一種智能電動卷盤噴灌機的制作方法

本實用新型屬于噴灌設備技術領域，具體涉及一種智能電動卷盤噴灌機。

背景技術：

現有的卷盤噴灌機中有采用電機驅動進行工作的，大大降低了噴灌機的入機水壓要求，能效也大幅提高，但是現有噴灌機中大部分采用開環控制方式，在控制速度時忽略了隨著卷盤上水管層數的變化而引起的直徑變化，因此在實際使用時噴灌機的灌溉均勻性無法有效保證；雖然也有一小部分噴灌機采用閉環控制，但其存在測速方式繁瑣、采樣頻率底等問題，控制精度也不高，因此，成本較高、操縱和調試均較為困難，精度不能穩定保持，因此，噴灌的均勻性還是不能得到保證。

技術實現要素：

本實用新型克服了現有技術的不足，提供了一種智能電動卷盤噴灌機，該噴灌機的測速單元中滾筒與輸水管隨動，測速部件為編碼器且設置在滾筒內部，通過齒輪傳動將輸水管的回收速度輸入編碼器中，傳遞數據不失真，采樣頻率高，編碼器、控制單元和動力機構組成閉環控制系統，能夠實時地、準確地調整輸水管的回收速度，最終實現噴灌機的均勻灌溉。

本實用新型的具體技術方案是：

一種智能電動卷盤噴灌機，包括借助旋轉組件架設在支撐座上的卷盤、用于驅動卷盤旋轉的動力機構以及纏繞在卷盤外圓周上的輸水管，旋轉組件中部為空心設置且增設有入水管與其空心處相連，入水管內端與輸水管的輸入端連接，噴灌機還設置用于檢測輸水管回收速度的測速單元，關鍵點是，所述的測速單元包括設置有引導孔的支架以及借助鉸接架安裝于支架一側的測速滾，鉸接架一端與支架鉸接連接，另一端安裝測速滾，引導孔方向與測速滾滾動方向相對應且均位于輸水管的回收方向上，輸水管的輸出端穿過引導孔并且其上端與測速滾下端相接觸，測速滾包括固定軸以及借助軸承安裝在固定軸外部的滾筒，固定軸與鉸接架端部固定連接，滾筒內部安裝有同心設置的內齒圈，內齒圈為環形且其內環上設置有齒圈，固定軸外部借助固定板固定安裝有編碼器，編碼器的轉軸端部安裝有外齒輪，外齒輪與內齒圈相嚙合，編碼器的信息輸出端與控制單元的信息輸入端通過信號線相連，固定軸為空心軸且其外壁上設置有引線孔，信號線依次穿過引線孔和固定軸的空心部分并從其端部伸出，控制單元的信號輸出端與動力機構的信號控制端相連，編碼器、控制單元及動力機構形成調節卷盤轉速的閉環控制系統。

所述的入水管外壁上安裝有水壓檢測裝置，水壓檢測裝置的信息輸出端與控制單元的信息輸入端相連。

所述的動力機構包括驅動電機、傳動部件及固定在卷盤側面上的側齒圈，控制單元的信號輸出端與驅動電機的信號控制端相連，驅動電機動力輸出端與傳動部件動力輸入端相連，傳動部件動力輸出端設置有驅動齒輪，驅動齒輪與側齒圈相嚙合。

所述的鉸接架包括對稱設置的兩個支撐桿及設置在支撐桿一端的鉸接柱，鉸接柱一端與支撐桿一端鉸接連接，支架上設置有豎向的長條孔，鉸接柱另一端鉸接于長條孔中。

所述的支架為矩形框架結構，矩形的中空位置形成限制輸水管水平橫向位移的引導孔，支架與支撐座之間設置有使支架沿卷盤軸向方向移動的往復平移機構，往復平移機構包括驅動組件和滑移組件，驅動組件包括設置于支撐座上且連接有旋轉電機的絲杠和固定于支架上的絲杠套，滑移組件包括設置于支撐座上的滑桿和固定于支架上的滑套，絲杠和滑桿的設置方向均與卷盤的軸向方向相同。

