武同昆，周超英，謝 鵬

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)，廣東 深圳 518000；2.深圳市先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518000)

?

基于PWM的遠(yuǎn)程控制新型變量噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)

武同昆1,2，周超英1,2，謝 鵬1,2

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)，廣東 深圳 518000；2.深圳市先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518000)

針對(duì)目前地面植保噴霧機(jī)械的局限性，開(kāi)發(fā)了一種新型的變量噴霧系統(tǒng)。該系統(tǒng)在保持電動(dòng)離心噴頭壓力和流量不變的前提下，采用離心霧化方式，霧化盤由三相無(wú)感無(wú)刷直流電機(jī)帶動(dòng)，利用ARM控制器輸出頻率固定占空比不同PWM信號(hào)作為無(wú)刷直流電機(jī)電子調(diào)速器的油門轉(zhuǎn)速信號(hào)，改變霧化盤的轉(zhuǎn)速，從而改變霧滴的粒徑大小及覆蓋率等參數(shù)。該系統(tǒng)采用了一個(gè)功率較大的無(wú)線收發(fā)模塊SI4432，最大距離達(dá)到2km范圍(這也是和其他遠(yuǎn)程噴霧系統(tǒng)相比根本的優(yōu)勢(shì))，用單片機(jī)和上位機(jī)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)地控制霧化盤的轉(zhuǎn)速，同時(shí)在上位機(jī)和液晶屏幕上顯示占空比。最后，利用設(shè)計(jì)的變量噴霧平臺(tái)，在噴頭壓力為0.5MPa、流量為2L/min、霧化盤直徑為58mm的條件下，獲得了離心霧化噴頭在不同的占空比對(duì)應(yīng)的霧滴中值直徑和覆蓋率大小，通過(guò)上位機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)離心噴頭轉(zhuǎn)速的較大范圍的調(diào)整，可以在不同噴霧環(huán)境下針對(duì)不同的農(nóng)作物使用這套系統(tǒng)。

PWM；遠(yuǎn)程控制；離心霧化； 噴霧系統(tǒng)；單片機(jī)

0 引言

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。在施藥方面，我國(guó)的農(nóng)藥生產(chǎn)水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，但在施藥技術(shù)和施藥機(jī)械上[1]，特別是精準(zhǔn)施藥領(lǐng)域，相比西方發(fā)達(dá)國(guó)家，還有很大的差距，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能稱為農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)。現(xiàn)有的地面植保機(jī)械受我國(guó)地形多變的影響，有很大的局限性。而目前的空中施藥機(jī)械，大多僅僅是方便眾多地形的施藥，沒(méi)有嚴(yán)格按照“精準(zhǔn)施藥”的要求，沒(méi)有考慮到天氣和農(nóng)作物的不同情況[2-6]，即使考慮了變量，也沒(méi)有得出噴頭的轉(zhuǎn)速和霧化效果之間的明確關(guān)系。

2010年，玄子玉[7]等人研究了基于單片機(jī)的噴霧控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，對(duì)大田噴霧機(jī)噴霧控制系統(tǒng)加以改進(jìn)，首次提出了同步噴霧技術(shù)的理念，并設(shè)計(jì)了一套非常實(shí)用的同步噴霧控制和決策方案。

2011年，吳小偉[8]等人研究了基于STC12單片機(jī)實(shí)現(xiàn)變量噴霧的工作原理和實(shí)現(xiàn)方案，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)需要自動(dòng)地調(diào)節(jié)噴霧參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了變量施藥作業(yè)。

2012年，茹煜[9]等人設(shè)計(jì)了基于無(wú)人直升機(jī)的遠(yuǎn)程控制噴霧系統(tǒng)，對(duì)影響離心霧化噴霧效果的主要因素進(jìn)行了理論研究和性能試驗(yàn)，得出了電動(dòng)離心噴頭的最佳參數(shù)。

為了適應(yīng)農(nóng)作物和天氣的變化，設(shè)計(jì)了一套控制系統(tǒng)，可以通過(guò)按鍵和上位機(jī)，通過(guò)無(wú)線收發(fā)芯片SI4432[10]，利用PWM原理，遠(yuǎn)程控制電動(dòng)離心噴頭的轉(zhuǎn)速。這樣就可以在不同的噴霧溫度、濕度和高度等天氣條件下，針對(duì)不同的農(nóng)作物，調(diào)節(jié)霧滴粒徑的大小和覆蓋率，達(dá)到精準(zhǔn)施藥的目的。

