一种基于无人直升机的智能施药控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开的一种基于无人直升机的智能施药控制系统，包括施药控制器和农药喷洒执行装置，所述施药控制器和农药喷洒执行机构固定设置在无人机顶部。所述施药控制器包括微处理器、隔离器件、功率驱动模块和接口转换器件；所述微处理器同时与接口转换器件和隔离器件接线连接，所述隔离器件的输出端与所述功率驱动模块接线连接；所述功率驱动模块的输出端与水泵的输入端接线连接。本发明具有结构紧凑、体积小、重量轻、使用寿命长，以及控制精度高、输出功率大、对不同喷头自适应、流量随飞行速度自适应、可靠性较高、功能易于扩展等优点。
【专利说明】一种基于无人直升机的智能施药控制系统
【技术领域】
[0001]本发明提供了一种无人直升机的执行机构，即一种基于无人直升机的智能施药控制系统，能够有效的进行农药喷洒作业。该系统可方便的安装在无人直升机上，飞行过程中喷头流量8档可控，并随飞行速度进行自适应变化；降落后可快速进行加药并再次飞行，属于农业植保相关的【技术领域】。
技术背景
[0002]在防治农作物病虫害的植保领域，人工喷药是一种传统方式，但其效率低、费用高的缺点也十分明显，无法满足中、大规模农田的农药喷洒作业，因此机械化喷药已经取代人工喷药成为一种重要施药手段。以无人直升机为基础的农药喷洒作业近年来逐步发展起来，但同样存在明显缺点:主要是由于施药系统无法进行自适应的改变药液流量，同时在给飞机加药时直接将药液倒入药箱，方式单一，从何导致药液喷洒不均匀，加药过程时间长等缺陷。因此传统的施药系统严重降低了农药喷洒的效果和效率。
【发明内容】
[0003]鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种安装、换药方便，且随飞行速度自适应改变喷头流量的高效无人直升机智能施药控制系统，该系统通过接收飞控计算机的控制指令对施药设备的喷洒流量进行调节并且该智能施药控制系统对不同喷头提供了模式选择功能。这种施药控制方式为纯数字控制，其特点是精度高、灵活性强、控制方式先进、可靠性较高。
[0004]为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种基于无人直升机的智能施药控制系统，包括施药控制器和农药喷洒执行装置，所述施药控制器和农药喷洒执行机构固定设置在无人机顶部。
[0005]所述施药控制器包括微处理器、隔离器件、功率驱动模块和接口转换器件；所述微处理器同时与接口转换器件和隔离器件接线连接，所述隔离器件的输出端与所述功率驱动模块接线连接。
所述农药喷洒执行装置包括农药箱和喷洒装置，所述农药箱包括药箱体和快速接头母端，所述喷洒装置包括快速接头公端、药液管路、水泵和喷头。
[0006]所述农药箱和喷洒装置通过快速接头公母端活动连接后经药液管路流通至水泵。
[0007]所述功率驱动模块的输出端与所述水泵的输入端接线连接。
[0008]本发明进一步限定的技术方案是:
进一步的，所述水泵内设有参数的线性控制模块，控制频率为19.2KHZ。
[0009]进一步的，所述喷头为8档可控，空载功耗小于22W，额定功耗为70W。
[0010]进一步的，该系统重量不大于7kg，药液满载量24kg，作业时流量在1.6L/min0
[0011]进一步的，所述微处理器选用dsPIC30F6011A、隔离器件选用HCPL0601、功率驱动模块选用WSA54、接口转换器件选用MAX3160。
[0012]施药控制器接收无人直升机飞控器的串口指令，控制加载在水泵上的电压，通过调节电压进而调节水泵的转速，驱动药箱中的药液通过喷头喷出。
[0013]本发明的有益效果是:本发明具有结构紧凑、体积小、重量轻、使用寿命长，以及控制精度高、输出功率大、对不同喷头自适应、流量随飞行速度自适应、可靠性较高、功能易于扩展等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的农药喷洒装置结构示意图。
[0015]图2是本发明的喷药管路系统图。
[0016]图3是本发明的施药控制器原理图。
[0017]图4是本发明的施药控制程序流程图。
[0018]附图中:1-喷药装置；2-农药箱。
【具体实施方式】
