CN203525925U

CN203525925U - 一种多路喷头独立驱动控制装置

Info

Publication number: CN203525925U
Application number: CN201320630360.0U
Authority: CN
Inventors: 邹伟; 王秀; 马伟; 张志强; 邓巍; 张睿
Original assignee: Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture
Current assignee: Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture
Priority date: 2013-10-12
Filing date: 2013-10-12
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2023-10-12

Abstract

本实用新型公开了一种多路喷头独立驱动控制装置，其包括：控制器，其具有用于驱动多路喷头独立工作的驱动控制***；与控制器连接的喷液执行机构；以及分别与控制器和喷液执行机构连接的用于向所述控制器提供压力信号的压力传感器。本实用新型的多路喷头独立驱动控制装置可对诸如多路高压喷药电磁阀等多路喷头装置的每个喷头独立驱动控制，实现对喷液（如喷药）的分段独立控制，灵活调整喷液幅宽，可用于任何环境和场所下的喷液工作。

Description

一种多路喷头独立驱动控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种喷头控制装置，尤其涉及一种多路喷头独立驱动控制装置。

背景技术

在果园喷药机和大田喷药机中，喷药装置一般都有很多个喷头，对多个喷头的控制大多是统一的而不是独立的。也有一些喷药机上装了少量的电磁阀，但也只能控制喷药机的单边，例如控制其左边或者右边，电磁阀只能完全开启或者完全闭合。

普通的喷药控制装置一般采用旋转喷头，通过机械旋转的方式关闭或开启喷头，采用这种方式不但费时费力，也使得喷药作业不易控制，喷药机要停止喷药只能完全切断动力源。拖拉机行驶过程中，油门的调节往往会影响喷药管道的压力，容易造成喷药流量的波动，因此操作者往往凭经验操作喷药。

现有的一些采用电磁阀的喷药机，对电磁阀的控制也只是简单的开关控制。每个电磁阀对应好几个喷头，导致喷药幅宽范围比较大，一旦电磁阀开启，每个喷头同时喷药，无法做到对喷药幅宽的调整，这样在喷药幅宽要求较小的地方，喷药浪费严重。此外，由于喷药过程中电磁阀只能保持持续的开启，喷头保持持续喷药，因此对喷药的流量也无法控制。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

为克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种多路喷头独立驱动控制装置，其可对诸如多路高压喷药电磁阀等多路喷头装置的每个喷头独立驱动控制，实现对喷液（如喷药）的分段独立控制，灵活调整喷液幅宽，可用于任何环境和场所下的喷液工作。

（二）技术方案

为克服上述不足，本实用新型多路喷头独立驱动控制装置包括：控制器，其具有用于驱动多路喷头独立工作的驱动控制***；与控制器连接的喷液执行机构；以及分别与控制器和喷液执行机构连接的用于向所述控制器提供压力信号的压力传感器。

优选地，所述驱动控制***包括：按键控制模块、人机交互模块和驱动电路。

其中，所述人机交互模块包括人机交互界面。

优选地，所述驱动电路为PWM方式控制。

优选地，所述喷液执行机构包括：与所述控制器的驱动电路连接的用以分别控制多个喷头开闭的多个电磁阀。

进一步，所述驱动控制***还包括：分别与所述多个电磁阀和所述驱动电路连接的一个或多个固态继电器；其中所述驱动电路通过控制所述固态继电器的开闭控制所述电磁阀的开闭。

此外，所述控制器还具有：用于对所述压力传感器所输出压力信号进行处理的信号处理模块；以及用于对压力信号进行监控警戒的报警模块。

优选地，本实用新型中所述控制器为PLC控制器。

此外，本实用新型还包括：电源和控制箱，所述电源优选为蓄电池。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1）本实用新型多路喷头独立驱动控制装置通过控制器完成通讯、计算、控制等工作，控制器可优选为PLC控制器，其通过驱动电路及外部电磁阀等部件的结合实现了对多路喷头的独立控制，即通过灵活调整喷液幅宽实现了对喷液的分段独立控制；

2）本实用新型采用PLC控制器，其产生多路PWM波，程序控制中摒弃了定时器计时的传统方法，采用定时中断，能够有效地控制输出端的通断时长，将误差控制在毫秒级；

3）本实用新型的按键控制模块实现了对各模块、各部件的数字化控制，便于操作者施工作业，人机交互模块可选用触摸屏等触摸装置作为人机交互界面，其与控制器实现数据交换，可以方便输入设定数据，并将各种数据信息实时显示；

