果園自動對靶風送式噴霧機的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種果園自動對靶風送式噴霧機，包括自動對靶控制系統、噴霧系統、風送系統、傳動系統和機架；自動對靶控制系統包括超聲波傳感器、電磁閥、光耦隔離繼電器模塊、降壓模塊、無線WiFi模塊、單片機、蓄電池組和安卓手機應用程序；噴霧系統包括藥箱、柱塞泵、噴桿、藥管和扇形噴頭；傳動系統包括花鍵軸、汽油機皮帶輪、柱塞泵皮帶輪、傳動軸皮帶輪I、傳動軸、傳動軸皮帶輪II、離心風機皮帶輪、離心風機軸；風送系統包括離心風機、氣流分配器、導流管、扇形出風口；安卓手機應用程序通過無線WiFi對單片機發送控制指令。本實用新型可提高果農的工作效率、減少農藥的浪費，還可以減輕果農的勞動強度以及節約生產成本。
【專利說明】
果園自動對靶風送式噴霧機
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種果園自動對靶風送式噴霧機，特別涉及一種用于低矮果樹的噴霧裝置。
【背景技術】
[0002]植保作業是果樹種植過程中的一個重要環節，在果樹生產管理環節中，噴施化學農藥進行病蟲害防治仍然是主要的防治手段。目前，在我國對于果樹病蟲害防治主要采用手動噴霧器、高壓噴霧器、電動高壓噴霧器、擔架式噴霧機、踏板式手壓噴霧器等施藥機具，普遍使用大容量、粗霧滴的噴霧技術，該方式的污染嚴重，工作效率低，勞動強度大，施藥效果差，大量農藥以流失和飄失的方式損失，對環境安全、人身安全造成了巨大危害。
[0003]在國內，對于果園植保機械的研究主要集中在果園風送式噴霧機，山東農業大學、中國農業大學、南京農業大學等單位對果園風送式噴霧機進行過研制，并對藥液攪拌、風機參數優化以及自動對靶等技術進行了研究。
[0004]在國外，對于果園植保機械的研究主要集中在歐美發達國家，他們多以導流式果園風送噴霧機與裝配了軸流風機的傳統果園風送噴霧機作為主體，隨著農藥安全使用要求的不斷提高，以及噴霧機技術的不斷革新，多風管定向風送噴霧機、循環噴霧機和自動對靶噴霧機等新型噴霧機被越來越多的關注。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種果園自動對靶風送式噴霧機，目的是研究一種方便易操作的植保噴霧機械、適合我國果園植保作業的噴霧機，這樣不僅大大的提高果農的工作效率、減少農藥的浪費，還可以大大的減輕果農的勞動強度以及節約生產成本。
[0006]—種果園自動對靶風送式噴霧機，包括自動對靶控制系統、噴霧系統、風送系統、傳動系統和機架；
[0007]所述的自動對靶控制系統包括超聲波傳感器、電磁閥、光耦隔離繼電器模塊、降壓模塊、無線WiFi模塊、單片機、蓄電池組和安卓手機應用程序;超聲波傳感器的信號線與單片機上的ADC模塊引腳相連接;單片機收集處理超聲波傳感器信號并控制電磁閥動作。所述的電磁閥與扇形噴頭串聯安裝在藥管上;所述的超聲波傳感器對稱安裝在兩側的噴桿上，每個電磁閥一側安裝一個超聲波傳感器。蓄電池組上有一路24V電源和兩路12V電源。24V電源正極和其中一路12V電源的正極并聯連接到光耦隔離繼電器模塊的動作端;另一路12V電源正極和負極與降壓模塊相連接，降壓模塊將12V電源降壓處理為5V，降壓模塊輸出端連接單片機模塊的電源輸入端，給單片機供電。超聲波傳感器的信號線與單片機中負責ADC信號采集的GP1引腳連接;光耦隔離繼電器模塊的信號輸入端與單片機上負責控制電磁閥動作及超聲波傳感器供電控制的GP1引腳連接;無線WiFi模塊與單片機中負責通信的GP1引腳連接。電磁閥、超聲波傳感器、降壓模塊、無線WiFi模塊、單片機模塊以及蓄電池組有共同的負極。
