喷洒控制装置、喷洒系统和植保无人机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种喷洒控制装置、喷洒系统和植保无人机，所述喷洒控制装置包括：水泵电机驱动模块，所述水泵电机驱动模块与水泵电机相连以对所述水泵电机进行控制；流量检测器，所述流量检测器通过检测流过水泵的液体流量以生成流量检测信号；微控制器，所述微控制器分别与所述流量检测器和所述水泵电机驱动模块相连，所述微控制器根据所述流量检测信号获取所述水泵输送液体的实时流量值，并根据所述实时流量值对所述水泵电机驱动模块进行控制以调节所述水泵电机的转速，从而准确控制流过水泵的液体流量，达到准确控制喷洒过程中液体喷洒量的目的，满足农业精细化要求。
【专利说明】
喷洒控制装置、喷洒系统和植保无人机
技术领域
[0001]本实用新型涉及无人机技术领域，特别涉及一种喷洒控制装置、一种喷洒系统以及一种植保无人机。
【背景技术】
[0002]相关无人机在喷洒农药的过程中，都是由操作人员依据自身经验对喷洒的农药药量进行控制。但是，随着农业精细化的要求不断提高以及国家食品农药残留量的要求不断提高，在农药喷洒和使用等方面都做出了更严格的要求，相关技术中以人工判断的方式无法准确地控制农药药量，无法满足农业精细化的要求。
[0003]因此，相关技术需要进行改进。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种喷洒控制装置，该装置可以更加准确地控制液体的喷洒量。
[0005]本实用新型的另一个目的在于提出一种喷洒系统。本实用新型的又一个目的在于提出一种植保无人机。
[0006]为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种喷洒控制装置，包括:水栗电机驱动模块，所述水栗电机驱动模块与水栗电机相连以对所述水栗电机进行控制;流量检测器，所述流量检测器通过检测流过水栗的液体流量以生成流量检测信号；以及微控制器，所述微控制器分别与所述流量检测器和所述水栗电机驱动模块相连，所述微控制器根据所述流量检测信号获取所述水栗输送液体的实时流量值，并根据所述实时流量值对所述水栗电机驱动模块进行控制以调节所述水栗电机的转速。
[0007]根据本实用新型提出的喷洒控制装置，通过流量检测器检测流过水栗的液体流量以生成流量检测信号，微控制器根据流量检测信号获取水栗输送液体的实时流量值，并根据实时流量值对水栗电机驱动模块进行控制以调节水栗电机的转速，从而准确控制流过水栗的液体流量，达到准确控制喷洒过程中液体喷洒量的目的，满足农业精细化要求。
[0008]为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种喷洒系统，包括:所述的喷洒控制装置、水栗、喷洒装置和储液装置，所述水栗分别通过管路与所述储液装置和所述喷洒装置相连，所述水栗用于栗送所述储液装置中储存的液体，并通过所述喷洒装置进行喷洒;所述喷洒控制装置通过控制水栗电机的转速以控制所述水栗的栗送液体量。
[0009]根据本实用新型提出的喷洒系统，通过喷洒控制装置控制水栗电机的转速以控制水栗的栗送液体量，从而准确控制流过水栗的液体流量，达到准确控制喷洒装置在喷洒过程中的喷洒量的目的，满足农业精细化要求。
[0010]为达到上述目的，本实用新型又一方面提出了一种植保无人机，包括所述的喷洒系统。
[0011]根据本实用新型提出的植保无人机，通过上述喷洒系统可准确控制喷洒过程中的液体喷洒量，满足农业精细化要求。
【附图说明】
[0012]图1是根据本实用新型实施例的喷洒控制装置的方框示意图；
[0013]图2是根据本实用新型一个实施例的喷洒控制装置的方框示意图；
[0014]图3是根据本实用新型实施例的喷洒系统的方框示意图；以及
[0015]图4是根据本实用新型一个实施例的喷洒系统的方框示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0017]下面参考附图来描述本实用新型实施例提出的喷洒控制装置、喷洒系统和植保无人机。
[0018]图1是根据本实用新型实施例的喷洒控制装置的方框示意图。如图1所示，该喷洒控制装置包括水栗电机驱动模块10、流量检测器20和微控制器30。
