数为M；卷扬轮的有效使用半径为r（忽略卷扬轮在工作过程中有效半径r的变化），减速器16的减速比为k；

若L>S，喷杆应该向下移动的距离为，即伸缩杆13应伸长的

变量为，而；由于编码器直接测量的是减速器16主轴转动的圈数，因此为使得喷杆达到设定位置，恒速电机12的转子应该转过的圈数为。

若L<S，则恒速电机12反转相同圈数即可。

（5）单片机控制电磁阀打开进行喷施作业，定时模块开始计时，达到设定时间时，单片机控制电磁阀关闭；

（6）单片机控制卷扬电机向相反方向转动，将喷杆拉至高于作物的位置后，卷扬电机停止转动；

（7）单片机控制行走电机转动，一体机移动至下个限位点处停止，开始下一行作物的喷施作业；

（8）当完成整跨作物的喷施作业后，声光警报模块发出警报，提示停机或进行下一跨作物的喷施作业。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (3)

1.一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统，其特征在于：包括具有定时模块、声光警报模块和无线接收模块的单片机，以及与所述无线接收模块适配的遥控器，所述喷药喷肥一体机中的：行走电机通过变频器与单片机电连接，卷扬电机、进水管电磁阀、限位开关、距离传感器与单片机电连接；

还包括安装在所述卷扬电机输出端且与单片机电连接的编码器。

2.根据权利要求1所述的自走悬挂升降式喷药喷肥一体机控制系统，其特征在于：还包括与所述单片机电连接的触摸屏。

3.一种自走悬挂升降式喷药喷肥一体机的控制方法，其特征在于：

（1）根据喷施要求设定一体机的前进速度和喷洒高度；

（2）通过遥控器或触摸屏启动一体机，单片机根据设定的一体机的前进速度，通过变频器控制行走电机的行走速度，从而带动一体机移动；

（3）一体机上的限位开关受限位点触碰而发生状态变化时，单片机控制行走电机停止转动，一体机停止移动；

（4）单片机接收距离传感器检测的距离信号，并将接收的距离信号与设定的喷洒高度进行对比，如二者不一致，则单片机通过驱动电路控制卷扬电机沿某一转向转动，至接收的距离信号与设定的喷洒高度一致；

（5）单片机控制电磁阀打开进行喷施作业，定时模块开始计时，达到设定时间时，单片机控制电磁阀关闭；

（6）单片机控制卷扬电机向相反方向转动，将喷杆拉至高于作物的位置后，卷扬电机停止转动；

（7）单片机控制行走电机转动，一体机移动至下个限位点处停止，开始下一行作物的喷施作业；

（8）当完成整跨作物的喷施作业后，声光警报模块发出警报，提示停机或进行下一跨作物的喷施作业。