草坪噴頭變域噴灑控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于一種噴灌系統(tǒng)中變域噴灑控制器，特指采用微處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)草坪噴頭變域噴灑的控制器。包括電源模塊、輸入模塊、微處理器模塊和輸出模塊，電源模塊為輸入模塊、微處理器模塊和輸出模塊提供電源，輸入模塊通過接收外部數(shù)據(jù)和信號轉(zhuǎn)化為微處理器接收的信號，微處理器根據(jù)輸入模塊的信號和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理結(jié)果送到輸出模塊，輸出模塊將信號轉(zhuǎn)化為外部接收信號，通過該控制器控制變頻器運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)草坪噴頭的變域噴灑。該控制器體積小、成本低、性能可靠、適用性強(qiáng)、易于推廣使用。
【專利說明】草坪噴頭變域噴灑控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種噴灌系統(tǒng)中變域噴灑控制器，特指采用微處理器技術(shù)實(shí)現(xiàn)草坪噴頭變域噴灑的控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]噴灌技術(shù)正在向精確灌溉的方向發(fā)展，精確灌溉的核心是能夠開發(fā)出根據(jù)作物或地塊形狀的需要，在不同位置灌溉不同水量的技術(shù)和設(shè)備。變域噴灑是指根據(jù)地塊形狀或噴灑區(qū)域形狀變化要求進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對整個噴灑域的均勻灌溉。
[0003]經(jīng)檢索，農(nóng)業(yè)工程學(xué)報“仿形噴灑變量施水精確灌溉技術(shù)研究進(jìn)展”(2004年第20卷第I期)和農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報“非圓形噴灑域變量施水精確灌溉噴頭綜述”(2004年第35卷第5期)對國內(nèi)外變域噴灑噴頭研究進(jìn)行了概括，主要是通過調(diào)節(jié)噴頭入口處流量或改變噴頭噴射仰角的方法來實(shí)現(xiàn)變域噴灑，這兩種方法主要存在以下問題:通過周期性地改變噴頭入水口處的過流面積來調(diào)節(jié)噴頭流量和射程，會消耗大量能耗，導(dǎo)致噴頭能耗大；改變噴頭噴射仰角的噴頭，由于短射程處噴灌強(qiáng)度顯著增大，導(dǎo)致噴頭灌溉均勻度不高。另一方面，采用變域噴灑噴頭還只能實(shí)現(xiàn)矩形和三角形等規(guī)則形狀的噴灑，而較難實(shí)現(xiàn)不規(guī)則噴灑域的噴灑。
[0004]中國農(nóng)機(jī)化“旋轉(zhuǎn)噴頭的水壓周期控制與非圓形灌域的實(shí)現(xiàn)”(2004年第6期)中采用負(fù)反饋閉環(huán)控制方案控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動水泵，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)噴頭的任意形狀噴灌域，但閉環(huán)控制需要距離和角度檢測，使實(shí)際應(yīng)用難以進(jìn)行。
[0005]隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日趨成熟，變頻調(diào)速供水系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，出現(xiàn)了變頻調(diào)速變壓供水技術(shù)。農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報“噴灌量與噴灌形狀的精確控制方法及技術(shù)”(2004年第35卷第2期)中通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)帶動單噴頭轉(zhuǎn)動，單片機(jī)同時控制變頻器從而改變潛水電泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對噴頭出口流速進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種方法是對噴灌區(qū)域內(nèi)各個操作單元進(jìn)行噴灑，與旋轉(zhuǎn)噴頭的扇形域噴灑方式不同，且采用單片機(jī)對噴頭轉(zhuǎn)速和泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行同步控制，并不是真正的開環(huán)控制，另外，在噴頭上裝設(shè)步進(jìn)電機(jī)，帶來田間供電、線路鋪設(shè)和電機(jī)防水等工程問題，不利于實(shí)際應(yīng)用。