4）本实用新型采用了固态继电器控制电磁阀的接通与闭合，固态继电器没有普通继电器的运动零部件，无动作噪声和机械磨损，可靠性高，灵敏度高，控制功率小；

5）本实用新型的压力传感器可为控制过程提供管道的压力信号，采用报警模块等各种电路保护设计，可对压力信号进行监控警戒，保证整个***的可靠工作：当***压力过大时，电磁阀无法打开，这种情况下会导致驱动电路电流成倍增长，这时报警模块会提示报警，当电流超过一定值，甚至可能会损坏固态继电器时，驱动电路自动关闭，同时电磁阀关闭，避免了损坏控制***，在压力恢复正常范围后，可以恢复正常工作；

6）本实用新型对每个喷头的喷液作业通过PWM方式控制，通过频率与占空比来控制喷液流量，实现定量喷液，频率和占空比可以随时设定和更改，控制反应时间一般小于200ms，操作的方便性有很大提高，具有一定的实用价值。

7）本实用新型采用的电子元器件价格低廉，成本比较低。

附图说明

图1是本实用新型喷头控制装置的结构框图；

图2是图1所示控制器的PWM控制方式输出波形图；

图3是图1所示驱动电路原理图。

附图标记说明：1-控制器；11-按键控制模块；12-人机交互模块；13-驱动电路；14-信号处理模块；21-电磁阀；22-固态继电器；3-压力传感器；4-喷头；5-管道；6-泵；7-止回阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，需要说明的是附图是对本实用新型实施例的示意性说明，仅用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实用新型多路喷头独立驱动控制装置包括：控制器1，其具有用于驱动多路喷头4独立工作的驱动控制***，其中该驱动控制***主要由按键控制模块11、人机交互模块12和驱动电路13等构成。与控制器1连接的有包含多个电磁阀21的喷液执行机构，其中多个电磁阀21与控制器1的驱动电路13连接，用来分别控制多个喷头4的开启和关闭。压力传感器3分别与控制器1和喷液执行机构连接，用来向控制器1提供压力信号。

具体此，按键控制模块11可对各模块、各部件进行数字化控制，方便操作者施工作业；人机交互模块12可选用触摸屏等触摸装置作为人机交互界面，其与控制器1实现数据交换，方便输入设定数据，并将各种数据信息实时显示；驱动电路13为PWM方式控制，其与电磁阀21结合，通过调节频率和占空比来控制喷液流量，实现定量喷液（如用于喷药）。

在本实施例中，控制器1优选为PLC控制器，其除了具有上述按键控制模块11、人机交互模块12和驱动电路13外，还具有信号处理模块14和报警模块（图中未示出），其中信号处理模块用于对压力传感器3输出的信号进行处理，报警模块用于对压力信号进行监控警戒的，保证整个***能够可靠工作。

此外，本实用新型中由于控制器1输出电流很小，无法直接驱动电磁阀21，需要加放大电路，因而可增加一个或多个固定继电器22，其分别与多个电磁阀21和驱动电路13连接，这样，驱动电路13通过控制固态继电器22的开闭实现对电磁阀21开闭的控制，固态继电器的响应时间小于1ms,满足***要求（如图3）。

本实用新型多路喷头独立驱动控制装置的工作原理是：

上电后，控制器1（PLC控制器）采集各路电磁阀21驱动电路13的设定值，即输入的频率和占空比，获取数据后PLC计算对应的时间值，根据产生的PWM（脉冲宽度调制）波时序地打开和关闭电磁阀21。压力传感器3输出4-20mA电流信号，PLC开启模拟电流信号通道，采集模拟数据，通过内部电路快速转换为数字信号，PLC进过计算就可以获得实际的压力值。PLC不间断地采集转换值，感应压力的实时变化，并将压力值发送给上位机和触摸屏。如果压力值超过安全设定值，***将会报警。

PLC通过触摸屏或上位机获取操作人员设定的占空比和频率，并在每个扫描周期查看寄存器内的设定值是否发生变化，确保对设定值变化的快速响应。

PLC采集到数据变化后，计算固态继电器22的通断时间，PLC采用1ms串口中断，内部计算以1ms为单位，输入频率值f,占空比δ，采用如下公式获取继电器的导通时间（T_on）和关闭时间（T_off）：