[0008]所述的噴霧系統包括藥箱、柱塞栗、噴桿、藥管和扇形噴頭，機架前端兩側分別安裝有噴桿，藥管安裝在兩側噴桿上。柱塞栗低壓進液口通過管路與藥箱連接，其高壓出液口通過高壓管路分別與左右兩側的藥管相連接，高壓管路上裝有三通，將來自柱塞栗的藥液分為兩部分，分別輸送至左右兩側的藥管;藥管上均勻安裝有噴頭。工作時，藥箱內的藥液通過低壓管路進入柱塞栗，柱塞栗在汽油機的帶動下對藥液進行加壓，藥液經柱塞栗加壓后，從高壓出液口進入高壓管路，進而通過三通將藥液輸送至左右兩側噴桿的藥管，為與藥管直接連接的高壓噴頭供液。
[0009]所述的傳動系統包括花鍵軸、汽油機皮帶輪、柱塞栗皮帶輪、傳動軸皮帶輪1、傳動軸、傳動軸皮帶輪I1、離心風機皮帶輪、離心風機軸;汽油機皮帶輪通過兩根V型三角帶與傳動軸皮帶輪I連接，傳動軸皮帶輪II與傳動軸皮帶輪I同軸，傳動軸皮帶輪11通過兩根V型三角帶與離心風機皮帶輪連接;柱塞栗皮帶輪通過一根V型三角帶與汽油機皮帶輪連接，柱塞栗在汽油機的帶動下獲得動力；當汽油機工作時為風送系統提供動力，帶動離心風機旋轉。
[0010]所述的風送系統包括離心風機、氣流分配器、導流管、扇形出風口；離心風機出風口連接氣流分配器，氣流分配器的出口連接導流管，導流管另一端連接有扇形出風口，每個扇形出風口對應安裝一個噴頭。工作時，離心風機制動，加壓后的空氣氣流從離心風機出風口吹出，吹向離心風機出風口上方的氣流分配器，氣流分配器根據噴頭個數設置出口，將氣流分流到各個噴頭。經分配后的氣流從氣流分配器的出口流出進入導流管，氣流在導流管的導向作用下流向扇形出風口，最后從扇形出風口流出，對高壓噴頭噴出的藥液進行二次霧化。
[0011]所述的安卓手機應用程序是果園自動對靶風送式噴霧機控制系統的上位機，該程序可以安裝在任何一部手機上，手機連接無線WiFi模塊產生WiFi信號，安卓手機應用程序通過無線WiFi對單片機發送控制指令。
[0012]本實用新型進行自動對靶工作時，首先手機連接WiFi模塊產生的WiFi信號，然后運行安卓手機應用程序，設置超聲波傳感器有效探測范圍的上限值Dmax和下限值0_，選擇作業模式，點擊“開始”，控制指令經過WiFi傳遞給單片機，單片機接收指令。單片機通過處理傳感器探測來的數據來控制噴霧與否:如果超聲波傳感器探測的數據滿足公式(3)，則通過控制電磁閥的開啟來實現扇形噴頭對靶噴霧；否則，則關閉電磁閥停止噴霧。噴霧時，汽油機帶動柱塞栗工作，從藥箱中吸取藥液通過管路為噴頭提供高壓藥液，汽油機經過傳動系統的動力輸送，帶動離心風機旋轉，風機輸送的氣流經過分配器的分配送至扇形出風口，對噴出的藥液進行二次霧化。
[0013]本實用新型的優點
[0014]1、自動對靶噴霧控制系統的設計，提高了整機對不同環境的適應性。通過超聲波傳感器的探測，自動對探測到的有效植株進行噴灑，避免了無效噴灑帶來的藥液浪費。提高了噴灑的準確性與針對性。無線WiFi技術的應用，系植保機械上的首次應用，避免了設備系統布線的冗雜。
[0015]2、提高了植株的受藥量，使藥液分布更均勻，減少了藥液的浪費，有效的保護了環境。在氣流的輔助作用下，高壓噴頭噴出的藥液被二次霧化形成更加細小的霧滴，強行吹向目標物。同時，在氣流的帶動下植株葉子不斷翻轉，使作物的葉背、葉面和上下都可以均勻著霧，這樣不僅提高了植株的受藥量還提高了霧滴的滲透性和農藥的利用率。