1 變量噴霧系統(tǒng)的原理及技術(shù)方案

1.1 工作原理

PWM調(diào)速有3種方式：定寬調(diào)頻法、調(diào)頻調(diào)寬法及定頻調(diào)寬法。前兩種方法由于在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期(或頻率)，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此這兩種方法用得很少，本設(shè)計(jì)選用定頻調(diào)寬法。

系統(tǒng)工作時(shí)，ARM控制器輸出頻率一定占空比可變的PWM信號(hào)，PWM信號(hào)作為無(wú)感無(wú)刷電機(jī)電子調(diào)速器的油門調(diào)速信號(hào)[11-12]，驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)霧化盤以可變的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。無(wú)刷電子調(diào)速器合適的頻率為500Hz，所以PWM信號(hào)頻率設(shè)為固定的500Hz。

電動(dòng)離心噴頭與電子調(diào)速器連接圖如圖1所示。

圖1 電動(dòng)離心噴頭與電子調(diào)速器連接圖

1.2 工作原理

變量噴霧控制系統(tǒng)的技術(shù)方案框圖如圖2所示。整個(gè)噴霧系統(tǒng)分為3部分(圖中3個(gè)虛線框)，包括離心噴頭調(diào)速系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和上位機(jī)控制系統(tǒng)。

圖2 變量噴霧控制系統(tǒng)的技術(shù)方案框圖

2 藥液回路、硬件電路及軟件編程的實(shí)現(xiàn)

2.1 藥液回路設(shè)計(jì)

藥液回路設(shè)計(jì)所需要的組件主要由密閉藥箱、隔膜泵、過(guò)濾器及水管等組成。結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 藥液回路結(jié)構(gòu)圖

2.2 隔膜泵

選用雷泰機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的LS-0116型微型電動(dòng)隔膜泵作為其工作泵。該水泵配有一個(gè)水泵調(diào)壓器，調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和流量，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的要求，噴頭壓力為0.5MPa、流量為2L/min。

2.3 電動(dòng)離心噴頭

離心噴頭由連接件、三相無(wú)感無(wú)刷直流電機(jī)[11-12]和霧化盤組成。連接件用于固定噴桿；無(wú)感無(wú)刷直流電機(jī)帶動(dòng)霧化盤旋轉(zhuǎn)，相對(duì)有刷直流電機(jī)，無(wú)刷直流電機(jī)效率更高、噪音更小、壽命更長(zhǎng)，解決了有刷電機(jī)電刷打電弧火花對(duì)其他電子器件的干擾；霧化盤上面有均勻的鋸齒狀的凹槽，用于將藥液離心霧化成極細(xì)的霧滴。電動(dòng)離心噴頭及電子調(diào)速器的技術(shù)參數(shù)如下：

工作電壓/V：12 DC

KV值：1 000

轉(zhuǎn)速/r·min-1：<13 000

最大直徑/mm：58

2.4 硬件電路設(shè)計(jì)

2.4.1 主控制器

本設(shè)計(jì)中，電動(dòng)離心噴頭調(diào)速系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的兩個(gè)主控芯片采用ST公司生產(chǎn)的ARM控制器[13-16]STM32F103RBT6，主要有如下特點(diǎn)：低電壓、超低功耗；64引腳；豐富的通信接口，多達(dá)9個(gè)通信接口，包括2個(gè)IIC接口，3個(gè)USART接口，2個(gè)SPI接口；較高的時(shí)鐘頻率；4個(gè)通用定時(shí)器和2個(gè)高級(jí)定時(shí)器可以同時(shí)產(chǎn)生30路的PWM信號(hào)。這些特點(diǎn)可以滿足系統(tǒng)的需求，且保證了快速運(yùn)算功能，這里使用控制器的最小系統(tǒng)包括主控制芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路及調(diào)試電路。

2.4.2 電源集成模塊

本系統(tǒng)采用12V鋰電池供電，需要將12V電壓轉(zhuǎn)化為3.3V和5V為控制器及其外圍電路供電。12V轉(zhuǎn)5V可以一級(jí)降壓，采用線性穩(wěn)壓器件78M05外加輔助電路構(gòu)成的電源轉(zhuǎn)換電路。12V轉(zhuǎn)3.3V一級(jí)壓降較大，發(fā)熱大，需要采用二級(jí)降壓，在5V的基礎(chǔ)上采用穩(wěn)壓芯片REG1117-3.3將電壓轉(zhuǎn)化為3.3V。

