智能模块化喷雾器

【摘 要】根据农业生产生活的需要，以AT89C51单片机为核心设计了一款智能模块化喷雾器。该设计分为四个模块：喷雾器主题模块、水箱、喷头和动力推进系统。主题模块实现内部供电和外不供电；水箱部分运用超声波传感器和蜂鸣器可以实现药桶水位监控和自动报警；喷头部分可实现手动控制和自动控制；动力推进系统由舵机和传感器模块组成。该设计应用可以提高农业作业效率和安全性，同时模块化的组合可使用户自由选择搭配功能，非常适应现代化农业管理。

【关键词】单片机；模块化 ；超声波传感器 ；现代化农业

Abstract： according to the needs of agricultural production and life， using AT89C51 microcontroller as the core of a modular design of intelligent sprayer. The design is divided into four modules： spray theme module， water tank， the nozzle and the propulsion system. The theme of the internal power supply module realization and external non power supply； the water tank using the ultrasonic sensor and the buzzer can realize the medicine barrel water level monitoring and alarm； the nozzle part can realize manual control and automatic control； power propulsion system by actuator and sensor modules. The design of application can improve agricultural operation efficiency and safety， and the modular combination allows users to freely choose collocation function， very adapt to modern agricultural management.

Keywords： single chip microcomputer； modularization； ultrasonic sensor； modern agriculture

0引言

农业用喷雾器是农业机械的重要组成部分，是农民在喷药、施肥过程中不可缺少的常用小型农用机械。施药效率高低、喷药范围远近、农药浪费等问题直接影响生产生活效率和经济效益。目前市场上有的自动喷雾器虽已解决了背负喷雾器喷洒过程中人的手动操作喷药过程，但离人们的想象中的还相差甚远；有的虽然不用人力背负，但需拖拉机等农用机械的拖动，不能够轻松省力的喷药。随着科学技术的发展，模块化的方法和理念被引入到企业的生产和管理中，成为推动产业结构调整和升级的革命性力量。该模块化电动喷雾器的出现方便了人们的生产生活，解决了轻松喷药的问题。它的设计结构简单、使用安全、市场需求量大、生产投入不大，容易拼装，模块化电动喷雾器的研制有了更大的发展空间。

1系统设计方案

使用时，打开系统电源，超声波传感器开始检测药液位置，防止装水过量。开始工作时，舵机开始转动为整个系统动力，节省人力。当药液不足时，系统报警，喷雾器停止工作，提醒加药。水泵的开关可以有遥控开关实现。当到达地头时，关闭水泵和机器。当工作中系统电量不足时，可以用蓄电池供电，不影响作业效率。系统设计方案如图1-1：

图 1-1 整体控制框图

2硬件设计

2.1硬件整体设计

模块化电动喷雾器主要由电动喷雾器主体模块、水箱、喷雾头和动力系统四部分组成。其中喷雾器的抽水和喷水都通过电动隔膜泵实现；水箱部分盛放药物；喷雾头采用机载喷头；动力系统采用舵机提供动力。

电动喷雾器主体模块由电动隔膜泵、蓄电池、直流变压器、电动车电源接头、喷雾器进水管、出水管构成。其中所采用的电动隔膜泵结构紧凑，体积小，重量轻，运转平稳，噪音低，使用寿命长；电动车电源接头的使用方便了充电，为喷雾器的使用时间提供了保障。

水箱部分由单片机和超声波传感器、蜂鸣器组成检测模块。蜂鸣器驱动电路是采用三极管驱动，经过三极管的放大给蜂鸣器提供稳定的电流输出。当启动喷雾器时，单片机开始检测水位，提醒加药；当过量时，提醒停止加药。喷雾头可以根据需求自主更换。动力推进系统采用单片机控制舵机转动，通过机械结构连接轴承带动轮子转动节省人力。

2.2 DC-DC变换

图2-1硬件设计图

3主程序设计流程图

该程序主要是检测药桶液位的情况，实现对液位的监控并报警提醒。以及控制遥控开关对喷雾器的开闭。如图3-1所示：

4结束语

该作品主要体现了模块化，当自带电源耗尽时可以切换电动车电源。可以通过电动车直流变压器直接将电动自行车、电动三轮车的48v-64v电压变压为水泵所需要的12v电压；本设计方便实用，可以安装在独轮小推车、电动三轮车等工具上，与普通背式喷雾器相比省时省力、效率高、噪声小；操作简单方便，遥控手动开关自由切换、压力大、喷药范围广、射程远；电动喷雾器的设计结 构 简 单、价 格 低 廉、市 场 需 求 量 大、生 产 投 入不 大，容 易 拼 装 ；模块化的组合可使用户自由选择搭配功能，非常适应现代化农业管理。

图3-1主程序流程图

参考文献：

【2】李全利，迟荣强编著单片机原理及接口技术高等教育出版社，2004.1

【4】明立娟. 直流电机控制系统[D].电子科技大学，2008.

【5】衡耀付，陈富军. 一种基于UC3842的新型开关稳压电源设计[J]. 电力自动化设备，2009，09：133-136.

作者简介：吴新棒 男 河南邓州人 电子信息工程专业 张光绪 男 山东济宁人 电子信息工程专业。