CN1996182A

CN1996182A - 基于微机的风送式喷雾机控制装置

Info

Publication number: CN1996182A
Application number: CN 200610132462
Authority: CN
Inventors: 洪添胜; 梁华新; 孙道宗; 宋淑然; 李震; 朱余清; 陆永超
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2006-12-30
Filing date: 2006-12-30
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2026-12-30
Also published as: CN100444065C

Abstract

本发明提供基于微机的风送式喷雾机控制装置，包括单片机、遥控发射电路、遥控接收电路、三相四线漏电断路器、固态继电器。风送式喷雾机的工作状态可通过控制面板上的按钮线控或遥控器中的按钮在500m范围内遥控实现实时改变，喷雾机的各个工作参数在控制箱的控制面板上通过数字表头显示，风送式喷雾机在工作过程中，操作员可远离喷雾机或在驾驶室内等非露天场所进行控制，减少噪音、电磁波、散落下来的雾状药液等对操作员健康的影响。单片机的辅助电源取自车载12V直流电瓶，消除高压对操作员的潜在威胁，同时避免由220V交流电变压成直流12V而可能出现的电压不稳、纹波较多的现象，保证控制电路稳定工作。

Description

基于微机的风送式喷雾机控制装置

技术领域

本发明涉及风送式喷雾机的控制装置，具体是指基于微机的风送式喷雾机控制装置。

背景技术

传统的风送式喷雾机控制装置采用线圈电压为380V的交流接触器、时间不能连续调节的时间继电器等器件完成对风机及水泵工作状态的控制与转换。风机的启动与停止、水泵的启动与停止通过四个分立的按钮线控完成。喷雾机作业过程中，操作人员通过线控按钮改变喷雾机的工作状态，期间，操作人员不能离开喷雾机的控制箱。传统控制装置中通常采用Y-Δ启动方法启动功率较大的风机，但在车载式风送喷雾机等需要自行发电的场合，其产品受成本或体积的限制，不可能采用较大功率、带负载能力很强的大型发电机组，这就导致在风机启动过程中发电机组的输出电压波动较大，致使交流接触器的线圈电压不稳定，不能牢固的吸合各触点，造成风机短时间内频繁启动的现象，同时由于触点闭合瞬间会产生高压电弧，极易缩短触点的寿命。另外，由于风机的启动与停止、水泵的启动与停止是分立控制，容易导致先启动水泵后启动风机而致使喷头堵塞，且难以把握启动风机与启动水泵的时间间隔，不能保证风机在完全运行后再启动水泵，操作人员在作业过程中不能远离控制箱及喷雾现场，由作物上飘落下来的雾状药液对操作员的健康有较大影响，严重时会导致农药中毒。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于微机的风送式喷雾机控制装置，其可通过控制面板中的按钮直接控制或遥控器远距离遥控风送式喷雾机的工作状态以及风送式风筒的水平旋转、垂直旋转，风机的启停和水泵的启停由单片机检测复合按钮“启动/停止”的状态后按照程序自动完成，风送式喷雾机工作过程中，操作员可远离喷雾现场进行远距离遥控、改变喷雾机的工作状态。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本基于微机的风送式喷雾机控制装置，包括单片机、遥控发射电路、遥控接收电路、三相四线漏电断路器、固态继电器，所述单片机与辅助电源、遥控接收电路及第一、二、三、四固态继电器的控制端分别连接；

三相电源的三个相线及零线分别与三相四线漏电断路器输入端连接，三相四线漏电断路器的三相输出端通过第一快速熔断丝与第一固态继电器输入端连接，第一固态继电器输出端与第二、三固态继电器依次连接，且与第二快速熔断丝、第四固态继电器依次连接；所述喷雾机的风机分别与第一、二固态继电器的输出端连接，所述第四固态继电器与所述喷雾机的水泵连接；

遥控接收电路与辅助电源、继电器电路连接，与遥控发射电路无线连接；零线及三相电源的任一相线与继电器电路连接，继电器电路还与所述喷雾机的风筒的水平旋转电机、垂直旋转电机分别连接。

为了更好得实现本发明，在自行发电的应用领域，为了精确显示供电电压值和频率值，所述快速熔断丝后端的三相电源线的两个相线上直接连接有并联的电压表和频率表。

所述三相漏电断路器的输出端或者第一固态继电器输出端的三相电源线的任一相线穿过交流互感器的感应线圈，交流互感器输出端连接有电流表，通过数字电流表指示所述喷雾机的风机、水泵启动和工作过程中的实际电流。

