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西甲皇家社会vs维戈塞尔塔直播: 基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制系統及控制方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201610393951.9

申請日:

20160603

公開號:

CN105961152A

公開日:

20160928

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G25/16,H02P6/08 主分類號: A01G25/16,H02P6/08
申請人: 江蘇大學
發明人: 湯躍,吳晨,湯玲迪
地址: 212013 江蘇省鎮江市京口區學府路301號
優先權: CN201610393951A
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610393951.9

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法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明提供了一種基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制系統及控制方法,控制系統,包括手機APP、微處理器、速度檢測???,GPRS無線數據傳輸???、卷盤層數檢測???,卷盤噴灌機中采用無刷直流電機替代水渦輪裝置,以微控制器為核心,經GPRS??橛氚滄渴只型ㄑ?,實現對卷盤噴灌機速度的實時精確的控制,它可以極大的增強噴車頭回收速度的可調性,以適應不同的耕作物與耕作環境,同時卷盤噴灌機的控制系統安在了手機上,實現了工作人員可以在非現場的情況監控噴灌機的工作狀態,極大的解放人力。

權利要求書

1.基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制系統,其特征在于,包括手機APP、服務器、微處理器、速度檢測???、GPRS無線數據傳輸???、卷盤層數檢測???,卷盤噴灌機中采用無刷直流電機替代水渦輪裝置,所述無刷直流電機的電機輸出軸連接到齒輪變速箱上;所述無刷直流電機通過齒輪變速箱帶動卷盤旋轉,提供噴車頭回收的動力;所述速度檢測??樽霸謚繃韉緇氖涑鮒嶸?,并與微處理器電聯接;所述速度檢測??橛糜詡觳庵繃韉緇氖凳彼俁?,并將速度信號傳輸至微處理器;所述卷盤層數檢測??樽壩誥砼壇萋稚?,與微處理器連接,用于測量獲得卷盤總層數,每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比的數據,并將數據傳輸至微處理器;所述手機APP包括登陸???、噴灌機參數設置???、噴灌機參數顯示???,所述登陸??橛糜謨沒Ш頭衿鶻惺萁換?,所述噴灌機參數設置??橛糜諫柚門綣嗷砼袒厥賬俁?,所述噴灌機參數顯示??橛糜諳允綠PRS??櫸⑺突乩吹木砼袒厥賬俁?、總層數,每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比;所述微處理器包括LCD顯示???、故障報警???、串口收發???、速度控制信號調理???;所述串口收發??橛糜謔迪諫PRS無線數據傳輸??橛胛⒋砥骷淶耐ㄑ?;所述速度控制信號調理??橛糜詬軦PP設置的速度值與速度檢測??榧觳獾奈匏⒅繃韉緇氖凳彼俁炔裳到蠵ID運算,并將運算結果發送至直流電機,調整直流電機的轉速;所述LCD顯示??橛糜諳允局繃韉緇氖凳弊?、卷盤回收速度、總層數,每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比的信息;所述故障報警??楦菟俁燃觳餑?榧觳獾鬧繃韉緇氖凳彼俁扔肽誆可瓚ǖ乃俁戎到斜冉?,如果達到報警要求則報警;所述的GPRS無線通信??橥ü謨胛⒋砥鶻辛?,并實現微處理器與服務器的數據傳輸;所述GPRS無線通信??榘絳攀輾⒛??、GSM數據收發???;所述短信收發??橛糜諍虯PP進行短信的收發交互,所述GSM數據收發??橛糜諍虯PP進行2/3G流量數據的交互。2.根據權利要求1所述的卷盤噴灌機速度控制系統,其特征在于,所述報警??椴捎梅涿鞅ň?,并在LCD屏幕上輸出報警信息。3.根據權利要求1所述的卷盤噴灌機速度控制系統,其特征在于,所述速度檢測??槲舳釁?,固定安裝于卷盤齒輪的一邊。4.根據權利要求1所述的卷盤噴灌機速度控制系統,其特征在于,所述微處理器采用32位Cortex-M3架構的處理器。5.基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)開啟手機APP,進行網絡連接,進行用戶登錄;(2)進入噴灌機參數設置界面,設置需要的參數值,并發送到微處理器;(3)裝在無刷直流電機輸出軸上的速度檢測??橛糜詡觳馕匏⒅繃韉緇氖凳彼俁?,并將速度信號傳輸至微處理器;(4)微處理器內部的速度控制信號調理??橛糜詬軦PP設置的速度控制值與速度檢測??榧觳獾鬧繃韉緇氖凳彼俁炔裳到蠵ID運算,并將運算結果發送至直流電機,調整直流電機的轉速;(5)轉載在卷盤上的卷盤層數檢測??榧觳獾階懿閌?、每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比的信息后,傳輸給微處理器,微處理器接收后通過GPRS無線通信??櫸⑼鵄PP,相關數據顯示在APP卷盤參數顯示??檣?。

