CN210929001U - 一种节水灌溉装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节水灌溉装置的控制系统。包括主控制器，所述主控制器的一端电性连接有动力抬升机构，所述动力抬升机构的一端转动连接有左右伸缩机构。该实用新型装置通过设置左右伸缩机构对边平行极具稳定性，可以使喷头快速又稳定地到达指定的灌溉地点，反应快，容易上手，提高作业效率，并且其成本较低，通过设置主控制器通过六路继电器控制灌溉模块喷量和时间控制，能够准确的控制灌溉速度灌溉流量，该实用新型装置的采用这样的控制系统，可以在设定环境条件下，实现喷头伸缩、定点灌溉、精准灌溉、变量灌溉，更能够适应复杂的农业环境，本实用新型中，各喷头单独控制，操作灵活，喷射范围广，可避免不必要的浪费。

Description

一种节水灌溉装置的控制系统

本实用新型涉及农业灌溉的技术领域，特别涉及一种节水灌溉装置的控制系统。

背景技术

农业节水灌溉机器人项目是中国机器人大赛的一子项目，比赛规则如下：机器人比赛场地如图3所示，比赛时，机器人从起始区出发，经过B区、C区、D区，自主完成对矮株作物灌溉点、大田高杆作物灌溉点和随机树苗灌溉点的精准灌溉；

B区为矮株作物灌溉区，主要模拟农业地形中整齐排列的作物；B区道路两旁对称设有12个整齐排列的矮株作物灌溉点；C区为大田连续灌溉区，此区域设有坡道，模拟丘陵地貌；D区模拟不规则种植区域的随机树苗灌溉，D区均匀分成6个区域，D区中央有宽为600mm空白区，其余区域喷灌点随机放置；B、C、D区的模拟树形如图4所示；

根据比赛要求，必须设计一种节水灌溉装置的控制系统来实现任意距离喷灌、连续喷灌的要求；目前的实验设备中专门针对竞赛的实验设备较少，学生对于竞赛理解不足，很有必要设计一款用于竞赛教学和示范的节水灌溉装置的控制系统来管理和控制节水灌溉装置完成对应的指令动作。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种节水灌溉装置的控制系统，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种节水灌溉装置的控制系统，包括主控制器，所述主控制器的一端电性连接有动力抬升机构，所述动力抬升机构的一端转动连接有左右伸缩机构，所述左右伸缩机构的一端固定连接有灌溉模块，所述灌溉模块由六路继电器、水泵、喷头和水箱组成，所述动力抬升机构由直流电机、齿轮、导轨、齿轮固定件、直流电机控制板和齿条组成，所述左右伸缩机构前端设置有光电开关Ⅰ，所述主控制器下侧底盘支架上设置有光电开关Ⅱ。

进一步地，所述左右伸缩机构包括由四根长杆、两根短杆和一根连杆构成，各杆间由轴承和销过盈配合形成转动副，所述连杆结构加工成一体件，所述左右伸缩机构的上端固定于齿条上端，所述左右伸缩机构的下端与动力抬升机构连接。

进一步地，所述直流电机固定在齿轮固定件上，且直流电机的输出轴转动连接有齿轮，所述齿轮和齿条配合连接件。

进一步地，所述齿条是齿条背靠方管固定连接，所述齿条固定在底板上方对称分布，所述齿条是齿条背靠方管固定连接，所述齿轮固定件通过导轨及齿轮齿条配合固定在齿条上。

进一步地，所述水泵吸水端连接水箱且出水端连接喷头，所述水泵控制线与六路继电器对应端口连接，所述喷头与光电开关Ⅰ共同固定于左右伸缩机构前端，所述水泵的出水端与各喷头相连，所述水泵的正负极与六路继电器控制端相连，所述水泵出水口和喷头一一对应，所述六路继电器控制线与主控制器的IO端口对应，所述六路继电器控制相对应喷头的开关。

进一步地，所述直流电机控制线与直流电机控制板端口对应连接，所述主控制器采用定时器产生若干路PWM波，所述若干路PWM波分别与电机控制器中的若干电机驱动单元的速度信号传输端口相连接。

进一步地，所述主控制器为stm32系列芯片，所述主控制器驱动直流电机控制板，带动直流电机转动直至左右伸缩机构伸长直至光电开关Ⅰ测试到对象，所述主控制器通过六路继电器执行喷量和时间控制。