避免风机、水泵长时间过载，所述第一固态继电器与第二固态继电器、第二快速熔断丝之间的三相电源线分别相应还连接有第一、二热继电器。

所述第一、二、三、四固态继电器每一相的两端还并接有压敏电阻。

所述辅助电源设置有“系统电源”控制开关；所述单片机的输入/输出引脚相应设置有“启动/停止”按钮和“系统复位”按钮；所述三相四线漏电断路器的Test引脚设置有“紧急断电”按钮；遥控接收电路设置有“风筒上”按钮、“风筒下”按钮、“风筒左”按钮、“风筒右”按钮，以控制风筒的水平旋转和垂直旋转；本发明中，遥控接收电路还预留设置了适用于带升降台的风送式喷雾机的升降台控制按钮，即“塔台升”按钮、“塔台降”按钮，“塔台升”按钮、“塔台降”按钮控制塔台的升降及停止，用以调节风筒的高度。

所述遥控发射电路相应设置了“启动/停止”按键、“紧急断电”按键、“风筒上”按键、“风筒下”按键、“风筒左”按键、“风筒右”按键、“塔台升”按键、“塔台降”按键。

所述单片机的控制板设置有系统工作状态指示灯和蜂鸣器，可通过系统工作状态指示灯随时查看系统的工作状态，当系统工作不正常时，蜂鸣器发出警报声。

所述单片机的辅助电源采用直流12V供电。

本基于微机的风送式喷雾机控制装置的工作原理是：

装置启动时，单片机先自动关闭各个控制端口，确保第一、二、三固态继电器的控制引脚为低电平，保证上述三个固态继电器的输入端A1、B1、C1与对应的输出端A2、B2、C2处于开路状态，然后打开第一、三固态继电器SSR1和SSR3的控制端口，使第一、三固态继电器SSR1和SSR3的输入端A1、B1、C1与对应的输出端A2、B2、C2处于导通状态，并检测打开第一、三固态继电器SSR1和SSR3控制端口的命令是否执行成功，以确保风机进入Y形启动过程，等待8s后，风机完成Y形启动，单片机关闭第三固态继电器SSR3的控制端口，并检测关闭是否成功，确保关闭成功200ms后，打开第二固态继电器SSR2的控制端口，此时第一、二固态继电器SSR1和SSR2的输入端A1、B1、C1与对应的输出端A2、B2、C2处于导通状态，使风机完成Y-Δ转换，进入Δ形运行状态。再次等待5s，待风机进入Δ形运行并达到正常转速后，单片机打开第四固态继电器SSR4的控制端口，使第四固态继电器SSR4的输入端A1、B1、C1与对应的输出端A2、B2、C2处于导通状态，开启水泵。至此，风送式喷雾机进入完全工作状态，进行正常喷雾。

单片机每输出一个控制命令后，先判断相应的控制引脚电平是否与输出的控制命令相符，若不相符则反复执行该控制命令，直到相符后才输出下一个控制命令，确保风机实现正常启动、保证在风机正常运行后打开水泵开始喷雾，避免喷头的堵塞。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)以单片机、遥控电路和固态继电器为核心构成的风送式喷雾机控制装置可准确实现风送式喷雾机各个工作状态的之间的转换，其工作状态的转换可通过控制箱控制面板中的按钮线控完成，也可通过遥控发射电路(遥控器)面板上的控制按钮远距离完成，并且完成各个动作的时间可通过程序修改、连续可调。通过控制面板或遥控器中的“启动/停止”复合按钮代替传统风送式喷雾机控制装置中的“风机启动”、“风机停止”、“水泵启动”、“水泵停止”四个按钮，并可保证风送式喷雾机中各个部件的工作时序。通过遥控发射电路(遥控器)和遥控接收电路可远距离遥控风送式喷雾机的工作状态、风送式风筒的上下旋转、水平旋转，塔台的升降，实时调整喷雾方向、喷雾角度和喷雾高度。本发明采用控制箱控制面板按钮线控和遥控面板按钮遥控两种控制方式，允许操作员在驾驶室或车厢中近距离线控或遥控、在距离风送式喷雾机500m的范围内远距离、无须对准控制箱遥控，减少发电机组噪音、电磁辐射和空中散落下来的雾状药液对操作员的危害；

(2)风机启动电路中，本发明采用三相固态继电器代替传统的交流接触器。相对于传统的交流接触器，固态继电器没有机械部件，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，因而可以快速进行一次性开、关；