說明書

技術領域

本發明屬于遠程監控與電機控制領域,具體涉及一種基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制系統及方法。

背景技術

我國作為傳統的農業大國,世界上人口最多的國家,每年消耗的糧食也最多,水資源總量雖然豐富,但人均占有量只有世界人均的1/4,其中農業用水約占全國水消耗總量的60%以上,在農業領域推進節水灌溉對保障國家供水及糧食安全、建設和恢復良好生態系統均具有重大意義。卷盤式噴灌機是上世紀70年代左右在移管式噴灌機改進而來的一種結構緊湊、操縱方便,可以自走在田間作業的一種新穎的噴灌機設備。但傳統的卷盤式噴灌機存在著卷盤驅動方式落后、能耗大,速度控制不便,需要現場看護人員等不足之處。隨著現代電子信息技術的發展,本發明采用無刷直流電機代替傳統的水渦輪驅動,以32位微控制器為核心,經GPRS??橛氚滄渴只型ㄑ?,實現對卷盤噴灌機速度的實時精確的控制,同時卷盤噴灌機工作時的相關狀態信息也可以通過無線數據傳輸??櫬厥只?,它可以極大的增強噴車頭回收速度的可調性和對現場工作狀況的監控,以適應不同的耕作物與耕作環境,同時卷盤噴灌機的控制系統安在了手機上,工作人員可以在非現場的情況監控噴灌機的工作狀態,極大的解放人力。

發明內容

針對現有技術中驅動方式落后,耗能大,卷盤噴灌機車頭回收速度調節不便等不足之處,本發明提供一種基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制系統及控制方法。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的。

基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制系統,其特征在于,包括手機APP、微處理器、速度檢測???,GPRS無線數據傳輸???、卷盤層數檢測???,卷盤噴灌機中采用無刷直流電機替代水渦輪裝置,所述無刷直流電機的電機輸出軸連接到齒輪變速箱上;所述無刷直流電機通過齒輪變速箱帶動卷盤旋轉,提供噴車頭回收的動力;

速度檢測??樽霸謚繃韉緇氖涑鮒嶸?,并與微處理器電聯接;所述速度檢測??橛糜詡觳獾鬧繃韉緇氖凳彼俁?,并將速度信號傳輸至微處理器。

手機APP包括登陸???、噴灌機參數設置???、噴灌機參數顯示???,所述登陸??橛糜謨沒Ш頭衿鶻惺萁換?,所述噴灌機參數設置??橛糜諫柚門綣嗷砼袒厥賬俁?,所述噴灌機參數顯示??橛糜諳允綠PRS??櫸⑺突乩吹木砼袒厥賬俁?、總層數,每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比。

微處理器包括LCD顯示???、故障報警???、串口收發???、速度控制信號調理???。

串口收發??橛糜謔迪諫PRS無線數據傳輸??橛胛⒋砥骷淶耐ㄑ?;

速度控制信號調理??橛糜詬軦PP設置的速度值與速度檢測??榧觳獾奈匏⒅繃韉緇氖凳彼俁炔裳到蠵ID運算,并將運算結果發送至直流電機,調整直流電機的轉速;

故障報警??楦菟俁燃觳餑?榧觳獾鬧繃韉緇氖凳彼俁扔肽誆可瓚ǖ乃俁戎到斜冉?,如果達到報警要求則報警;

GPRS無線數據傳輸??橥ü謨胛⒋砥鶻辛?;所述GPRS無線數據傳輸??榘絳攀輾⒛??、GSM數據收發???;所述短信收發??橛糜諍虯PP進行短信的收發交互,所述GSM數據收發??橛糜諍虯PP進行2/3G流量數據的交互;

LCD顯示??橛糜諳允局繃韉緇氖凳弊?、卷盤回收速度、總層數,每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比的信息;