所述的滾筒外部設置有耐磨層，耐磨層外表面設置有防滑紋。

本實用新型的有益效果是：本實用新型涉及的測速單元中將測速部件設置在滾筒中，測速部件不易受到水、油及其他雜質的影響，工作性能較為穩定，并且固定軸為空心，其為內部的測速部件提供電源和信號線的走線通道，電源和信號線處于固定的狀態，不易損壞，滾筒的旋轉帶動編碼器產生轉速信號，編碼器具有較高的采樣頻率，回收速度檢測的實時性顯著增強，編碼器、控制單元和動力機構形成了調節卷盤轉速的閉環控制系統，該控制系統能夠在輸水管纏繞直徑變化時進行卷盤轉速的實時調節，保持卷盤回收速度的實時恒定，噴灌機的灌溉均勻性顯著提高，

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是本實用新型中測速單元的結構示意圖。

圖4是測速單元中測速滾的結構示意圖。

圖5是輸水管與入水管的連接結構示意圖。

附圖中，1、支撐座，2、卷盤，3、輸水管，4、入水管，5、控制單元，6、支架，7、鉸接架，701、支撐桿，702、鉸接柱，703、長條孔，8、測速滾，801、固定軸，802、軸承，803、滾筒，804、內齒圈，805、編碼器，806、外齒輪，807、耐磨層，9、信號線，10、水壓檢測裝置，11、驅動電機，12、側齒圈，13、驅動齒輪，14、旋轉電機，15、絲杠，16、絲杠套，17、滑桿，18、滑套，19、密封圈。

具體實施方式

本實用新型涉及一種智能電動卷盤噴灌機，包括借助旋轉組件架設在支撐座1上的卷盤2、用于驅動卷盤2旋轉的動力機構以及纏繞在卷盤2外圓周上的輸水管3，旋轉組件中部為空心設置且增設有入水管4與其空心處相連，入水管4內端與輸水管3的輸入端連接，噴灌機還設置用于檢測輸水管3回收速度的測速單元，測速單元包括設置有引導孔的支架6以及借助鉸接架7安裝于支架6一側的測速滾8，鉸接架7一端與支架6鉸接連接，另一端安裝測速滾8，引導孔方向與測速滾8滾動方向相對應且均位于輸水管3的回收方向上，輸水管3的輸出端穿過引導孔并且其上端與測速滾8下端相接觸，測速滾8包括固定軸801以及借助軸承802安裝在固定軸801外部的滾筒803，固定軸801與鉸接架7端部固定連接，滾筒803內部安裝有同心設置的內齒圈804，內齒圈804為環形且其內環上設置有齒圈，固定軸801外部借助固定板固定安裝有編碼器805，編碼器805的轉軸端部安裝有外齒輪806，外齒輪806與內齒圈804相嚙合，編碼器805的信息輸出端與控制單元5的信息輸入端通過信號線9相連，固定軸801為空心軸且其外壁上設置有引線孔，信號線9依次穿過引線孔和固定軸801的空心部分并從其端部伸出，控制單元5的信號輸出端與動力機構的信號控制端相連，編碼器805、控制單元5及動力機構形成調節卷盤2轉速的閉環控制系統。

