一种雾滴大小控制装置及施药过程中的控制方法与流程

1.本发明适用于施药控制技术领域，具体提供了一种雾滴大小控制装置及施药过程中的控制方法。


背景技术：

2.中国是一个农业大国，农药生产技术已处于国际先进水平，随着科技的发展，用于施药的植保无人机已经广泛应用于农业植保领域。植保无人机操作简单、安全、可靠、高效，受到大多数农场承包商和农民的青睐，植保无人机在进行农药喷洒时需要控制喷雾器喷出的雾滴大小，由于雾滴大利于沉降，而雾滴小覆盖度高、渗透性好，要使药剂发挥最佳效果，最好的办法就是在大小雾滴中找到一个合适的平衡点，即最佳粒径，充分发挥粒径大小所带来的优势，从而有效防治病虫草害。
3.在植保无人机施药过程中，由于喷雾头本身的结构不同，安装好喷雾头进行施药操作时，操作人员只能在一定范围内控制雾滴粒径的大小，不能满足实际生产需求，通常操作人员施药都会携带雾滴粒径不同的喷雾头，根据不同的施药条件挑选使用，更换喷雾头时，需要将无人机回收后更换，影响施药效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种雾滴大小控制装置，能够在施药过程中完成不同喷药装置切换。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种雾滴大小控制装置，包括安装在植保无人机上的药箱，固定在所述药箱上的气泵与电机，所述气泵的输气管与所述药箱连接并连通，所述药箱底部开设有两个通孔，所述药箱内在两个所述通孔上方均固定有阻流杆，两个所述阻流杆分别能够与第一输药管、第二输药管相匹配，所述第一输药管、第二输药管穿过所述通孔且分别与第一喷药装置、第二喷药装置连接并连通，所述药箱上还安装有切换机构，所述电机驱动所述切换机构实现所述第一输药管、第二输药管反向运动交替与所述阻流杆配合。
6.优选的，所述切换机构包括与电机的输出轴同轴固定的齿轮，所述齿轮与第一齿条、第二齿条啮合，所述第一齿条、第二齿条分别与第一滑块、第二滑块的一端固定连接，所述第一滑块、第二滑块分别与固定在药箱上的第一导轨、第二导轨滑动配合，所述第一滑块、第二滑块的另一端分别通过第一弯折杆、第二弯折杆与第一喷药装置、第二喷药装置固定连接。
7.优选的，所述第一喷药装置包括与所述第一输药管连接并连通且与所述第一弯折杆连接的第三输药管，与所述第三输药管连接并连通的第一喷药头，所述第一喷药头外侧安装有能够转动的转笼，所述转笼同轴固定驱动扇，所述药箱底部安装有与所述驱动扇配合的风机；所述第一喷药头的外壁环形开设有多个第一喷药口。
8.优选的，所述第二喷药装置包括与所述第二输药管连接并连通且与所述第二弯折
杆连接的第四输药管，所述第四输药管连接并连通有螺旋管，套设在所述螺旋管外部并与所述第四输药管固定的第二喷药头；所述第二喷药头的外壁环形开设有多个第二喷药口。
9.优选的，所述药箱上固定有与所述气泵电连接的蓄电池，所述气泵还与遥控器无线通信连接，所述蓄电池与所述风机电连接。
10.优选的，所述药箱上固定有弯折挡板，所述弯折挡板上设置有能够与第二齿条搭接的感应开关，所述感应开关与所述风机电连接。
11.优选的，所述第一输药管、第二输药管内壁设置有橡胶层。
12.优选的，所述药箱侧壁安装有风速传感器，所述风速传感器与所述电机无线通信连接。
13.优选的，所述电机为步进电机且其与遥控器无线通信连接。
14.本发明的利用上述雾滴大小控制装置控制施药过程中雾滴大小的方法包括以下步骤：
①
将待施药的药液加入至药箱中；
②
启动无人机飞行至待施药区域上方，通过遥控器启动气泵与电机；
③
操作人员判断需要喷洒小粒径雾滴，通过遥控器控制电机逆时针转动，操作人员判断需要喷洒大粒径雾滴，通过遥控器控制电机顺时针转动；
④
第一喷药装置喷药过程中，风速传感器检测到外部环境不利于雾滴沉降，控制电机顺时针转动。
15.本发明具有以下有益效果：
①
