本發(fā)明涉及農(nóng)用無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的基于Arduino的霧滴漂移自動(dòng)補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，伴隨我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不少優(yōu)勢(shì)技術(shù)被逐步引進(jìn)農(nóng)業(yè)、林業(yè)等行業(yè)，植保無(wú)人機(jī)是其中的一個(gè)典型。我國(guó)土地資源不足，東北平原、西北、華北平原大規(guī)模土地資源僅占耕地面積30%左右，而占總種植面積60%以上的為小規(guī)模種植模式，大型地面施藥機(jī)具難以適應(yīng)其病蟲(chóng)害防治要求。由于人難請(qǐng)、人工貴、打藥難等問(wèn)題存在，實(shí)現(xiàn)植保無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥具有重要的意義，而植保無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥的效果取決于霧滴在農(nóng)作物表面的沉淀面積，市面上大多的植保機(jī)都只是著重于對(duì)農(nóng)用飛控的開(kāi)發(fā)和植保機(jī)的續(xù)航時(shí)間和載重量，而忽略了噴曬時(shí)霧滴的噴灑效果和風(fēng)對(duì)霧滴漂移的影響。申請(qǐng)?zhí)枮?015102987722名稱(chēng)為基于風(fēng)速風(fēng)向儀的變量噴霧噴嘴自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)公開(kāi)一種基于風(fēng)速風(fēng)向儀的變量噴霧噴嘴自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，雖然也有減少了霧滴漂移的效果，但本系統(tǒng)不僅通過(guò)改變噴頭方向，而且通過(guò)適當(dāng)?shù)臏p少水泵的壓力從而使更好的減少霧滴漂移，達(dá)到了提高霧滴沉淀面積，降低施藥量，減少了環(huán)境污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于Arduino的霧滴漂移自動(dòng)補(bǔ)償裝置，采用的技術(shù)方案是：

一種基于Arduino的霧滴漂移自動(dòng)補(bǔ)償裝置，安裝于無(wú)人機(jī)上，包括風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器、Arduino、舵機(jī)和噴灑裝置，所述噴灑裝置包括藥箱、噴頭和水泵，所述風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器的輸出端分別與Arduino的模擬輸入引腳電連接，Arduino的輸出引腳與舵機(jī)的輸入端連接，所述舵機(jī)的輸出端與噴頭連接，所述藥箱用于盛放藥液，所述噴頭通過(guò)水泵及水管與藥箱連接。

利用風(fēng)向傳感器和風(fēng)速傳感器獲得農(nóng)用無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)的實(shí)時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速，把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到Arduino的模擬輸入引腳，得到實(shí)時(shí)風(fēng)向和風(fēng)速信息，接著Arduino向舵機(jī)發(fā)送信號(hào)，通過(guò)舵機(jī)將噴頭向著風(fēng)向的反方向旋轉(zhuǎn)，使得霧滴的漂移得到補(bǔ)償，從而讓噴霧效果更佳。本實(shí)用新型中，自動(dòng)補(bǔ)償裝置可安裝于無(wú)人機(jī)的不同位置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要確定其安裝位置，如可以整體安裝于無(wú)人機(jī)的腳架上，也可以將藥箱、噴頭等安裝于無(wú)人機(jī)的腳架上，然后將其它部分安裝于機(jī)身主體上。另外，本實(shí)用新型不限定無(wú)人機(jī)的具體型號(hào)，只要其能夠飛行即可。

作為優(yōu)選，所述水泵還與Arduino的輸出引腳連接。

Arduino根據(jù)風(fēng)向及風(fēng)速調(diào)節(jié)供給水泵的PWM波，讓水泵調(diào)節(jié)壓力，使噴霧逆風(fēng)而出同時(shí)減少?lài)婌F的速度進(jìn)而補(bǔ)償了噴霧的漂移量。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型還包括超聲波傳感器，所述超聲波傳感器的輸出端與Arduino的模擬輸入引腳連接。

