專利名稱：基于單片機(jī)的智能超低空施藥控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種施藥控制系統(tǒng)，尤其是一種基于單片機(jī)的智能超低空施藥控
制系統(tǒng)，屬于農(nóng)林施藥控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)申請(qǐng)人了解，目前精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)大多使用于地面機(jī)具上，而在無人機(jī)上加載尚 無相關(guān)資料可以借鑒。無人機(jī)、特別是無人直升機(jī)的飛行及控制方式與地面機(jī)具大不相同， 它是一個(gè)多執(zhí)行機(jī)構(gòu)、多姿態(tài)反饋、高運(yùn)算要求的復(fù)雜系統(tǒng)。以往精準(zhǔn)技術(shù)是在機(jī)具(車) 內(nèi)植入變量控制系統(tǒng)，直接控制機(jī)具行走與作業(yè)。出于安全以及成本方面的考慮，地面機(jī)具 的控制系統(tǒng)顯然不適合在無人機(jī)上使用。 此外，飛機(jī)的飛行速度比地面機(jī)車行駛速度快很多，施藥時(shí)機(jī)稍有延誤，就會(huì)造成 大面積的漏噴或多噴現(xiàn)象，所以飛機(jī)上加載的施藥系統(tǒng)在運(yùn)算速度、指令發(fā)送和反饋速度、 以及各個(gè)機(jī)構(gòu)間通訊速度都有很高的要求。以往精準(zhǔn)技術(shù)經(jīng)常使用的CAN總線+PLC的方 法不適合用于飛行中施藥，也不能與飛行控制系統(tǒng)相匹配。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種可以借助無人 機(jī)原有控制主機(jī)、在地面控制下實(shí)現(xiàn)低空高精度精準(zhǔn)施藥的基于單片機(jī)的智能超低空施藥 控制系統(tǒng)。 為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的基于單片機(jī)的智能超低空施藥控制系統(tǒng)含有單 片機(jī)構(gòu)成的控制模塊；所述控制模塊的通訊端通過通訊接口與飛機(jī)控制主機(jī)連接，且其控 制輸出端通過放大電路接噴灑裝置控制繼電器。 本實(shí)用新型進(jìn)一步的完善是，還含有液位報(bào)警及工作狀態(tài)反饋電路，所述液位報(bào) 警及工作狀態(tài)反饋電路的輸出端接控制模塊的對(duì)應(yīng)接口。 工作時(shí)，由于無人機(jī)本身具有一套完整的控制機(jī)構(gòu)，因此可以把施藥作業(yè)系統(tǒng)與 飛行控制指令相耦合，用串口和特定的通訊協(xié)議完成信息交換，使飛機(jī)按預(yù)定的航路飛行。 當(dāng)?shù)孛嬲就ㄟ^機(jī)載無線通訊系統(tǒng)把控制信號(hào)發(fā)送給無人機(jī)后，無人機(jī)控制主機(jī)將信號(hào)中 轉(zhuǎn)，通過通訊端口將指令信號(hào)發(fā)送至本實(shí)用新型控制系統(tǒng)的控制模塊，該模塊接收后根據(jù) 指令，控制噴灑裝置的繼電器動(dòng)作，從而完成所需的低空施藥噴灑控制，并可返回設(shè)備狀 態(tài)、報(bào)警信號(hào)等。 本實(shí)用新型的有益效果包括 1、使用通訊接口 (兼容串口 )通訊，可以配合地面GPS航路規(guī)劃、智能控制、手動(dòng) 等多種操作模式實(shí)施精準(zhǔn)噴藥。 2、集通訊、報(bào)警等功能于一體，可實(shí)時(shí)掌控施藥的過程，避免漏施、少施等情況的 發(fā)生。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1為本實(shí)用新型的控制原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例控制模塊的電路原理圖。 圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例其它部分的電路原理圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一 本實(shí)施例基于單片機(jī)的智能超低空施藥控制系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖1所示， MSP430-F49單片機(jī)構(gòu)成的控制模塊通訊端通過MAX488通訊接口與飛機(jī)控制主機(jī)PC104連 接，其控制輸出端通過放大電路接噴灑裝置(直流泵)控制繼電器。圖中LI4245是電壓環(huán) 境轉(zhuǎn)換模塊，用于提供3. 3-5V環(huán)境電壓，LM2576是電源調(diào)節(jié)模塊，調(diào)節(jié)其中的可調(diào)電阻可 以改變輸出電壓。 控制模塊的具體電路如圖2所示，圖3中左側(cè)是繼電器電路(左上接插口引出的 部分)和液位報(bào)警及工作狀態(tài)反饋電路(左下接插口引出的部分)，右側(cè)上是通訊電路，右 側(cè)下是放大電路。 控制模塊以MSP430-F49單片機(jī)芯片為核心，其控制信號(hào)輸出端通過圖2右側(cè)的 U7、U8 (SN74LV4245)電壓環(huán)境轉(zhuǎn)換模塊之一后經(jīng)接插口 Jl與圖3右側(cè)下放大電路的對(duì)應(yīng)接 插口 Jl接插連接。該放大電路主要由一組并聯(lián)的放大三極管T1-T8構(gòu)成，其右側(cè)的輸出接 插口 J2與圖3左上繼電器電路的對(duì)應(yīng)接插口 J2接插連接，進(jìn)而通過該繼電器電路上部的 接插口 J3外接直流泵等噴灑裝置，因此可以實(shí)現(xiàn)控制模塊對(duì)噴灑裝置的精確控制。