一種液體流量控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種手自動(dòng)液體流量控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度及其勞動(dòng)效率的高低是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的一項(xiàng) 重要指標(biāo)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，施液操作（澆水、施肥、施藥）是一項(xiàng)勞動(dòng)量較大的工作，在 廣大農(nóng)村，目前大致有兩種方式：①純?nèi)斯し绞?，在?shí)行聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制后，每家每戶的土 地較少，主要采用背負(fù)式手動(dòng)或電動(dòng)噴霧器；②飛機(jī)施藥，包括有人駕駛（固定翼、直升機(jī)、 三角翼、動(dòng)力傘等）和無人駕駛（固定翼、多旋翼、直升機(jī)等）兩種方式。
[0003]目前已有的有人飛機(jī)或無人機(jī)施藥系統(tǒng)，其噴灑裝置多數(shù)就由一個(gè)開關(guān)或栗來控 制，當(dāng)飛機(jī)處于不同速度、不同姿態(tài)，或是風(fēng)速、雨雪等環(huán)境變化，其流量是不能夠自動(dòng)調(diào)整 的，這樣就會(huì)在很大程度上造成的農(nóng)藥、化肥等的浪費(fèi)，降低施液效果，不利于生態(tài)和環(huán)保。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] (一）要解決的技術(shù)問題
[0005] 本實(shí)用新型提供的液體流量控制系統(tǒng)能以遙控的方式進(jìn)行流量控制，也可以根據(jù) 周圍環(huán)境自動(dòng)地進(jìn)行流量控制，應(yīng)用在無人機(jī)中的噴灑裝置中時(shí)，能夠以較高的精度、較快 的速度、在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行均勻的施液操作（澆水、施肥、灑農(nóng)藥等），提高施液效果、節(jié) 約施液液體量，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
[0006] (二）技術(shù)方案
[0007] 本實(shí)用新型提供一種液體流量控制系統(tǒng)，包括流量控制裝置、液體運(yùn)送裝置及流 量檢測(cè)裝置，其中：
[0008] 液體運(yùn)送裝置用于運(yùn)送液體；流量檢測(cè)裝置用于檢測(cè)液體運(yùn)送裝置所運(yùn)送的液體 的流量，并產(chǎn)生一個(gè)流量信號(hào)至流量控制裝置；流量控制裝置根據(jù)流量信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)控制 信號(hào)，以控制液體運(yùn)送裝置抽取液體的流量。
[0009] (三）有益效果
[0010] 本實(shí)用新型具有下列有益效果：
[0011] 1、使用方便：通過遙控器可以快速設(shè)定控制模式，并能快速控制所施液體的流 量；
[0012] 2、可靠性高，成本低：所采用的部件均為市場(chǎng)常有電子機(jī)械設(shè)備，且已大量生產(chǎn)和 使用，可靠性高，成本低；
[0013] 3、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：本實(shí)用新型所涉及的系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易維護(hù)；
[0014] 4、精度高，噴灑均勻：采用恒定閉環(huán)控制+流量計(jì)的控制方法，流量控制精確；在 自動(dòng)模式下，流量能夠根據(jù)速度實(shí)時(shí)變化，在一定程度上保證噴灑均勻。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實(shí)用新型提供的液體流量控制系統(tǒng)的示意圖。
[0016] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的液體流量控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的示意圖。
[0017] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的液體流量控制系統(tǒng)中遙控裝置與流量控制裝置 的示意圖。
[0018] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的流量控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的進(jìn)行流量控制的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本實(shí)用新型提供一種液體流量控制系統(tǒng)，液體可以是水、營(yíng)養(yǎng)液、農(nóng)藥等，圖1是 本實(shí)用新型提供的液體流量控制系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，液體流量控制系統(tǒng)包括流量 控制裝置23、液體運(yùn)送裝置22及流量檢測(cè)裝置24,液體運(yùn)送裝置22可以是電機(jī)栗，用于運(yùn) 送液體，流量檢測(cè)裝置24可以是流量計(jì)，用于檢測(cè)液體運(yùn)送裝置所運(yùn)送的液體的流量，并 產(chǎn)生一個(gè)流量信號(hào)至流量控制裝置；流量控制裝置23根據(jù)流量信號(hào)依照特定控制方法產(chǎn) 生一個(gè)控制信號(hào)，以控制液體運(yùn)送裝置抽取液體的流量，其中，控制方法可以是PID、模糊方 法、滑模方法等。