具體實施例，如圖1至圖5所示，使用該噴灌機時，將輸水管3的輸出端放置在田地中，動力機構驅動卷盤2轉動從而將輸水管3進行回收，回收過程中進行噴灌，實現了邊收卷邊噴灌的自動灌溉方式，動力機構包括驅動電機11、傳動部件及固定在卷盤2側面上的側齒圈12，控制單元5的信號輸出端與驅動電機11的信號控制端相連，驅動電機11動力輸出端與傳動部件動力輸入端相連，傳動部件動力輸出端設置有驅動齒輪13，驅動齒輪13與側齒圈12相嚙合，在使用該噴灌機時，先將設定的回收速度輸入控制單元5中，控制單元5控制驅動電機11帶動卷盤2旋轉，輸水管3按照設定的回收速度進行回收，隨著輸水管3的回收，卷盤2中輸水管3的層數逐漸增加，卷盤2的直徑逐漸增大，其旋轉速度轉換成的線速度將會越來越快，輸水管3的回收速度不能保持在設定值，測速滾8中的編碼器805檢測并獲得輸水管3的實時回收速度，該信息傳送至控制單元5中，控制單元5根據該實時回收速度向驅動電機11發送調整信號，驅動電機11的轉速降低，卷盤2的轉速隨之降低，其產生的線速度即輸水管3的回收速度能夠穩定保持在設定值，實現了卷盤2轉速的閉環控制，編碼器805的采樣頻率較高，能夠較好地實現回收速度的實時反饋，控制單元5能夠實現驅動電機11的實時調整，輸水管3回收速度的恒定不變能夠確保噴灌機對所噴灌田地的均勻噴灌。

入水管4端部固定連接在卷盤2中部旋轉組件的空心處，輸水管3向外伸出旋轉組件的空心處，輸水管3與空心處內壁之間通過旋轉軸承形成旋轉配合，輸水管3端部插入入水管4內部且兩者之間安裝有兩組密封圈19，當卷盤2旋轉時，輸水管3隨之旋轉，旋轉組件與入水管4不動，并且水流能夠通過入水管4進入輸水管3中而不發生泄露。

入水管4外壁上安裝有水壓檢測裝置10，水壓檢測裝置10的信息輸出端與控制單元5的信息輸入端相連，水壓檢測裝置10、控制單元5及動力機構形成調節卷盤2啟停的閉環控制系統，水壓檢測裝置10實時監測入水管4中的水壓并將該信息發送至控制單元5，控制單元5中預設有噴灌用的參考水壓，控制單元5將實時水壓信息與提前設定的水壓進行對比，如果實時水壓低于設定值，此時輸水管3中的水壓不足以噴灌設定的噴灌范圍，那么控制單元5向驅動電機11發送停機指令，避免田地中存在沒有噴灌的區域，如果監測的實時水壓不低于設定值，此時，輸水管3水壓正常，噴灌范圍正常，那么控制單元5向驅動電機11發送啟動指令，驅動電機11帶動卷盤2繼續進行輸水管3的回收噴灌工作。

測速滾8借助鉸接架7安裝在支架6一側，鉸接架7包括對稱設置的兩個支撐桿701及設置在支撐桿701一端的鉸接柱702，鉸接柱702一端與支撐桿701一端鉸接連接，支架6上設置有長條孔703，鉸接柱702另一端鉸接于長條孔703中，輸水管3在回收過程中驅動滾筒803進行轉動，滾筒803外部設置有耐磨層807，耐磨層807外表面設置有防滑紋，由于鉸接架7與支架6之間為鉸接，因此，依靠測速滾8和鉸接架7的重量可以保持測速滾與輸水管之間的具備一定的摩擦力，依靠該摩擦力的驅動，滾筒803隨輸水管3的移動而轉動，無需在測速滾8和輸水管3之間設置壓緊機構，既節省成本，又簡化了測速單元的結構，當輸水管3變粗時，輸水管3上邊緣向上頂起測速滾8，測速滾8帶動鉸接架7中的鉸接柱702沿長條孔703向上滑動，這樣就可以實現不同直徑的輸水管3的適應性。

