基于单片机的雾化装置控制系统设计

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1、万方数据20l1年5月农机化研究第5期基于单片机的雾化装置控制系统设计吴小伟，茹煜，周宏平(南京林业大学机械电子工程学院，南京210037)摘要：随着单片机技术的迅速发展，越来越多的自动化手段被广泛地应用到农业生产中，提高了生产效率。为此，主要研究了基于STCl2C5A60AD单片机实现变量喷雾的工作原理和实现方案，重点阐述了该系统的硬件设计。将单片机技术应用于雾化装置综合性能检测中，能够根据需要自动地调节喷雾参数，实现了变量施药作业，提高农药利用率，减少了农药残留和环境污染。关键词：雾化装置；性能测试；单片机；控制系统中图分类号：TP27

2、3+．5文献标识码：A文章编号：1003—188X(2011)05—0104—030引言随着植保技术的快速发展，实行变量施药技术将会逐步代替传统的施药方式，从而达到高产、环保、经济的目的Ll“J。变量施药控制的核心内容是压力或流量，本控制系统也就是围绕这两个参数的控制进行设计的。通过该控制系统可以改变雾化装置流量和压力，从而进行雾化装置的雾滴直径、雾滴流场、喷雾角以及雾滴分布等多项雾化性能参数的测试分析，提高雾化装置的检测效率和精度。近年来，随着计算机技术的发展，把微处理器作为流量、压力控制阀的控制单元变得非常简单而有效。利用计算机微处理器

3、控制单元，可以进行压力、流量等信号的数据采集，降低了成本，提高了工作可靠性。2004年，张宾等人”o成功研制了基于单片机的喷雾机自动控制系统，利用线性霍尔器件，设计了可以远距离检测到磁标志的位置传感器，解决了田间喷雾机移动位置的信号传感问题。2006年，王俊红等人旧1研究了AT89C52单片机实现变量喷雾的工作原理和实现方案，重点阐述了该系统的硬件设计和软件编程。2009年，邓魏等人"o讨论了基于压力变量喷雾的流量调节范围、雾量分布、喷雾角、雾滴粒径、速度及收稿日期：2010—07—14基金项目：国家“863”计划项目(2008AAl009

4、02)；国家公益基金计划项目(200904051)；南京林业大学科技创新项目(163040043)作者简介：吴小伟(1985一)。男，江苏连云港人，硕士研究生，(E—mail)xwwl59l10abcd@yahoo．cn。通讯作者：茹煜(1973一)，女，南京人，副教授，博士，(E—mail)SU．perchry@163．corn。喷雾动态特性等雾化特性随流量的变化规律。同年，翟长远等人¨1对基于单片机车载式变量施药机控制系统进行了研究，结果表明：实际施药量与设定施药量之间的误差不超过8％，且雾化效果良好、生产效率高，能够满足农业生产的需要

5、。2010年，沈成杰等人【9o利用电动比例调节阀作为流量调节执行器，设计了基于流量直接控制方式的变量施药装置。试验显示，流量控制时最大平均误差为0．35L／min，最小平均误差为0．01L／min，表明该装置能满足变量施药的要求。同年，玄子玉等人[1¨111阐述了基于单片机喷雾系统的变量原理，重点介绍了控制系统硬件电路的设计。实验表明，该系统稳定可靠，可操作性好，能够满足农业生产的要求。1系统工作原理为了研究喷雾参数对雾化系统综合性能的影响，因此需要在测试的过程中改变相关的喷雾参数，如压力、流量等。因此，本测试装置通过单片机技术实现对系统压

6、力、流量的自动调节，并可将测量的参数以数据表或图形的形式输出。系统工作过程如下：首先单片机将流量、压力传感器所采集的信号送入控制器中进行比较，当采集值与设定值不同时，单片机就会驱动电动调节阀慢慢地改变阀门的开度，实现对输出参数的控制。由于流量和压力是一对联动参数，因此在控制的过程中要确立一个主要参数，即单一参量控制。控制系统原理如图1所示。2控制系统总体设计测试控制系统主要对系统压力及流量进行远程控制，此系统包括信号采集、分析及控制等几部分。·104·万方数据农机化研究第5期压力传感器及流量传感器把剁得的压力值转换成了电压值、通过A／D转换

7、器将压力俦感器与流量传感器将榆测到的模拟信号传送给单片机单片机通过RS232通fi接u将信号传递给汁算机，控制系统连接瞄】如图2所示^2№I^*8Hg‰女[db2rh

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9、l,《}Hm*％Ⅱ#[匕*《mm≈∞#i％HⅢ2#M}％4Ⅱd}】B2t，ontm】}v^c⋯o⋯tI“Ⅲ；1)l21传盛器的选择本删j式系统主要对系统脏力和流量』些行检测控制，试验压力和流鼍如下睚JJ勾01～05MPa；流蛀为05—2L／rain当研究喷雾的分布重叠性时．般“3个喷头为常用．因此将流鼙的范围变为05-6L／min此时根据要求的

10、参数垃精度参照仪表选型下册选择台适仪表压力f}感器10流世传感器参数如丧1和表2所示，&1Ⅲ，J§《###女T■J1Jh}x⋯mmm⋯IT[a—tcrl“ie23单片机与计算机通