工作时，首先，针对灌溉点虚拟调试出节水灌溉装置的各种最佳喷头停靠位置并储存在主控制器存储器中；

进一步地，定点灌溉：所述主控制器根据所固定底盘所述光电开关Ⅱ传送的信息调用相对应的最佳停止位置并发出指令给底盘，所述底盘停止后，所述主控制器发出指令给直流电机控制板，所述直流电机控制板接收并执行所述主控制器的指令，所述直流电机工作，转动所述齿轮，所述齿轮配合所述齿条上升使光电开关Ⅰ传送信息给所述主控制器，同时所述灌溉模块的喷头到达指定位置，所述灌溉模块接收并执行所述主控制器的指令，完成定点灌溉；

最后，灌溉结束后，所述主控制器发送命令复位左右伸缩机构和抬升机构。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.该实用新型装置通过设置左右伸缩机构对边平行极具稳定性，可以使喷头快速又稳定地到达指定的灌溉地点，反应快，容易上手，提高作业效率，并且其成本较低；

2.该实用新型装置通过设置主控制器通过六路继电器控制灌溉模块喷量和时间控制，能够准确的控制灌溉速度灌溉流量，根据不同的干燥情况进行控制；

3.该实用新型装置的采用这样的控制系统，可以在设定环境条件下，实现喷头伸缩、定点灌溉、精准灌溉、变量灌溉，更能够适应复杂的农业环境；

4.该实用新型装置的操作人员可根据不同植物灌溉要求通过控制界面快速调试灌溉信息，可虚拟调试出各种最佳停靠位置信息及最佳灌溉量信息存储于主控制器中，使用灵活，可有效提高灌溉质量和效率；

5.该实用新型装置喷头可伸缩，既可实现定点精准灌溉，又可以使该节水灌溉装置在不灌溉时结构紧凑、占地面积小。而且，本实用新型中，各喷头单独控制，操作灵活，喷射范围广，可避免不必要的浪费。

附图说明

图1为本实用新型节水灌溉装置的控制系统整体工作流程示意图。

图2为本实用新型节水灌溉装置的结构示意图。

图3为本实用新型节水灌溉机器人竞赛场地示意图。

图4为本实用新型节水灌溉机器人B、C、D区竞赛作物模拟示意图。

图5为本实用新型节水灌溉装置的控制系统的应用示意图。

图6为本实用新型节水灌溉装置的控制系统的控制流程图。

图中：1、主控制器；2、光电开关Ⅰ；3、光电开关Ⅱ；4、直流电机控制板；5、直流电机；6、齿轮；7、灌溉模块；71、六路继电器；72、水泵；73、喷头；8、左右伸缩机构；9、动力抬升机构；91、导轨；92、齿条；93、齿轮固定件。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-6所示，一种节水灌溉装置的控制系统，包括主控制器1，所述主控制器1的一端电性连接有动力抬升机构9，所述动力抬升机构9的一端转动连接有左右伸缩机构8，所述左右伸缩机构8的一端固定连接有灌溉模块7，所述灌溉模块7由六路继电器71、水泵72、喷头73和水箱组成，所述动力抬升机构9由直流电机5、齿轮6、导轨91、齿轮固定件93、直流电机控制板4和齿条92组成，所述左右伸缩机构8前端设置有光电开关Ⅰ2，所述主控制器1下侧底盘支架上设置有光电开关Ⅱ3。

其中，所述左右伸缩机构8包括由四根长杆、两根短杆和一根连杆构成，各杆间由轴承和销过盈配合形成转动副，所述连杆结构加工成一体件，所述左右伸缩机构8的上端固定于齿条92上端，所述左右伸缩机构8的下端与动力抬升机构9连接，左右伸缩机构8能够对边平行极具稳定性，可以使喷头73快速又稳定地到达指定的灌溉地点，反应快。

其中，所述直流电机5固定在齿轮固定件93上，且直流电机5的输出轴转动连接有齿轮6，所述齿轮6和齿条92配合连接件，通过设置直流电机5提供稳定的驱动力，提供稳定的转速便于升降控制。

其中，所述齿条92是齿条背靠方管固定连接，所述齿条92固定在底板上方对称分布，所述齿条92是齿条背靠方管固定连接，所述齿轮固定件93通过导轨91及齿轮齿条配合固定在齿条92上，齿轮齿条啮合传动，传动转矩大，定位准确，易控制。

其中，所述水泵72吸水端连接水箱且出水端连接喷头73，所述水泵72控制线与六路继电器71对应端口连接，所述喷头73与光电开关Ⅰ2共同固定于左右伸缩机构8前端，所述水泵72的出水端与各喷头73相连，所述水泵72的正负极与六路继电器71控制端相连，所述水泵72出水口和喷头73一一对应，所述六路继电器71控制线与主控制器1的IO端口对应，所述六路继电器71控制相对应喷头73的开关，通过设置水泵72能够控制和调节水压，进行定量控制、精准控压，并且均能单独启动。

