草坪喷头变域喷洒控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于一种喷灌系统中变域喷洒控制器，特指采用微处理器技术实现草坪喷头变域喷洒的控制器。包括电源模块、输入模块、微处理器模块和输出模块，电源模块为输入模块、微处理器模块和输出模块提供电源，输入模块通过接收外部数据和信号转化为微处理器接收的信号，微处理器根据输入模块的信号和数据进行处理，将处理结果送到输出模块，输出模块将信号转化为外部接收信号，通过该控制器控制变频器运行，实现草坪喷头的变域喷洒。该控制器体积小、成本低、性能可靠、适用性强、易于推广使用。
【专利说明】草坪喷头变域喷洒控制器
【技术领域】
[0001]本发明属于一种喷灌系统中变域喷洒控制器，特指采用微处理器技术实现草坪喷头变域喷洒的控制器。
【背景技术】
[0002]喷灌技术正在向精确灌溉的方向发展，精确灌溉的核心是能够开发出根据作物或地块形状的需要，在不同位置灌溉不同水量的技术和设备。变域喷洒是指根据地块形状或喷洒区域形状变化要求进行水量调节，实现对整个喷洒域的均匀灌溉。
[0003]经检索，农业工程学报“仿形喷洒变量施水精确灌溉技术研究进展”(2004年第20卷第I期)和农业机械学报“非圆形喷洒域变量施水精确灌溉喷头综述”(2004年第35卷第5期)对国内外变域喷洒喷头研究进行了概括，主要是通过调节喷头入口处流量或改变喷头喷射仰角的方法来实现变域喷洒，这两种方法主要存在以下问题:通过周期性地改变喷头入水口处的过流面积来调节喷头流量和射程，会消耗大量能耗，导致喷头能耗大；改变喷头喷射仰角的喷头，由于短射程处喷灌强度显著增大，导致喷头灌溉均匀度不高。另一方面，采用变域喷洒喷头还只能实现矩形和三角形等规则形状的喷洒，而较难实现不规则喷洒域的喷洒。
[0004]中国农机化“旋转喷头的水压周期控制与非圆形灌域的实现”(2004年第6期)中采用负反馈闭环控制方案控制步进电机驱动水泵，实现旋转喷头的任意形状喷灌域，但闭环控制需要距离和角度检测，使实际应用难以进行。
[0005]随着变频调速技术的日趋成熟，变频调速供水系统的应用日益广泛，出现了变频调速变压供水技术。农业机械学报“喷灌量与喷灌形状的精确控制方法及技术”(2004年第35卷第2期)中通过单片机控制步进电机带动单喷头转动，单片机同时控制变频器从而改变潜水电泵电机的转速，对喷头出口流速进行调节，这种方法是对喷灌区域内各个操作单元进行喷洒，与旋转喷头的扇形域喷洒方式不同，且采用单片机对喷头转速和泵转速进行同步控制，并不是真正的开环控制，另外，在喷头上装设步进电机，带来田间供电、线路铺设和电机防水等工程问题，不利于实际应用。中国专利第CN101716563A号公开了“基于变频机组的草坪喷头非圆形喷洒的控制方法”，利用此方法可实现非圆形域的喷洒，并达到节水节电的效果；农业机械学报“旋转喷头变压节能供水变域喷洒控制策略与试验”(2010年第41卷第12期)中提出了一种实现旋转喷头变域喷洒的开环控制策略并通过虚拟仪器进行了试验，实现了开环条件下的变域喷洒，但是由于虚拟仪器成本高，且只有专业人员才能掌握操作方法，不利于变域喷洒技术的推广应用。
[0006]本发明专利利用变频调速开环控制方法设计了一款控制器，实现了对草坪喷头的变域喷洒控制，与虚拟仪器控制系统相比，具有体积小、成本低、操作方便、易于推广使用和产品升级的优点。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，提供一种体积小、成本低、性能可靠、操作方便、易于推广使用和产品升级的草坪喷头变域喷洒控制器，使在开环控制条件下，通过本控制器对变频器进行控制，从而控制喷头的压力水头、流量和射程周期性地变化，最终实现变域喷洒。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明实现草坪喷头变域喷洒的控制器包括电源模块、输入模块、微处理器模块和输出模块，电源模块为输入模块、微处理器模块和输出模块提供电源，输入模块通过接收外部数据和信号转化为微处理器接收的信号，微处理器根据输入模块的信号和数据进行处理，将处理结果送到输出模块，输出模块将信号转化为外部接收信号，通过该控制器控制变频器运行，实现草坪喷头的变域喷洒。
[0009]输入模块包括键盘、程序调试端口和SD卡；通过程序调试端口，使用PC机专用软件将微处理器程序和变域喷洒控制规律数据下载到微处理器中，通过键盘修改相应参数并进行启停控制，通过SD卡存储不同喷洒域形状数据，供微处理器查询和使用。微处理器模块根据输入的周期试验数据计算得到控制周期，根据变域喷洒控制规律数据和计算周期输出控制信号，同时完成与输入模块和输出模块的通信。输出模块包括显不器和信号调理模块；显示器用于显示变域喷洒功能选择和控制器工作状态，便于操作者操作，信号调理模块将微处理器输出的变域控制信号转化为变频器接收的信号，从而实现对变频器的控制，实现变域喷洒。