[0019]其中，水栗电机驱动模块10与水栗电机相连以对水栗电机进行控制，例如水栗电机的转速进行控制。需要说明的是，水栗电机可设置在水栗内，水栗电机为水栗提供动力，使得水栗能够栗送液体。这样通过控制水栗电机的转速来控制水栗的栗送液体量，以蠕动栗为例，水栗电机可与水栗的栗管相连，水栗电机转动会挤压栗管，以使液体通过栗管向外栗出，由此蠕动栗可以栗送液体，并且水栗电机的转速越快，挤压栗管的速度越快，水栗栗送的液体流量越大。
[0020]流量检测器20通过检测流过水栗的液体流量以生成流量检测信号;微控制器30分别与流量检测器20和水栗电机驱动模块10相连，微控制器30根据流量检测信号获取水栗输送液体的实时流量值，并根据实时流量值对水栗电机驱动模块10进行控制以调节水栗电机的转速，也就是说，微控制器30的输入端通过信号线与流量检测器20的信号输出端相连以接收生成的流量检测信号，微控制器30的输出端通过信号线与水栗电机驱动模块10的输入端相连以利用水栗电机驱动模块10进行水栗电机控制。
[0021]根据本实用新型的一个实施例，微控制器30可为STM32F103RCT6控制器。
[0022]具体来说，微控制器30是喷洒控制装置的核心控制部分，水栗电机驱动模块1是喷洒控制装置的执行单元，水栗电机则是喷洒控制装置的控制对象。流量检测器20可检测流过水栗的液体流量并输出流量检测信号给微控制器30，微控制器30对接收到的流量检测信号进行处理以计算出流过水栗的液体的实时流量值，并根据该实时流量值对水栗电机驱动模块10进行控制以调节水栗电机的转速，从而对水栗栗送的液体流量进行控制。
[0023]更具体地，当实时流量值小于预设的基准流量值时，微控制器30对当前电机控制信号进行转速提升调节，并输出调节后的电机控制信号给水栗电机驱动模块10，以使得水栗电机驱动模块10控制水栗电机的转速提升，从而增大通过水栗的液体流量；当实时流量值等于预设的基准流量值时，微控制器30保持当前电机控制信号不变，微控制器30可以输出当前电机控制信号给水栗电机驱动模块10，以使得水栗电机驱动模块10控制水栗电机的转速保持当前转速，从而使通过水栗的液体流量保持不变；当实时流量值大于预设的基准流量值时，微控制器30对当前电机控制信号进行转速降低调节，并输出调节后的电机控制信号给水栗电机驱动模块10，以使得水栗电机驱动模块10控制水栗电机的转速降低，从而减小通过水栗的液体流量。
[0024]需要说明的是，微控制器30不限于仅根据实时流量值对水栗电机驱动模块10进行控制，还可根据其他与实时流量值相关的参数例如流速值对水栗电机驱动模块10进行控制。
[0025]由此，本实用新型实施例的喷洒控制装置，可准确控制流过水栗的液体流量，达到准确控制喷洒过程中液体喷洒量的目的，满足农业精细化要求。
[0026]根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，喷洒控制装置还包括:输入模块40。其中，输入模块40与微控制器30相连，输入模块40用于接收用户输入的基准流量值，其中，微控制器30对基准流量值与实时流量值进行比较以生成电机控制信号，并根据电机控制信号对水栗电机驱动模块10进行控制。
[0027]也就是说，基准流量值可由用户根据实际需求自行设定。在用户向输入模块40输出基准流量值之后，输入模块40可将基准流量值发送给微控制器30，微控制器30可将基准流量值与实时流量值进行比较，并根据比较结果对当前电机控制信号进行调节以生成调节后的电机控制信号，使得水栗电机驱动模块10能够根据调节后的电机控制信号对水栗电机进行控制。
[0028]其中，根据本实用新型的一个具体示例，电机控制信号可为PWM(PulseWidthModulat1n，脉冲宽度调制)信号。需要说明的是，微控制器30可根据基准流量值与实时流量值对HVM信号的占空比进行调节，并将调节后的HVM信号传输给水栗电机驱动模块10，使得水栗电机驱动模块10能够根据PffM信号对水栗电机进行控制。
[0029]根据本实用新型的一个实施例，流量检测器20包括流量传感器。其中，流量传感器可为转子流量传感器、涡轮流量传感器或差压式流量传感器以及其他接触式和非接触式流量传感器。
[0030]例如，以转子流量传感器中的霍尔流量传感器为例，液体从霍尔流量传感器的进水口流入并从霍尔流量传感器的出水口流出，当液体流入霍尔流量传感器进水口时，水流会推动霍尔流量传感器内部的涡轮上面的磁性转子转动，产生不同磁极的旋转磁场，切割磁感应线，产生具有高低电平的脉冲信号。由于霍尔流量传感器输出的脉冲信号的频率与磁性转子的转速成正比，且转子的转速又与流量成正比，所以微控制器30可根据脉冲信号中的脉冲个数与流量之间的关系式计算实时流量值，具体地，微控制器30可根据以下公式计算实时流量值:Q=kS，其中，Q为实时流量值，Q的单位是mL/s (每秒的流量值)，K是比例系数，K的单位是mL/个(毫升/个)，S为流量检测器每秒钟输出的脉冲个数，S的单位是个/s(每秒的脉冲个数)。
