一種太陽能卷盤式噴灌機速度控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種閉環(huán)調(diào)速控制裝置，特別是一種太陽能卷盤式噴灌機速度控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]太陽能作為一種清潔無污染的能源蘊藏豐富，將太陽能發(fā)電裝置應用于卷盤式噴灌機，為噴灌機提供動力，可實現(xiàn)通過電機和電氣裝置控制噴灌機行走系統(tǒng)，進而實現(xiàn)自動化和精準化。根據(jù)噴灌機的運行特性不難看出，影響機組噴灑質(zhì)量的關鍵是保持噴頭車能勻速行進，而影響行進速度最主要的因素是卷盤上軟管纏繞直徑的變化及卷盤上軟管和其中水體重量的變化。目前較為常用的是單噴頭卷盤式噴灌機，而卷盤式噴灌機在灌溉回收時，隨著PE管層數(shù)的增加導致PE管的回收速度越來越快，最終導致灌溉均勻性差，所以，噴灌機灌溉時就需要用到速度控制裝置。
[0003]市場上由水渦輪驅(qū)動收管的噴灌機，其速度補償裝置是使用連桿機構(gòu)來感應PE管層數(shù)，并通過連桿機構(gòu)的連鎖反應自動調(diào)整水渦輪手柄，以達到通過調(diào)整水渦輪轉(zhuǎn)速最終實PE管回收速度均勻的目的。該種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)復雜，誤差大，速度補償性能移動式噴灌一般要求噴灑均勻系數(shù)不得低于85%。對于采取直流電機驅(qū)動收管的噴灌機組，現(xiàn)有技術中利用微型步進電機連接小齒輪，小齒輪與扇形齒輪輪齒咬合，扇形齒輪安裝在水渦輪的調(diào)速桿上，通過微型步進電機帶動小齒輪，小齒輪帶動扇形齒輪再進一步帶動水渦輪的調(diào)速桿的轉(zhuǎn)動，以改變進入水渦輪的水流量進而實現(xiàn)水渦輪的調(diào)速。而對于太陽能卷盤式噴灌機，現(xiàn)有技術中尚未有較為成熟的速度調(diào)節(jié)、控制系統(tǒng)，不利于太陽能卷盤式噴灌機的廣泛應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型為了解決上述現(xiàn)有的卷盤式噴灌機速度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、調(diào)速性能差以及不能應用于新型的太陽能卷盤式噴灌機上的問題，提出了一種太陽能卷盤式噴灌機速度控制系統(tǒng)，能有效的解決現(xiàn)有卷盤式噴灌機工作過程中運行速度變化不均勻?qū)е碌墓喔葒姙⒕鶆蚨绕偷娜觞c，提高卷盤式噴灌機軟管勻速運動性和精確灌溉問題，使噴灌機組的噴灑均勻系數(shù)增大，噴灑質(zhì)量提高。
[0005]為了實現(xiàn)上述任務，本實用新型提出如下解決現(xiàn)有問題的方案:
[0006]一種太陽能卷盤式噴灌機速度控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)速采集裝置和調(diào)速控制系統(tǒng):
[0007]轉(zhuǎn)速采集裝置包括一對水平連桿，兩個水平連桿之間設置有一對軸心線與水平連桿垂直的滾輪，卷盤式噴灌機的車橋被夾持在滾輪之間，并且所述的滾輪位于水平連桿的一個端部；在兩個水平連桿上對稱安裝有金屬感應測速輪和托管輪，金屬感應測速輪和托管輪位于水平連桿的另一個端部，且兩者之間通過豎直連桿連接；在金屬感應測速輪上均勾分布有多個金屬感應點，豎直連桿上安裝有與金屬感應點配合的轉(zhuǎn)速傳感器；所述的噴灌機的PE管夾持在金屬感應測速輪和托管輪之間，PE管與噴灌機噴頭車上的噴頭連接，豎直連桿連接在卷盤車排管機構(gòu)的移動滑塊上；
