CN2640609Y

CN2640609Y - 自动对靶喷雾机

Info

Publication number: CN2640609Y
Application number: CN 03206298
Authority: CN
Inventors: 何雄奎; 严苛荣; 吴春笃; 汪健
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2013-07-29

Abstract

本实用新型公开了一种自动对靶喷雾机，包括：机架，及设置在机架上的药箱、变速器、用于对靶的红外探测器、静电喷雾装置、风机，其中，静电喷雾装置包括静电发生器和一个以上环设在风机出风口处的静电喷雾单元，变速器输出轴的第一端与风机相连，第二端与液泵的动力轴边接，静电喷雾单元与静电发生器连接，并通过管件、控制阀、液泵与药箱连接，红外探测器与静电喷雾单元一一对应，环设在风机本体上。本实用新型采用红外对靶，可实现对靶喷雾，对靶准确，减少了农药的用量；通过采用静电吸附、风机输送，还提高了药液在作物上的沉积率、穿透率，大大提高了药液的利用率，减少了因农药流失和飘失对环境的污染和人体的损害。

Description

自动对靶喷雾机

技术领域

本实用新型涉及一种喷雾装置，尤其是一种可探测到植株目标，自动对靶，实现间歇喷雾的自动对靶喷雾机，属于植保机械技术领域。

背景技术

在农业与林业中，为种植的作物、树木进行施肥、除病虫害，大都采用喷洒的方式，即，将肥料或药物和水按照一定的比例配成溶液，运用一定的喷雾压力将溶液喷洒在作物的叶面上。根据作物的不同，喷洒的手段也不尽相同，对于小面积，植株相对较低矮的作物，可通过手动喷雾机喷洒，但对于植株较高大、大面积的作物，如各种的果树，森林，公园、路边栽种的各种绿化树木，对于人的身高来说较高大，相对用药量大，如仍然采用手动喷雾，一是效率低，二是喷洒难度大，不易喷洒均匀，三是对于人体、周围环境的污染严重。所以人们研究了针对高大作物的自动连续喷雾机，实现了喷雾的自动操作，但这种喷雾机无论有无植株，一旦起动，就连续喷洒，大约只有20％的药液可以被利用，针对这个缺点，研制了一种通过探测器来探测有无植株，根据探测结果决定是否喷雾的自动对靶喷雾机，实现了间歇对靶喷雾。其中，探测器一般采用超声传感器、微波传感器和图像传感器等，但是，仍存在问题，如，采用超声传感器，控制技术复杂，造价高；采用微波传感器，受到通信设备的限制，且控制技术复杂、使用经济性较差，不适宜用于农业，且造价较高；采用图像传感器，造价高，使用经济性较差，且图像器件的镜面容易沾上灰尘、水珠和药滴等，会严重影响使用效果，图像信息处理的速度不能满足实时控制的要求，所以针对经济实用、对靶精确的目标探测问题有待于解决。

以上的自动对靶喷雾机虽然可以实现自动对靶，但药液即使喷到了作物上，也有很大一部分滑落，不能很好的被作物利用；且，由于作物的冠层较厚，只能喷洒到作物的表层，不能很好的穿透作物冠层，喷到作物的内层，致使喷洒不均匀，不能起到很好的施肥、除病虫害的作用。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种自动对靶喷雾机，通过自动对靶、静电吸附、风机输送，提高药液在作物上的沉积率、穿透率，提高药液的利用率，减少对环境及操作人员污染。

本实用新型中是通过如下技术方案实现的：

一种自动对靶喷雾机，包括：机架，及设置在机架上的药箱、变速器、用于对靶的红外探测器、静电喷雾装置、风机；其中，静电喷雾装置包括静电发生器和一个以上环设在风机出风口处的静电喷雾单元，静电喷雾单元通过控制阀、管件与药箱连接，并与静电发生器连接；外部动力输出轴与变速器的动力轴连接，变速器的输出轴的第一端与风机连接；红外探测器与静电喷雾单元一一对应的环设在风机本体上，红外探测器的输出端与控制阀连接，红外探测器的探测方向与静电喷雾单元的喷雾方向一致。

其中，静电喷雾单元包括喷头及罩设在喷头上的静电环，静电环为一外部包裹有绝缘物质、并带有绝缘底座的导体环，该导体环与静电发生器连接；绝缘底座与喷头连接，喷头通过控制阀与药箱连接；

