CN107873197A - 一种无人机载颗粒喷洒装置 - Google Patents
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Abstract
一种无人机载颗粒喷洒装置,其特征在于:所述的无人机载颗粒喷洒装置,包括无人机载颗粒料箱,定量导料总成,控制器,离心式喷幕定型总成;其中:无人机载颗粒料箱的出口位于定量导料总成上方,控制器布置在无人机载颗粒料箱侧面,离心式喷幕定型总成布置在定量导料总成下方。本发明的优点:在定量导料总成中,采用绞龙螺旋对颗粒状物体进行传送,通过调节减速电机的转速,控制绞龙螺旋的转速,进而实现对颗粒物体的传送流量的定量控制;离心式喷幕定型总成,使颗粒状物体喷洒的角度幅度更大且可控,使无人机喷洒颗粒状物体时,喷幅更大更灵活,更快速完成农业植保作业;颗粒状物体喷幕和颗粒物体的传送流量受到控制,简单易用。
Description
技术领域
本发明涉及无人机载具领域,特别涉及了一种无人机载颗粒喷洒 装置。
背景技术
农业生产领域,需要施尿素等颗粒剂型肥料,农用无人机喷洒包 括尿素等颗粒剂型,目前缺乏相关载具,无法实现较宽范围的喷洒, 无法调节幅宽、颗粒喷洒密度,因此,需要结构合理的载具。
发明内容
本发明的目的是为了使无人机可在田间实现快速、均匀、规范、 可控的喷洒颗粒料作业,特提供了一种无人机载颗粒喷洒装置。
本发明提供了一种无人机载颗粒喷洒装置,其特征在于:所述的 无人机载颗粒喷洒装置,包括无人机载颗粒料箱1,定量导料总成2, 控制器3,离心式喷幕定型总成4;
其中:无人机载颗粒料箱1的出口位于定量导料总成2上方,控 制器3布置在无人机载颗粒料箱1侧面,离心式喷幕定型总成4布置 在定量导料总成2下方。
所述的定量导料总成2包括,减速电机及电子调速器201,螺旋 绞龙202,轴承203,支撑性外壳204;
其中:减速电机及电子调速器201通过联轴器与螺旋绞龙202连 接,螺旋绞龙202通过轴承203安装在支撑性外壳204上,支撑性外 壳204上部为左侧入口,下部右侧为出口。
所述的离心式喷幕定型总成4包括,外扩口管401,内扩口管402, 无刷电机电子调速器403,无刷电机404,离心叶轮405,导流板406, 分隔板407;
外扩口管401,塑料材质件,圆管型扩口形状,细管部分连接至 定量导料总成出口处,能放入导流板406,扩口部分能容纳内扩口管 402;内扩口管402,塑料材质件,圆管型扩口形状,细管部分连接 导流板406,扩口部分内置无刷电机电子调速器403,并通过穿壁管将电子调速器的输入引线穿至外扩口管外侧;无刷电机电子调速器 403,用于驱动无刷电机并调节转速,输入引线引至外扩口管外部, 输出引线连接至无刷电机;无刷电机404,安装在内扩口管402下半 部,电机输出轴连接离心叶轮405;离心叶轮405,由一个圆盘和6~18 片叶片垂直立在圆盘上构成,圆盘中心连接至电机输出轴;导流板 406,导流板斜搭在内扩口管细管部分上方,遮挡住内扩口管上部, 避免颗粒物体坠入,同时引导颗粒物体由入口流动至分隔板之间的空 隙进而流动至出口;分隔板407,分隔板置于内扩口管和外扩口管之 间处,沿圆周向10个均匀分布的隔板,10分隔板之间存在10间隔 空隙,每个空隙占36°。
所述的控制器3,是通过接收无人机遥控接收机发出的信号,对 减速电机及电子调速器201和无刷电机404进行控制的组件,由如下 电路模块组成:
降压、稳压电路,采用BUCK降压电路,将15-48VDC电源输 入降压并稳压在12VDC,并输送至电源隔离降压模块;
单片机,采用STM32F单片机,内部包含实现控制规律的程序;
隔离模块,包括两部分:电源隔离降压模块,将从降压、稳压电 路接收到电源通过隔离降压变压器供应至单片机;信号隔离模块,从 信号接收电路接收到的信号,通过隔离转发至单片机,从单片机接收 到的信号,通过隔离分别转发至信号输出模块-1和信号输出模块-2。 隔离模块的配备是为了保护单片机免受干扰和电磁冲击的影响,正确 接收和发出信号的同时,确保单片机稳定工作。