作為優(yōu)選，所述超聲波傳感器的型號(hào)為HC-SR04。

霧滴的漂移量除跟風(fēng)向和風(fēng)速有關(guān)系外，還與無(wú)人機(jī)與作物的高度有關(guān)系，因此本實(shí)用新型采用HC-SR04超聲波傳感器測(cè)量無(wú)人機(jī)與作物之間的距離。該超聲波傳感器采用IO觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)，模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回，若有信號(hào)返回，用IO輸出一高電平，高電平持續(xù)時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，因此作物距離=（高電平時(shí)間*聲速（340m/s）/2。通過(guò)將風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器和超聲波傳感器HC-SR04的模擬電壓值傳給Arduino的模擬輸入引腳后，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)獲得霧滴的漂移量。

作為優(yōu)選，所述風(fēng)向傳感器的型號(hào)為QS-FX01。

作為優(yōu)選，所述風(fēng)速傳感器的型號(hào)為QS-FS01。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型利用風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器和超聲波傳感器獲得農(nóng)用無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)的實(shí)時(shí)風(fēng)向、風(fēng)速及與作物的距離，并把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到Arduino的模擬輸入引腳，得到實(shí)時(shí)風(fēng)向、風(fēng)速和高度信息，接著Arduino向舵機(jī)發(fā)送信號(hào)，通過(guò)舵機(jī)將噴頭向著風(fēng)向的反方向旋轉(zhuǎn)，使得霧滴的漂移得到補(bǔ)償，從而讓噴霧效果更佳。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的風(fēng)速傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的風(fēng)向傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的Arduino 的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型的噴灑裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例：

如圖1至圖5所示，一種基于Arduino的霧滴漂移自動(dòng)補(bǔ)償裝置，安裝于無(wú)人機(jī)上，包括風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器、Arduino、舵機(jī)和噴灑裝置，所述噴灑裝置包括藥箱、噴頭和水泵，所述風(fēng)向傳感器、風(fēng)速傳感器的輸出端分別與Arduino的模擬輸入引腳電連接，Arduino的輸出引腳與舵機(jī)的輸入端連接，所述舵機(jī)的輸出端與噴頭連接，所述藥箱用于盛放藥液，所述噴頭通過(guò)水泵及水管與藥箱連接。

所述水泵還與Arduino的輸出引腳連接。

本實(shí)施例還包括超聲波傳感器，所述超聲波傳感器的輸出端與Arduino的模擬輸入引腳連接。

本實(shí)施例中，所述超聲波傳感器的型號(hào)為HC-SR04。

本實(shí)施例中，所述風(fēng)向傳感器的型號(hào)為QS-FX01。

風(fēng)向傳感器QS-FX01能夠?qū)崟r(shí)測(cè)出風(fēng)向并輸出模擬電壓值，風(fēng)向值=（輸出電壓-0.4）/16*360。

本實(shí)施例中，所述風(fēng)速傳感器的型號(hào)為QS-FS01。

風(fēng)速傳感器QS-FS01實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速并輸出模擬電壓，風(fēng)速值=（輸出電壓-0.4）/1.6*32.4。

風(fēng)速傳感器輸出電壓為0-5伏，風(fēng)速測(cè)量范圍為0-32.4m/s，超聲波傳感器測(cè)量范圍為1-200cm，本實(shí)施例中，模擬信號(hào)與霧滴漂移量的關(guān)系可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，現(xiàn)有技術(shù)中也有大量的關(guān)于兩者之間的關(guān)系曲線(xiàn)，如將它們之間的關(guān)系設(shè)定為s=6.48*u*（√2h2/2F2），其中s為霧滴漂移量，u為風(fēng)速傳感器輸出電壓，h為超聲波傳感器測(cè)量數(shù)值，F(xiàn)=無(wú)人機(jī)總重量/無(wú)人機(jī)旋翼數(shù)。