一種用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置及方法
【專利說明】一種用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置及方法
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技術領域
[0002]本發明涉及變量噴藥自動控制技術領域，具體是一種用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置及方法。
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【背景技術】
[0004]農業生產中，噴灑農藥是植保并獲得高產的必要手段。在農業生產越來越向規模化方向發展且勞動力逐漸短缺與人工成本增加的背景下，對農機的需求越來越大。一般經濟類作物種植適用自動機械噴藥作業，特別是有機農藥一般多為液態，依靠壓力霧化噴灑，要求霧化效果好、噴灑均勻、適量。然而，單位面積噴藥量對于不同的作物、同種作物不同的年齡、季節、病蟲害發生程度以及藥物種類的不同等都會有所改變。受農業生產效益不高的限制，種植業者又不可能購置很多農機裝備備用，最好是一臺機械就能完成所有不同需求的作業任務。
[0005]根據液態農藥噴灑的特點，目前實現變量噴藥的解決方案都是基于控制液體流量的方法。其一是依據液體流量與壓力有關(正常條件下為正比關系)的原理，通過調節壓力來控制噴藥量，但是，噴藥防治病蟲害的效果要好，就需要保證藥液具有一定的壓力以達到最佳的霧化效果，所以，調節壓力固然能達到調節噴藥量的目的，但卻因為壓力的改變不一定能保證達到最佳的霧化效果以有效地防治病蟲害。其二是在霧化噴頭前端加裝脈寬調制電磁閥，通過調節電磁閥的開閉時間來控制噴藥量，且不說電磁閥頻繁開閉容易損壞，單說電磁閥在開閉之間，噴藥流中斷不連續，在噴藥機械連續行駛過程中，必然產生噴藥不均的現象，若要盡量保障噴藥均勻，就需要電磁閥開閉頻率高，但實驗表明，在壓力較高的情況下，流量調節的范圍很有限。再說，用上述兩種方法調節控制噴藥量，還要求噴藥機械行駛速度上的精準配合，依賴人工操作精準控制噴藥機械的行駛速度是不容易做到的。
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【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置及方法，通過精準控制噴藥機械的行駛速度，實現快速變量噴藥，控制精準、噴藥均勻、勞動強度低。
[0008]本發明的技術方案為:
一種用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置，該裝置包括車速控制器、車速檢測傳感器、藥液流量傳感器、直流電機、傳動機構和噴藥機械油門操縱手柄，所述車速檢測傳感器和藥液流量傳感器的輸出端與車速控制器的輸入端連接，所述車速控制器的輸出端與直流電機的輸入端連接，所述直流電機通過傳動機構與噴藥機械油門操縱手柄連接。
[0009]所述的用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置，該裝置還包括第一限位開關和第二限位開關，所述第一限位開關和第二限位開關分別設置在噴藥機械油門操縱手柄運動到達的兩個極限位置，所述第一限位開關和第二限位開關的輸出端與車速控制器的輸入端連接。
[0010]所述的用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置，該裝置還包括藥液壓力傳感器，所述藥液壓力傳感器的輸出端與車速控制器的輸入端連接。
[0011]所述的用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置，所述車速控制器包括主控模塊和控制面板，所述控制面板上設有功能鍵和液晶顯示屏，所述功能鍵的輸出端與主控模塊的輸入端連接，所述主控模塊的輸出端與液晶顯示屏的輸入端連接。
[0012]所述的用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置，所述傳動機構包括傳動螺桿和傳動螺母，所述傳動螺母套設在傳動螺桿上；所述直流電機的轉軸與傳動螺桿相連，所述噴藥機械油門操縱手柄與傳動螺母相連。
[0013]所述的用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置，所述功能鍵包括電源開關鍵、參數設置鍵、數字O?9和小數點鍵、參數輸入確認鍵、返回鍵、設置結束鍵、車速自動控制啟動鍵和車速自動控制結束鍵。
[0014]所述的用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置，所述傳動螺桿的一端架設在第一支座上，另一端穿過第二支座與直流電機的轉軸相連，所述直流電機設置在第三支座上。