风机为轴流风机，在其出风口的上、下位置各设置一组对称的活动导风板，将出风口分为两部分，每组导风板张开的角度为0-90°；

红外探测器为一个以上，包括发射器、接收器及控制装置，接收器与控制装置的放大输入端连接，控制装置的驱动输出端与控制阀连接，且发射器的发射中心与接收器的接收中心之间的角度为0-60度；所述的控制装置包括第一放大器、控制器、第二放大器、继电器，其中，第一放大器的输入端与接收器连接，输出端与控制器连接，控制器的输出端与第二放大器的输入端连接，第二放大器的输出端与一开关管的控制端连接，开关管的输出端与继电器的线圈连接，继电器的触点与控制阀串联连接，为了调节探测距离，设置了用于调节放大倍数的电位器，该电位器串联在第二放大器的调节端和电源之间，以调节放大倍数。

红外探测器与静电喷雾单元一一对应的设置在风机本体上，红外探测器与静电喷雾单元相距一定的距离，该距离小于30cm。

所述的静电发生器包括等离子电源和静电控制器，等离子电源的输出端与静电环连接；静电控制器的驱动端与等离子电源的控制输入端连接，信号反馈端与静电环连接。

所述的等离子电源由升压电路、整流滤波电路、逆变电路、高频升压电路组成，其中，升压电路的输出端与整流滤波电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端与逆变电路的输入端连接，逆变电路的输出端与高频升压电路的输入端连接，高频升压电路的输出端与静电环连接；静电控制器由反馈电路、PWM控制电路、驱动与保护电路组成，其中，PWM控制电路通过驱动与保护电路与等离子电源的逆变电路连接，其反馈端与反馈电路连接，反馈电路与静电环连接。

为了使药液能在管道中顺利的流动，在所述的控制阀与药箱之间串联有液泵，液泵的动力轴与变速器输出轴的第二端连接，液泵的进水口与药箱连接，出水口通过管道与控制阀连接。

本实用新型的喷头为设有一个以上喷孔的低量喷头，由于喷头与静电环一起构成喷雾单元，且为一个以上，环设风机的出风口处，为了能更好的提高药液的利用率，避免无谓的浪费，根据喷雾目标的不同，喷头所设位置不同，喷头所设的孔径不同。

综上所述，本实用新型采用红外探测器，不但对靶准确，可实现间歇喷雾，而且，通过采用静电吸附、风机输送，提高了药液在作物上的沉积率、穿透率，大大提高了药液的利用率，减少环境污染和对人体的损害。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的静电喷雾装置的原理框图；

图3为本实用新型的红外探测器的电路原理图。

具体实施方式

以下通过附图和具体的实施例对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型与具有后置动力输出轴的中小马力拖拉机悬挂联接，如图1所示，本实用新型包括：机架(未示出)、静电喷雾装置20、红外探测器30、药箱40、变速器50、轴流风机60、液泵70、电磁阀80(即控制阀)，其中，静电喷雾装置包括一个静电发生器201和一个以上环设在风机出风口的静电喷雾单元202，静电发生器201固定在机架上，红外探测器固设在轴流风机60上，药箱40通过管件与电磁阀80连接，每一电磁阀同时与两个静电喷雾单元连接，且在电磁阀80与药箱40之间连接液泵70，药箱40、变速器50、轴流风机60、液泵70、电磁阀80均固设在机架上，机架与拖拉机悬挂联接。

其中，拖拉机的动力输出轴10通过联轴器11与变速器50连接，变速器50的输出轴一端通过联轴器11’与风机60的轴连接，另一端通过联轴器11”与液泵70的动力轴连接。利用外部拖拉机的动力，通过变速器50，提高风机驱动轴的转速，以此来加大风机的风量及出风口的风速，并由变速器50带动液泵70，将药箱40的药液以一定的压力通过电磁阀由静电喷雾单元202喷出。为了使药箱40的药液混合均匀，没有沉淀，则在药箱40的内部设有搅拌装置41，在喷药的间歇，搅拌装置41启动搅拌，在喷药时，停止搅拌。

其中，在本实施例中，静电喷雾单元共有6个静电喷雾单元组，每组由两个静电喷雾单元组成，如图1所示，分别为设置在风机60出风口上、中、下位置的202a、202b、202c，另一侧对应为202a’、202b’、202c’(图1中未示出)，其中，静电喷雾单元组202a、202b、202c的喷量可以相同，也可以各不相同。喷头为设有一个以上喷孔的低量喷头，由于喷头与静电环一起构成喷雾单元，且为一个以上，环设风机的出风口处，为了能更好的提高药液的利用率，避免无谓的浪费，根据喷雾目标的不同，喷头所设位置不同，喷头所设的孔径不同。在本实施例中202b的喷量大于202b、202c的喷量，202b、202c的喷量相同。

