CN202958562U

CN202958562U - 一种全自动平衡压力喷洒农药桶

Info

Publication number: CN202958562U
Application number: CN 201220666325
Authority: CN
Inventors: 王军; 田丽
Original assignee: Anhui Polytechnic University
Current assignee: Anhui Polytechnic University
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-06

Abstract

一种全自动平衡压力喷洒农药桶，包括水箱、喷嘴、自动控制模块，其中自动控制模块包括CPU微处理器、液晶显示器、操作面板、供电装置、压力传感器、运算放大器，电源隔离模块分别电连接信号采集单元、输出单元，所述信号采集单元接入所述识别单元。全自动平衡压力喷洒农药桶具有高低压自动平衡、响应速度快、操作简单、功能齐全，具有很高的实用价值。

Description

一种全自动平衡压力喷洒农药桶

技术领域

本发明涉及一种自动喷洒农药桶，尤其涉及一种全自动平衡压力喷洒农药桶。

背景技术

目前喷洒农药桶有两种，一种采用人工调节，这种喷洒农药桶一是不准确，二是增加劳动量，降低效率。另外一直是自动喷洒农药桶，但进行农药碰洒时，为满足不同农作物对水泵压力的要求和环境随时造成系统压力改变，需要操作人员随时调整系统压力，由于农作物有远近，需要人及时调整水炮射程，当水箱水位降低时，也会影响水炮射程，在这种情况下，需要通过调节汽车油门来实现对水炮射程的调节，人为因素很大，常常出现偏差。这项操作十分繁琐，又需要操作者有很熟练的操作技能，费工费时。

发明内容

为了克服现有技术的以上问题，本专利提出了一种全自动平衡压力喷洒农药桶，从根本上改变了喷洒农药桶手动调节压力、机械式压力平衡喷洒农药桶所存在的许多弊病。

全自动平衡压力喷洒农药桶，包括水箱、喷嘴、水泵、压力传感器、自动控制模块，其中针对不同情况，喷嘴分别具有不同的型号，压力传感器连接到喷嘴内壁上，感应水压；自动控制模块包括CPU微处理器、液晶显示器、操作面板、供电装置、压力传感器、运算放大器，电源隔离模块分别电连接信号采集单元、输出单元，所述信号采集单元接入所述识别单元。

CPU微处理器为单片机,信号采样单元把采样到的转速、系统压力信号送到CPU微处理器的识别单元，经其识别后由运算单元处理，进行逻辑运算，形成CPU微处理器能识别的一系列数据代码，通过处理单元对信号进行数模转换，经放大单元放大后，通过输出单元把控制信号分别输出到液晶显示器和各执行机构。

信号采集单元把操作面板的各项操作功能进行采集，其特征是只要某操作按键有高电平信号，就将信号送到识别单元，经识别确认为所用功能后，在处理单元内进行处理，其特征在于把经设计者预先设定的功能和采集到信号进行特殊处理，分别送到输出单元和信号采集单元。输出单元把处理后得到的信号，送到液晶显示器和相应的执行机构；另外，信号采集单元收到处理后得到的信号后，对按键进行功能性封锁，使得不同操作模式，某些按键不起作用。

控制系统采用模糊自适应PID，将所有用汽、液设备，用汽、液量与根据母管压力进行调节后的输出量汇总计算，然后送到系统分配模块，按适当的规则分配给各分支，是通过对汽、液体的流量、压力等参数的感应，将感应转变成信号传输给系统，系统根据设定的参数，发出指令对机械设备的转速或者电流进行调整，或者对压力进行重新分配，以迅速实现稳压或稳流量的目的。该压力自动平衡系统不仅可以根据设定参数自动调节现场数据，同时在现场还可以随时修改数据。

本发明的有益效果是，实现了全自动平衡压力喷洒农药桶在使用者设定压力下，从根本上改变了喷洒农药桶手动调节压力、机械式压力平衡喷洒农药桶所存在的许多弊病，并同时可以适用于多种农作物。

附图说明

下面结合附图和实施例对本进一步说明。

图1是全自动平衡压力喷洒农药桶的结构图

图2是自动控制模块系统结构框图

图3是CPU微处理结构图

图4是自动平衡系统流程图

图5是PID模糊控制器系统框图

1-数字控制面板、2-喷嘴、3-水箱、4-连杆

具体实施方式

本产品旨在提供一种自动化程度高、运行稳定的并列压力控制技术，技术方案的要点是将喷嘴处的压力与根据母管额定压力进行PID调节后的输出量汇总计算，然后送到系统分配模块，按适当的规则分配给各分支，是通过对液体压力等参数的感应，将感应转变成信号传输给系统，系统根据设定的参数，发出指令对机械设备的转速或者电流进行调整，并对压力进行重新分配，以迅速实现稳压或稳流量的目的。

如图1，全自动平衡压力喷洒农药桶，包括水箱3、喷嘴2、水泵、压力传感器、自动控制模块，喷嘴2通过连杆4连接到水箱，压力传感器连接到喷嘴2内壁上，感应水压；

如图2,自动控制模块包括CPU微处理器、液晶显示器、操作面板、供电装置、压力传感器、运算放大器，电源隔离模块分别电连接信号采集单元、输出单元，所述信号采集单元接入所述识别单元，其中液晶现实器和操作面板组成数字控制面板1。

