一種農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置，屬于農(nóng)業(yè)機械自動化領(lǐng)域?，F(xiàn)有的農(nóng)用防霜機均不能實現(xiàn)全自動控制，造成防霜機使用效率低，防霜效果有限。本實用新型利用高度傳感器、角度傳感器檢測防霜機的運行參數(shù)，包括液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期，通過采集控制終端采集高度傳感器、角度傳感器信號，并控制油泵、電磁閥、電動伸縮桿驅(qū)動電機、變頻器、步進驅(qū)動器，從而實現(xiàn)液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期的全自動控制。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)用防霜機的全自動控制，可提高防霜的效果和防霜機的使用效率，適用于對防霜機在復(fù)雜環(huán)境下的全自動控制。
【專利說明】一種農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于農(nóng)業(yè)機械自動化和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害抵御領(lǐng)域，涉及一種農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，低溫凍害天氣給我國農(nóng)作物帶來了嚴重的損失?，F(xiàn)有國內(nèi)外防霜機中，立柱高度、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動周期等參數(shù)，均是根據(jù)經(jīng)驗獲得且固定不變，在出廠時已設(shè)定；有些防霜機的風(fēng)機俯角可變，但為有限幾個固定角度，且須人工手動調(diào)整；云臺轉(zhuǎn)動范圍僅限一個或有限個固定角度，也需要人工手動調(diào)整。
[0003]美國專利US5244346公開了一種便攜式防霜裝置，可移動且安裝方便，其立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動周期、云臺轉(zhuǎn)動范圍均不可變。美國專利US805242公開了一種塔式防霜機，利用齒輪傳動，可以實現(xiàn)風(fēng)機在360°范圍內(nèi)擺動，但并不能控制其在任意角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。專利號為201120394220.9的中國實用新型，公開了一種植物防霜機，其俯角可調(diào)，范圍為20°~45°之間，但須人工手動調(diào)節(jié)，其風(fēng)機擺動通過曲柄擺桿機構(gòu)實現(xiàn)，擺動范圍最大為90°，且只能在該角度范圍內(nèi)擺動，不能在任意角度范圍內(nèi)擺動。以上專利公開的防霜機均不能實現(xiàn)立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動周期、云臺轉(zhuǎn)動范圍全自動控制。專利號為US20120093646A1的美國專利，公開了一種基于衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)通訊，進行防霜機群定位和控制運行的方法，可根據(jù)氣象條件和地形調(diào)整風(fēng)機的流向、風(fēng)速和傾角，但并未涉及防霜機結(jié)構(gòu)參數(shù)的全自動控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有國內(nèi)外防霜機不能實現(xiàn)全自動控制，造成防霜機使用效率低，防霜效果有限。防霜機本實用新型目·的在于提供了一種農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置，以實現(xiàn)液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期的全自動控制，且為任意可調(diào)，無需人工手動調(diào)節(jié)，能根據(jù)地形、逆溫等條件調(diào)整防霜機運行參數(shù)，以提高防霜效果和防霜機使用效率。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置，包括采集控制終端(10)，其特征在于:還包括液壓升降立柱⑴、高度傳感器⑵、變頻電機⑷、角度傳感器⑶、電動伸縮桿(12)、步進電機(15)、步進驅(qū)動器(16)、電磁閥(19)、油泵(21)；