78M05是常用的三端穩(wěn)壓器，能提供DC 5V的輸出電壓。REG1117-3.3是一款線性穩(wěn)壓電路，能固定輸出3.3V電壓。

另外，鋰電池容易過(guò)放，易造成電池報(bào)廢。這里在電源和電壓轉(zhuǎn)換部分接入了鋰電池電壓保護(hù)板，當(dāng)鋰電池電壓低于9.7V時(shí)就自動(dòng)斷開(kāi)。

電源集成模塊電路原理如圖4所示。

圖4 電源集成模塊電路原理圖

2.4.3 人機(jī)交互模塊

人機(jī)交互模塊包括3部分：按鍵、LCD和無(wú)線通信芯片。

按鍵用于向控制器輸入數(shù)據(jù)或指令，按鍵的類型有獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤，本課題選擇獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤的一端接地或者電源，另外一端接入單片機(jī)輸入的I/0口，通過(guò)檢測(cè)I/0口的電平狀態(tài)就可以判斷是哪個(gè)按鍵按下了。按鍵接口電路設(shè)計(jì)，如圖5所示。

圖5 按鍵接口設(shè)計(jì)電路原理圖

對(duì)于LCD，本設(shè)計(jì)選用的是Nokia 5110 LCD液晶顯示器，與其它類型的產(chǎn)品相比，該模塊具有采用串行接口，接線大大減少；傳輸速率高；體積小等優(yōu)點(diǎn)。LCD模塊電路接口原理圖如圖6所示。

圖6 LCD接口電路原理圖

通信模塊分為兩部分：一是上位機(jī)和控制器1的有線通訊；二是控制器1和控制器2的無(wú)線通訊。

有線通信方式采用串行通信方式，UART是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信，該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。PC機(jī)的串行口是RS232信號(hào)電平，單片機(jī)用到的是TTL電平，所以本課題采用MAX232芯片把RS232電平轉(zhuǎn)換為單片機(jī)的TTL電平。串口通信電路如圖7所示。

圖7 串口通信電路連接圖

無(wú)線通訊方式采用433MHz無(wú)線串口通信，相比于2.4GHz等無(wú)線，433MHz無(wú)線穿透性更強(qiáng)，傳輸距離更遠(yuǎn)，這也是相對(duì)于其他遠(yuǎn)程噴霧系統(tǒng)的根本優(yōu)勢(shì)。由于本課題設(shè)置的變量噴灑裝置要和小型多旋翼無(wú)人機(jī)配套使用，所以要求無(wú)線通信能夠達(dá)到一定的距離，無(wú)線串口通信采用多頻段的無(wú)線收發(fā)芯片SI4432，集成了單片機(jī)STC15，采用接線簡(jiǎn)單的串口通信，最遠(yuǎn)距離可以到2km，完全能夠滿足對(duì)傳輸距離的要求。無(wú)線收發(fā)芯片SI4432接口電路圖如圖8所示。

圖8 無(wú)線串口模塊通信接口電路原理圖

利用面包板制作出實(shí)物圖，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)如圖9和圖10所示。

2.5 軟件編程

整個(gè)系統(tǒng)分為3個(gè)部分：電動(dòng)離心噴頭調(diào)速系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)。

2.5.1 電動(dòng)離心噴頭調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

采用ARM控制器STM32F103RBT6的通用定時(shí)器TIM3的通道CH1和CH2，產(chǎn)生兩路完全相同的PWM波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)完全相同的電動(dòng)離心噴頭。這里將PWM的頻率固定在8kHz，PWM占空比分為0～100%，調(diào)整的間隔為1%，這里重點(diǎn)介紹產(chǎn)生PWM波的軟件配置，如圖11所示。

圖9 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)物圖

圖10 調(diào)速系統(tǒng)實(shí)物圖

圖11 PWM輸出的軟件配置流程圖

PWM頻率設(shè)置關(guān)鍵代碼：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIMx, ENABLE)；//初始化 TIMx

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr;

//設(shè)置自動(dòng)重裝載寄存器周期的值

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc;

//設(shè)置時(shí)鐘頻率預(yù)分頻值

TIM3_PWM_Init(143,999);//設(shè)置arr和psc的值

經(jīng)過(guò)以上設(shè)置，PWM信號(hào)頻率計(jì)算公式為

(1)

其中，Tclk為系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，Tclk=72MHz；arr為自動(dòng)重裝載寄存器周期的值；psc為時(shí)鐘頻率預(yù)分頻值。

PWM占空比改變部分程序?yàn)椋?/p>

TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2)；

修改捕獲/比較寄存器TIMx_CCRx中的值，與自動(dòng)重裝載寄存器TIM3_ARR中的值比較，就可以得到不同的占空比。

則占空比公式為

(2)