每个静电喷雾单元的结构相同，以静电喷雾单元组202a中的一个静电喷雾单元202a1为例，说明每一静电喷雾单元的结构。静电喷雾单元202a1包括低量喷头202a11及罩设在喷头202a11上的静电环202a12，其中，静电环202a12为一外包裹有绝缘物质的导体环，其通过绝缘底座与喷头202a11连接，将喷头202a11罩设在静电环202a12的中心。同一静电喷雾单元组的两个喷头202a11、202a21与一个电磁阀连接。

静电发生器201包括等离子电源2011和静电控制器2012，等离子电源2011的输入端与外部电源12连接，输出端与各静电喷雾单元中的静电环连接；静电控制器2012的信号反馈端与静电环连接，控制端与等离子电源2011连接。

图2为静电喷雾装置20的原理框图：

拖拉机的电瓶12输出+12V的电压给静电喷雾装置中的12V/220V的升压电路，经过整流滤波后，由IGBT(The Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)大功率管逆变，高频升压，输出高压脉冲静电给放电装置(即本实施例中的静电环)，从放电装置取出反馈信号，经过反馈电路，输入到PWM(Pulse-Width Modulation，脉宽调制)控制电路，在PWM控制电路和IGBT逆变电路间设有保护驱动电路。其中，12V/220V的升压电路，整流滤波电路，IGBT大功率管逆变电路，高频升压电路构成等离子电源2011；反馈电路，PWM控制电路，保护驱动电路构成静电控制器2012，等离子电源2011与拖拉机电瓶相连，将低压电转换成高压脉冲静电，通过静电输出端与各个静电环连接，将高压脉冲静电输出到静电环上。

轴流风机60为一轴向进风、径向出风的大风量风机，在轴流风机60的出风口处上、下分别设有一对导风板601，该每对导风板601的导风角度在0-90度可调，以适应不同植株的高度要求，喷出雾滴的高度最高可达4米。

红外探测器30与静电喷雾单元组一一对应，共有6个，设置在风机60本体603上，且与喷头的距离为0-30cm，在本实用新型优选8-15cm。这6个红外探测器分别为30a、30b、30c，在另一侧对应设置有30a’、30b’、30c’，每一红外探测器的结构相同，以其中红外探测器30a为例进行说明，红外探测器30a包括发射器30a1、接收器30a2，及控制电路，发射器30a1、接收器30a2相邻设置，发射器30a1的发射中心与接收器30a2的接收中心呈一定的角度，角度范围为0-60度，在本实用新型优选20-45度。

红外探测器30a的电路原理图如图3所示：

图中的H1为风机本体上的发射器30a1，H2为风机本体上的接收器30a2，U1及其***电路构成第一放大器、U2及其***电路构成控制器，U3及其***电路构成第二放大器，三极管V2、继电器K为驱动电路，U1的输入端与H2连接，U1的输出端现U2的输入端连接，U2的输出端与U3的输入端连接，U3的输出端与三极管V2的基极连接，三极管V2的集电极与继电器K的线圈连接，继电器K的触点与电磁阀串联连接。发射器发射红外线，接收器接收作物反射回来的红外线，并将接收到的信号通过放大器的放大后，输出给控制芯片U2，控制芯片U2根据输入的接收信号，判断是否有靶标，若有，将输出的信号放大后给驱动电路，控制继电器动作，使与其连接的电磁阀动作，静电喷雾单元组202a的喷头开始喷雾。为了使探测距离可调，在放大芯片U3中设有一可调电位器RJ，用于调整接收器接收到的信号的放大程度，并通过发射器串联的可调电位器，可调整发射器发出的红外线的强度，通过这两项调整方法，可使探测器的探测距离在0-30cm。并在该控制器与外部电源之间设有选择开关，通过该选择开关，选择是对靶喷雾还是无对靶连续喷雾。

在本实施例中，对靶方式采用上、中、下三段探测方法，即根据作物树形的不同，其探测距离不同，可以进行准确的探测，从而控制每组的六个喷头中的上、中、下每组喷头是在喷射状态还是关闭状态。