[0007]所述液壓升降立柱(I)固定安裝在地面上；所述高度傳感器(2)固定安裝在云臺
(3)的固定支撐盤(18)的下表面，且位置不受液壓升降立柱(I)和風(fēng)機葉片(9)工作時的影響；所述變頻電機(4)安裝在云臺(3)的轉(zhuǎn)動支撐盤(17)上表面，變頻電機(4)的輸出軸通過聯(lián)軸器(5)與俯仰支撐筒(6)內(nèi)的風(fēng)機安裝軸連接；
[0008]所述角度傳感器(8)固定安裝在俯仰支撐筒(6) —端的安裝軸上；所述電動伸縮桿(12)頂部通過螺栓與風(fēng)機支撐筒(6)尾部連接，底部與云臺(3)轉(zhuǎn)動支撐盤(17)上的聯(lián)接組件通過螺栓連接；
[0009]所述步進電機(15)固定安裝于云臺(3)的固定支撐盤(18)下表面，步進電機(15)的輸出軸穿過固定支撐盤(18)通孔與齒輪(13)軸連接；所述步進驅(qū)動器(16)固定安裝在所述步進電機(15)上；
[0010]所述電磁閥(19)、油泵(21)為液壓泵站(11)的組成部分，電磁閥(19)安裝于油箱(20)表面的閥板(22)上，油泵(21)與油箱(20)連接，液壓泵站(11)固定安裝于地面上靠近液壓升降立柱(I)的位置；所述采集控制終端(10)固定安裝在液壓升降立柱(I)的非升降部位，以便于人工現(xiàn)場操作不影響液壓升降立柱(I)的正常工作；所述高度傳感器
(2)、角度傳感器⑶均與采集控制終端(10)輸入端連接，變頻電機⑷的變頻器、電動伸縮桿(12)的驅(qū)動電機、步進驅(qū)動器(16)，電磁閥(19)、油泵(21)均與采集控制終端(10)輸出端連接。
[0011]所述云臺(3)可在任意角度范圍內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)動。
[0012]本實用新型工作原理與過程為:根據(jù)地形、作物品種、逆溫等條件，調(diào)整液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期，以提高防霜效果。
[0013]利用高度傳感器(2)、角度傳感器(8)檢測防霜機的運行參數(shù)，包括液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角CE、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期，采集控制終端(10)采集傳感器信號，并對電磁閥(19)、油泵(21)、變頻電機(4)的變頻器、電動伸縮桿(12)驅(qū)動電機、步進驅(qū)動器(16)進行控制，從而實現(xiàn)液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角β、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期的全自動控制。
[0014]控制液壓升降立柱高度:利用高度傳感器(2)實時檢測液壓升降立柱高度，采集控制終端(10)采集高度傳感器(2)信號，并與設(shè)定液壓升降立柱高度值進行比較，做出判斷，控制油泵(21)啟停、電磁閥(19)通斷電。
[0015]控制風(fēng)機俯角α:利用角度傳感器(8)實時檢測風(fēng)機俯角②采集控制終端(10)采集角度傳感器(8)信號，并與設(shè)定風(fēng)機俯角β值進行比較，做出判斷，控制電動伸縮桿(12)的驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)以及通斷電。
[0016]控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速:采集控制終端(10)控制變頻電機⑶的變頻器輸出頻率，從而控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。