T＝1000/f(ms) （1）

T_on＝T*δ （2）

（3） T_off＝T*（1-δ）

PLC采用一组寄存器，将计算的时间值储存在这组寄存器中（如图2）。

PWM波通过中断服务程序产生，进入中断后，PLC根据设定的驱动路数，设定n个变量，每一次中断，变量组的每一个变量都自动加1，每增加1，表示时间值增加1ms。

每一次中断服务程序，每一路的变量自动加1，控制器将变量值与寄存器中的设定时间值进行比较。如果变量值小于T_on值，打开固态继电器22，如果变量值大于T_on的值，则关闭固态继电器22。

***运行时，为避免所有电磁阀21驱动PWM波的相位的一致性，造成同时开启的驱动电流过大，***控制采用了错相位驱动。对于奇数组电磁阀21，输出采用先开后闭，对于偶数组电磁阀21，输出采用先闭后开。PLC可以通过模块扩展增加IO口，从而扩展驱动电磁阀21的路数。试验表明，喷液控制过程中输出的PWM波准确较高。

上述技术方案包含了本实用新型多路喷头独立驱动控制装置的主要组成部分，还具有电源（如蓄电池）、控制箱等，此处不再一一介绍。

不难看出，与现有技术相比，本实用新型多路喷头独立驱动控制装置能够带来诸多有益效果。通过控制器1完成通讯、计算、控制等工作，控制器1可优选为PLC控制器，其通过驱动电路13及外部电磁阀31等部件的结合实现了对多路喷头4的独立控制，即通过灵活调整喷液幅宽实现了对喷液的分段独立控制；控制器1优选采用PLC控制器，其产生多路PWM波，程序控制中摒弃了定时器计时的传统方法，采用定时中断，能够有效地控制输出端的通断时长，将误差控制在毫秒级；按键控制模块11实现了对各模块、各部件的数字化控制，便于操作者施工作业，人机交互模块12可选用触摸屏等触摸装置作为人机交互界面，其与控制器实现数据交换，可以方便输入设定数据，并将各种数据信息实时显示；采用的固态继电器22控制电磁阀21的接通与闭合，固态继电器22没有普通继电器的运动零部件，无动作噪声和机械磨损，可靠性高，灵敏度高，控制功率小；压力传感器3可为控制过程提供管道的压力信号，采用报警模块等各种电路保护设计，可对压力信号进行监控警戒，保证整个***的可靠工作：当***压力过大时，电磁阀无法打开，这种情况下会导致驱动电路电流成倍增长，这时报警模块会提示报警，当电流超过一定值，甚至可能会损坏固态继电器时，驱动电路自动关闭，同时电磁阀关闭，避免了损坏控制***，在压力恢复正常范围后，可以恢复正常工作；对每个喷头的喷液作业通过PWM方式控制，通过频率与占空比来控制喷液流量，实现定量喷液，频率和占空比可以随时设定和更改，控制反应时间一般小于200ms，操作的方便性有很大提高，具有一定的实用价值。此外，本实用新型采用的电子元器件价格低廉，成本比较低。

需要说明的是，尽管上文对本实用新型作了详细说明，但本实用新型不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本实用新型记载的内容或原理进行修改，因此，凡按照本实用新型记载的内容或原理进行的各种修改都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，其包括：

控制器（1），其具有用于驱动多路喷头（4）独立工作的驱动控制***；

与控制器（1）连接的喷液执行机构；以及

分别与控制器（1）和喷液执行机构连接的用于向所述控制器（1）提供压力信号的压力传感器（3）。

2.根据权利要求1所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，所述驱动控制***包括：按键控制模块（11）、人机交互模块（12）和驱动电路（13）。

3.根据权利要求2所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，所述人机交互模块（12）包括人机交互界面。

4.根据权利要求2所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，所述驱动电路（13）为PWM方式控制。

5.根据权利要求2所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，所述喷液执行机构包括：与所述控制器（1）的驱动电路（13）连接的用以分别控制多个喷头（4）开闭的多个电磁阀（21）。

6.根据权利要求5所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，所述驱动控制***还包括：分别与所述多个电磁阀（21）和所述驱动电路（13）连接的一个或多个固态继电器（22）；其中

所述驱动电路（13）通过控制所述固态继电器（22）的开闭控制所述电磁阀（21）的开闭。

7.根据权利要求1所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，所述控制器（1）还具有：

用于对所述压力传感器（3）所输出压力信号进行处理的信号处理模块（14）；以及

用于对压力信号进行监控警戒的报警模块。

8.根据权利要求1-7任一项所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，所述控制器（1）为PLC控制器。

9.根据权利要求1-7任一项所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，还包括：电源和控制箱。

10.根据权利要求9所述的多路喷头独立驱动控制装置，其特征在于，所述电源为蓄电池。