一种基于Arduino的雾滴漂移自动补偿装置的制作方法

本发明涉及农用无人机领域，具体涉及一种新型的基于Arduino的雾滴漂移自动补偿装置。

背景技术：

近年来，伴随我国科学技术的不断发展，不少优势技术被逐步引进农业、林业等行业，植保无人机是其中的一个典型。我国土地资源不足，东北平原、西北、华北平原大规模土地资源仅占耕地面积30%左右，而占总种植面积60%以上的为小规模种植模式，大型地面施药机具难以适应其病虫害防治要求。由于人难请、人工贵、打药难等问题存在，实现植保无人机喷洒农药具有重要的意义，而植保无人机喷洒农药的效果取决于雾滴在农作物表面的沉淀面积，市面上大多的植保机都只是着重于对农用飞控的开发和植保机的续航时间和载重量，而忽略了喷晒时雾滴的喷洒效果和风对雾滴漂移的影响。申请号为2015102987722名称为基于风速风向仪的变量喷雾喷嘴自动跟踪系统公开一种基于风速风向仪的变量喷雾喷嘴自动跟踪系统，虽然也有减少了雾滴漂移的效果，但本系统不仅通过改变喷头方向，而且通过适当的减少水泵的压力从而使更好的减少雾滴漂移，达到了提高雾滴沉淀面积，降低施药量，减少了环境污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种基于Arduino的雾滴漂移自动补偿装置，采用的技术方案是：

一种基于Arduino的雾滴漂移自动补偿装置，安装于无人机上，包括风向传感器、风速传感器、Arduino、舵机和喷洒装置，所述喷洒装置包括药箱、喷头和水泵，所述风向传感器、风速传感器的输出端分别与Arduino的模拟输入引脚电连接，Arduino的输出引脚与舵机的输入端连接，所述舵机的输出端与喷头连接，所述药箱用于盛放药液，所述喷头通过水泵及水管与药箱连接。

利用风向传感器和风速传感器获得农用无人机作业时的实时风向和风速，把采集到的数据发送到Arduino的模拟输入引脚，得到实时风向和风速信息，接着Arduino向舵机发送信号，通过舵机将喷头向着风向的反方向旋转，使得雾滴的漂移得到补偿，从而让喷雾效果更佳。本实用新型中，自动补偿装置可安装于无人机的不同位置，本领域技术人员可根据实际需要确定其安装位置，如可以整体安装于无人机的脚架上，也可以将药箱、喷头等安装于无人机的脚架上，然后将其它部分安装于机身主体上。另外，本实用新型不限定无人机的具体型号，只要其能够飞行即可。

作为优选，所述水泵还与Arduino的输出引脚连接。

Arduino根据风向及风速调节供给水泵的PWM波，让水泵调节压力，使喷雾逆风而出同时减少喷雾的速度进而补偿了喷雾的漂移量。

作为优选，本实用新型还包括超声波传感器，所述超声波传感器的输出端与Arduino的模拟输入引脚连接。

作为优选，所述超声波传感器的型号为HC-SR04。

雾滴的漂移量除跟风向和风速有关系外，还与无人机与作物的高度有关系，因此本实用新型采用HC-SR04超声波传感器测量无人机与作物之间的距离。该超声波传感器采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，若有信号返回，用IO输出一高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间，因此作物距离=（高电平时间*声速（340m/s）/2。通过将风向传感器、风速传感器和超声波传感器HC-SR04的模拟电压值传给Arduino的模拟输入引脚后，将模拟信号转为数字信号获得雾滴的漂移量。

作为优选，所述风向传感器的型号为QS-FX01。

作为优选，所述风速传感器的型号为QS-FS01。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型利用风向传感器、风速传感器和超声波传感器获得农用无人机作业时的实时风向、风速及与作物的距离，并把采集到的数据发送到Arduino的模拟输入引脚，得到实时风向、风速和高度信息，接着Arduino向舵机发送信号，通过舵机将喷头向着风向的反方向旋转，使得雾滴的漂移得到补偿，从而让喷雾效果更佳。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图2是本实用新型的风速传感器的结构示意图。

图3是本实用新型的风向传感器的结构示意图。

图4是本实用新型的Arduino 的电路结构示意图。

图5是本实用新型的喷洒装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例：

如图1至图5所示，一种基于Arduino的雾滴漂移自动补偿装置，安装于无人机上，包括风向传感器、风速传感器、Arduino、舵机和喷洒装置，所述喷洒装置包括药箱、喷头和水泵，所述风向传感器、风速传感器的输出端分别与Arduino的模拟输入引脚电连接，Arduino的输出引脚与舵机的输入端连接，所述舵机的输出端与喷头连接，所述药箱用于盛放药液，所述喷头通过水泵及水管与药箱连接。

所述水泵还与Arduino的输出引脚连接。

本实施例还包括超声波传感器，所述超声波传感器的输出端与Arduino的模拟输入引脚连接。

本实施例中，所述超声波传感器的型号为HC-SR04。

本实施例中，所述风向传感器的型号为QS-FX01。

风向传感器QS-FX01能够实时测出风向并输出模拟电压值，风向值=（输出电压-0.4）/16*360。

本实施例中，所述风速传感器的型号为QS-FS01。

风速传感器QS-FS01实时测量风速并输出模拟电压，风速值=（输出电压-0.4）/1.6*32.4。

风速传感器输出电压为0-5伏，风速测量范围为0-32.4m/s，超声波传感器测量范围为1-200cm，本实施例中，模拟信号与雾滴漂移量的关系可根据实际需要设定，现有技术中也有大量的关于两者之间的关系曲线，如将它们之间的关系设定为s=6.48*u*（√2h²/2F²），其中s为雾滴漂移量，u为风速传感器输出电压，h为超声波传感器测量数值，F=无人机总重量/无人机旋翼数。