【附圖說明】
[0016]圖1果園自動對靶風送式噴霧機整機示意圖；
[0017]圖2果園自動對靶風送式噴霧機氣流分配器及扇形出風口示意圖；
[0018]圖3果園自動對靶風送式噴霧機轉動示意圖；
[0019]圖中:1.車輪，2.蓄電池箱，3.柱塞栗，4.藥箱，5.電磁閥，6.氣流分配器，7.超聲波傳感器，8.離心風機，9.高壓管路，10.機架，11.汽油機，12.扇形出風口，13.導流管，14.扇形噴頭，15.柱塞栗皮帶輪，16.汽油機皮帶輪，17.傳動軸皮帶輪I，18.傳動軸，19.傳動軸皮帶輪II，20.離心風機皮帶輪，21.離心風機出風口。
【具體實施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，汽油機11可選用凱米爾CP-170F，其輸出軸旋轉，帶動柱塞栗皮帶輪14、皮帶、傳動軸皮帶輪117、傳動軸皮帶輪II 19、離心風機皮帶輪20組成的傳動系統工作，為柱塞栗提供動力，帶動柱塞栗(3WZB-16W)旋轉，從藥箱4中吸取藥液，通過高壓管路，經過三通將高壓藥液輸送至兩側電磁閥及噴頭5，實現藥液的輸送;旋轉動力經過汽油機輸出軸皮帶輪16、皮帶、傳動軸皮帶輪I 17、傳動軸18、傳動軸皮帶輪II 19、離心風機皮帶輪20組成的傳動系統帶動離心風機8旋轉，氣流從離心風機8進風口進入，經氣流分配器6的作用，氣流被分為六部分，又經導流管13的輸送，將氣流分輸送到扇形出風口 12，對扇形噴頭14輸出的藥液進行二次霧化。
[0021]圖3是果園自動對靶風送式噴霧機噴桿部分示意圖；
[0022]本實施例使用手機作為上位機;安卓手機應用程序可以根據果園植保作業實際制定不同作業模式，通過安卓手機應用程序可以控制果園自動對靶風送式噴霧機作業。
[0023]手機鍵入IP地址、遠程端口號與本地端口號與單片機進行WiFi連接。設置超聲波傳感器有效探測范圍的上限值Dmax和下限值0_，點擊“開始”后，超聲波傳感器7開始由蓄電池供電進行工作，單片機不斷采集超聲波傳感器探測的數據X并對X處理判定。
[0024]進行自動對靶施藥時，植保作業人員通過安卓手機應用程序設定超聲波傳感器探測的有效距離。設定方法如下:根據果樹之間的實際行距H，設置超聲波傳感器有效探測范圍的上限值Dmax和下限值0_:
[0025]Dmax = H/2...............................................................(I)
[0026]式中:H為實際行距
[0027]Dmax為超聲波傳感器有效探測范圍的上限值;Dmax = H/2;
[0028]Dmin= (H-Amax )/2...................................................(2)
[0029]式中:A_XS噴霧機行進中所在果樹行中最大樹冠直徑
[0030]Dmin為超聲波傳感器有效探測范圍的最小值，Dmin = Dmax_Amax/2[0031 ]若超聲波探測的數據X滿足
[0032]Dmin<X<Dmax............................................................(3)
[0033]若X滿足公式(3)則單片機發送信號給電磁閥5，電磁閥5開啟，高壓管道內的藥液經過電磁閥及噴嘴5，對靶標進行藥液的噴施作業。若X不滿足公式(3)，單片機發送信號給電磁閥5，電磁閥5關閉，扇形噴頭14停止噴施藥液。這樣通過超聲波傳感器的實時探測達到對有效靶標的實時噴施，避免無效噴施及藥液的浪費，實現精確對靶噴藥。