[0008]調(diào)速控制系統(tǒng)包括安裝在卷盤車車架上的控制箱、第一驅(qū)動電機和第一減速箱，第一驅(qū)動電機通過鏈輪和傳動鏈條連接第一減速箱，第一減速箱驅(qū)動噴灌機的卷盤轉(zhuǎn)動實現(xiàn)PE管的回收，轉(zhuǎn)速傳感器、第一驅(qū)動電機與控制箱連接，根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器采集的轉(zhuǎn)速，對PE管回收速度進行閉環(huán)控制。
[0009]進一步地，所述的卷盤式噴灌機包括車架，車架后端安裝有卷盤，卷盤上環(huán)繞設置有PE管，在卷盤的側(cè)面設置有與PE管連接的進水管接口 ；卷盤下方的車架底部設置所述的車橋，車橋端部安裝有車輪；車架上安裝有蓄電池、太陽能控制器，車架前部頂端安裝有與太陽能控制器、蓄電池連接的太陽能板，太陽能板上安裝有光照傳感器，太陽能板底端安裝在設置于車架上的水平轉(zhuǎn)軸上，可實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，而水平轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動是由安裝在車架上的第二驅(qū)動電機經(jīng)過鏈輪鏈條驅(qū)動第二減速箱來控制的；所述的排管機構(gòu)安裝在車架上，并與PE管接觸，所述的第一減速箱、第一驅(qū)動電機安裝在車架的前端，控制箱安裝在車架側(cè)面；車架的前方設置有噴頭車，噴頭車上的噴頭通過牽引環(huán)與PE管連接；所述的太陽能控制器、光照傳感器、第二驅(qū)動電機與控制箱連接；所述的第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機由蓄電池供電。
[0010]進一步地，所述的控制箱中設置有控制電路，該控制電路包括數(shù)字信號處理器、連接在數(shù)字信號處理器上的轉(zhuǎn)速傳感器、PWM驅(qū)動電路、保護信號檢測電路、電流檢測電路、電機轉(zhuǎn)速檢測電路、鍵盤電路和顯示電路；其中PWM驅(qū)動電路和保護信號檢測電路連接至IPM模塊，IPM模塊上連接所述的第一驅(qū)動電機和電感器，電流檢測電路連接在電感器和第一驅(qū)動電機之間，電機轉(zhuǎn)速檢測電路連接第一驅(qū)動電機。
[0011]進一步地，所述的太陽能控制器和蓄電池串聯(lián)后與太陽能板并聯(lián)設置，共同構(gòu)成供電電路，該供電電路通過直流EMI濾波器連接所述的控制電路中的IPM模塊；在太陽能控制器和直流EMI濾波器之間設置有時間繼電器，在太陽能控制器和太陽能板之間設置有防反充二極管。
[0012]進一步地，所述的IPM模塊包括Q1、Q2、Q3和Q4這四個開關管，其中Q1、Q2串聯(lián)，Q3、Q4串聯(lián)，QU Q3的上端連接，Q2、Q4的下端連接；所述的第一驅(qū)動電機的兩端分別連接在Ql、Q2之間以及Q3、Q4之間。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下技術特點:
[0014]1.本實用新型針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，提供一種能用于太陽能一電機驅(qū)動的卷盤式噴灌機的速度調(diào)制系統(tǒng)，彌補了當前的速度控制裝置不能很好地應用在太陽能卷盤式噴灌機上的不足，促進了卷盤式噴灌機技術的發(fā)展。
[0015]2.本實用新型的核心控制采用高性能的數(shù)字信號處理器，其原理是基于直流伺服電機調(diào)速特性采用一種轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)受限單級式可逆脈寬調(diào)速控制方式，實現(xiàn)對噴灌機軟管實時運行速度的閉環(huán)精確控制。該裝置的最大優(yōu)點是系統(tǒng)動態(tài)響應快，調(diào)速平穩(wěn)，可滿足卷盤式噴灌機軟管勻速運動和精確灌溉要求，使噴灌機組的噴灑均勻系數(shù)增大，噴灑質(zhì)量提尚。