[0010]本发明专利的有益效果是:相比采用虚拟仪器控制变频器运行达到变域喷洒的技术，所需的软硬件成本大幅度降低，且减小了控制器成本，操作简单，更适合于市场推广。
【专利附图】
【附图说明】:
[0011]图1为本发明草坪喷头变域喷洒控制器实施例组成示意图
[0012]图2为本发明旋转喷头变域喷洒控制器实施例中底板电路图
[0013]图3为本发明旋转喷头变域喷洒控制器实施例中面板接口转接板电路图
[0014]图4为本发明旋转喷头变域喷洒控制器实施例中显示器键盘转接板电路图
[0015]图5为本发明旋转喷头变域喷洒控制器实施例中键盘电路图
[0016]图6为本发明旋转喷头变域喷洒控制器实施例中薄膜面板示意图和图6所示键盘布线图
【具体实施方式】
[0017]请参阅图1，草坪喷头变域喷洒控制器通过底板、显示器液晶显示板和面板接口转接板将各模块连接起来。
[0018]请参阅图2，草坪喷头变域喷洒控制器采用TI公司的MSP430F169为微处理器，具有两路DA输出，电源模块采用TNY290PG芯片构建12V稳压直流输出电路，采用LM2576搭建5V稳压直流电路，采用LM1117输出3.3V稳压直流电压，信号调理模块采用LM358运放芯片将微处理器DA输出电压(0-2.5V)转换成变频器输入电压(0-5V) ；12V电源为5V稳压电路和LM358运放芯片供电，5V电源为3.3V稳压电路和液晶供电，3.3V电源为MSP430F169和键盘模块和SD卡模块供电。
[0019]请参阅图3和图2，面板接口转接板通过弯排针Jl与底板上的JPl相连；面板接口转接板包括电源指示灯D1、运行指示灯D2、程序调试端口 JPl和SD卡接口 U1，程序调试端口用于修改、更新程序，以适应不同的应用场合，SD卡接口用于读取SD卡中存储的不同喷洒域和不同喷头的控制数据，以提高实用性。SD卡接口、程序调试接口和指示灯的信号线均通过Jl与底板上的MSP430F169通信。
[0020]请参阅图4和图2，显示器键盘转接板包括显示器和键盘接入口以及显示器键盘转接板连接到底板的出线端口。显示器采用带字库的FYD12864液晶，通过排针与显示器键盘转接板上的JPl相连，J2为5V电源接口，与底板上的J2相连，键盘出线连接到显示器键盘转接板的排针J3，在显示器键盘转接板上，键盘和液晶信号分别通过FFC软排线接口 Jl和J4接到底板JPl和J5，由MSP430F169对键盘信号和液晶信号进行处理。
[0021]请参阅图5和图4，键盘模块包括15个扫描式按键和一个独立按键；15个扫描式按键为数字键和功能键，独立按键S16为复位键，实现系统复位，图5中的J2为键盘出线排母，接到显示器键盘转接板上的J3排针上。
[0022]请参阅图6，键盘模块集成在薄膜面板上，按键含义及按键线路图如图所示。薄膜面板上有12864液晶显示窗口、电源指示灯窗口、运行指示灯窗口、程序调试端口槽、SD卡槽和电源开关。
[0023]采用IAR Workbench软件进行微处理器软件编程，将变域喷洒控制规律嵌入到微处理器中，开机后，通过键盘选择喷洒域形状并修改喷洒周期，通过显示器显示设定状态和操作提示，根据输入值，微处理器会自动生成控制信号，控制喷洒域形状。
【权利要求】
1.一种草坪喷头变域喷洒控制器,其特征在于，包括电源模块、输入模块、微处理器模块和输出模块，电源模块为输入模块、微处理器模块和输出模块提供电源，输入模块通过接收外部数据和信号转化为微处理器接收的信号，微处理器根据输入模块的信号和数据进行处理，将处理结果送到输出模块，输出模块将信号转化为外部接收信号，通过该控制器控制变频器运行，实现草坪喷头的变域喷洒。
2.如权利要求1所述的草坪喷头变域喷洒控制器，其特征还在于，所述的输入模块包括键盘、程序调试端口和SD卡；通过程序调试端口，使用PC机专用软件将微处理器程序、变域喷洒控制规律数据和周期试验数据下载到微处理器中，通过键盘修改周期参数并进行启停控制，通过SD卡存储不同喷洒域形状数据，供微处理器查询和使用。
3.如权利要求1所述的草坪喷头变域喷洒控制器，其特征还在于，所述的微处理器模块根据输入的周期试验数据计算得到控制周期，根据变域喷洒控制规律数据和计算周期输出控制信号，同时完成与输入模块和输出模块的通信。
4.如权利要求1所述的草坪喷头变域喷洒控制器，其特征还在于，所述的输出模块包括显示器和信号调理模块；显示器用于显示变域喷洒功能选择和控制器工作状态，便于操作者操作，信号调理模块将微处理器输出的变域控制信号转化为变频器接收的信号，从而实现对变频器的控制，实现变域喷洒。
【文档编号】B05B12/00GK203816824SQ201320750259
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】顾哲, 汤玲迪, 汤跃, 陈超, 李红 申请人:江苏大学