一种智能电动卷盘喷灌机的制作方法

本发明属于喷灌设备技术领域，具体涉及一种智能电动卷盘喷灌机。

背景技术：

现有的卷盘喷灌机中有采用电机驱动进行工作的，大大降低了喷灌机的入机水压要求，能效也大幅提高，但是现有喷灌机中大部分采用开环控制方式，在控制速度时忽略了随着卷盘上水管层数的变化而引起的直径变化，因此在实际使用时喷灌机的灌溉均匀性无法有效保证；虽然也有一小部分喷灌机采用闭环控制，但其存在测速方式繁琐、采样频率底等问题，控制精度也不高，因此，成本较高、操纵和调试均较为困难，精度不能稳定保持，因此，喷灌的均匀性还是不能得到保证。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种智能电动卷盘喷灌机，该喷灌机的测速单元中滚筒与输水管随动，测速部件为编码器且设置在滚筒内部，通过齿轮传动将输水管的回收速度输入编码器中，传递数据不失真，采样频率高，编码器、控制单元和动力机构组成闭环控制系统，能够实时地、准确地调整输水管的回收速度，最终实现喷灌机的均匀灌溉。

本发明的具体技术方案是：

一种智能电动卷盘喷灌机，包括借助旋转组件架设在支撑座上的卷盘、用于驱动卷盘旋转的动力机构以及缠绕在卷盘外圆周上的输水管，旋转组件中部为空心设置且增设有入水管与其空心处相连，入水管内端与输水管的输入端连接，喷灌机还设置用于检测输水管回收速度的测速单元，关键点是，所述的测速单元包括设置有引导孔的支架以及借助铰接架安装于支架一侧的测速滚，铰接架一端与支架铰接连接，另一端安装测速滚，引导孔方向与测速滚滚动方向相对应且均位于输水管的回收方向上，输水管的输出端穿过引导孔并且其上端与测速滚下端相接触，测速滚包括固定轴以及借助轴承安装在固定轴外部的滚筒，固定轴与铰接架端部固定连接，滚筒内部安装有同心设置的内齿圈，内齿圈为环形且其内环上设置有齿圈，固定轴外部借助固定板固定安装有编码器，编码器的转轴端部安装有外齿轮，外齿轮与内齿圈相啮合，编码器的信息输出端与控制单元的信息输入端通过信号线相连，固定轴为空心轴且其外壁上设置有引线孔，信号线依次穿过引线孔和固定轴的空心部分并从其端部伸出，控制单元的信号输出端与动力机构的信号控制端相连，编码器、控制单元及动力机构形成调节卷盘转速的闭环控制系统。

所述的入水管外壁上安装有水压检测装置，水压检测装置的信息输出端与控制单元的信息输入端相连。

所述的动力机构包括驱动电机、传动部件及固定在卷盘侧面上的侧齿圈，控制单元的信号输出端与驱动电机的信号控制端相连，驱动电机动力输出端与传动部件动力输入端相连，传动部件动力输出端设置有驱动齿轮，驱动齿轮与侧齿圈相啮合。

所述的铰接架包括对称设置的两个支撑杆及设置在支撑杆一端的铰接柱，铰接柱一端与支撑杆一端铰接连接，支架上设置有竖向的长条孔，铰接柱另一端铰接于长条孔中。

所述的支架为矩形框架结构，矩形的中空位置形成限制输水管水平横向位移的引导孔，支架与支撑座之间设置有使支架沿卷盘轴向方向移动的往复平移机构，往复平移机构包括驱动组件和滑移组件，驱动组件包括设置于支撑座上且连接有旋转电机的丝杠和固定于支架上的丝杠套，滑移组件包括设置于支撑座上的滑杆和固定于支架上的滑套，丝杠和滑杆的设置方向均与卷盘的轴向方向相同。

所述的滚筒外部设置有耐磨层，耐磨层外表面设置有防滑纹。

本发明的有益效果是：本发明涉及的测速单元中将测速部件设置在滚筒中，测速部件不易受到水、油及其他杂质的影响，工作性能较为稳定，并且固定轴为空心，其为内部的测速部件提供电源和信号线的走线通道，电源和信号线处于固定的状态，不易损坏，滚筒的旋转带动编码器产生转速信号，编码器具有较高的采样频率，回收速度检测的实时性显著增强，编码器、控制单元和动力机构形成了调节卷盘转速的闭环控制系统，该控制系统能够在输水管缠绕直径变化时进行卷盘转速的实时调节，保持卷盘回收速度的实时恒定，喷灌机的灌溉均匀性显著提高，