[0016]3.本實用新型可在現(xiàn)有的卷盤式噴灌機上進行簡單的改造即可完成，對于機械結(jié)構(gòu)上的改造小，而該速度控制系統(tǒng)的自動化程度高，實用性強，有利于卷盤式噴灌機的推廣及應用。
【附圖說明】
[0017]圖1是轉(zhuǎn)速采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是卷盤式噴灌機結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖3是控制電路的電路連接圖；
[0020]圖4是調(diào)速控制系統(tǒng)主程序及中斷子程序流程圖。
【具體實施方式】
[0021]傳統(tǒng)的卷盤式噴灌機多為水渦輪驅(qū)動或電機驅(qū)動，其速度控制裝置不適應于新技術下的太陽能卷盤式噴灌機。本實用新型是基于光伏供電和電機控制的速度調(diào)節(jié)裝置，卷盤利用電機驅(qū)動收管，而非水渦輪驅(qū)動收管，是利用直流伺服電機調(diào)速特性，采用一種轉(zhuǎn)速-電流雙閉環(huán)受限單級式可逆脈寬調(diào)速控制方式，實現(xiàn)對噴灌機軟管實時運行速度的閉環(huán)精確控制。該裝置的優(yōu)點是系統(tǒng)動態(tài)響應快，調(diào)速平穩(wěn)，可滿足卷盤式噴灌機軟管勻速運動和精確灌溉要求，使噴灌機組的噴灑均勻系數(shù)增大，噴灑質(zhì)量提高。
[0022]對于卷盤20回收速度的控制，其最重要的一點是能實時掌控當前的PE管10實時回收速度；而轉(zhuǎn)盤的回收速度取決于當前卷盤20的直徑以及轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，并且PE管10中水體重量的變化對管道的回收速度也有著一定影響。因此，對于PE管10回收速度的實時監(jiān)控，應采用一種直接、有效且精確的方式，并且在盡可能利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎上進行。
[0023]本方案提供了一種太陽能卷盤式噴灌機速度控制系統(tǒng)，如圖1、圖2所示，包括轉(zhuǎn)速采集裝置12和調(diào)速控制系統(tǒng):
[0024]轉(zhuǎn)速采集裝置12包括一對水平連桿11，兩個水平連桿11之間設置有一對軸心線與水平連桿11垂直的滾輪1，卷盤式噴灌機的車橋3被夾持在滾輪I之間，并且所述的滾輪I位于水平連桿11的一個端部；在兩個水平連桿11上對稱安裝有金屬感應測速輪?和托管輪4，金屬感應測速輪7和托管輪4位于水平連桿11的另一個端部，且兩者之間通過豎直連桿6連接；在金屬感應測速輪7上均勻分布有多個金屬感應點，豎直連桿6上安裝有與金屬感應點配合的轉(zhuǎn)速傳感器5 ;所述的噴灌機的PE管10夾持在金屬感應測速輪7和托管輪4之間，PE管10與噴灌機噴頭車15上的噴頭29連接，豎直連桿6連接在卷盤車排管機構(gòu)13的移動滑塊上。
[0025]要使得當前的采集速度最能反應PE管10回收速度，那么速度采集裝置最好直接作用于PE管10上，PE管10的速度決定了噴頭車15的移動速度，也就直接影響著噴灑的均勻程度。作為本方案來講，利用金屬感應測速輪7和托管輪4夾持PE管10的方式，來獲取當前的PE管10移動速度。
[0026]如圖1所示，PE管10在回收時，是沿著其軸向運動的。本方案中所用到的托管輪4以及金屬感應測速輪7，均為在輪面上設置有凹面的輪子，