中國專利第CN101716563A號公開了“基于變頻機(jī)組的草坪噴頭非圓形噴灑的控制方法”，利用此方法可實(shí)現(xiàn)非圓形域的噴灑，并達(dá)到節(jié)水節(jié)電的效果；農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報“旋轉(zhuǎn)噴頭變壓節(jié)能供水變域噴灑控制策略與試驗”(2010年第41卷第12期)中提出了一種實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)噴頭變域噴灑的開環(huán)控制策略并通過虛擬儀器進(jìn)行了試驗，實(shí)現(xiàn)了開環(huán)條件下的變域噴灑，但是由于虛擬儀器成本高，且只有專業(yè)人員才能掌握操作方法，不利于變域噴灑技術(shù)的推廣應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明專利利用變頻調(diào)速開環(huán)控制方法設(shè)計了一款控制器，實(shí)現(xiàn)了對草坪噴頭的變域噴灑控制，與虛擬儀器控制系統(tǒng)相比，具有體積小、成本低、操作方便、易于推廣使用和產(chǎn)品升級的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是，提供一種體積小、成本低、性能可靠、操作方便、易于推廣使用和產(chǎn)品升級的草坪噴頭變域噴灑控制器，使在開環(huán)控制條件下，通過本控制器對變頻器進(jìn)行控制，從而控制噴頭的壓力水頭、流量和射程周期性地變化，最終實(shí)現(xiàn)變域噴灑。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明實(shí)現(xiàn)草坪噴頭變域噴灑的控制器包括電源模塊、輸入模塊、微處理器模塊和輸出模塊，電源模塊為輸入模塊、微處理器模塊和輸出模塊提供電源，輸入模塊通過接收外部數(shù)據(jù)和信號轉(zhuǎn)化為微處理器接收的信號，微處理器根據(jù)輸入模塊的信號和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理結(jié)果送到輸出模塊，輸出模塊將信號轉(zhuǎn)化為外部接收信號，通過該控制器控制變頻器運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)草坪噴頭的變域噴灑。
[0009]輸入模塊包括鍵盤、程序調(diào)試端口和SD卡；通過程序調(diào)試端口，使用PC機(jī)專用軟件將微處理器程序和變域噴灑控制規(guī)律數(shù)據(jù)下載到微處理器中，通過鍵盤修改相應(yīng)參數(shù)并進(jìn)行啟?？刂疲ㄟ^SD卡存儲不同噴灑域形狀數(shù)據(jù)，供微處理器查詢和使用。微處理器模塊根據(jù)輸入的周期試驗數(shù)據(jù)計算得到控制周期，根據(jù)變域噴灑控制規(guī)律數(shù)據(jù)和計算周期輸出控制信號，同時完成與輸入模塊和輸出模塊的通信。輸出模塊包括顯不器和信號調(diào)理模塊；顯示器用于顯示變域噴灑功能選擇和控制器工作狀態(tài)，便于操作者操作，信號調(diào)理模塊將微處理器輸出的變域控制信號轉(zhuǎn)化為變頻器接收的信號，從而實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制，實(shí)現(xiàn)變域噴灑。
[0010]本發(fā)明專利的有益效果是:相比采用虛擬儀器控制變頻器運(yùn)行達(dá)到變域噴灑的技術(shù)，所需的軟硬件成本大幅度降低，且減小了控制器成本，操作簡單，更適合于市場推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0011]圖1為本發(fā)明草坪噴頭變域噴灑控制器實(shí)施例組成示意圖
[0012]圖2為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)噴頭變域噴灑控制器實(shí)施例中底板電路圖
[0013]圖3為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)噴頭變域噴灑控制器實(shí)施例中面板接口轉(zhuǎn)接板電路圖
[0014]圖4為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)噴頭變域噴灑控制器實(shí)施例中顯示器鍵盤轉(zhuǎn)接板電路圖
[0015]圖5為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)噴頭變域噴灑控制器實(shí)施例中鍵盤電路圖
[0016]圖6為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)噴頭變域噴灑控制器實(shí)施例中薄膜面板示意圖和圖6所示鍵盤布線圖
【具體實(shí)施方式】
[0017]請參閱圖1，草坪噴頭變域噴灑控制器通過底板、顯示器液晶顯示板和面板接口轉(zhuǎn)接板將各模塊連接起來。