PWM信號(hào)波形圖采用軟件仿真的方法查看，PWM占空比分別為75%、45%、30%和10%的波形仿真圖，如圖12所示。

圖12 PWM占空比分別為75%、45%、30%和10%的波形仿真圖

2.5.2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)上電后，先配置主控制器時(shí)鐘信息，然后初始化所有外設(shè)，LCD顯示開(kāi)機(jī)畫面，并不斷的進(jìn)行按鍵掃描；當(dāng)按鍵按下時(shí)，將信息通過(guò)SI4432和串口線分別傳輸?shù)秸{(diào)速系統(tǒng)和上位機(jī)，同時(shí)LCD刷新占空比顯示，主程序框圖如圖13所示。

主函數(shù)關(guān)鍵代碼如下：

int main(void)

{

SystemInit();//時(shí)鐘系初始化

comInit(); //串口初始化

LED_GPIO_Config();

Key_GPIO_Config();//外設(shè)初始化TIM3_Int_Init(4999,7199);//TIM3初始化

TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//使能TIM3

while(1)

{

if(Key_Scan(GPIOC,GPIO_Pin_0)== KEY_ON )；comSendBuf(COM2, mott, strlen(mott));//發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)和SI4432

}

}

圖13 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主程序框圖

2.5.3 上位機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)系統(tǒng)顯示和調(diào)節(jié)占空比的大小，與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)配合使用。通過(guò)電機(jī)按鈕控件，將設(shè)置的數(shù)值遠(yuǎn)程傳輸?shù)诫妱?dòng)離心噴頭調(diào)速系統(tǒng)，修改 TIM3_CCR2的值來(lái)改變占空比的大小。上位機(jī)界面和系統(tǒng)的流程如圖14和圖15所示。

關(guān)鍵代碼如下：

Private Sub Command7_Click()

If Val < 100 Then '增加占空比

Val = Val + 1

Else

Val = 100

End If

Private Sub Command8_Click()

If Val > 0 Then'減小占空比

Val = Val - 1

Else

Val = 0

End If

(a)

(b)

圖15 上位機(jī)流程圖

3 試驗(yàn)分析

3.1 PWM占空比與轉(zhuǎn)速關(guān)系

利用設(shè)計(jì)的變量噴霧系統(tǒng)，在不同的PWM占空比下，采用高精度轉(zhuǎn)速計(jì)多次測(cè)量求噴頭轉(zhuǎn)速的平均值，分析PWM占空比大小和電動(dòng)離心噴頭轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，試驗(yàn)條件如下：

噴頭流量為2L/min；噴頭壓力為0.5MPa；離心噴頭霧化盤直徑為58mm。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，PWM油門信號(hào)占空比和電動(dòng)離心噴頭轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)對(duì)比如表1所示。

表1 PWM占空比和電動(dòng)離心噴頭轉(zhuǎn)速表

由表1可以看出：當(dāng)占空比較小時(shí)，由于無(wú)刷直流電機(jī)自身的阻力，電機(jī)并不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)占空比接近100%時(shí)，轉(zhuǎn)速基本飽和，變化已經(jīng)很小，PWM有效占空比范圍大約是10%～100%。為了更準(zhǔn)確根據(jù)數(shù)據(jù)表擬合出函數(shù)表達(dá)式，采用5次多項(xiàng)式來(lái)擬合，擬合結(jié)果如圖16所示。

圖16 占空比和轉(zhuǎn)速五次函數(shù)擬合曲線

擬合曲線的函數(shù)表達(dá)式為

(3)

其中，y為電動(dòng)離心噴頭轉(zhuǎn)速(r/min)；x為PWM波占空比的百分?jǐn)?shù)。R2=0.998 4，說(shuō)明擬合效果比較好。

3.2 噴霧試驗(yàn)

利用設(shè)計(jì)的噴霧平臺(tái)，在適宜的天氣條件下，利用霧滴采集卡(水敏紙)采集霧滴，測(cè)得不同占空比下的霧滴試樣。以PWM占空比為40%、70%和95%為例，經(jīng)過(guò)圖像處理軟件去背景、去噪、閾值設(shè)定和二值化等一系列處理后，得到霧滴的體積中值直徑(Dv50)分別為289、177、87μm，覆蓋率分別為5.68%、15.6%和17.9%，由此可見(jiàn)，該變量噴霧裝置可設(shè)定的霧滴粒徑范圍較大。霧滴試樣如圖17所示。