(3)固态继电器在输入和输出间使用光电耦合器，避免了输出端对前级控制电路的影响；

(4)所采用的固态继电器内部有过零电路，即使是感性负载也可使尖脉冲降到最小，使得固态继电器对外界的电磁干扰和射频干扰很小，输出电路不存在触点抖动和电弧现象；

(5)装置中的固态继电器采用全塑封密闭的封装结构，耐潮、耐腐蚀、防爆，可以在恶劣的条件下使用；

(6)本发明装置中使用数字电压表、数字频率表、数字电流表代替指针式电压表、频率表和电流表，电压值、频率值、电流值的大小通过LED数码管直接显示，并可精确到小数点后面第二位，响应时间为1/6s；

(7)装置中使用的快速熔断丝动作时间为20ms，可快速、有效的保护风机、水泵及发电机组；紧急断电按钮可确保在出现意外情况时及时迫使三相四线漏电断路器动作、断开三相电源；

(8)装置中单片机控制电路采用直流12V供电，低压供电可确保操作员的安全，12V直流电源可直接取自车载电瓶，避免由220V交流电变压成直流12V而可能出现的电压不稳、纹波较多的现象，保证控制电路稳定工作。

附图说明

图1为本发明基于微机的风送式喷雾机控制装置的结构示意图；

图2为图1所示基于微机的风送式喷雾机控制装置的外形结构示意图；

图3为本发明中遥控发射电路的面板外形结构示意图；

图4为图1所示基于微机的风送式喷雾机控制装置的微机控制流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1所示，本基于微机的风送式喷雾机控制装置，由ATMega8单片机控制电路、遥控接收电路(RRC)、继电器电路(Relay)、三相四线漏电断路器、第一快速熔断丝FFu1、第二快速熔断丝FFu2、第一固态继电器SSR1、第二固态继电器SSR2、第三固态继电器SSR3、第四固态继电器SSR4、第一热继电器RJ1、第二热继电器RJ2、12V直流辅助电源及数字电压表、数字频率表、数字电流表和交流互感器组成。

单片机与辅助电源、遥控接收电路(RRC)及第一固态继电器SSR1、第二固态继电器SSR2、第三固态继电器SSR3、第四固态继电器SSR4的控制端分别连接，三相电源的三个相线A、B、C及零线N分别与三相四线漏电断路器输入端连接，三相四线漏电断路器的三相输出端通过动作时间小于20ms的第一快速熔断丝FFu1与第一固态继电器SSR1输入端A1、B1、C1连接，第一快速熔断丝FFu1后端的三相电源线的两个相线上直接连接有并联的数字电压表和数字频率表，第一固态继电器SSR1输出端A2、B2、C2与第二、三固态继电器SSR2、SSR3依次连接，且与第二快速熔断丝FFu2、第四固态继电器SSR4依次连接；三相漏电断路器的输出端或者第一固态继电器SSR1输出端A2、B2、C2的三相电源线的任一相线穿过交流互感器的感应线圈，交流互感器输出端S1、S2连接有数字电流表；第一固态继电器SSR1与第二固态继电器SSR2、第二快速熔断丝FFu2之间的三相电源线分别相应还连接有第一热继电器RJ1、第二热继电器RJ2。第一、二、三、四固态继电器SSR1、SSR2、SSR3、SSR4每一相的两端还并接有压敏电阻。

喷雾机的风机分别与第一、二固态继电器SSR1、SSR2的输出端连接，第四固态继电器SSR4与喷雾机的水泵连接；遥控接收电路(RRC)与辅助电源、继电器电路(Relay)连接，与遥控发射电路(遥控器)无线连接；零线N及三相电源的任一相线与继电器电路(Relay)连接，继电器电路(Relay)的输出端还与控制喷雾机的风筒的水平旋转和垂直旋转的单相交流电机相连。

12V直流辅助电源设置有“系统电源”控制开关；单片机的输入/输出引脚相应设置有“启动/停止”按钮和“系统复位”按钮；三相四线漏电断路器的Test引脚设置有“紧急断电”按钮；遥控接收电路设置有“风筒上”按钮、“风筒下”按钮、“风筒左”按钮、“风筒右”按钮，以控制风筒的水平旋转和垂直旋转；本发明中，遥控接收电路还预留设置了适用于带升降台的风送式喷雾机的升降台控制按钮，即“塔台升”按钮、“塔台降”按钮，“塔台升”按钮、“塔台降”按钮控制塔台的升降及停止，用以调节风筒的高度。单片机的控制板设置有系统工作状态指示灯和蜂鸣器，可通过系统工作状态指示灯随时查看系统的工作状态，当系统工作不正常时，蜂鸣器发出警报声。