通过设置电机控制的切换机构，实现在施药过程中完成不同喷药装置的切换，减少了操作人员的劳动量，提升了喷药的效率。
16.②
通过旋转的转笼将第一喷药口喷出的药液均匀雾化呈细小的液滴，增加雾滴数目，雾滴击中靶标的概率会显著增加。
17.③
通过设置螺旋管与多个第二喷药口配合，使得水流在螺旋管里通过强有力的旋转运动，喷出时转换成容易沉降的粒径大的雾滴，保证了施药的精准度。
附图说明
18.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：图1为本发明第一视角的结构示意图；图2为本发明第二视角的结构示意图；图3为第一喷药装置的结构示意图；图4为第二喷药装置的结构示意图；图中：10-药箱；20-气泵；200-切换机构；201-电机；202-齿轮；203-第一齿条；204-第二齿条；205-第一滑块；206-第二滑块；207-第一导轨；208-第二导轨；209-第一弯折杆；210-第二弯折杆；21-通孔；30-阻流杆；31-第一输药管；32-第二输药管；40-第一喷药装置；401-第三输药管；402-第一喷药头；403-转笼；404-驱动扇；405-风机；406-第一喷药口；50-第二喷药装置；501-第四输药管；502-螺旋管；503-第二喷药头；504-第二喷药口；60-蓄电池；70-弯折挡板；71-感应开关；80-风速传感器。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合本发明的实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.参见图1，本发明的目的在于提供一种雾滴大小控制装置，包括药箱10，其安装在植保无人机上，药箱10与无人机的安装方式为通过螺栓螺母固定，方便安装与拆卸，药箱10内盛放待喷洒的药液，所述药箱10上固定有气泵20，所述气泵20输气管的端部与所述药箱10固定连接并连通，所述药箱10底端开设有两个通孔21，所述药箱10内部在两个所述通孔21正上方分别固定有阻流杆30，两个所述阻流杆30分别能够与第一输药管31、第二输药管32的一端密封配合，具体方式可为当阻流杆30伸入到第一输药管31、第二输药管32内，药箱10内的液体无法进入到输药管内，其中，所述第一输药管31、第二输药管32与阻流杆30配合的一端为上宽下窄的喇叭口设置，使得阻流杆30能够更加精准的伸入到输药管内并与其形成密封配合，所述第一输药管31、第二输药管32穿过药箱10底部开设的通孔21，输药管的外壁与通孔21的配合方式为可移动的密封连接，第一输药管31、第二输药管32分别与第一喷药装置40、第二喷药装置50固定连接并连通，所述药箱10上还安装有切换机构200，电机201驱动切换机构200实现所述第一输药管31、第二输药管32反向上下运动交替与所述阻流杆30密封配合。
21.其中，电机201与气泵20能够与无人机的动力系统电连接，由无人机的动力系统提供驱动力，也可以在药箱10顶部安装蓄电池60，由蓄电池60为气泵20提供电力。
22.其中，所述电机201为步进电机，其优点是它可以根据控制信号逐步移动，每次移动固定的步数，电机201内部配置有驱动模块、与驱动模块电连接的电控模块、与电控模块电连接的无线信号接收模块，操作人员手持遥控器，所述遥控器内配置有无线信号发射模块，无线信号的接收与发射模块使用无线电通讯方式，用户可通过遥控器直接控制电机201。
23.其中，所述气泵20内部配置有驱动模块、与驱动模块电连接的电控模块、与电控模块电连接的无线信号接收模块，操作人员可通过遥控器直接控制气泵20。
24.工作原理：首先通过气泵20向药箱10内输气使得药箱10内气压升高，随后电机201驱动切换机构200实现所述第一输药管31、第二输药管32交替上下运动与所述阻流杆30密封配合，在第一输药管31与阻流杆30密封配合时，药液可以通过第二输药管32进入第二喷药装置50内，经由第二喷药装置50喷出，在第二输药管32与阻流杆30密封配合时，药液可以通过第一输药管31进入第一喷药装置40内，经由第一喷药装置40喷出。