[0031]由此，微控制器30根据霍尔流量传感器输出的脉冲信号判断实时流量值，可以很精确的获得流过水栗的实时流量值，然后微控制器30即可根据实时流量值通过水栗电机驱动模块1控制水栗电机的转速。
[0032]又如，以差压式流量传感器为例，差压式流量传感器的信号输出端与微控制器30的一个AD口(即模数转换接口)相连，差压式流量传感器输出模拟信号(例如模拟压差信号)至微控制器30，微控制器30将接收到的模拟压差信号转换成实时流量值，具体地，可以是将接收到的模拟信号(例如模拟压差信号)转换为相对应的数字信号(例如数字电压值)，并根据预设的比例关系计算实时流量值。
[0033]由此，微控制器30根据差压式流量传感器输出的模拟信号计算出相对应的实时流量值，可以很精确的获得流过水栗的实时流量值，然后微控制器30即可根据实时流量值控制水栗电机的转速。
[0034]根据本实用新型的一个实施例，水栗电机可为有刷直流电机或无刷直流电机。
[0035]根据本实用新型的一些实施例，流量检测器20可设置在水栗的入液管道、入液口、出液管道或者出液口位置。在本实用新型的一个优选示例中，流量检测器20可设置在水栗的入液口或者出液口。
[0036]如上所述，在本实用新型的一个具体实施例中，流量传感器采用转子流量传感器中的霍尔流量传感器。霍尔流量传感器生成的流量检测信号为脉冲信号，微控制器30对脉冲信号进行计数，并根据脉冲信号的脉冲个数计算水栗输送液体的实时流量值。
[0037]具体来说，霍尔流量传感器的信号输出端与微控制器30的一个1口(即输入输出接口)相连，有刷直流电机与微控制器30的另一个1 口相连。微控制器30在接收到霍尔流量传感器输出的脉冲信号之后，根据脉冲信号计算水栗输送液体的实时流量值，并根据该实时流量值利用水栗电机驱动模块1控制水栗电机的转速。
[0038]当实时流量值小于预设的基准流量值时，微控制器30输出比当前时刻占空比更高的PWM信号给水栗电机驱动模块10，以使水栗电机驱动模块10能够控制有刷直流电机的转速提升；当实时流量值等于预设的基准流量值时，微控制器30输出与当前时刻占空比相同的PWM信号给水栗电机驱动模块10，以使水栗电机驱动模块10能够控制有刷直流电机的转速保持不变；当实时流流值大于预设的基准流量值时，微控制器30输出比当前时刻占空比更小的PWM信号给水栗电机驱动模块10，以使水栗电机驱动模块10能够控制有刷直流电机的转速降低。
[0039]综上，根据本实用新型实施例提出的喷洒控制装置，通过流量检测器检测流过水栗的液体流量以生成流量检测信号，微控制器根据流量检测信号获取水栗输送液体的实时流量值，并根据实时流量值对水栗电机驱动模块进行控制以调节水栗电机的转速，从而准确控制流过水栗的液体流量，达到准确控制喷洒过程中液体喷洒量的目的，满足农业精细化要求。
[0040]本实用新型实施例还提出了一种喷洒系统。
[0041 ]图3是根据本实用新型实施例的喷洒系统的方框示意图。如图3所示，喷洒系统包括:水栗100、喷洒装置200和储液装置300以及上述的喷洒控制装置400。所述水栗100包括水栗电机，水栗电机为水栗提供动力，使得水栗能够栗送液体。所述水栗电机可以为有刷直流电机或无刷直流电机，当所述水栗电机为无刷直流电机时，所述水栗电机驱动模块为电子调速器。
[0042]其中，水栗100分别通过管路与储液装置300和喷洒装置200相连，根据本实用新型的一个示例，水栗100的入液口可通过软管与储液装置300相连，水栗100的出液口可通过软管与喷洒装置200相连。水栗100用于栗送储液装置300中储存的液体，并通过喷洒装置200进行喷洒，需要说明的是，在农业应用领域，储液装置300可为储存液体农药剂的药箱，水栗100可输送液体农药剂，例如，在植保无人机中，水栗100可将液体农药剂从储液装置300SP药箱中抽出并输送到植保无人机的喷洒装置200中，最后利用喷洒装置200将液体农药剂喷向农作物。
[0043]喷洒控制装置400通过控制水栗100的转速以控制水栗100的栗送液体量。喷洒控制装置400可包括水栗电机驱动模块、流量检测器和微控制器等，水栗电机驱动模块与水栗100中的水栗电机相连以对水栗电机进行控制，流量检测器可检测流过水栗100的液体流量以生成流量检测信号，微控制器根据流量检测信号获取水栗输送液体的实时流量值，并根据实时流量值对水栗电机驱动模块进行控制以调节水栗电机的转速。其中，水栗电机驱动模块与水栗100可集成设置。
