CN103499370A - 喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，该测量装置包括流量传感器模块、频率转换电路、A/D转换电路、控制模块及计算机，该流量传感器模块与该频率转换电路相连，该频率转换电路与该A/D转换电路相连，该A/D转换电路与该控制模块相连，该控制模块与该计算机相连；该流量传感器模块，用于采集喷头流量的模拟信号；该频率转换电路，用于对该流量传感器模块采集的模拟信号进行频率转换；该A/D转换电路，用于将该频率转换电路转换后的模拟信号转换为数字信号；该控制模块，用于接收该计算机的控制命令，并根据该控制命令对该A/D转换电路转换后的数字信号进行处理。本发明能够提高喷杆喷雾器喷洒均匀性检测的自动化程度。

Description

喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置

技术领域

本发明涉及农业自动化领域，尤其涉及一种喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置。

背景技术

在现代农业生产中，化学防治农作物病虫害发挥着重要的作用。据***粮农组织统计，由于使用化学农药，全世界每年挽回20%～25%的农产品，价值1000多亿美元。大体是投入一份农药可回收相当于农药4～5倍价值的农产品。我国每年因各种病虫害损失粮食约4000万吨，约占全国粮食总产量的8.8%。但近几年由于农药的大量使用，对环境、农副产品和农作物安全带来了巨大的威胁。精准施药是降低农药残留，减小农药对环境、农产品和农作物威胁的重要手段，通过对喷杆喷雾器喷洒均匀性检测，可以有效的控制农药的使用，提高农副产品和农作物安全性，目前，我国喷杆喷雾器喷洒均匀性检测的主要方式还是人工手持量筒测量的操作方式，其自动化程度还不高。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，能够提高喷杆喷雾器喷洒均匀性检测的自动化程度。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，包括流量传感器模块、频率转换电路、A/D转换电路、控制模块及计算机，其中，所述流量传感器模块与所述频率转换电路相连，所述频率转换电路与所述A/D转换电路相连，所述A/D转换电路与所述控制模块相连，所述控制模块与所述计算机相连；

所述流量传感器模块，用于采集喷头流量的模拟信号；

所述频率转换电路，用于对所述流量传感器模块采集的模拟信号进行频率转换；

所述A/D转换电路，用于将所述频率转换电路转换后的模拟信号转换为数字信号；

所述控制模块，用于接收所述计算机的控制命令，并根据所述控制命令对所述A/D转换电路转换后的数字信号进行处理。

进一步地，所述频率转换电路通过信号预处理电路与所述A/D转换电路相连，所述信号预处理电路用于对所述频率转换电路输出的信号进行滤波处理，以便去除所述频率转换电路输出信号中的干扰信号。

进一步地，所述A/D转换电路通过DSP处理电路与所述控制模块相连。

进一步地，还包括气象数据模块，与所述控制模块相连接，用于采集当前的气象数据。

进一步地，所述喷头通过集液体与所述流量传感器模块相连，所述喷头通过集液夹固定在所述集液体上。

进一步地，所述集液夹包括调节柄、调节杆、弯钩和集液夹板，所述调节柄与所述调节杆T形连接，所述调节杆螺纹穿过所述集液夹板，所述弯钩的一端与所述集液夹板连接，通过旋转调节柄及调节杆压紧集液体及喷头。

进一步地，还包括液晶显示屏，与所述控制模块相连接。

进一步地，还包括电源模块，用于对喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置提供电压。

（三）有益效果

本发明通过流量传感器模块采集喷头的流量信息，由控制模块实时监视、实时处理和实时显示采集的流量信息，从而提高了喷杆喷雾器喷洒均匀性检测的自动化程度。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的一种喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置的结构图；

图2是本发明实施方式提供的集液夹的结构图；

图3是本发明实施方式提供的集液夹的侧视图；

图4是本发明实施方式的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置进行测量的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施方式提供的一种喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置的结构图，包括流量传感器模块6、频率转换电路7、A/D（analog/digital，模拟/数字）转换电路14、控制模块11及计算机1，其中，所述流量传感器模块6与所述频率转换电路7相连，所述频率转换电路7与所述A/D转换电路14相连，所述A/D转换电路14与所述控制模块11相连，所述控制模块11与所述计算机1相连；