[0017]控制云臺轉(zhuǎn)動周期和云臺轉(zhuǎn)動范圍:采集控制終端(10)控制步進驅(qū)動器(16)產(chǎn)生一定頻率和數(shù)目的脈沖，驅(qū)動步進電機(15)，使云臺(3)以設(shè)定的轉(zhuǎn)動范圍和轉(zhuǎn)動周期轉(zhuǎn)動。
[0018]本實用新型具有的有益效果。本實用新型通過對液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期實現(xiàn)全自動控制，無需人工手動調(diào)節(jié)，且為任意連續(xù)可調(diào)，提高了風(fēng)機的使用效率；能根據(jù)地形、作物品種、逆溫等條件調(diào)整防霜機運行參數(shù)，從而提高防霜效果，降低農(nóng)作物凍害損失，提高農(nóng)作物質(zhì)量；風(fēng)機轉(zhuǎn)速不與液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角、云臺轉(zhuǎn)動周期、云臺轉(zhuǎn)動范圍同時進行設(shè)定，避免了因風(fēng)機轉(zhuǎn)動而引起的振動和沖擊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。
[0020]圖1是本實用新型農(nóng)用防霜機的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0021]圖2是本實用新型農(nóng)用防霜機云臺部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實用新型液壓泵站結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0023]圖4是本實用新型控制系統(tǒng)總體框圖。
[0024]圖中:1液壓升降立柱，2高度傳感器，3云臺，4變頻電機，5聯(lián)軸器，6風(fēng)機支撐筒，7俯仰支撐架，8角度傳感器，9風(fēng)機葉片，10采集控制終端，11液壓泵站，12電動伸縮桿，13齒輪，14外齒轉(zhuǎn)盤軸承，15步進電機，16步進驅(qū)動器，17轉(zhuǎn)動支撐盤，18固定支撐盤，19電磁閥，20油箱，21油泵，22閥板，23油管；風(fēng)機俯角為風(fēng)機支撐筒6與轉(zhuǎn)動支撐盤17上表面的夾角。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。
[0026]如圖1和圖2所示，將本實用新型系統(tǒng)的各部件進行連接。
[0027]本實用新型的系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示，包括液壓升降立柱1、高度傳感器2、云臺3、變頻電機4、聯(lián)軸器5、風(fēng)機支撐筒6、俯仰支撐架7、角度傳感器8、風(fēng)機葉片9、采集控制終端10、液壓泵站11、電動伸縮桿12、齒輪13、外齒轉(zhuǎn)盤軸承14、步進電機15、步進驅(qū)動器16、轉(zhuǎn)動支撐盤17、固定支撐盤18、電磁閥19、油箱20、油泵21、閥板22、油管23。
[0028]本實用新型的控制系統(tǒng)總體框圖如圖4所示，通過采集控制終端10監(jiān)測高度傳感器2、角度傳感器8的信號，并控制電磁閥19、油泵21、變頻電機4的變頻器、電動伸縮桿12驅(qū)動電機、步進驅(qū)動器16，從而實現(xiàn)液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期的全自動控制。
[0029]采集控制終端10采用西門子S7-200型PLC ;高度傳感器2采用拉線位移傳感器，測量行程最大為10m，其拉線端固定安裝在云臺3的固定支撐盤18的下表面，編碼器及輪轂一端固定安裝在液壓升降立柱I的固定部分，保持拉線與編碼器部分垂直；角度傳感器8選擇LCA316單軸傾角傳感器；變頻電機4采用YVP315M-6型號的變頻電機，功率為45KW，防護等級為IP55 ;步進電機15選擇西南昆明森創(chuàng)的130BYG350FH-SAKRMA-0602步進電機，步進驅(qū)動器16選擇型號為SH-32206的步進驅(qū)動器；油泵21選擇長江泵閥公司的KCB系列齒輪泵；電磁閥19選擇七洋公司的DG03-2C型三位四通電磁閥。