[0044]在图4的示例中，储液装置300、喷洒控制装置400中的流量检测器20、水栗100和喷洒装置200通过软管依次连接，即流量检测器20设置在水栗100的入液口处。当水栗100的水栗电机转动起来时，存储在储液装置300内的液体农药剂会通过软管从流量检测器20的入液口流入，然后再从流量检测器20的出液口流出，接着，液体农药剂会流向水栗100的进水口，然后通过栗头从水栗100的出水口流出，最后通过喷洒装置200例如喷头喷出。
[0045]并且，在喷洒过程中，喷洒控制装置400根据流量检测器20输出的流量检测信号控制水栗电机的转速，以控制水栗100的栗送液体量。
[0046]综上，根据本实用新型实施例提出的喷洒系统，通过喷洒控制装置控制水栗电机的转速以控制水栗的栗送液体量，从而准确控制流过水栗的液体流量，达到准确控制喷洒装置在喷洒过程中的喷洒量的目的，满足农业精细化要求。
[0047]本实用新型实施例又提出了一种植保无人机，该植保无人机包括上述的喷洒系统。
[0048]根据本实用新型实施例提出的植保无人机，通过上述喷洒系统可准确控制喷洒过程中的液体喷洒量，满足农业精细化要求。
[0049]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0050]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
[0051]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0052]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种喷洒控制装置，其特征在于，包括: 水栗电机驱动模块，所述水栗电机驱动模块与水栗电机相连以对所述水栗电机进行控制; 流量检测器，所述流量检测器通过检测流过水栗的液体流量以生成流量检测信号；以及 微控制器，所述微控制器分别与所述流量检测器和所述水栗电机驱动模块相连，所述微控制器根据所述流量检测信号获取所述水栗输送液体的实时流量值，并根据所述实时流量值对所述水栗电机驱动模块进行控制以调节所述水栗电机的转速。2.根据权利要求1所述的喷洒控制装置，其特征在于，还包括: 输入模块，所述输入模块与所述微控制器相连，所述输入模块用于接收用户输入的基准流量值，其中，所述微控制器对所述基准流量值与所述实时流量值进行比较以生成电机控制信号，并根据所述电机控制信号对所述水栗电机驱动模块进行控制。3.根据权利要求1所述的喷洒控制装置，其特征在于，所述流量检测器包括流量传感器。4.根据权利要求3所述的喷洒控制装置，其特征在于，其中，所述流量传感器为转子流量传感器、祸轮流量传感器或差压式流量传感器。5.根据权利要求4所述的喷洒控制装置，其特征在于，所述转子流量传感器为霍尔流量传感器，所述霍尔流量传感器生成的所述流量检测信号为脉冲信号，所述微控制器对所述脉冲信号进行计数，并根据所述脉冲信号的脉冲个数计算所述水栗输送液体的实时流量值。6.根据权利要求1-5中任一项所述的喷洒控制装置，其特征在于，所述流量检测器设置在所述水栗的入液管道、入液口、出液管道或者出液口位置。7.根据权利要求4所述的喷洒控制装置，其特征在于，所述流量传感器为差压式流量传感器，所述差压式流量传感器的输出端与微控制器的一个AD端口相连； 所述差压式流量传感器输出模拟压差信号至微控制器，微控制器将接收到的模拟压差信号转换成实时流量值。8.一种喷洒系统，其特征在于，包括: 权利要求1-7中任一项所述的喷洒控制装置、水栗、喷洒装置和储液装置，所述水栗包括水栗电机;所述水栗分别通过管路与所述储液装置和所述喷洒装置相连，所述水栗用于栗送所述储液装置中储存的液体，并通过所述喷洒装置进行喷洒;所述喷洒控制装置通过控制水栗电机的转速以控制所述水栗的栗送液体量。9.根据权利要求8所述的喷洒系统，其特征在于，所述水栗电机为有刷直流电机或无刷直流电机;当所述水栗电机为无刷直流电机时，所述水栗电机驱动模块为电子调速器。10.—种植保无人机，其特征在于，包括根据权利要求8或9所述的喷洒系统。
【文档编号】G05B19/042GK205485466SQ201620115738
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】彭斌, 黎登峰
【申请人】广州极飞电子科技有限公司