卷盤層數檢測??橛糜誆飭炕竦鎂砼套懿閌?,每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比的數據。

優選地,所述報警??椴捎梅涿鞅ň⒃贚CD屏幕上輸出報警信息。

優選地,所述速度檢測??槲舳釁?,固定安裝于卷盤齒輪的一邊。

優選地,所述微處理器采用32位Cortex-M3架構的處理器。

優選地,所述安卓APP使用的無線網絡為數據流量、短信和WIFI技術。

基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制方法,其特征在于,包括以下步驟:

(1)開啟手機APP,進行網絡連接,進行用戶登錄;

(2)進入噴灌機參數設置界面,設置需要的參數值,并發送到微處理器;

(3)裝在無刷直流電機輸出軸上的速度檢測??橛糜詡觳馕匏⒅繃韉緇氖凳彼俁?,并將速度信號傳輸至微處理器;

(4)微處理器內部的速度控制信號調理??橛糜詬軦PP設置的速度控制值與速度檢測??榧觳獾鬧繃韉緇氖凳彼俁炔裳到蠵ID運算,并將運算結果發送至直流電機,調整直流電機的轉速;

(5)轉載在卷盤上的卷盤層數檢測??榧觳獾階懿閌?、每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比的信息后,傳輸給微處理器,微處理器接收后通過GPRS無線數據傳輸??櫸⑼鵄PP,相關數據顯示在APP卷盤參數顯示??檣?,并通過串行口傳輸數據顯示在LCD屏上

有益效果

本發明與現有技術相比有益效果如下:

1.在構造上舍去了水渦輪裝置,采用無刷直流電機代替,與水渦輪相比它的速度控制更加精確與便捷,能耗更加低,引入的電驅動方式為施加更加優化的控制算法奠定基礎。

2.GPRS無線數據傳輸??橛?2位微控制器??櫚撓τ迷鑾苛司砼膛綣嗷淖遠胄畔⒒潭?,引入了現代廣泛普及的移動手持設備,使得工作人員能在非現場的條件下遠程的監控噴灌機的工作狀態。

附圖說明

圖1為本發明所述控制系統的結構框圖。

圖2為手機APP結構圖。

圖3為手機APP中的流程圖。

圖4為本發明無刷直流電機速度控制調節流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明,但本發明的?;し段Р⒉幌抻詿?。

基于無刷直流電機與安卓APP的卷盤噴灌機速度控制系統總體結構如圖1所示,卷盤噴灌機中采用無刷直流電機替代水渦輪裝置,所述無刷直流電機的電機輸出軸連接到齒輪變速箱上;所述無刷直流電機通過齒輪變速箱帶動卷盤旋轉,提供噴車頭回收的動力。包含手機APP、微處理器、速度檢測???,GPRS無線數據傳輸???、卷盤層數檢測???。

手機APP的??榻峁谷繽?。手機APP在連接上網絡后,用戶通過設置用戶名和密碼連接到服務器,服務器將通過APP一起發送過來的目的端IP和端口找到相應的GPRS無線數據傳輸???,建立連接。GPRS無線數據傳輸??橥ü曜糢SART串口與微處理器相連,微處理器這里使用STM32。微處理器通過速度信號調理??槭涑鼉撲愫蟮目刂菩藕鷗匏⒅繃韉緇?,無刷直流電機通過安裝在電機輸出軸上的速度監測??椴飭康緇氖凳彼俁?,再反饋回微處理器以供微處理器矯正電機速度。同時,安裝在卷盤上的卷盤層數檢測??橐步觳獾降淖懿閌?、每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比送到微處理器處理。

安卓APP流程圖如圖3。安卓APP安裝在具有網絡連接功能的安卓移動設備上,包含登陸???、卷盤噴灌機參數設置???、卷盤噴灌機參數顯示???。

用戶在操作APP時,首先進行網絡連接,然后進行用戶登錄。APP將發送內置的目標卷盤噴灌機識別信息到服務器上,服務器識別APP和對應的卷盤噴灌機后,將直接轉發APP的相關控制信息到微處理器的GPRS無線數據傳輸??檣?,建立了APP到微處理器的虛擬連接。

卷盤噴灌機參數設置??橛美瓷柚門綣嗷繽返幕厥賬俁?。發送的數據經服務器轉發到GPRS無線數據傳輸??檣?,GPRS無線數據傳輸??榻郵盞絞鶯缶詵⑺透鳶TM32微處理器。STM32微處理器將處理串口發送過來的數據并進行解析,舍去數據中數據頭、時間、識別碼等信息,提取所要的設置值。APP也可通過短信息進行噴灌機工作參數的設置,這樣可以不必進行登陸,GPRS無線數據傳輸??櫓邪倉玫腟IM卡即為APP找尋的目標地址,GPRS無線通訊??榻郵盞蕉絳畔⒑缶詵⑺偷絊TM32,STM32進行短信息的解碼提取出設置的速度值。