信号接收电路,将无人机遥控器接收机发出的信号的线路进行保 护和信号采集,将采集到的电信号输送至信号隔离模块;
信号输出电路,信号隔离模块发出的信号,由信号输出电路分别 发送至两个电子调速器;
参数设定开关,是两只8421码旋转拨码开关,通过设定旋转开 关的参数,改变单片机控制参数。
控制规律通过编写为C语言程序,下载入单片机,由单片机通过 控制电路实现控制规律的执行。
控制程序开始运行时,首先检查无人机遥控接收机发送至控制器 的PWM油门信号是否≥30%,如果≥30%,则检查参数设定开关-1 和参数设定开关-2的设定值;如果<30%,则信号输出电路-1和信号 输出电路-2分别向电子调速器输出的转速信号均为“0”转速。
检查参数设定开关-1和参数设定开关-2的设定值,是否存在任意 一个为“0”,如果存在任意一个为“0”,则信号输出电路-1和信号输 出电路-2分别向电子调速器输出的转速信号均为“0”转速;如果均 不为“0”,则通过信号输出电路-1和信号输出电路-2分别向各自的 电子调速器输出参数设定开关-1和参数设定开关-2的设定转速值, 以上程序在单片机内循环执行。
喷幕:颗粒喷洒装置从离心式喷幕定型总成中飞出时所飞过并落 下的扇形区域;
喷幕宽度:喷幕的扇形最外侧宽度;
喷幕角度:喷幕的扇形角度;
喷幕半径:喷幕的扇形半径;
通过改变“离心式喷幕定型总成”中的“导流板”覆盖“分隔板”之间 空隙的数量,实现调整喷幕角度。其内,总共包含有10个分隔板和 10个空隙排列一周,每个空隙所占角度为36°。
如果,导流板盖住其中7个空隙,就使3个空隙可容纳颗粒状物 体通过,使颗粒状物体落在离心叶轮上的角度分布为108°,颗粒状 物体从离心叶轮上飞出覆盖角度不小于108°。
如果,导流板盖住其中6个空隙,就使4个空隙可容纳颗粒状物 体通过,使颗粒状物体落在离心叶轮上的角度分布为144°,颗粒状 物体从离心叶轮上飞出喷幕角度不小于144°。
从而达到了扩大和喷幕定型的目的。
通过调整参数设定开关-1的设定值,调整了无刷电机的转速,使 离心叶轮的转速获得调整,进而使颗粒物体的喷幕半径得到调整,如 果喷幕角度不变,喷幕半径也同时决定了喷幕宽度。
通过调整参数设定开关-2的设定值,调整了减速电机的转速,进 而调整了绞龙螺旋的转速,使颗粒状物体的传送流量得到了改变,如 果离心叶轮转速不变,则改变了颗粒状物体的喷洒密度。
本发明的优点:
本发明所述的无人机载颗粒喷洒装置,包括农用无人机上在定量 导料总成中,采用绞龙螺旋对颗粒状物体进行传送,通过调节减速电 机的转速,控制绞龙螺旋的转速,进而实现对颗粒物体的传送流量的 定量控制;创新设计的离心式喷幕定型总成,使颗粒状物体喷洒的角 度幅度更大且可控,使无人机喷洒颗粒状物体时,喷幅更大更灵活, 更快速完成农业植保作业;通过控制器及其上的控制规律,使颗粒状 物体喷幕和颗粒物体的传送流量受到控制,8421旋转开关使该型装 置更快速方便的由无人机操作者掌握操作方法,使该装置简单易用。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为无人机载颗粒喷洒装置结构示意图;
图2为定量导料总成结构示意图;
图3为离心式喷幕定型总成结构示意图;
图4为控制电路示意图;
图5为控制规律流程图;
图6为喷幕名词解释示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种无人机载颗粒喷洒装置,其特征在于:所述的 无人机载颗粒喷洒装置,包括无人机载颗粒料箱1,定量导料总成2, 控制器3,离心式喷幕定型总成4;
其中:无人机载颗粒料箱1的出口位于定量导料总成2上方,控 制器3布置在无人机载颗粒料箱1侧面,离心式喷幕定型总成4布置 在定量导料总成2下方。
