基于PWM的背負(fù)式噴霧器變量噴霧控制系統(tǒng)研究.pdf

1、噴霧作業(yè)傳統(tǒng)的做法是把某一片土地的農(nóng)作物看作是具有遭受病蟲害嚴(yán)重程度相同的對象進(jìn)行管理。其實(shí)，即使在同一農(nóng)田內(nèi)，地表上、下影響作物生長條件和產(chǎn)量因素存在明顯的時(shí)空分布差異性，尤其是農(nóng)田內(nèi)作物病、蟲、草害，總是先以斑塊形式在小區(qū)發(fā)生再逐步按時(shí)空變化蔓延。如果對農(nóng)作物實(shí)施均勻噴霧作業(yè)就很容易造成農(nóng)藥污染，而變量噴霧能根據(jù)農(nóng)作物所受病蟲害的程度進(jìn)行施藥，是減少農(nóng)藥過量使用的方法之一。
　　 本文在對國內(nèi)外變量噴霧技術(shù)研究情況進(jìn)行分析和

2、總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了以單片機(jī)為控制核心，采用PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)控制電動(dòng)隔膜泵的工作頻率從而實(shí)現(xiàn)對背負(fù)式噴霧器的噴霧流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。論文設(shè)計(jì)出相應(yīng)的變量噴霧控制系統(tǒng)并對其噴霧流量控制特性以及噴霧特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。主要工作如下:
　　 1、在分析國內(nèi)外變量噴霧方式及變量控制原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題研究的具體要求，提出并確定了以單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、測量儀表、調(diào)節(jié)按鍵及電動(dòng)隔膜泵相結(jié)合的農(nóng)藥變量噴霧控制系統(tǒng)及性能試驗(yàn)整體方案。

3、　　 2、完成了變量噴霧控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)。硬件系統(tǒng)主要包括控制模塊、電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊以及占空比調(diào)節(jié)模塊幾個(gè)部分?？刂颇K由MSP430單片機(jī)及晶振和復(fù)位電路構(gòu)成，其產(chǎn)生低幅值方波信號(hào)，經(jīng)電源模塊及由IR2103驅(qū)動(dòng)芯片和功率場效應(yīng)管所組成的驅(qū)動(dòng)模塊帶動(dòng)隔膜泵工作。占空比調(diào)節(jié)模塊由單片機(jī)產(chǎn)生方波信號(hào)，其輸出不同脈寬的電壓到隔膜泵電機(jī)兩端，從而使流量調(diào)節(jié)得以實(shí)現(xiàn)。
　　 3、根據(jù)系統(tǒng)試驗(yàn)需要，設(shè)計(jì)并搭建了霧滴分布試驗(yàn)

4、臺(tái)、霧滴粒徑測量試驗(yàn)臺(tái)、霧滴速度場試驗(yàn)臺(tái)并確定了基本的試驗(yàn)方法。試驗(yàn)在方波信號(hào)頻率為8kHz下進(jìn)行，將占空比調(diào)節(jié)范圍設(shè)定為40％-100％，并劃分為40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％七個(gè)擋，分別測量對應(yīng)擋位下的流量控制性能以及霧滴分布、霧滴粒徑、噴霧角、噴霧速度場等噴霧特性。
　　 4、對試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了細(xì)致分析并對各工況下噴霧量控制和噴霧特性進(jìn)行了詳細(xì)論述。結(jié)果表明，該噴霧量控制系統(tǒng)的噴霧量是關(guān)于占空比

5、的二次曲線（相關(guān)度達(dá)0.98），噴霧量調(diào)節(jié)范圍為1.71。隨著占空比的增大、霧量分布越來越分散，分布跨度越來越大，基本呈現(xiàn)由中間向兩邊逐漸減小的正態(tài)分布。霧滴粒徑隨占空比的增大呈逐漸減小趨勢，當(dāng)占空比從40％增加到100％，DV0.5減小32.386μm，粒徑變化范圍基本位于一個(gè)相對合理的值域。隨著占空比的增大，噴霧角總體呈現(xiàn)緩慢增大的趨勢，最小值為41.53°，最大值為61.78°。隨著噴霧量的增大，霧滴速度也隨之增大，形成較為明顯的