[0030]防霜機初始運行參數(shù):液壓升降立柱高度為6m，風(fēng)機轉(zhuǎn)速為550rpm，風(fēng)機俯角β為15°，云臺轉(zhuǎn)動范圍為360°，云臺轉(zhuǎn)動周期為4min。
[0031]為更好地說明本實用新型的方案，以山區(qū)坡地茶園和平地地形蘋果園為例，現(xiàn)將本實用新型在不同條件下的工作過程做進一步介紹。
[0032]實施例1
[0033]以山區(qū)坡地茶園為例。
[0034]茶樹植株高度較小，逆溫強度較弱，故采用如下方案:設(shè)置液壓升降立柱高度為8m,風(fēng)機轉(zhuǎn)速為580rpm,風(fēng)機俯角a為8° ,云臺轉(zhuǎn)動范圍為90° ,云臺轉(zhuǎn)動周期為lmin。[0035]具體實施方案:首先，在PLC中輸入液壓升降立柱高度設(shè)定值8m，啟動油泵21，拉線位移傳感器實時檢測液壓升降立柱I的高度，并將輸出信號傳送給PLC，PLC對液壓升降立柱高度檢測值6m和設(shè)定值Sm進行比較，打開三位四通電磁閥的上行油路，使液壓升降立柱高度增加。當液壓升降立柱高度達到設(shè)定值8m時，控制油泵21停止、三位四通電磁閥斷電，立柱停止在8m高度；然后，在PLC中輸入風(fēng)機俯角?設(shè)定值8°，電動伸縮桿12的驅(qū)動電機通電,LCA316單軸傾角傳感器實時檢測風(fēng)機俯角α，并將信號傳給PLC，PLC對風(fēng)機俯角β檢測值15°和設(shè)定值8°進行比較，控制電動伸縮桿12的驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)，使電動伸縮桿12縮短，當風(fēng)機俯角《達到8°時，控制電動伸縮桿12的驅(qū)動電機斷電，風(fēng)機停止在8°俯角位置；在PLC中輸入風(fēng)機轉(zhuǎn)速設(shè)定值580rpm，PLC將設(shè)定的風(fēng)機轉(zhuǎn)速值轉(zhuǎn)換成應(yīng)的頻率值，控制變頻電機4輸出對應(yīng)轉(zhuǎn)速；再次，在PLC中輸入云臺轉(zhuǎn)動周期設(shè)定值lmin，PLC將設(shè)定的云臺轉(zhuǎn)動周期轉(zhuǎn)換成步進電機15的步進脈沖頻率，并將該頻率的步進脈沖送給步進驅(qū)動器16，步進驅(qū)動器16根據(jù)接收到的脈沖，驅(qū)動步進電機15，帶動齒輪13使云臺3以設(shè)定的轉(zhuǎn)動周期轉(zhuǎn)動；最后，在PLC輸入云臺轉(zhuǎn)動范圍設(shè)定值90°，PLC將設(shè)定的云臺轉(zhuǎn)動范圍轉(zhuǎn)換為步進電機15的脈沖數(shù)，并將該脈沖數(shù)的脈沖送給步進驅(qū)動器16，驅(qū)動步進電機15轉(zhuǎn)動，當達到設(shè)定的脈沖數(shù)時，步進驅(qū)動器16控制步進電機15反方向轉(zhuǎn)動。
[0036]實施例2
[0037]以平地地形蘋果園為例。
[0038]蘋果樹植株高度較大，在逆溫較強的條件下，采用如下方案:設(shè)置液壓升降立柱高度為12m，風(fēng)機轉(zhuǎn)速為450rpm，風(fēng)機俯角!!為20°，云臺轉(zhuǎn)動范圍為120°，云臺轉(zhuǎn)動周期為2min。
[0039]具體實施方案:首先，在PLC中輸入液壓升降立柱高度設(shè)定值12m，啟動油泵21，拉線位移傳感器實時檢測液壓升降立柱I的高度，并將輸出信號傳送給PLC，PLC對液壓升降立柱高度檢測值6m和設(shè)定值12m進行比較，打開三位四通電磁閥的上行油路，使液壓升降立柱高度增力卩。當液壓升·降立柱高度達到設(shè)定值12m時，控制油泵21停止、三位四通電磁閥斷電，立柱停止在12m高度；然后，在PLC中輸入風(fēng)機俯角^設(shè)定值20°，電動伸縮桿12的驅(qū)動電機通電,LCA316單軸傾角傳感器實時檢測風(fēng)機俯角a,并將信號傳給PLC，PLC對風(fēng)機俯角Cl檢測值15°和設(shè)定值20°進行比較，控制電動伸縮桿12的驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)，使電動伸縮桿12伸長，當風(fēng)機俯角a達到20°時，控制電動伸縮桿12的驅(qū)動電機斷電，風(fēng)機停止在20°俯角位置；在？