【主權項】
1.一種果園自動對靶風送式噴霧機，其特征在于包括自動對靶控制系統、噴霧系統、風送系統、傳動系統和機架； 所述的自動對靶控制系統包括超聲波傳感器、電磁閥、光耦隔離繼電器模塊、降壓模塊、無線WiFi模塊、單片機、蓄電池組和安卓手機應用程序;超聲波傳感器的信號線與單片機上的ADC模塊引腳相連接;單片機收集處理超聲波傳感器信號并控制電磁閥動作;所述的電磁閥與扇形噴頭串聯安裝在藥管上;所述的超聲波傳感器對稱安裝在兩側的噴桿上，每個電磁閥一側安裝一個超聲波傳感器;蓄電池組上有一路24V電源和兩路12V電源;其中一路24V電源正極和其中一路12V電源的正極并聯連接到光耦隔離繼電器模塊的動作端;另一路12V電源正極和負極與降壓模塊相連接，降壓模塊將12V電源降壓處理為5V，降壓模塊輸出端連接單片機模塊的電源輸入端，給單片機供電；超聲波傳感器的信號線與單片機中負責ADC信號采集的GP1引腳連接;光耦隔離繼電器模塊的信號輸入端與單片機上負責控制電磁閥動作及超聲波傳感器供電控制的GP1引腳連接;無線WiFi模塊與單片機中負責通信的GP1引腳連接；電磁閥、超聲波傳感器、降壓模塊、無線WiFi模塊、單片機模塊以及蓄電池組有共同的負極； 所述的噴霧系統包括藥箱、柱塞栗、噴桿、藥管和扇形噴頭;機架前端兩側分別安裝有噴桿，藥管安裝在兩側噴桿上;柱塞栗低壓進液口通過管路與藥箱連接，其高壓出液口通過高壓管路分別與左右兩側的藥管相連接，高壓管路上裝有三通，將來自柱塞栗的藥液分為兩部分，分別輸送至左右兩側的藥管;藥管上均勻安裝有噴頭;工作時，藥箱內的藥液通過低壓管路進入柱塞栗，柱塞栗在汽油機的帶動下對藥液進行加壓，藥液經柱塞栗加壓后，從高壓出液口進入高壓管路，進而通過三通將藥液輸送至左右兩側噴桿的藥管，為與藥管直接連接的高壓噴頭供液； 所述的傳動系統包括花鍵軸、汽油機皮帶輪、柱塞栗皮帶輪、傳動軸皮帶輪1、傳動軸、傳動軸皮帶輪I1、離心風機皮帶輪、離心風機軸;汽油機皮帶輪通過兩根V型三角帶與傳動軸皮帶輪I連接，傳動軸皮帶輪II與傳動軸皮帶輪I同軸，傳動軸皮帶輪II通過兩根V型三角帶與離心風機皮帶輪連接;柱塞栗皮帶輪通過一根V型三角帶與汽油機皮帶輪連接，柱塞栗在汽油機的帶動下獲得動力；當汽油機工作時為風送系統提供動力，帶動離心風機旋轉； 所述的風送系統包括離心風機、氣流分配器、導流管、扇形出風口；離心風機出風口連接氣流分配器，氣流分配器的出口連接導流管，導流管另一端連接有扇形出風口，每個扇形出風口對應安裝一個噴頭;工作時，離心風機制動，加壓后的空氣氣流從離心風機出風口吹出，吹向離心風機出風口上方的氣流分配器，氣流分配器根據噴頭個數設置出口，將氣流分流到各個噴頭;經分配后的氣流從氣流分配器的出口流出進入導流管，氣流在導流管的導向作用下流向扇形出風口，最后從扇形出風口流出，對高壓噴頭噴出的藥液進行二次霧化；所述的安卓手機應用程序安裝在安卓手機上，手機連接無線WiFi模塊產生WiFi信號，安卓手機應用程序通過無線WiFi對單片機發送控制指令。
【文檔編號】A01M7/00GK205596968SQ201620203451
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月16日
【發明人】張曉輝, 姜紅花, 白鵬, 付曉翠, 候存良, 葉旭鵬
【申請人】山東農業大學