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浅谈喷雾机的系统硬件设计与实验

浅谈喷雾机的系统硬件设计与实验

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