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是本发明中测速单元的结构示意图。

图4是测速单元中测速滚的结构示意图。

图5是输水管与入水管的连接结构示意图。

附图中，1、支撑座，2、卷盘，3、输水管，4、入水管，5、控制单元，6、支架，7、铰接架，701、支撑杆，702、铰接柱，703、长条孔，8、测速滚，801、固定轴，802、轴承，803、滚筒，804、内齿圈，805、编码器，806、外齿轮，807、耐磨层，9、信号线，10、水压检测装置，11、驱动电机，12、侧齿圈，13、驱动齿轮，14、旋转电机，15、丝杠，16、丝杠套，17、滑杆，18、滑套，19、密封圈。

具体实施方式

本发明涉及一种智能电动卷盘喷灌机，包括借助旋转组件架设在支撑座1上的卷盘2、用于驱动卷盘2旋转的动力机构以及缠绕在卷盘2外圆周上的输水管3，旋转组件中部为空心设置且增设有入水管4与其空心处相连，入水管4内端与输水管3的输入端连接，喷灌机还设置用于检测输水管3回收速度的测速单元，测速单元包括设置有引导孔5的支架6以及借助铰接架7安装于支架6一侧的测速滚8，铰接架7一端与支架6铰接连接，另一端安装测速滚8，引导孔5方向与测速滚8滚动方向相对应且均位于输水管3的回收方向上，输水管3的输出端穿过引导孔5并且其上端与测速滚8下端相接触，测速滚8包括固定轴801以及借助轴承802安装在固定轴801外部的滚筒803，固定轴801与铰接架7端部固定连接，滚筒803内部安装有同心设置的内齿圈804，内齿圈804为环形且其内环上设置有齿圈，固定轴801外部借助固定板固定安装有编码器805，编码器805的转轴端部安装有外齿轮806，外齿轮806与内齿圈804相啮合，编码器805的信息输出端与控制单元5的信息输入端通过信号线9相连，固定轴801为空心轴且其外壁上设置有引线孔，信号线9依次穿过引线孔和固定轴801的空心部分并从其端部伸出，控制单元5的信号输出端与动力机构的信号控制端相连，编码器805、控制单元5及动力机构形成调节卷盘2转速的闭环控制系统。

具体实施例，如图1至图5所示，使用该喷灌机时，将输水管3的输出端放置在田地中，动力机构驱动卷盘2转动从而将输水管3进行回收，回收过程中进行喷灌，实现了边收卷边喷灌的自动灌溉方式，动力机构包括驱动电机11、传动部件及固定在卷盘2侧面上的侧齿圈12，控制单元5的信号输出端与驱动电机11的信号控制端相连，驱动电机11动力输出端与传动部件动力输入端相连，传动部件动力输出端设置有驱动齿轮13，驱动齿轮13与侧齿圈12相啮合，在使用该喷灌机时，先将设定的回收速度输入控制单元5中，控制单元5控制驱动电机11带动卷盘2旋转，输水管3按照设定的回收速度进行回收，随着输水管3的回收，卷盘2中输水管3的层数逐渐增加，卷盘2的直径逐渐增大，其旋转速度转换成的线速度将会越来越快，输水管3的回收速度不能保持在设定值，测速滚8中的编码器805检测并获得输水管3的实时回收速度，该信息传送至控制单元5中，控制单元5根据该实时回收速度向驱动电机11发送调整信号，驱动电机11的转速降低，卷盘2的转速随之降低，其产生的线速度即输水管3的回收速度能够稳定保持在设定值，实现了卷盘2转速的闭环控制，编码器805的采样频率较高，能够较好地实现回收速度的实时反馈，控制单元5能够实现驱动电机11的实时调整，输水管3回收速度的恒定不变能够确保喷灌机对所喷灌田地的均匀喷灌。

入水管4端部固定连接在卷盘2中部旋转组件的空心处，输水管3向外伸出旋转组件的空心处，输水管3与空心处内壁之间通过旋转轴承形成旋转配合，输水管3端部插入入水管4内部且两者之间安装有两组密封圈19，当卷盘2旋转时，输水管3随之旋转，旋转组件与入水管4不动，并且水流能够通过入水管4进入输水管3中而不发生泄露。

入水管4外壁上安装有水压检测装置10，水压检测装置10的信息输出端与控制单元5的信息输入端相连，水压检测装置10、控制单元5及动力机构形成调节卷盘2启停的闭环控制系统，水压检测装置10实时监测入水管4中的水压并将该信息发送至控制单元5，控制单元5中预设有喷灌用的参考水压，控制单元5将实时水压信息与提前设定的水压进行对比，如果实时水压低于设定值，此时输水管3中的水压不足以喷灌设定的喷灌范围，那么控制单元5向驱动电机11发送停机指令，避免田地中存在没有喷灌的区域，如果监测的实时水压不低于设定值，此时，输水管3水压正常，喷灌范围正常，那么控制单元5向驱动电机11发送启动指令，驱动电机11带动卷盘2继续进行输水管3的回收喷灌工作。