其中，所述直流电机5控制线与直流电机控制板4端口对应连接，所述主控制器1采用定时器产生若干路PWM波，所述若干路PWM波分别与电机控制器中的若干电机驱动单元的速度信号传输端口相连接，提供稳定可控的驱动力。

其中，所述主控制器1为stm32系列芯片，所述主控制器1驱动直流电机控制板4，带动直流电机5转动直至左右伸缩机构8伸长直至光电开关Ⅰ2测试到对象，所述主控制器1通过六路继电器71执行喷量和时间控制。

需要说明的是，本实用新型为一种节水灌溉装置的控制系统，

使用步骤：光电开关Ⅱ3检测到的底盘停靠位置反馈给主控制器1，主控制器1根据光电开关Ⅱ3反馈的信息停止底盘前进，并调用相对应的上升时间，主控制器1根据调用的上升时间发出命令给动力抬升机构9的直流电机5，直流电机5驱动齿轮6在齿条92滑动带动左右伸缩机构8使喷头73前伸，左右伸缩机构8前端光电开关Ⅰ2识别到作物位置后，确定伸直机构的伸直距离，左右伸缩机构8前端喷头73到达指定位置，主控制器1根据调用的最佳灌溉量发出命令给灌溉模块7的继电器，进行定量灌溉作业。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落中用要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种节水灌溉装置的控制系统，包括主控制器(1)，其特征在于：所述主控制器(1)的一端电性连接有动力抬升机构(9)，所述动力抬升机构(9)的一端转动连接有左右伸缩机构(8)，所述左右伸缩机构(8)的一端固定连接有灌溉模块(7)，所述灌溉模块(7)由六路继电器(71)、水泵(72)、喷头(73)和水箱组成，所述动力抬升机构(9)由直流电机(5)、齿轮(6)、导轨(91)、齿轮固定件(93)、直流电机控制板(4)和齿条(92)组成，所述左右伸缩机构(8)前端设置有光电开关Ⅰ(2)，所述主控制器(1)下侧底盘支架上设置有光电开关Ⅱ(3)。

2.根据权利要求1所述的一种节水灌溉装置的控制系统，其特征在于：所述左右伸缩机构(8)包括由四根长杆、两根短杆和一根连杆构成，各杆间由轴承和销过盈配合形成转动副，连杆结构加工成一体件，所述左右伸缩机构(8)的上端固定于齿条(92)上端，所述左右伸缩机构(8)的下端与动力抬升机构(9)连接。

3.根据权利要求1所述的一种节水灌溉装置的控制系统，其特征在于：所述直流电机(5)固定在齿轮固定件(93)上，且直流电机(5)的输出轴转动连接有齿轮(6)，所述齿轮(6)和齿条(92)配合连接件。

4.根据权利要求1所述的一种节水灌溉装置的控制系统，其特征在于：所述齿条(92)是齿条背靠方管固定连接，所述齿条(92)固定在底板上方对称分布，所述齿条(92)是齿条背靠方管固定连接，所述齿轮固定件(93)通过导轨(91)及齿轮齿条配合固定在齿条(92)上。

5.根据权利要求1所述的一种节水灌溉装置的控制系统，其特征在于：所述水泵(72)吸水端连接水箱且出水端连接喷头(73)，所述水泵(72)控制线与六路继电器(71)对应端口连接，所述喷头(73)与光电开关Ⅰ(2)共同固定于左右伸缩机构(8)前端，所述水泵(72)的出水端与各喷头(73)相连，所述水泵(72)的正负极与六路继电器(71)控制端相连，所述水泵(72)出水口和喷头(73)一一对应，所述六路继电器(71)控制线与主控制器(1)的IO端口对应，所述六路继电器(71)控制相对应喷头(73)的开关。

6.根据权利要求1所述的一种节水灌溉装置的控制系统，其特征在于：所述直流电机(5)控制线与直流电机控制板(4)端口对应连接，所述主控制器(1)采用定时器产生若干路PWM波，所述若干路PWM波分别与电机控制器中的若干电机驱动单元的速度信号传输端口相连接。

7.根据权利要求1所述的一种节水灌溉装置的控制系统，其特征在于：所述主控制器(1)为stm32系列芯片，所述主控制器(1)驱动直流电机控制板(4)，带动直流电机(5)转动直至左右伸缩机构(8)伸长直至光电开关Ⅰ(2)测试到对象，所述主控制器(1)通过六路继电器(71)执行喷量和时间控制。

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