所述流量传感器模块6，用于采集喷头流量的模拟信号；

所述频率转换电路7，用于对所述流量传感器模块6采集的模拟信号进行频率转换；

所述A/D转换电路14，用于将所述频率转换电路7转换后的模拟信号转换为数字信号；

所述控制模块11，用于接收所述计算机1的控制命令，并根据所述控制命令对所述A/D转换电路14转换后的数字信号进行处理。

其中，该流量传感器模块可以包括多个流量传感器，以便可以对多个喷头同时采集信号，该控制模块11可以采用ARM9处理器。

其中，所述频率转换电路7通过信号预处理电路13与所述A/D转换电路14相连，所述信号预处理电路13用于对所述频率转换电路7输出的信号进行滤波处理，以便去除所述频率转换电路7输出信号中的干扰信号。

其中，所述A/D转换电路14通过DSP（digital signal processor，数字信号处理器）处理电路12与所述控制模块11相连，该DSP处理电路对A/D转换电路输出的信号进行变换、滤波处理，使处理后的信号符合控制模块11处理信号的要求，从而能够加快控制模块处理信号的速度。

其中，该喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置还包括气象数据模块9，与所述控制模块11相连接，用于采集当前的气象数据，气象数据包括温度、湿度、风力、风向和大气压。气象数据模块9是采用超声波技术测量风速和风向，精度更高，可靠性更好，采用数字输出，可配置成RS485输出。

本发明实施方式提供的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，喷头通过集液体与流量传感器模块相连，喷头通过集液夹4固定在所述集液体上。

集液夹的作用是提高测量的精度，减小喷头喷出水的误差。参见图2和图3，集液夹4包括调节柄41、调节杆42、弯钩45和集液夹板46，所述调节柄41与所述调节杆T形连接，所述调节杆螺纹穿过所述集液夹板46，所述弯钩45的一端与所述集液夹板46连接，通过旋转调节柄41及调节杆42压紧集液体及喷头，弯钩45的另一端通过固定弯钩孔44和螺杆43与集液夹板46连接。具体地，喷头18通过集液夹4固定在集液体17上，集液体17的出水孔171与流量传感器模块相连。

优选地，该喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置还包括液晶显示屏10，与所述控制模块11相连接，用于显示控制模块处理后的信息。

其中，该喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置还包括电源模块5，用于对喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置提供电压，具体地，该电源模块5分别与控制模块11、流量传感器模块6、液晶显示屏10、A/D转换电路14、DSP处理电路12、气象数据模块9和频率转换电路7相连，以便提供稳定的工作电压。

此外，本发明实施方式提供的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置还包括铝型材框架2、传感器控制箱3、支撑杆8、主控制箱15和喷杆16，其中，计算机1固定在铝型材框架2上，气象数据模块9通过支撑杆8固定在铝型材框架上。

本发明实施方式提供的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，流量传感器模块可以包括30个流量传感器，可以采集30路喷头的流量信息，流量传感器模块可以采用5-24VDC供电，在输出端需接1-2.2KΩ上拉电阻器，每个流量传感器输出58-575Hz的频率信号，输出精度为±3%*读数，频率转换电路7对流量传感器模块采集的信号进行频率转换，转换为4-20mA模拟信号，转换后的模拟信号经信号预处理电路13和DSP处理电路12处理后进入控制模块11，具体地，每个流量传感器对应一路采集通道，每一路采集道都设计了独立的数据采集、数据存储、数据处理功能，各个通道任务之间只有在***调度时执行时间上的先后关系、优先级关系，没有数据耦合关系，该部分包含了相应的信号转换、抗干扰、以及初步的信号处理等。各路采集通道的信号经过处理后进入控制模块11，其中，信号的采样按照流量传感器采样的频段分为高频段、中频段和低频段，每个频段包括10个采集通道，各个频段的各个采集通道任务均设置两个数据缓冲区，双数据缓冲区为采样任务顺利存储提供了双重保证，使得采样工作一旦结束就有可用缓冲区，就可立即将数据存储后而进行下一次采集，其中，采集通道的内部优先级设置是：低频段、中频段、高频段3个频段的任务之间优先级依次递减。其中，控制模块11可以采用uC/OSII操作***，uC/OSII操作***是基于优先级的抢占式操作***，所有任务必须有各自独立且唯一的优先级。命令扫描和数据显示分别为最高级和最低级优先级。命令扫描部分由独立的上位机和下位机扫描完成对上位机监视器和下位机液晶显示屏的实时监控，一旦检测到用户命令，立即将其发送给命令解析和处理任务，由该任务对用户命令进行分析和处理。液晶显示屏10可以实时显示30路通道的流量数据和气象数据，气象数据由温度、湿度、风力、风向和大气压，气象数据模块9是采用超声波技术测量风速和风向，精度更高，可靠性更好，采用数字输出，可配置成RS485输出，控制模块11与计算机1的通信可以利用UART和RS485转换电路来实现。