[0018]請參閱圖2，草坪噴頭變域噴灑控制器采用TI公司的MSP430F169為微處理器，具有兩路DA輸出，電源模塊采用TNY290PG芯片構(gòu)建12V穩(wěn)壓直流輸出電路，采用LM2576搭建5V穩(wěn)壓直流電路，采用LM1117輸出3.3V穩(wěn)壓直流電壓，信號調(diào)理模塊采用LM358運(yùn)放芯片將微處理器DA輸出電壓(0-2.5V)轉(zhuǎn)換成變頻器輸入電壓(0-5V) ；12V電源為5V穩(wěn)壓電路和LM358運(yùn)放芯片供電，5V電源為3.3V穩(wěn)壓電路和液晶供電，3.3V電源為MSP430F169和鍵盤模塊和SD卡模塊供電。
[0019]請參閱圖3和圖2，面板接口轉(zhuǎn)接板通過彎排針Jl與底板上的JPl相連；面板接口轉(zhuǎn)接板包括電源指示燈D1、運(yùn)行指示燈D2、程序調(diào)試端口 JPl和SD卡接口 U1，程序調(diào)試端口用于修改、更新程序，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場合，SD卡接口用于讀取SD卡中存儲的不同噴灑域和不同噴頭的控制數(shù)據(jù)，以提高實(shí)用性。SD卡接口、程序調(diào)試接口和指示燈的信號線均通過Jl與底板上的MSP430F169通信。
[0020]請參閱圖4和圖2，顯示器鍵盤轉(zhuǎn)接板包括顯示器和鍵盤接入口以及顯示器鍵盤轉(zhuǎn)接板連接到底板的出線端口。顯示器采用帶字庫的FYD12864液晶，通過排針與顯示器鍵盤轉(zhuǎn)接板上的JPl相連，J2為5V電源接口，與底板上的J2相連，鍵盤出線連接到顯示器鍵盤轉(zhuǎn)接板的排針J3，在顯示器鍵盤轉(zhuǎn)接板上，鍵盤和液晶信號分別通過FFC軟排線接口 Jl和J4接到底板JPl和J5，由MSP430F169對鍵盤信號和液晶信號進(jìn)行處理。
[0021]請參閱圖5和圖4，鍵盤模塊包括15個掃描式按鍵和一個獨(dú)立按鍵；15個掃描式按鍵為數(shù)字鍵和功能鍵，獨(dú)立按鍵S16為復(fù)位鍵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位，圖5中的J2為鍵盤出線排母，接到顯示器鍵盤轉(zhuǎn)接板上的J3排針上。
[0022]請參閱圖6，鍵盤模塊集成在薄膜面板上，按鍵含義及按鍵線路圖如圖所示。薄膜面板上有12864液晶顯示窗口、電源指示燈窗口、運(yùn)行指示燈窗口、程序調(diào)試端口槽、SD卡槽和電源開關(guān)。
[0023]采用IAR Workbench軟件進(jìn)行微處理器軟件編程，將變域噴灑控制規(guī)律嵌入到微處理器中，開機(jī)后，通過鍵盤選擇噴灑域形狀并修改噴灑周期，通過顯示器顯示設(shè)定狀態(tài)和操作提示，根據(jù)輸入值，微處理器會自動生成控制信號，控制噴灑域形狀。
【權(quán)利要求】
1.一種草坪噴頭變域噴灑控制器,其特征在于，包括電源模塊、輸入模塊、微處理器模塊和輸出模塊，電源模塊為輸入模塊、微處理器模塊和輸出模塊提供電源，輸入模塊通過接收外部數(shù)據(jù)和信號轉(zhuǎn)化為微處理器接收的信號，微處理器根據(jù)輸入模塊的信號和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理結(jié)果送到輸出模塊，輸出模塊將信號轉(zhuǎn)化為外部接收信號，通過該控制器控制變頻器運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)草坪噴頭的變域噴灑。
2.如權(quán)利要求1所述的草坪噴頭變域噴灑控制器，其特征還在于，所述的輸入模塊包括鍵盤、程序調(diào)試端口和SD卡；通過程序調(diào)試端口，使用PC機(jī)專用軟件將微處理器程序、變域噴灑控制規(guī)律數(shù)據(jù)和周期試驗數(shù)據(jù)下載到微處理器中，通過鍵盤修改周期參數(shù)并進(jìn)行啟?？刂?，通過SD卡存儲不同噴灑域形狀數(shù)據(jù)，供微處理器查詢和使用。
3.如權(quán)利要求1所述的草坪噴頭變域噴灑控制器，其特征還在于，所述的微處理器模塊根據(jù)輸入的周期試驗數(shù)據(jù)計算得到控制周期，根據(jù)變域噴灑控制規(guī)律數(shù)據(jù)和計算周期輸出控制信號，同時完成與輸入模塊和輸出模塊的通信。
4.如權(quán)利要求1所述的草坪噴頭變域噴灑控制器，其特征還在于，所述的輸出模塊包括顯示器和信號調(diào)理模塊；顯示器用于顯示變域噴灑功能選擇和控制器工作狀態(tài)，便于操作者操作，信號調(diào)理模塊將微處理器輸出的變域控制信號轉(zhuǎn)化為變頻器接收的信號，從而實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制，實(shí)現(xiàn)變域噴灑。
【文檔編號】B05B12/00GK203816824SQ201320750259
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】顧哲, 湯玲迪, 湯躍, 陳超, 李紅 申請人:江蘇大學(xué)