本装置的控制箱外形结构如图2所示，380V交流电源、12V直流电源从控制箱一侧进线，控制箱的控制面板上相应安装上述按钮与系统工作状态指示灯，并安装有数字电压表、数字频率表、数字电流表、数字液位表。

遥控发射电路相应设置了“启动/停止”按键、“紧急断电”按键、“风筒上”按键、“风筒下”按键、“风筒左”按键、“风筒右”按键、“塔台升”按键、“塔台降”按键。遥控发射电路(遥控器)的面板外形如图3所示，相应安装了上述按键。

本装置是这样工作的：ATMega8单片机控制TIP122达林顿管驱动各个固态继电器的控制引脚，单片机根据控制面板上控制按钮的状态或遥控接收电路(RRC)接收并传输过来的信号实时改变风送式喷雾机的工作状态和风送式风筒的水平位置、垂直位置。如图4所示，装置启动时，单片机先自动关闭各个控制端口，确保第一、二、三固态继电器SSR1、SSR2和SSR3的控制引脚为低电平，保证每个固态继电器的输入端A1、B1、C1与对应的输出端A2、B2、C2处于开路状态，然后打开第一、三固态继电器SSR1和SSR3的控制端口，使第一、三固态继电器SSR1和SSR3的输入端A1、B1、C1与对应的输出端A2、B2、C2处于导通状态，并检测打开第一、三固态继电器SSR1和SSR3控制端口的命令是否执行成功，以确保风机进入Y形启动过程，等待8s后，风机完成Y形启动，单片机关闭第三固态继电器SSR3的控制端口，并检测关闭是否成功，确保关闭成功200ms后，打开第二固态继电器SSR2的控制端口，此时第一、二固态继电器SSR1和SSR2的输入端A1、B1、C1与对应的输出端A2、B2、C2处于导通状态，使风机完成Y-Δ转换，进入Δ形运行状态。再次等待5s，待风机进入Δ形运行并达到正常转速后，单片机打开第四固态继电器SSR4的控制端口，使第四固态继电器SSR4的输入端A1、B1、C1与对应的输出端A2、B2、C2处于导通状态，开启水泵。至此，风送式喷雾机进入完全工作状态，进行正常喷雾。

本发明中，单片机每输出一个控制命令后，先判断相应的控制引脚电平是否与输出的控制命令相符，若不相符则反复执行该控制命令，直到相符后才输出下一个控制命令，确保风机实现正常启动、保证在风机正常运行后打开水泵开始喷雾，避免喷头的堵塞。

本发明中的三相四线漏电断路器、快速熔断丝(FFu1、FFu2)、固态继电器(SSR1、SSR2、SSR3、SSR4)及热继电器(RJ1、RJ2)的型号根据风机和水泵的功率选择不同的额定电流。

如上所述，便可较好地实现本发明。

Claims

1、基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：包括单片机、遥控发射电路、遥控接收电路、三相四线漏电断路器、固态继电器，所述单片机与辅助电源、遥控接收电路及第一、二、三、四固态继电器的控制端分别连接；

2、根据权利要求1所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述快速熔断丝后端的三相电源线的两个相线上连接有并联的电压表和频率表。

3、根据权利要求1所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述三相漏电断路器的输出端或者第一固态继电器输出端的三相电源线的任一相线穿过交流互感器的感应线圈，交流互感器输出端连接有电流表。

4、根据权利要求1所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述第一固态继电器与第二固态继电器、第二快速熔断丝之间的三相电源线分别相应还连接有第一、二热继电器。

5、根据权利要求1所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述第一、二、三、四固态继电器每一相的两端还并接有压敏电阻。

6、根据权利要求1所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述辅助电源设置有“系统电源”控制开关；所述单片机的输入/输出引脚相应设置有“启动/停止”按钮和“系统复位”按钮；所述三相四线漏电断路器的Test引脚设置有“紧急断电”按钮；遥控接收电路设置有“风筒上”按钮、“风筒下”按钮、“风筒左”按钮、“风筒右”按钮。

7、根据权利要求6所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述遥控发射电路相应设置了“启动/停止”按键、“紧急断电”按键、“风筒上”按键、“风筒下”按键、“风筒左”按键、“风筒右”按键。

8、根据权利要求6所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述遥控接收电路还设置有“塔台升”按钮、“塔台降”按钮；所述遥控发射电路相应还设置有“塔台升”按键、“塔台降”按键。

9、根据权利要求1所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述单片机的控制板设置有系统工作状态指示灯和蜂鸣器。

10、根据权利要求1所述基于微机的风送式喷雾机控制装置，其特征在于：所述单片机的辅助电源为直流12V电源。