本发明实施方式提供的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，当用户通过集液夹钳住喷头后，调节喷雾器压力至恒定压力下，这时打开传感器控制箱3的电源，药物通过喷头进入流量传感器模块6，流量传感器模块6通过计量脉冲个数计算流量，流量传感器采集的流量模拟信号进入频率转换电路7，经过频率转换电路7转换为4-20mA模拟信号，转换后的模拟信号经信号预处理电路13处理后输入到A/D转换模块14，再由A/D转换模块14处理后输入到DSP处理模块12，从而完成信号转换、抗干扰等处理，DSP处理模块12对接收到的信号处理后输入到控制模块11，参见图4，用户在计算机输入控制命令，写入读取的通道号并发送至控制模块11，控制模块11接收到由计算机发出的信息后，内核中的命令函数捕捉到用户命令后，对用户命令进行验证、分析、提取，判断命令是否正确，而后将提取结果以广播的形式发送至各个频段的命令等待队列。该队列如得到新的命令，将用户命令发送给本队列下辖的各个采样任务函数，用户命令将立即得到执行，包括通道切换、变换采样周期、改变当前任务优先级和显示特定数据通道等，控制模块11根据计算机发送的命令向计算机返回相应的信息，并在液晶显示屏10上显示，液晶显示屏10可以实时以数字显示界面、曲线界面和记忆曲线界面显示出相应通道的流量数据，并在控制模块保存相应的通道数据。此外，用户通过计算机界面写入指令后，将在计算机1的界面显示想要读取的通道数值，同时通道数值也会显示在液晶显示屏10上，对于每一个通道还可以设置报警模块，当喷头流量超过设置流量的预设范围时，将会发出报警警告。

本发明实施方式提供的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，通过流量传感器模块采集喷头的流量信息，由控制模块实时监视、实时处理和实时显示采集的流量信息，不但提高了喷杆喷雾器喷洒均匀性检测的自动化程度和人机交互程度，而且还提高了喷杆喷雾喷洒均匀性检测的精度。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，其特征在于，包括流量传感器模块、频率转换电路、A/D转换电路、控制模块及计算机，其中，所述流量传感器模块与所述频率转换电路相连，所述频率转换电路与所述A/D转换电路相连，所述A/D转换电路与所述控制模块相连，所述控制模块与所述计算机相连；

所述流量传感器模块，用于采集喷头流量的模拟信号；

所述频率转换电路，用于对所述流量传感器模块采集的模拟信号进行频率转换；

所述A/D转换电路，用于将所述频率转换电路转换后的模拟信号转换为数字信号；

所述控制模块，用于接收所述计算机的控制命令，并根据所述控制命令对所述A/D转换电路转换后的数字信号进行处理。

2.根据权利要求1所述的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，其特征在于，所述频率转换电路通过信号预处理电路与所述A/D转换电路相连，所述信号预处理电路用于对所述频率转换电路输出的信号进行滤波处理，以便去除所述频率转换电路输出信号中的干扰信号。

3.根据权利要求1所述的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，其特征在于，所述A/D转换电路通过DSP处理电路与所述控制模块相连。

4.根据权利要求1所述的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，其特征在于，还包括气象数据模块，与所述控制模块相连接，用于采集当前的气象数据。

5.根据权利要求1所述的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，其特征在于，所述喷头通过集液体与所述流量传感器模块相连，所述喷头通过集液夹固定在所述集液体上。

6.根据权利要求5所述的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，其特征在于，所述集液夹包括调节柄、调节杆、弯钩和集液夹板，所述调节柄与所述调节杆T形连接，所述调节杆螺纹穿过所述集液夹板，所述弯钩的一端与所述集液夹板连接，通过旋转调节柄及调节杆压紧集液体及喷头。

7.根据权利要求1所述的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，其特征在于，还包括液晶显示屏，与所述控制模块相连接。

8.根据权利要求1所述的喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置，其特征在于，还包括电源模块，用于对喷杆喷雾器喷洒均匀性电子测量装置提供电压。

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