浅谈喷雾机的系统硬件设计与实验

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1系统硬件设计

系统硬件设计系统工作时，药液由液压泵泵出，经主管道及喷杆后由喷头流出，通过转换接头流经流量传感器，最后由药液收集槽收集。为便于试验记录，将左侧喷头从上到下标记为喷头1～喷头3，右侧喷头从上到下标记为喷头4～喷头6。转换接头为自行设计的快捷转换接头。流量传感器输出频率信号，信号经频率转电流模块转换为4～20mA电流信号，同时压力传感器输出4～20mA电流信号，流量传感器与压力传感器输出的电流信号经4～20mA信号采集模块采集后，由RS－485总线上传至上位机界面显示。本系统可同时显示6路流量信号及1路压力信号。流量传感器选用GemsF6FT—110系列TurboFlow型流量传感器，输出频率范围58～575Hz;压力传感器选用WLB型压力传感器，输出信号为4～20mA电流信号;频率电流转换模块选用ART－阿尔泰A11FV11频率/电压、电流信号隔离转换模块，输入为0～1kHz，0～10kHz和0～100kHz频率信号，输出为0～5V，0～10V电压信号和0～20mA或4～20mA电流信号。本设计根据流量传感器输出信号选择输入档位为0～1kHz，并根据信号采集模块选择输出档位为4～20mA;4～20mA电流采集模块选用顺源ISOADA08型采集模块，可同时采集8路电流信号，通过RS－485总线上传至上位机界面。若喷雾机喷头较多，系统可对喷头进行分批次测量。

本转换接头可分为固定架、螺杆和接头体3部分。其中，固定架用于支撑接头，并将接头与喷头位置进行固定;接头体上端采用橡胶密封垫，可将喷头与接头接触部位进行密封，橡胶密封垫通孔直径为13mm，可用于测量多类喷雾机喷头。测量时，将橡胶密封圈与喷头喷嘴对接，卡钩卡至喷头上端，且保证两卡钩处于同一平面内，以保证密封性良好，旋转螺杆使转换接头固定至喷头上;药液经喷头体由胶管接头引流至流量传感器。本转换接头使用方便，操作简单，用于对单个喷头的测量;若喷雾机喷头数量较多，可使用多个接头进行测量。

2上位机软件设计

系统上位机控制软件采用C#编写，使用VisualStudio2008开发平台开发进行开发，可以运行于Win-dowsXP及以上环境。系统工作时，可根据不同试验条件在上位机界面显示不同的测量值。因本系统主要测量喷头流量值，根据拟合方程中流量与电流的关系，设定最大电流值与最小电流值所对应流量值以及压力值。系统启动后，上位机界面实时显示主管道压力值以及喷头1～6的流量值。数据采样间隔可根据用户要求进行设定，同时系统会将所采集数据在数据库中进行存储，可供试验后期数据分析处理。为了获得电流与流量关系曲线，试验时选用SCL600型喷雾机ALBUZ－ATR80型喷头，分别设定压力为0．3，0．7，1．1，1．5MPa，使用秒表记录测量时间，并测量在该时间范围内由量筒收集的药液体积，同时用万用表测量输出电流值，每个压力值下测量3次，取平均值。

3试验及结果分析

为测试本系统精度，试验时选用SCL600型喷雾机所配置的ALBUZ－ATR80型喷头进行试验，记录上位机界面所示流量值，同时用量筒测量一定时间流经流量传感器的药液体积，计算其平均流量(即实际流量)，通过与试验测量流量(即上位机所示流量)进行比较，得到系统精度。为了测试系统精度，以喷头2为例，使用上位机软件，以0．4MPa为间隔，在0．3～1．5MPa范围内记录上位机界面所示流量值，并测量在一定时间内量筒所收集的药液体积。每个压力下测量3次，取平均值。试验数据表明，喷头在不同压力下流量不同，且随着压力的增加，流量逐渐增加;在流量为0．53～1．25L/m范围内，喷头平均流量与测量流量的最大相对误差为4．40%。为了测试系统精度，选择喷头1、喷头3及喷头4进行试验，使用上位机软件，试验设定压力为0．7MPa。同时，记录上位机界面所示流量值，并测量在一定时间内量筒收集的药液体积，每组测量3次，取平均值，试验数据表明:当压力为0．7MPa时，各喷头流量基本保持一致;当流量为0．83～0．91L/m时，喷头平均流量与测量流量的最大相对误差为3．88%。

4结论

本系统所设计的转换接头使用方便，密封性良好，对喷头寿命影响较小，可便于系统同时对多类喷雾机喷头流量快速测量，且系统操作方便，上位机界面可实时显示各喷头流量值，实现对喷雾机喷头流量在线测量，测量精度较高。

作者：单位：西北农林科技大学机械与电子工程学院  国家农业信息化工程技术研究中心