[0015]所述的一種用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置的控制方法，該方法包括以下步驟:
(1)車速控制器根據預設的噴藥機械噴藥作業寬度和單位面積需求的噴藥量以及設置在噴藥機械上的霧化噴頭的噴藥速度、霧化噴頭的數量，計算出噴藥機械的初始行駛速度；
(2)在噴藥作業過程中，車速控制器根據預設的噴藥機械噴藥作業寬度和單位面積需求的噴藥量以及藥液流量傳感器獲取的霧化噴頭的實時噴藥流量、霧化噴頭的數量，計算出噴藥機械的目標行駛速度；
(3)車速控制器將車速檢測傳感器獲取的噴藥機械的實時行駛速度與計算出的目標行駛速度進行比較，向直流電機發出加大或者減小油門的指令，直流電機的轉軸通過傳動機構帶動噴藥機械油門操縱手柄一起運動，對噴藥機械的實時行駛速度進行調節。
[0016]所述的用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置的控制方法，所述步驟(I)中，車速控制器采用以下公式對噴藥機械的初始行駛速度進行計算:
v=666.67qn/Qw
其中，V表示噴藥機械的初始行駛速度，單位:m/min ;q表示霧化噴頭的噴藥速度,單位:L/min ；n表示霧化噴頭的數量；Q表示單位面積需求的噴藥量，單位:L/畝；w表示噴藥機械噴藥作業寬度，單位:m。
[0017]所述的用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置的控制方法，該方法還包括:車速控制器將霧化噴頭的實時噴藥流量和噴藥壓力與預設的正常范圍值進行比較，若超出正常范圍值，則給出提示和報警。
[0018]本發明的有益效果為:
(I)本發明通過自動控制噴藥機械的行駛速度以適應單位面積需求的噴藥量的變化，噴藥機械的行駛速度由單位面積需求的噴藥量、噴藥流量和噴藥作業寬度確定，在噴藥流量(由噴頭機械結構和藥液壓力決定)和噴藥作業寬度確定的條件下，噴藥機械的行駛速度由單位面積需求的噴藥量唯一決定，噴藥機械的行駛速度調節范圍寬，因此適應的單位面積需求的噴藥量變化范圍大。
[0019](2)本發明自動控制噴藥機械的行駛速度，避免了人為控制的不準確和波動，而且還可以依據噴藥流量實時調整噴藥機械的行駛速度，具有噴藥均勻的優點。
[0020](3)本發明具有噴藥流量、噴藥壓力自動監測以及異常報警功能，給操作人員帶來了方便，減輕了勞動強度。
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【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的裝置結構示意圖；
圖2是本發明的車速控制器操作面板結構示意圖；
圖3是本發明的裝置信號傳輸關系示意框圖；
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例進一步說明本發明。
[0024]如圖1?圖3所示，一種用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置，包括噴藥機械油門操縱手柄1、傳動螺母2、傳動螺桿3、直流電機4、第一限位開關5、第二限位開關6、車速控制器7、車速檢測傳感器8、藥液流量傳感器9、藥液壓力傳感器10、第一支座11、第二支座12和第三支座13。傳動螺母2和傳動螺桿3構成傳動機構。第一限位開關5和第二限位開關6分別設置在噴藥機械油門操縱手柄I運動到達的前后極限位置。車速控制器7包括主控模塊71以及設置在操作面板70上的功能鍵72和液晶顯示屏73，其中，功能鍵72包括電源開關鍵721、參數設置鍵722、數字O?9和小數點鍵723、參數輸入確認鍵724、返回鍵725、設置結束鍵726、車速自動控制啟動鍵727和車速自動控制結束鍵727。
[0025]車速檢測傳感器8的輸出端與主控模塊71的輸入端連接；藥液流量傳感器9的輸出端與主控模塊71的輸入端連接；藥液壓力傳感器10的輸出端與主控模塊71的輸入端連接；功能鍵72的輸出端與主控模塊71的輸入端連接；主控模塊71的輸出端與液晶顯示屏73的輸入端連接；第一限位開關5的輸出端與主控模塊71的輸入端連接；第二限位開關6的輸出端與主控模塊71的輸入端連接；主控模塊71的輸出端與直流電機4的輸入端連接。直流電機4設置在噴藥機械(如拖拉機)駕駛室內適當位置并固定在第三支座13上；噴藥機械油門操縱手柄I與傳動螺母2相連；傳動螺母2套設在傳動螺桿3上，其內螺紋與傳動螺桿3的外螺紋相哨合；傳動螺桿3的一端架設在第一支座11上,另一端穿過第二支座12與直流電機4的轉軸相連；第一限位開關5設置在第一支座11上，第二限位開關6設置在第二支座12上。
[0026]一種用于變量噴藥的噴藥機械車速自動控制裝置的控制方法，包括以下步驟:
S1、車速控制器7的主控模塊71根據預設的噴藥機械噴藥作業寬度和單位面積需求的噴藥量以及設置在噴藥機械上的霧化噴頭的噴藥速度、霧化噴頭的數量，計算出噴藥機械的初始行駛速度； 52、在噴藥作業過程中，主控模塊71根據預設的噴藥機械噴藥作業寬度和單位面積需求的噴藥