喷头转动特性监测系统开发

发布时间：2020-04-28 13:08

【摘要】：不均匀的喷灌，不仅会造成作物生长不齐，降低作物的增产幅度和质量，而且会出现地表径流的情况，导致水资源浪费和土壤养分流失。喷灌均匀性的影响因素很多，直接影响喷头的因素有水利性能、转动均匀性、水量分布和喷头布置形式等。其中转动均匀性主要由喷头转速特性决定，为了方便准确地测定喷灌用旋转式喷头的转动特性，本文借助单片机技术、传感器技术、通信技术、Keil软件编程技术、VisualStudio2008软件编程技术和数据库技术，采用上位机和下位机集成、测试、优化相结合的方法，开发了一种适用于喷灌用旋转式喷头的喷头转速传感器及监测系统。具体内容如下：（1）本次设计主要针对雨鸟公司生产的摇臂式旋转喷头，对转动特性监测系统进行了整体设计，给出了测量装置的整体布局，进行了系统硬件选型，通过预实验确定了霍尔传感器的安装数目；进行系统硬件电路设计及软件设计后，完成系统调试并进行了最终试验，得出喷头转动特性。（2）分别对监测系统的主控制器、数据采集模块、显示模块、数据传输模块、数据存储模块以及电源模块进行硬件的选型和电路设计。本系统选择STC89C52单片机作为系统的主控制器；采用74HC14芯片作为反向缩小电路的主要处理芯片，，并且为节省空间制作了反向缩小电路的PCB板；数据传输模块采用JZ871无线数字传输模块,最后选择可调电源为系统中各模块硬件电路供电。（3）采用C语言开发了监测系统的下位机软件，主要包括初始化模块、数据采集模块、中断模块、数据存储模块以及串口通信模块；上位机软件利用Visual Studio2008开发平台，采用C#语言编写上位机程序，实现了与下位机的通信功能以及显示和存储下位机所上传的数据。（4）制作了传感器固定圆盘，感应磁杆等辅助部件，完成了监测系统的整体开发，进行了系统软硬件的联合调试和试验。试验结果表明，系统在无人监管的工作环境下，下位机能够自动采集和存储数据，并通过无线数传模块将采集数据实时上传至上位机，上位机完成数据的显示、分析和存储。通过对比试验可得，系统性能稳定、重复性好，最大绝对误差为0.21s，最大相对误差为8.75%，最大平均误差为2.42%。转速特性测量装置也较准确的反映了摇臂式喷头在每转一圈中的转动特性，转速测量系统能够满足摇臂式喷头转动特性的方便、准确和实时测量的需要。
【图文】：

开关型,霍尔传感器,文成

器 B、硅霍尔片 C、差分放大器 D、施密特触发器 E、OC 门图 1-1 开关型霍尔传感器构成Fig 1-1 Switch Type of Hall Sensors图 1-2 输出电压与外加磁感应强度关系The Relationship between Output Voltage and Magnetic Induction Inte究现状外专家学者在电动机、涡轮增压器等高转速机构测速方面思宏等 2002；Chen Guobin et al. 2011），王文成设计了一测速系统用来测量电机转速（王文成 2011）；有研究人员BrpBopBVo高低释放点工作点

示意图,喷头,转速传感器,示意图

1.磁体 2.电磁感应探头图 1-3 喷头转速传感器示意图Fig1-3 Nozzle rotating speed sens接设计安装在转动喷头内部，对原有的设计参数有所改动，若装若拆卸极不方便。装置了一个灌溉系统，该系统在喷头输模块。利用采集卡将采集到的端无线接收器上，再由上位机对题是测速装置复杂，信号采集和匀性进行了研究，在喷头四周均
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S277.94

【参考文献】