所述的定量导料总成2包括,减速电机及电子调速器201,螺旋 绞龙202,轴承203,支撑性外壳204;
其中:减速电机及电子调速器201通过联轴器与螺旋绞龙202连 接,螺旋绞龙202通过轴承203安装在支撑性外壳204上,支撑性外 壳204上部为左侧入口,下部右侧为出口。
所述的离心式喷幕定型总成4包括,外扩口管401,内扩口管402, 无刷电机电子调速器403,无刷电机404,离心叶轮405,导流板406, 分隔板407;
外扩口管401,塑料材质件,圆管型扩口形状,细管部分连接至 定量导料总成出口处,能放入导流板406,扩口部分能容纳内扩口管 402;内扩口管402,塑料材质件,圆管型扩口形状,细管部分连接 导流板406,扩口部分内置无刷电机电子调速器403,并通过穿壁管将电子调速器的输入引线穿至外扩口管外侧;无刷电机电子调速器 403,用于驱动无刷电机并调节转速,输入引线引至外扩口管外部, 输出引线连接至无刷电机;无刷电机404,安装在内扩口管402下半 部,电机输出轴连接离心叶轮405;离心叶轮405,由一个圆盘和6~18 片叶片垂直立在圆盘上构成,圆盘中心连接至电机输出轴;导流板 406,导流板斜搭在内扩口管细管部分上方,遮挡住内扩口管上部, 避免颗粒物体坠入,同时引导颗粒物体由入口流动至分隔板之间的空 隙进而流动至出口;分隔板407,分隔板置于内扩口管和外扩口管之 间处,沿圆周向10个均匀分布的隔板,10分隔板之间存在10间隔 空隙,每个空隙占36°。
所述的控制器3,是通过接收无人机遥控接收机发出的信号,对 减速电机及电子调速器201和无刷电机404进行控制的组件,由如下 电路模块组成:
降压、稳压电路,采用BUCK降压电路,将15-48VDC电源输 入降压并稳压在12VDC,并输送至电源隔离降压模块;
单片机,采用STM32F单片机,内部包含实现控制规律的程序;
隔离模块,包括两部分:电源隔离降压模块,将从降压、稳压电 路接收到电源通过隔离降压变压器供应至单片机;信号隔离模块,从 信号接收电路接收到的信号,通过隔离转发至单片机,从单片机接收 到的信号,通过隔离分别转发至信号输出模块-1和信号输出模块-2。 隔离模块的配备是为了保护单片机免受干扰和电磁冲击的影响,正确 接收和发出信号的同时,确保单片机稳定工作。
信号接收电路,将无人机遥控器接收机发出的信号的线路进行保 护和信号采集,将采集到的电信号输送至信号隔离模块;
信号输出电路,信号隔离模块发出的信号,由信号输出电路分别 发送至两个电子调速器;
参数设定开关,是两只8421码旋转拨码开关,通过设定旋转开 关的参数,改变单片机控制参数。
控制规律通过编写为C语言程序,下载入单片机,由单片机通过 控制电路实现控制规律的执行。
控制程序开始运行时,首先检查无人机遥控接收机发送至控制器 的PWM油门信号是否≥30%,如果≥30%,则检查参数设定开关-1 和参数设定开关-2的设定值;如果<30%,则信号输出电路-1和信号 输出电路-2分别向电子调速器输出的转速信号均为“0”转速。
检查参数设定开关-1和参数设定开关-2的设定值,是否存在任意 一个为“0”,如果存在任意一个为“0”,则信号输出电路-1和信号输 出电路-2分别向电子调速器输出的转速信号均为“0”转速;如果均 不为“0”,则通过信号输出电路-1和信号输出电路-2分别向各自的 电子调速器输出参数设定开关-1和参数设定开关-2的设定转速值, 以上程序在单片机内循环执行。
喷幕:颗粒喷洒装置从离心式喷幕定型总成中飞出时所飞过并落 下的扇形区域;
喷幕宽度:喷幕的扇形最外侧宽度;
喷幕角度:喷幕的扇形角度;
喷幕半径:喷幕的扇形半径;
通过改变“离心式喷幕定型总成”中的“导流板”覆盖“分隔板”之间 空隙的数量,实现调整喷幕角度。其内,总共包含有10个分隔板和 10个空隙排列一周,每个空隙所占角度为36°。
如果,导流板盖住其中7个空隙,就使3个空隙可容纳颗粒状物 体通过,使颗粒状物体落在离心叶轮上的角度分布为108°,颗粒状 物体从离心叶轮上飞出覆盖角度不小于108°。