[0019]本实施例提供的一种基于无人直升机的智能施药控制系统，如图1至图4所示，包括施药控制器和农药喷洒执行装置，施药控制器和农药喷洒执行机构固定设置在无人机顶部；农药喷洒执行装置由农药箱2、喷洒装置1、药液管路组成；农药箱2由药箱体、连接卡箍、插槽片、支撑管和快速接头母端组成，是为喷洒装置提供药液的载体；喷洒装置I包括连接架、水泵、施药控制器模块、喷杆、喷头、快速接头公端和和药液管路，其在控制模块的控制下由水泵带动实现喷药；药液管路指药液从两农药箱2经快速接头流出后共同汇入到水泵中，再由水泵流向各喷头，其中快速接头可以实现药液在药箱与喷洒装置I的连通和断开。
[0020]施药控制器由微处理器dsPIC30F6011A、隔离器件HCPL0601、功率驱动模块WSA54以及接口转换器件MAX3160组成，如图2所示。
[0021 ] 微处理器dsPIC30F601IA的串口 TXD引脚、RXD弓丨脚分别与接口转换器MAX3160的串口 RXD引脚、TXD引脚连接，PWM引脚与隔离器件HCPL0601连接，隔离器件HCPL0601的输出与功率驱动模块WSA54的INPUT引脚连接，功率驱动模块WSA54的功率输出AOUTl引脚与BOUTl引脚分别与水泵的2个输入端子连接。
[0022]工作时，首先将喷洒装置I的两销轴插入起落架，同时紧固两个螺钉，即安装到无人直升机上；再将农药箱2与直升机和喷洒装置I相连接，即对准飞控箱支撑管和插槽片，稍用力下压即可安装并紧固，再将快速接头的公端和母端相连接，实现药液的连通，药液在施药控制器的控制下由水泵驱动实现药液的喷洒。
[0023]当需要换药时，可将快速接头公母分开，拔开药箱组件；再换上另一组药箱，并采用上述方式再次将药箱安装到直升机上进行作业，快速方便，显著提高换药效率。
[0024]本实施例施药控制器的控制和驱动部分分离，水泵控制频率19.2KHZ，控制方式为内建参数的线性控制，喷头8档可控，空载功耗小于22W，额定功耗为701
[0025]附图3、4为智能施药控制系统的施药控制器原理图和软件实现流程图。控制电路的内外电路部分相互隔离，采用全H桥的驱动模块。[0026]工作原理:施药控制器通过串口接收无人直升机飞控计算机飞行速度值，此飞行速度值作为水泵调速的PWM信号占空比值的一部分，该飞行速度值通过相应控制参数调节后作为PWM信号占空比值送入功率驱动模块进行功率转换后，可以驱动水泵进行调速运动，实现施药流量大小的控制。
[0027]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于无人直升机的智能施药控制系统，包括施药控制器和农药喷洒执行装置，所述施药控制器和农药喷洒执行机构固定设置在无人机顶部；其特征在于: 所述施药控制器包括微处理器、隔离器件、功率驱动模块和接口转换器件；所述微处理器同时与接口转换器件和隔离器件接线连接，所述隔离器件的输出端与所述功率驱动模块接线连接； 所述农药喷洒执行装置包括农药箱和喷洒装置，所述农药箱包括药箱体和快速接头母端，所述喷洒装置包括快速接头公端、药液管路、水泵和喷头； 所述农药箱和喷洒装置通过快速接头公端和快速接头母端活动连接后经药液管路流通至水泵； 所述功率驱动模块的输出端与所述水泵的输入端接线连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人直升机的智能施药控制系统，其特征在于:所述水泵内设有参数的线性控制模块，控制频率为19.2KHZ。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人直升机的智能施药控制系统，其特征在于:所述喷头为8档可控，空载功耗小于22W，额定功耗为701
4.根据权利要求1所述的一种基于无人直升机的智能施药控制系统，其特征在于:该系统重量不大于7kg，药业满载量24kg，作业时流量在1.2^2.6L/min。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人直升机的智能施药控制系统，其特征在于:所述微处理器选用dsPIC30F6011A、隔离器件选用HCPL0601、功率驱动模块选用WSA54、接口转换器件选用MAX3160。
【文档编号】G05D7/06GK103777652SQ201410032811
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】张逊, 戴勇, 尚其龙, 周福亮, 张荣闯, 王磊, 张志清 申请人:南京模拟技术研究所