[0021] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，流量控制裝置包括中央處理器、驅(qū)動(dòng)電路及采 集電路，其中，采集電路可以是AD采集電路，用于采集流量檢測(cè)裝置輸出的流量信號(hào)；中央 處理器根據(jù)流量信號(hào)產(chǎn)生流量控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路可以是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)流量控制信 號(hào)產(chǎn)生運(yùn)送裝置控制信號(hào)并發(fā)送給液體運(yùn)送裝置，以控制液體運(yùn)送裝置運(yùn)送液體的流量。
[0022] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，流量控制裝置還包括環(huán)境測(cè)量模塊，其用于測(cè) 量液體流量控制系統(tǒng)周圍的環(huán)境參數(shù)，并產(chǎn)生環(huán)境信號(hào)，中央處理器根據(jù)環(huán)境信號(hào)及流量 信號(hào)產(chǎn)生流量控制信號(hào)。
[0023] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，環(huán)境測(cè)量模塊包括空速測(cè)量單元、GPS單元及姿 態(tài)測(cè)量單元，其分別用于測(cè)量空速信號(hào)、地速信號(hào)及姿態(tài)信號(hào)并將其作為環(huán)境信號(hào)，其中空 速測(cè)量單元可以是空速計(jì)，GPS單元可以是GPS模塊，姿態(tài)測(cè)量單元可以是慣性器件和磁場(chǎng) 計(jì)。
[0024] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，姿態(tài)測(cè)量單元包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀 及三軸磁場(chǎng)計(jì)，其分別用于測(cè)量三軸加速度信號(hào)、三軸旋轉(zhuǎn)速率信號(hào)及地磁強(qiáng)度信號(hào)并計(jì) 算姿態(tài)ig號(hào)。
[0025] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，液體流量控制系統(tǒng)還包括遙控裝置，流量控制 裝置還包括遙控單元，其中，遙控單元可以是遙控接收機(jī)，所述遙控裝置向流量控制裝置發(fā) 送遙控信號(hào)，中央處理器通過遙控單元接收遙控信號(hào)后，根據(jù)遙控信號(hào)及流量信號(hào)產(chǎn)生流 量控制信號(hào)。遙控裝置包括開關(guān)通道及模擬通道，當(dāng)開關(guān)通道打開時(shí)，設(shè)定流量控制裝置的 工作模式為手動(dòng)模式，遙控裝置通過模擬通道向流量控制裝置發(fā)送流量數(shù)值信號(hào)，用于使 流量控制裝置按照該流量數(shù)值進(jìn)行工作；當(dāng)開關(guān)通道關(guān)閉時(shí)，設(shè)定流量控制裝置的工作模 式為自動(dòng)模式，自動(dòng)模式則是根據(jù)飛機(jī)或其它載體的速度、姿態(tài)以及環(huán)境因素自動(dòng)調(diào)節(jié)所 施液體的噴灑流量，遙控裝置通過模擬通道向流量控制裝置發(fā)送流量系數(shù)信號(hào)。
[0026] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，中央處理器根據(jù)環(huán)境信號(hào)及流量信號(hào)產(chǎn)生流量 控制信號(hào)的步驟包括：
[0027] 步驟I :計(jì)算給定流量，Qr= C · V，其中，Q R為給定流量，C為流量系數(shù)，V為所述地 速信號(hào)；
[0028] 步驟2 :計(jì)算誤差彳目號(hào)，e = QR-Q，其中，e為誤差彳目號(hào)，Q為流量彳目號(hào)；
[0029] 步驟3 :采用PID控制算法計(jì)算流量控制信號(hào)，所述PID控制算法的表達(dá)式為：
[0031] 其中，u為PID輸出，Kp為比例系數(shù)，K i為積分系數(shù)，K d為微分系數(shù)。
[0032] 綜上所述，本實(shí)用新型提供的液體流量控制系統(tǒng)能以遙控的方式進(jìn)行流量控制， 也可以根據(jù)周圍環(huán)境自動(dòng)地進(jìn)行流量控制，應(yīng)用在無人機(jī)的噴灑裝置中時(shí)，能夠以較高的 精度、較快的速度、在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行均勻的施液操作（澆水、施肥、灑農(nóng)藥等），提高施 液效果、節(jié)約施液液體量，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
[0033] 為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì) 本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034] 圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供的液體流量控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的示意圖，如 圖2所述，該實(shí)施例的液體流量控制系統(tǒng)應(yīng)用于無人機(jī)的噴灑裝置中，其中，該噴灑裝置包 括液體罐21及噴灑器25,其中，液體罐21存儲(chǔ)有農(nóng)藥，電機(jī)栗22將液體罐21抽出，并產(chǎn)生 一定范圍內(nèi)的壓力使得液體按照給定流量噴灑出去，流量控制裝置23是整個(gè)裝置的核心， 用于采集流量計(jì)24的流量信號(hào)，依照PID控制算法產(chǎn)生控制信號(hào)，經(jīng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路放大 后輸出至電機(jī)栗22,從而控制噴灑器25的噴灑流量，噴灑器2按照該噴灑流量將農(nóng)藥噴灑 出去。圖中連接各部件的線條表示液體管道，用于使液體流動(dòng)，連通液體罐21、電機(jī)栗22、 流量控制器23、流量計(jì)24、噴灑器25各個(gè)部分。
[0035] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的液體流量控制系統(tǒng)中遙控裝置與流量控制裝置 的示意圖，如圖3所示，遙控裝置20與流量控制裝置23