如图3，CPU微处理器为单片机,信号采样单元把采样到的转速、系统压力信号送到CPU微处理器的识别单元，经其识别后由运算单元处理，进行逻辑运算，形成CPU微处理器能识别的一系列数据代码，通过处理单元对信号进行数模转换，经放大单元放大后，通过输出单元把控制信号分别输出到液晶显示器和各执行机构。

如图4，信号采集单元把操作面板的各项操作功能进行采集，其特征是只要某操作按键有高电平信号，就将信号送到识别单元，经识别确认为所用功能后，在处理单元内进行处理，其特征在于把经设计者预先设定的功能和采集到信号进行特殊处理，分别送到输出单元和信号采集单元。输出单元把处理后得到的信号，送到液晶显示器和相应的执行机构；另外，信号采集单元收到处理后得到的信号后，对按键进行功能性封锁，使得不同操作模式，某些按键不起作用，具体设置如下：

1、压力设定部分

从0.2～2Mpa,利用面板按钮；升/降，每按压一次、升或降，压力变化0.1Mpa。压力设定范围0.2Mpa≤P≤2.0Mpa，设定后整个系统自动工作在设定压力下。

2、系统压力传感器

采用全密封精密簧片式压力传感器做为系统压力的信号采样，具有采样精度高，工作稳定可靠，不锈钢材料制作，耐腐蚀，抗震动、标准螺纹接口，0～20ma标准电流输出与CPU接口具有良好的匹配性。

3、手动\自动工作状态

CPU根据面板按键选择后自动识别工作在自动、手动状态。

手动状态;

CPU正确显示系统压力，系统不进行压力比较，显示屏不显示“设定压力”而显示“手动”

自动状态;

CPU正确显示系统压力和转速,面板上设定压力按键起作用并显示设定压力，进行系统压力与设定压力比较，并输出相应的控制信号使整个系统工作在全自动压力平衡模式下。

4、比较信号输出

自动工作模式下，系统压力与设定压力进行比较，根据比较结果输出连续变化的电压信号去控制水泵，调节水泵转速控制系统压力，直到系统压力与设定压力完全平衡。

5、CPU外挂显示系统

系统压力显示；是一个变量，根据水压流量随时都在改变，真实反映出系统压力。设定压力显示；一旦设定后，自动锁存为一常量，除非重新设定，并且能在运行中动态设定，系统又工作在新设定的压力下。

6、其它外部设施

相关抗干扰防抖动电路，高性能电源电路，上电复位电路，输入、输出隔离电路，以及AD\DA转换，看门狗电路，显示接口扩展、数据保存，选通电路，程序加密防盗写等等。均在设计时做了通盘考虑。

控制系统采用模糊控制和其他控制相结合，将所有液体压力与根据母管压力进行调节后的输出量汇总计算，然后送到系统分配模块，按适当的规则分配给各分支，是通过对汽、液体的流量、压力等参数的感应，将感应转变成信号传输给系统，系统根据设定的参数，发出指令对机械设备的转速或者电流进行调整，或者对压力进行重新分配，以迅速实现稳压或稳流量的目的。该压力自动平衡系统不仅可以根据设定参数自动调节现场数据，同时在现场还可以随时修改数据。用测量得到的数据同期望值进行比较，用比较的结果来调节控制系统的响应，进而获得更好的控制效果。因此反馈自动控制理论应用的关键就是：做出正确的测量和比较后，如何才能更好地调节系统的响应。PID(比例-积分-微分)控制器就是采用比例、积分、微分的关系来调节系统响应的自动控制器。压力自动平衡系统所采取的模糊自适应PID控制器设计系统框图如图5所示。模糊PID控制器以系统的偏差e和偏差变化率ec为输入量，经过模糊化处理后分别得到模糊量E和EC，以此为依据进行模糊推理，得到的输出量为PID控制参数K_p，K_i，K_d的增量△Kp，△K_i，△K_d在线调整PID参数。K1,K2,K3,K4,K5为比例因子。

模糊PID控制器调整PID参数计算为：

其中，

为初始设定的PID参数；△Kp，△K_i，△K_d为模糊控制器的3个输出，可以根据被控对象的状态自动调整PID的3个控制参数的值。在线运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和运算，完成对PID参数的在线自校正。

Claims

1.一种全自动平衡压力喷洒农药桶，包括水箱、喷嘴、水泵、压力传感器、自动控制模块，压力传感器连接到喷嘴内壁上，感应水压，其特征在于：自动控制模块包括CPU微处理器、液晶显示器、操作面板、供电装置、压力传感器、运算放大器，电源隔离模块分别电连接信号采集单元、输出单元，所述信号采集单元接入所述识别单元。

2.如权利要求1所述的一种全自动平衡压力喷洒农药桶，其特征在于：CPU微处理器为单片机,信号采样单元把采样到的转速、系统压力信号送到CPU微处理器的识别单元，经其识别后由运算单元处理，进行逻辑运算，形成CPU微处理器能识别的一系列数据代码，通过处理单元对信号进行数模转换，经放大单元放大后，通过输出单元把控制信号分别输出到液晶显示器和各执行机构。

3.如权利要求1所述的一种全自动平衡压力喷洒农药桶，其特征在于：控制系统采用模糊自适应PID。