25.本发明通过设置电机201控制的切换机构200，使得操作人员可以在施药过程中远程遥控电机201实现第一喷药装置40、第二喷药装置50的切换，不需要将无人机回收后更换喷头，减少了操作人员的劳动量，提升了喷药的效率。
26.作为本发明的进一步解释，参见图2，所述切换机构200包括与电机201的输出轴同轴固定的齿轮202，所述齿轮202两侧配置有与其啮合的第一齿条203、第二齿条204，所述第一齿条203的下端与第一滑块205的上端固定连接，所述第二齿条204的下端与第二滑块206的上端固定连接，所述第一滑块205配置在所述第一导轨207内并沿其移动，所述第二滑块206配置在第二导轨208内并沿其移动，所述第一导轨207、第二导轨208均固定在药箱10侧
壁，所述第一滑块205的下端与所述第一弯折杆209的一端固定连接，所述第一弯折杆209的另一端与第一喷药装置40固定连接，所述第二滑块206的下端与所述第二弯折杆210的一端固定连接，所述第二弯折杆210的另一端与所述第二喷药装置50固定连接。
27.工作原理：需要第一喷药装置40喷洒药液时，电机201的输出轴逆时针转动，从而带动了齿轮202逆时针转动，由于齿轮202与第一齿条203、第二齿条204啮合，带动了第一齿条203向下移动，第二齿条204向上移动，从而带动了第一滑块205向下移动，第二滑块206向上移动，第一滑块205向下移动带动了第一弯折杆209向下移动，从而带动了第一喷药装置40及第一输药管31向下移动，第二滑块206向上移动带动了第二弯折杆210向上移动，从而带动了第二喷药装置50及第二输药管32向上移动，阻流杆30不与第一输药管31接触，药液可以通过第一输药管31进入到第一喷药装置40内，经由第一喷药装置40喷出，此时阻流杆30伸入到第二输药管32内形成密封配合，药液无法进入第二输药管32；需要第二喷药装置50喷洒药液时，电机201的输出轴顺时针转动，从而带动了齿轮202顺时针转动，由于齿轮202与第一齿条203、第二齿条204啮合，带动了第二齿条204向下移动，第一齿条203向上移动，从而带动了第二滑块206向下移动，第一滑块205向上移动，第二滑块206向下移动带动了第二弯折杆210向下移动，从而带动了第二喷药装置50及第二输药管32向下移动，第一滑块205向上移动带动了第一弯折杆209向上移动，从而带动了第一喷药装置40及第一输药管31向上移动，阻流杆30不与第二输药管32接触，药液可以通过第二输药管32进入到第二喷药装置50内，经由第二喷药装置50喷出，此时阻流杆30伸入到第一输药管31内形成密封配合，药液无法进入第一输药管31。
28.作为本发明的进一步解释，参见图1、图3，所述第一喷药装置40包括与所述第一输药管31固定密封连接并连通的第三输药管401，所述第三输药管401的一端与所述第一弯折杆209固定连接，所述第三输药管401的另一端与第一喷药头402固定连接并连通，所述第一喷药头402中部的外圆周面通过轴承安装有转笼403，所述转笼403与驱动扇404同轴固定，也就是说，所述转笼403与驱动扇404可以绕第一喷药头402的中心轴线转动，所述驱动扇404上方配置有风机405，所述风机405固定在所述药箱10底部，所述风机405由蓄电池60提供电力产生高速气流，所述第一喷药头402的外壁环形开设有多个第一喷药口406；所述药箱10上固定有弯折挡板70，所述弯折挡板70上设置有能够与第二齿条204搭接的感应开关71，所述感应开关71与所述风机405电连接。
29.工作原理：第二齿条204向上移动并与感应开关71搭接，感应开关71启动风机405，风机405吹出的高速气流带动驱动扇404转动，从而带动转笼403转动，此时，第二齿条204向上移动后，药液经由第一输药管31进入第三输药管401内，随后进入第一喷药头402经由第一喷药口406喷出，喷出的药液被转动的转笼403分散，大液滴被分解为更细小的液滴，形成更细腻的雾化。