本自动对靶喷雾机的工作过程如下：

将自动对靶喷雾机悬挂在中小型拖拉机的后面，起动拖拉机后，通过拖拉机的动力输出轴带动变速器，从而带动风机和液泵，通过拖拉机的电瓶为静电喷雾装置、红外探测器、风机供电，设置在风机本体上的各个红外探测器中的发射器发射红外线，接收器接收从作物上返回来的红外线，并把此信号送到控制器中，控制器根据接收的信号判断如何是否有靶标，有，则驱动继电器动作，控制电磁阀动作，进行喷雾，没有靶标，不喷雾。本实施例可根据探测结果，决定是否喷洒，可实现间歇喷雾，大大提高了药液的利用率。

静电环与等离子电源连接，其上带有高压静电，产生电晕，在静电环的周围空间产生极强的静电场，由于喷头罩设在静电环的中心，在喷头工作时，药液从喷头喷出，经过该静电场时，药液的雾滴带有静电，利用气流使雾滴有效地穿透植株枝叶，荷电的雾滴可有效、均匀地附着在植株表面，有效提高了雾滴在植株表面的沉积率、附着率。

为了能穿透作物表层，将药液均匀的喷洒在作物上，本实施例采用风速大、风量大的轴流风机将喷头喷出的雾滴穿过作物的冠层，输送到作物上。提高了喷雾机的穿透率。并且，可根据作物的高度，调整导风板的角度，从面调整输送雾滴的高度。

由于本实施例中的喷头采用的是低量喷头，喷出的药液少，经过静电吸附、风机输送，大大提高了药液的利用率，也减少了换药的次数，提高了工作效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1、一种自动对靶喷雾机，包括：机架及设置在机架上的药箱、变速器；其特征在于：还包括：用于对靶的红外探测器、静电喷雾装置、风机，其中，静电喷雾装置包括静电发生器和一个以上环设在风机出风口处的静电喷雾单元，静电喷雾单元通过控制阀、管件与药箱连接，并与静电发生器连接；外部动力输出轴与变速器的动力轴连接，变速器输出轴的第一端与风机连接；红外探测器与静电喷雾单元一一对应的环设在风机本体上，红外探测器的输出端与控制阀连接，红外探测器的探测方向与静电喷雾单元的喷雾方向一致。

2、根据权利要求1所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：所述的静电喷雾单元包括喷头及罩设在喷头上的静电环，其中，静电环为一外部包裹有绝缘物质、带有绝缘底座的导体环，绝缘底座与喷头连接，喷头通过控制阀、管件与药箱连接，静电环与静电发生器连接。

3、根据权利要求1所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：所述的风机为轴流风机，在其出风口的上、下位置各设置一组对称的活动导风板，将出风口分为两部分，每组导风板张开的角度为0-90°。

4、根据权利要求1或2或3所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：所述的红外探测器为一个以上，包括发射器、接收器及控制装置，接收器与控制装置的放大输入端连接，控制装置的驱动输出端与控制阀连接，且发射器的发射中心与接收器的接收中心之间的角度为0-60度。

5、根据权利要求4所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：所述的控制装置包括第一放大器、控制器、第二放大器、用于调节放大倍数的电位器、继电器，其中，第一放大器的输入端与接收器连接，输出端与控制器连接，控制器的输出端与第二放大器的输入端连接，第二放大器的输出端与一开关管的控制端连接，开关管的输出端与继电器的线圈连接，继电器的触点与控制阀串联连接，电位器串联在第二放大器的调节端和电源之间。

6、根据权利要求1所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：所述的红外探测器与静电喷雾单元的水平距离小于30cm。

7、根据权利要求1或2所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：所述的静电发生器包括等离子电源和静电控制器，等离子电源的静电输出端与静电环连接；静电控制器由的驱动端与等离子电源的控制输入端连接，信号反馈端与静电环连接。

8、根据权利要求7所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：所述的等离子电源由升压电路、整流滤波电路、逆变电路、高频升压电路组成，其中，升压电路的输出端与整流滤波电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端与逆变电路的输入端连接，逆变电路的输出端与高频升压电路的输入端连接，高频升压电路的输出端与静电环连接；静电控制器由反馈电路、PWM控制电路、驱动与保护电路组成，其中，PWM控制电路通过驱动与保护电路与等离子电源的逆变电路连接，其反馈端与反馈电路连接，反馈电路与静电环连接。

9、根据权利要求1或2所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：在所述的控制阀与药箱之间串联有液泵，液泵的动力轴与变速器输出轴的第二端连接。

10、根据权利要求2所述的自动对靶喷雾机，其特征在于：所述的喷头为设有一个以上喷孔的低量喷头，喷头所设位置不同，喷孔孔径不同。