此外， 圖3左下的液位報(bào)警及工作狀態(tài)反饋電路的輸出端通過接插口 J4接于控制模塊右下方的 對(duì)應(yīng)接插口接插，從而可以將液位和工作狀態(tài)信號(hào)反饋給控制模塊。 圖2中控制模塊MSP430-F49最左側(cè)的接插口 J5與圖3中右側(cè)上的通訊電路對(duì)應(yīng) 接插口插接，進(jìn)而通過該電路的另一接插口 J6與飛機(jī)控制主機(jī)連接。 工作時(shí)，控制模塊配合地面的GPS航路規(guī)劃，接受上位機(jī)的指令和向地面發(fā)回噴 灑作業(yè)工作狀態(tài)信號(hào)。機(jī)載藥箱升空后，飛機(jī)接受地面發(fā)出GPS航路規(guī)劃指令。當(dāng)飛機(jī)飛至 預(yù)定的開始噴灑作業(yè)點(diǎn)和結(jié)束噴灑作業(yè)點(diǎn)時(shí)，立即接通和關(guān)閉噴灑作業(yè)執(zhí)行部分的電源， 該模塊向地面發(fā)回噴灑作業(yè)工作狀態(tài)信號(hào)。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生藥量不足的液位報(bào)警時(shí)，控制模塊立即關(guān)閉噴灑作業(yè)執(zhí)行部分的電 源，同時(shí)向地面發(fā)回報(bào)警信號(hào)。人機(jī)通訊采用穩(wěn)定性高的RS422串口通信，通訊過程采用高 速光耦進(jìn)行隔離，保證了信號(hào)收發(fā)的可靠性。 在藥箱隨機(jī)升空后，實(shí)施噴灑作業(yè)的前提是農(nóng)藥的剩余量足可以繼續(xù)噴灑。當(dāng)藥 箱內(nèi)的農(nóng)藥剩余量不足以繼續(xù)噴灑，應(yīng)立即停止噴灑作業(yè)。在藥箱底部安裝了液位傳感器， 控制模塊實(shí)時(shí)讀取液位信息，當(dāng)藥量不足，液位傳感器報(bào)警時(shí)，立即停止噴灑作業(yè)，同時(shí)向 地面發(fā)出液位報(bào)警信號(hào)。 本實(shí)施例的噴灑裝置包括直流液壓泵、離心霧化噴頭和持力懸臂。直流液壓泵在 額定電壓下，提供穩(wěn)定的液壓。離心霧化噴頭由直流電機(jī)聯(lián)接帶動(dòng)。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與提 供的電壓呈一定關(guān)系，在液壓一定的條件下，霧化的效果和離心霧化噴頭的轉(zhuǎn)速呈一定的
4關(guān)系。經(jīng)過試驗(yàn)，找出電機(jī)轉(zhuǎn)速與霧化效果的最佳匹配點(diǎn)，在作業(yè)時(shí)通過電子裝置將電機(jī)電 壓調(diào)至最佳工作點(diǎn)。由主控芯片控制中間繼電器的通斷來控制噴灑作業(yè)執(zhí)行部分電源的導(dǎo) 通與關(guān)斷。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，噴灑作業(yè)執(zhí)行部分工作穩(wěn)定。 除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變 換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種基于單片機(jī)的智能超低空施藥控制系統(tǒng)，其特征在于含有單片機(jī)構(gòu)成的控制模塊；所述控制模塊的通訊端通過通訊接口與飛機(jī)控制主機(jī)連接，控制輸出端通過放大電路接噴灑裝置控制繼電器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于單片機(jī)的智能超低空施藥控制系統(tǒng)，其特征在于還含有 液位報(bào)警及工作狀態(tài)反饋電路，所述液位報(bào)警及工作狀態(tài)反饋電路的輸出端接控制模塊的 對(duì)應(yīng)接口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于單片機(jī)的智能超低空施藥控制系統(tǒng)，其特征在于所 述控制模塊的控制輸出端通過電壓環(huán)境轉(zhuǎn)換模塊后，經(jīng)過放大電路與噴灑裝置繼電器連 接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于單片機(jī)的智能超低空施藥控制系統(tǒng)，屬于農(nóng)林施藥控制技術(shù)領(lǐng)域。該控制系統(tǒng)含有單片機(jī)構(gòu)成的控制模塊；所述控制模塊的通訊端通過通訊接口與飛機(jī)控制主機(jī)連接，控制輸出端通過放大電路接噴灑裝置控制繼電器。工作時(shí)，當(dāng)?shù)孛嬲就ㄟ^機(jī)載無線通訊系統(tǒng)把控制信號(hào)發(fā)送給無人機(jī)后，無人機(jī)控制主機(jī)將信號(hào)中轉(zhuǎn)，通過通訊端口將指令信號(hào)發(fā)送至本實(shí)用新型控制系統(tǒng)的控制模塊，該模塊接收后根據(jù)指令，控制噴灑裝置的繼電器動(dòng)作，從而完成所需的低空施藥噴灑控制，并可返回設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警信號(hào)等，因此可以配合地面GPS航路規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)多種操作模式實(shí)施精準(zhǔn)噴藥的智能控制，顯著提高施藥效率。
文檔編號(hào)G05B19/042GK201522628SQ20092025650
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者周立新, 孫竹, 常春, 張宋超, 梁建, 薛新宇 申請(qǐng)人:農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所