30.本发明通过旋转的转笼403将第一喷药口406喷出的药液均匀雾化成粒径小的雾滴，随着雾滴粒径的缩小，雾滴数目呈几何级速度增加，而随着雾滴数量的增加，农药击中靶标的概率会显著增加，覆盖也会更加均匀；因此具备喷雾均匀，喷洒范围广的优点。
31.作为本发明的进一步解释，参见图4，所述第二喷药装置50包括与所述第二输药管32固定连接并连通的第四输药管501，所述第四输药管501与第二弯折杆210固定连接，第四输药管501的下端与螺旋管502的一端固定连接并连通，所述螺旋管502的外部套设有第二
喷药头503，第二喷药头503的上端固定在第二输药管32的外壁，所述第二喷药头503的外壁环形开设有多个第二喷药口504。
32.工作原理：药箱10中的药液由第二输药管32进入到螺旋管502内，一边旋转一边向下作螺旋线运动，从螺旋管502流出后，水流沿螺旋管502出口处切线运动，从第二喷药头503的外壁开设的多个第二喷药口504喷出，形成粒径比较大的雾滴。
33.本发明通过设置螺旋管502与多个第二喷药口504配合，使得水流在螺旋管502里通过强有力的旋转运动，喷出时转换成粒径大的雾滴，粒径大的雾滴易沉降，不易蒸发散失，在大风天气下不容易随风漂移，保证了施药的精准度。
34.作为本发明的进一步解释，参见图1，所述第一输药管31、第二输药管32内壁设置有橡胶层，可以有效地填充输药管与阻流杆30配合中的不平整部分和微小孔隙，从而提高输药管与阻流杆30之间的密封性。
35.作为本发明的进一步解释，参见图1，所述药箱10侧壁安装有风速传感器80，所述风速传感器80内配置有信号发射模块，信号发射与接收使用无线电通讯，也就是说信号发射模块发出的信号能被电机201的无线信号接收模块识别，当第一喷药装置40喷药时，风速传感器80工作对风速进行实时监测，若风速传感器80检测到喷药环境中风速超过设定阈值，则判断在此环境下不利于雾滴沉降，则向电机201发送信号，控制电机201顺时针转动，切换至第二喷药装置50喷药，使得本发明在面对突然起风的情况时，可以及时切换至第二喷药装置50喷药，避免雾滴被大风吹散影响施药的效果与精准度。
36.本发明的利用上述雾滴大小控制装置控制施药过程中雾滴大小的方法包括以下步骤：
①
将待施药的药液加入至药箱10中；
②
启动无人机飞行至待施药区域上方，通过遥控器启动气泵20与电机201；
③
操作人员判断需要喷洒小粒径雾滴，通过遥控器控制电机201逆时针转动，操作人员判断需要喷洒大粒径雾滴，通过遥控器控制电机201顺时针转动；
④
第一喷药装置40喷药过程中，风速传感器80检测到外部环境不利于雾滴沉降，控制电机201顺时针转动。
37.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种雾滴大小控制装置，包括安装在植保无人机上的药箱（10），固定在所述药箱（10）上的气泵（20）与电机（201），其特征在于，所述气泵（20）的输气管与所述药箱（10）连接并连通，所述药箱（10）底部开设有两个通孔（21），所述药箱（10）内在两个所述通孔（21）上方均固定有阻流杆（30），两个所述阻流杆（30）分别能够与第一输药管（31）、第二输药管（32）相匹配，所述第一输药管（31）、第二输药管（32）穿过所述通孔（21）且分别与第一喷药装置（40）、第二喷药装置（50）连接并连通，所述药箱（10）上还安装有切换机构（200），所述电机（201）驱动所述切换机构（200）实现所述第一输药管（31）、第二输药管（32）反向运动交替与所述阻流杆（30）配合。2.