卷盤噴灌機參數顯示??榭梢韻允咀懿閌?、每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比、回收速度。卷盤層數檢測??橥ü觳庾懿閌?、每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比并將它們通過串口傳回STM32,速度檢測??榧觳獾驕砼痰募詞彼俁群笠餐ü詿豐TM32,STM32在程序內部組織這7組數據,放入一個數組中并加入CRC校驗碼。同時,STM32還將數據數組添加相應的AT指令,通過串口發送給GPRS無線數據傳輸???,GPRS無線數據傳輸??槭侗餉T指令后通過移動網絡發往對應的客戶端。

微處理器包括LCD顯示???、故障報警???、串口收發???、速度控制信號調理???。STM32通過PB0~PB15連接LCD顯示屏的數據口,將對應的信息顯示在LCD屏上。

故障報警??槭且桓齜涿?,它有兩個引腳,一端接電源,一端接STM32GPIO輸出口。如果卷盤回收的速度小于預設的值并且持續時間小于3分鐘,STM32控制蜂鳴器的腳將發出控制電平,蜂鳴器將報警。同時,STM32將把報警信息顯示在LCD屏上;并在內部重新生成一組數組添加進AT指令,通過GPRS無線數據傳輸??櫸⑺偷嬌突Ф送ㄖň畔?。

微處理器中的串口收發??槭導噬鮮荢TM32的串行口1和串行口2,以及對應的代碼塊。STM32的串行口1與GPRS無線數據傳輸??榱?,串口處理代碼中將內置AT的功能選擇碼,通過判斷語句進行功能碼的選擇判斷數據的類型。數據發送時也將進行對應的代碼封裝以適合AT指令的格式。STM32的串行口2與卷盤速度檢測??榱?,數據有固定的組織格式,串口處理代碼將根據預設的協議提取出需要的數據。

速度控制信號調理??槭塹繆貢壤糯竽??,它將STM32端口輸出的電壓比例放大到0~5V,速度控制信號調理??榻骼硨蟮牡繆棺魑匏⒅繃韉緇目刂菩藕攀涑?。

速度監測??橛砂滄霸詰緇涑鮒嶸系幕舳俁卻釁髯槌?。當傳感器的旋轉機構電機輸出軸下旋轉時,會帶動永久磁鐵旋轉,穿過霍爾元件的磁場產生周期性變化,引起霍爾元件輸出電壓變化,通過后續電路處理形成穩定的脈沖電壓信號,STM32將通過配置專門的端口為輸入捕獲模式以對輸入的頻率進行統計,從而獲得電機的實時轉速。

本系統的具體實施步驟敘述如下:

步驟1):APP進行網絡連接,登陸輸入用戶名和密碼,連接到服務器,服務器通過APP一起發送過來的目的端IP和端口找到相應的GPRS無線數據傳輸???,建立連接。如果使用短信模式,無需聯網和登陸,可直接進入參數設置??榻脅問柚?;

步驟2):APP中的噴灌機參數設置??榻脅問柚?;

步驟3):微處理器接收到指令后輸出電機控制信息,電機進入工作狀態,同時速度監測??榭際凳輩飭康緇儼⒎蠢「⒋砥?;

步驟4):微處理器獲得實時速度數據后,如圖4所示將根據APP設置的速度控制值與速度檢測??榧觳獾鬧繃韉緇氖凳彼俁炔裳到蠵ID運算,并將運算結果通過速度信號調理??櫸⑺橢林繃韉緇?,調整直流電機的轉速;

步驟5):裝載在卷盤上的卷盤層數檢測??榧觳獾階懿閌?、每層圈數、每層齒數、大直徑、小直徑、傳動比的信息后,通過串口2傳輸給微處理器,微處理器接收后通過GPRS無線數據傳輸??櫸⑼鵄PP,相關數據顯示在APP卷盤參數顯示??檣?,并通過PB0~PB15口傳輸數據顯示在LCD屏上。

所述實施例為本發明的優選的實施方式,但本發明并不限于上述實施方式,在不背離本發明的實質內容的情況下,本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發明的?;し段?。

關 鍵 詞:
基于 直流電機 APP 噴灌 速度 控制系統 控制 方法
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