如果,导流板盖住其中6个空隙,就使4个空隙可容纳颗粒状物 体通过,使颗粒状物体落在离心叶轮上的角度分布为144°,颗粒状 物体从离心叶轮上飞出喷幕角度不小于144°。
从而达到了扩大和喷幕定型的目的。
通过调整参数设定开关-1的设定值,调整了无刷电机的转速,使 离心叶轮的转速获得调整,进而使颗粒物体的喷幕半径得到调整,如 果喷幕角度不变,喷幕半径也同时决定了喷幕宽度。
通过调整参数设定开关-2的设定值,调整了减速电机的转速,进 而调整了绞龙螺旋的转速,使颗粒状物体的传送流量得到了改变,如 果离心叶轮转速不变,则改变了颗粒状物体的喷洒密度。
Claims (4)
1.一种无人机载颗粒喷洒装置,其特征在于:所述的无人机载颗粒喷洒装置,包括无人机载颗粒料箱(1),定量导料总成(2),控制器(3),离心式喷幕定型总成(4);
其中:无人机载颗粒料箱(1)的出口位于定量导料总成(2)上方,控制器(3)布置在无人机载颗粒料箱(1)侧面,离心式喷幕定型总成(4)布置在定量导料总成(2)下方。
2.按照权利要求1所述的无人机载颗粒喷洒装置,其特征在于:所述的定量导料总成(2)包括,减速电机及电子调速器(201),螺旋绞龙(202),轴承(203),支撑性外壳(204);
其中:减速电机及电子调速器(201)通过联轴器与螺旋绞龙(202)连接,螺旋绞龙(202)通过轴承(203)安装在支撑性外壳(204)上,支撑性外壳(204)上部为左侧入口,下部右侧为出口。
3.按照权利要求1所述的无人机载颗粒喷洒装置,其特征在于:所述的离心式喷幕定型总成(4)包括,外扩口管(401),内扩口管(402),无刷电机电子调速器(403),无刷电机(404),离心叶轮(405),导流板(406),分隔板(407);
外扩口管(401),塑料材质件,圆管型扩口形状,细管部分连接至定量导料总成出口处,能放入导流板(406),扩口部分能容纳内扩口管(402);内扩口管(402),塑料材质件,圆管型扩口形状,细管部分连接导流板(406),扩口部分内置无刷电机电子调速器(403),并通过穿壁管将电子调速器的输入引线穿至外扩口管外侧;无刷电机电子调速器(403),用于驱动无刷电机并调节转速,输入引线引至外扩口管外部,输出引线连接至无刷电机;无刷电机(404),安装在内扩口管(402)下半部,电机输出轴连接离心叶轮(405);离心叶轮(405),由一个圆盘和6~18片叶片垂直立在圆盘上构成,圆盘中心连接至电机输出轴;导流板(406),导流板斜搭在内扩口管细管部分上方,遮挡住内扩口管上部,避免颗粒物体坠入,同时引导颗粒物体由入口流动至分隔板之间的空隙进而流动至出口;分隔板(407),分隔板置于内扩口管和外扩口管之间处,沿圆周向10个均匀分布的隔板,10分隔板之间存在10间隔空隙,每个空隙占36°。
4.按照权利要求1所述的无人机载颗粒喷洒装置,其特征在于:所述的控制器(3),是通过接收无人机遥控接收机发出的信号,对减速电机及电子调速器(201)和无刷电机(404)进行控制的组件,由如下电路模块组成:降压、稳压电路,采用BUCK降压电路,将15-48VDC电源输入降压并稳压在12VDC,并输送至电源隔离降压模块;单片机,采用STM32F单片机,内部包含实现控制规律的程序;隔离模块,包括两部分:电源隔离降压模块,将从降压、稳压电路接收到电源通过隔离降压变压器供应至单片机;信号隔离模块,从信号接收电路接收到的信号,通过隔离转发至单片机,从单片机接收到的信号;信号接收电路,将无人机遥控器接收机发出的信号的线路进行保护和信号采集,将采集到的电信号输送至信号隔离模块;信号输出电路,信号隔离模块发出的信号,由信号输出电路分别发送至两个电子调速器;参数设定开关,是两只8421码旋转拨码开关,通过设定旋转开关的参数,改变单片机控制参数。
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