测速滚8借助铰接架7安装在支架6一侧，铰接架7包括对称设置的两个支撑杆701及设置在支撑杆701一端的铰接柱702，铰接柱702一端与支撑杆701一端铰接连接，支架6上设置有长条孔703，铰接柱702另一端铰接于长条孔703中，输水管3在回收过程中驱动滚筒803进行转动，滚筒803外部设置有耐磨层807，耐磨层807外表面设置有防滑纹，由于铰接架7与支架6之间为铰接，因此，依靠测速滚8和铰接架7的重量可以保持测速滚与输水管之间的具备一定的摩擦力，依靠该摩擦力的驱动，滚筒803随输水管3的移动而转动，无需在测速滚8和输水管3之间设置压紧机构，既节省成本，又简化了测速单元的结构，当输水管3变粗时，输水管3上边缘向上顶起测速滚8，测速滚8带动铰接架7中的铰接柱702沿长条孔703向上滑动，这样就可以实现不同直径的输水管3的适应性。

支架6为矩形框架结构，矩形的中空位置形成限制输水管3水平横向位移的引导孔5，支架6与支撑座1之间设置有使支架6沿卷盘2轴向方向移动的往复平移机构，往复平移机构包括驱动组件和滑移组件，驱动组件包括设置于支撑座1上且连接有旋转电机14的丝杠15和固定于支架6上的丝杠套16，滑移组件包括设置于支撑座1上的滑杆17和固定于支架6上的滑套18，丝杠15和滑杆17的设置方向均与卷盘2的轴向方向相同，在输水管3回收过程中，输水管3是一层一层地进行收卷，每一层中输水管3需要边回收边横向移动，卷盘2转速高时，输水管3横向移动速度较快，随着卷盘2转速逐渐降低，输水管3的横向移动速度逐渐降低，控制单元5根据驱动电机11的转速信息来控制调节旋转电机14的转速，旋转电机14带动丝杠15转动，从而使得支架6随丝杠套16横向移动，支架6上的滑套18沿滑杆17滑动，控制单元5的控制使得输水管3回收时横向移动的速度与卷盘2的转速相匹配。

控制单元5由控制面板、电源模块、控制模块、GSM模块、电路板、声光报警设备、柜体等组成，控制面板上设置有操作按钮和液晶显示屏，控制单元5具有良好的人机交互功能，用户可以通过控制面板轻松设定输水管3的回收速度，修改远程报警的参数或对象，切换工作模式为“智能模式”或“手动模式”，液晶显示屏可以实时显示水压检测装置6传送过来的水压信息和测速单元传送来的速度信息，并实时响应用户的输入操作，集成了水压检测、远程报警、现场声光报警和人机交互等多项功能，水压、回收速度、远程控制信息及设备参数等数据均能够得到实时显示，使用及调整过程较为方便、直观。

在输水管3回收过程中，用户根据灌溉要求通过控制单元5设定输水管3的回收速度，控制单元5根据用户设定的回收速度，采用闭环控制方法，控制驱动电机11运转并带动卷盘2旋转缠绕回收输水管3，实现输水管3的恒速回收，保证农田的灌溉均匀性，满足用户的灌溉要求，在工作中，控制单元5根据用户设定的回收速度和测速单元检测到的实时速度，来动态控制驱动电机11的转速，在卷盘2上因输水管3层数的变化而引起的卷盘2缠绕直径变化的情况下，输水管3也能够按照用户的设定速度进行恒速回收；在控制单元5处于“智能控制”模式时，水压检测装置10传送过来的水压信号不仅用以显示，还参与控制单元5对驱动电机11的控制，当检测到的入机水压低于设定压力时，驱动电机停止运转，喷灌机停机，当入机水压达到或高于设定压力时，驱动电机11自行启动，并按用户的预先设定运转，控制单元处于“手动模式”时，检测到的水压信号不参与控制单元5对驱动电机11的控制；水压检测装置10的设置，为整个灌溉均匀性的控制引入了水压参数，避免了在水压不足的情况下造成的灌溉幅宽不足，保证了灌溉的有效性，为无人监管的喷灌提供了保障，结合远程报警功能，用户可以脱离喷灌机并且在不进行喷灌时第一时间得知具体情况。

控制单元5具有远程报警和现场声光报警功能，当喷灌机发生故障或其它原因停机时，控制单元5通过其内置的GSM模块远程通知用户，并同时启动喷灌机现场的声光报警器，控制单元5还可以计算出喷灌机工作的预计结束时间，并提前一定时间通知用户，提前时间可以进行设定，这样极大方便了用户，可以实现多台喷灌机的同时无人值守作业；控制单元5还可以拓展智能计算功能，用户只需确定农田的灌溉需求量，并输入喷灌幅宽，控制单元5根据预设水压、输水管3直径等参数自动计算出适宜的输水管3的回收速度，在不同幅宽、不同灌溉需求量的田地中，用户只需要将上述数值输入控制单元5中，即可得到适宜的回收速度，为设定回收速度的参考值提供了便利。