根据权利要求1所述的雾滴大小控制装置，其特征在于，所述切换机构（200）包括与电机（201）的输出轴同轴固定的齿轮（202），所述齿轮（202）与第一齿条（203）、第二齿条（204）啮合，所述第一齿条（203）、第二齿条（204）分别与第一滑块（205）、第二滑块（206）的一端固定连接，所述第一滑块（205）、第二滑块（206）分别与固定在所述药箱（10）上的第一导轨（207）、第二导轨（208）滑动配合，所述第一滑块（205）、第二滑块（206）的另一端分别通过第一弯折杆（209）、第二弯折杆（210）与第一喷药装置（40）、第二喷药装置（50）固定连接。3.根据权利要求2所述的雾滴大小控制装置，其特征在于，所述第一喷药装置（40）包括与所述第一输药管（31）连接并连通且与所述第一弯折杆（209）连接的第三输药管（401），与所述第三输药管（401）连接并连通的第一喷药头（402），所述第一喷药头（402）外侧安装有能够转动的转笼（403），所述转笼（403）同轴固定有驱动扇（404），所述药箱（10）底部安装有与所述驱动扇（404）配合的风机（405）；所述第一喷药头（402）的外壁环形开设有多个第一喷药口（406）。4.根据权利要求2所述的雾滴大小控制装置，其特征在于，所述第二喷药装置（50）包括与所述第二输药管（32）连接并连通且与所述第二弯折杆（210）连接的第四输药管（501），所述第四输药管（501）连接并连通有螺旋管（502），套设在所述螺旋管（502）外部并与所述第四输药管（501）固定的第二喷药头（503）；所述第二喷药头（503）的外壁环形开设有多个第二喷药口（504）。5.根据权利要求1所述的雾滴大小控制装置，其特征在于，所述药箱（10）上固定有与所述气泵（20）电连接的蓄电池（60），所述气泵（20）还与遥控器无线通信连接，所述蓄电池（60）与所述风机（405）电连接。6.根据权利要求1所述的雾滴大小控制装置，其特征在于，所述药箱（10）上固定有弯折挡板（70），所述弯折挡板（70）上设置有能够与所述第二齿条（204）搭接的感应开关（71），所述感应开关（71）与所述风机（405）电连接。7.根据权利要求1所述的雾滴大小控制装置，其特征在于，所述第一输药管（31）、第二输药管（32）内壁设置有橡胶层。8.根据权利要求1所述的雾滴大小控制装置，其特征在于，所述药箱（10）侧壁安装有风速传感器（80），所述风速传感器（80）与所述电机（201）无线通信连接。9.根据权利要求1所述的雾滴大小控制装置，其特征在于，所述电机（201）为步进电机且其与遥控器无线通信连接。10.一种在施药过程中控制雾滴大小的方法，其特征在于，包括以下步骤：
①
将待施药的药液加入至药箱（10）中；
②
启动无人机飞行至待施药区域上方，通过遥控器启动气泵（20）与电机（201）；
③
操作人员判断需要喷洒小粒径雾滴，通过遥控器控制电机（201）逆时针转动，操作人员判断需要喷洒大粒径雾滴，通过遥控器控制电机（201）顺时针转动；
④
第一喷药装置（40）喷药过程中，风速传感器（80）检测到外部环境不利于雾滴沉降，控制电机（201）顺时针转动。

技术总结
本发明适用于施药控制技术领域，提供了一种雾滴大小控制装置及施药过程中的控制方法。包括安装在植保无人机上的药箱，固定在药箱上的气泵与电机，气泵的输气管与药箱连接并连通，药箱底部开设有两个通孔，药箱内在两个通孔上方均固定有阻流杆，两个阻流杆分别能够与第一输药管、第二输药管相匹配，第一输药管、第二输药管穿过通孔且分别与第一喷药装置、第二喷药装置连接并连通，药箱上还安装有切换机构，电机驱动切换机构实现第一输药管、第二输药管反向运动交替与阻流杆配合，实现在施药过程中完成不同喷药装置的切换，减少了操作人员的劳动量，提升了喷药的效率。提升了喷药的效率。提升了喷药的效率。


技术研发人员：范丰梅 高淑荣 张召水 李凯 张学芬
受保护的技术使用者：山东亿嘉农化有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/9/12