支架6為矩形框架結構，矩形的中空位置形成限制輸水管3水平橫向位移的引導孔，支架6與支撐座1之間設置有使支架6沿卷盤2軸向方向移動的往復平移機構，往復平移機構包括驅動組件和滑移組件，驅動組件包括設置于支撐座1上且連接有旋轉電機14的絲杠15和固定于支架6上的絲杠套16，滑移組件包括設置于支撐座1上的滑桿17和固定于支架6上的滑套18，絲杠15和滑桿17的設置方向均與卷盤2的軸向方向相同，在輸水管3回收過程中，輸水管3是一層一層地進行收卷，每一層中輸水管3需要邊回收邊橫向移動，卷盤2轉速高時，輸水管3橫向移動速度較快，隨著卷盤2轉速逐漸降低，輸水管3的橫向移動速度逐漸降低，控制單元5根據驅動電機11的轉速信息來控制調節旋轉電機14的轉速，旋轉電機14帶動絲杠15轉動，從而使得支架6隨絲杠套16橫向移動，支架6上的滑套18沿滑桿17滑動，控制單元5的控制使得輸水管3回收時橫向移動的速度與卷盤2的轉速相匹配。

控制單元5由控制面板、電源模塊、控制模塊、GSM模塊、電路板、聲光報警設備、柜體等組成，控制面板上設置有操作按鈕和液晶顯示屏，控制單元5具有良好的人機交互功能，用戶可以通過控制面板輕松設定輸水管3的回收速度，修改遠程報警的參數或對象，切換工作模式為“智能模式”或“手動模式”，液晶顯示屏可以實時顯示水壓檢測裝置6傳送過來的水壓信息和測速單元傳送來的速度信息，并實時響應用戶的輸入操作，集成了水壓檢測、遠程報警、現場聲光報警和人機交互等多項功能，水壓、回收速度、遠程控制信息及設備參數等數據均能夠得到實時顯示，使用及調整過程較為方便、直觀。

在輸水管3回收過程中，用戶根據灌溉要求通過控制單元5設定輸水管3的回收速度，控制單元5根據用戶設定的回收速度，采用閉環控制方法，控制驅動電機11運轉并帶動卷盤2旋轉纏繞回收輸水管3，實現輸水管3的恒速回收，保證農田的灌溉均勻性，滿足用戶的灌溉要求，在工作中，控制單元5根據用戶設定的回收速度和測速單元檢測到的實時速度，來動態控制驅動電機11的轉速，在卷盤2上因輸水管3層數的變化而引起的卷盤2纏繞直徑變化的情況下，輸水管3也能夠按照用戶的設定速度進行恒速回收；在控制單元5處于“智能控制”模式時，水壓檢測裝置10傳送過來的水壓信號不僅用以顯示，還參與控制單元5對驅動電機11的控制，當檢測到的入機水壓低于設定壓力時，驅動電機停止運轉，噴灌機停機，當入機水壓達到或高于設定壓力時，驅動電機11自行啟動，并按用戶的預先設定運轉，控制單元處于“手動模式”時，檢測到的水壓信號不參與控制單元5對驅動電機11的控制；水壓檢測裝置10的設置，為整個灌溉均勻性的控制引入了水壓參數，避免了在水壓不足的情況下造成的灌溉幅寬不足，保證了灌溉的有效性，為無人監管的噴灌提供了保障，結合遠程報警功能，用戶可以脫離噴灌機并且在不進行噴灌時第一時間得知具體情況。

控制單元5具有遠程報警和現場聲光報警功能，當噴灌機發生故障或其它原因停機時，控制單元5通過其內置的GSM模塊遠程通知用戶，并同時啟動噴灌機現場的聲光報警器，控制單元5還可以計算出噴灌機工作的預計結束時間，并提前一定時間通知用戶，提前時間可以進行設定，這樣極大方便了用戶，可以實現多臺噴灌機的同時無人值守作業；控制單元5還可以拓展智能計算功能，用戶只需確定農田的灌溉需求量，并輸入噴灌幅寬，控制單元5根據預設水壓、輸水管3直徑等參數自動計算出適宜的輸水管3的回收速度，在不同幅寬、不同灌溉需求量的田地中，用戶只需要將上述數值輸入控制單元5中，即可得到適宜的回收速度，為設定回收速度的參考值提供了便利。