^中輸入風(fēng)機轉(zhuǎn)速設(shè)定值450rpm，PLC將設(shè)定的風(fēng)機轉(zhuǎn)速值轉(zhuǎn)換成應(yīng)的頻率值，控制變頻電機4輸出對應(yīng)轉(zhuǎn)速；再次，在PLC中輸入云臺轉(zhuǎn)動周期設(shè)定值2min，PLC將設(shè)定的云臺轉(zhuǎn)動周期轉(zhuǎn)換成步進電機15的步進脈沖頻率，并將該頻率的步進脈沖送給步進驅(qū)動器16，步進驅(qū)動器16根據(jù)接收到的脈沖，驅(qū)動步進電機15，帶動齒輪13使云臺3以設(shè)定的轉(zhuǎn)動周期轉(zhuǎn)動；最后，在PLC中輸入云臺轉(zhuǎn)動范圍設(shè)定值120°，PLC將設(shè)定的云臺轉(zhuǎn)動范圍轉(zhuǎn)換為步進電機15的脈沖數(shù)，并將該脈沖數(shù)的脈沖送給步進驅(qū)動器16，驅(qū)動步進電機15轉(zhuǎn)動，當達到設(shè)定的脈沖數(shù)時,步進驅(qū)動器16控制步進電機15反方向轉(zhuǎn)動。
[0040]根據(jù)以上實施方式說明的農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置及方法，可實現(xiàn)液壓升降立柱高度、風(fēng)機俯角、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、云臺轉(zhuǎn)動范圍、云臺轉(zhuǎn)動周期的全自動控制，提高了防霜機使用效率；可以根據(jù)地形、作物品種、逆溫等條件調(diào)整防霜機運行參數(shù)，提高防霜效果，降低農(nóng)作物凍害損失，提高作物質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置，包括采集控制終端(10)，其特征在于:還包括液壓升降立柱(1)、高度傳感器(2)、變頻電機(4)、角度傳感器(8)、電動伸縮桿(12)、步進電機(15)、步進驅(qū)動器(16)、電磁閥(19)、油泵(21)； 所述液壓升降立柱(1)固定安裝在地面上；所述高度傳感器(2)固定安裝在云臺(3)的固定支撐盤(18)的下表面，且位置不受液壓升降立柱(1)和風(fēng)機葉片(9)工作時的影響；所述變頻電機⑷安裝在云臺⑶的轉(zhuǎn)動支撐盤(17)上表面，變頻電機⑷的輸出軸通過聯(lián)軸器(5)與俯仰支撐筒(6)內(nèi)的風(fēng)機安裝軸連接； 所述角度傳感器(8)固定安裝在俯仰支撐筒(6) —端的安裝軸上；所述電動伸縮桿(12)頂部通過螺栓與風(fēng)機支撐筒(6)尾部連接，底部與云臺(3)轉(zhuǎn)動支撐盤(17)上的聯(lián)接組件通過螺栓連接； 所述步進電機(15)固定安裝于云臺(3)的固定支撐盤(18)下表面，步進電機(15)的輸出軸穿過固定支撐盤(18)通孔與齒輪(13)軸連接；所述步進驅(qū)動器(16)固定安裝在所述步進電機(15)上； 所述電磁閥(19)、油泵(21)為液壓泵站(11)的組成部分，電磁閥(19)安裝于油箱(20)表面的閥板(22)上，油泵(21)與油箱(20)連接，液壓泵站(11)固定安裝于地面上靠近液壓升降立柱⑴的位置；所述采集控制終端(10)固定安裝在液壓升降立柱⑴的非升降部位，以便于人工現(xiàn)場操作不影響液壓升降立柱(1)的正常工作；所述高度傳感器(2)、角度傳感器(8)均與采集控制終端(10)輸入端連接，變頻電機(4)的變頻器、電動伸縮桿(12)的驅(qū)動電機、步進驅(qū)動器(16)，電磁閥(19)、油泵(21)均與采集控制終端(10)輸出端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用防霜機的全自動控制裝置，其特征在于:所述云臺(3)可在任意角度范圍內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)動。
【文檔編號】A01G13/08GK203643769SQ201320742540
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】胡永光, 劉萍, 楊朔, 趙夢龍, 吳文葉 申請人:南京風(fēng)工農(nóng)業(yè)科技有限公司