(a) Dv50為289μm，覆蓋率5.68%的霧滴試樣

(b) Dv50為177μm，覆蓋率15.6%的霧滴試樣

(c) Dv50為87μm，覆蓋率17.9%的霧滴試樣

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的新型變量噴霧系統(tǒng)裝置應(yīng)用于小型多旋翼無(wú)人機(jī)的農(nóng)藥噴灑，主要考慮了噴霧環(huán)境和農(nóng)作物的種類的不同，通過(guò)脈寬調(diào)制信號(hào)改變霧化盤轉(zhuǎn)速，從而改變霧滴的沉積特性。該系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單明了，ARM可以直接輸出數(shù)字PWM信號(hào)，軟件采用模塊化編程，程序?qū)哟畏置?，容易調(diào)試。在此噴霧平臺(tái)上，建立了PWM占空比和霧化盤轉(zhuǎn)速之間的五次方程函數(shù)關(guān)系，可對(duì)后續(xù)的噴霧作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)。通過(guò)噴霧試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，可調(diào)霧滴粒徑范圍廣，從幾十微米到幾百微米，在保證霧滴尺寸的基礎(chǔ)上測(cè)試了霧滴的覆蓋率，證明霧滴的覆蓋率也滿足航空噴霧的要求。該變量噴霧裝置，可以滿足大多數(shù)噴霧環(huán)境和大多數(shù)農(nóng)作物對(duì)霧滴尺寸的要求，適用場(chǎng)合廣，有很強(qiáng)的實(shí)用性。

[1] 高圓圓. 無(wú)人直升機(jī)(UAV)低空低容量噴灑農(nóng)藥?kù)F滴在禾本科作物冠層的沉積分布及防治效果研究[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[2] 工業(yè)和信息化部.JBT 9782-2014 《植物保護(hù)機(jī)械 通用試驗(yàn)方法》[S].北京：中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部，2014.

[3] 中國(guó)民用航空總局.MH/T1002-1995 《農(nóng)業(yè)航空作業(yè)質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)》[S].北京：中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部，1995.

[4] 黃麗娟.氣象條件對(duì)農(nóng)用飛機(jī)航空作業(yè)的影響[J]. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2008(5)：11.

[5] 馮鵬.提高農(nóng)藥施用效果勿忽視天氣因素[J]. 農(nóng)藥科學(xué)與管理，2011(7)：60-61.

[6] 袁會(huì)珠，王國(guó)賓.霧滴大小和覆蓋密度與農(nóng)藥防治效果的關(guān)系[J].植物保護(hù)，2015(6)：9-16.

[7] 玄子玉，劉立意，張玉峰.基于單片機(jī)的噴霧控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010，32(2)：183-184.

[8] 吳小偉，茹煜，周宏平.基于單片機(jī)的霧化裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011，33(5)：104-106.

[9] 茹煜，賈志成，范慶妮，等.無(wú)人直升機(jī)遠(yuǎn)程控制噴霧系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012(6)：47-52.

[10] Silicon Labs .SI4432芯片編程指南[K].美國(guó)：Silicon Labs，2013：35-65.

[11] 王嚴(yán).基于單片機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京郵電大學(xué)，2013.

[12] 何昱.基于無(wú)刷電機(jī)的航模系統(tǒng)的研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

[13] 羅佳，孫運(yùn)強(qiáng). 51系列單片機(jī)與ARM處理器的比較[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2007(5)：64-66.

[14] 劉軍.STM32F103RBT6最小系統(tǒng)板原理圖[R].廣州：廣州市星翼電子科技有限公司，2013：1-2.

[15] 意法半導(dǎo)體(ST). STM32F103xx固件函數(shù)庫(kù)使用手冊(cè)[R].意大利：意法半導(dǎo)體(ST)，2011：72-112.

[16] 劉軍. STM32參考手冊(cè)[R].廣州：廣州市星翼電子科技有限公司，2011：70-88.

Remote Control Variable Rate Sprayer Controller System Based on PWM

Wu Tongkun1,2， Zhou Chaoying1,2， Xie Peng1,2

(1.Harbin Institute of Technology ( Shenzhen)，Shenzhen 518000，China；2.Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology，Shenzhen 518000，China)

Due to the limitations of ground plant protection spraying machinery, a new type of variable spray system was designed. Under the premise of constant pressure, centrifugal atomization was adopt in the spray system, the atomizing disk is driven by three phase brushless DC Motor, apply different duty cycles PWM principle from ARM Controller, change the speed of atomizing disk, thus changed the parameters, such as particle size of the droplet, coverage etc. The variable spray system adopt a radio frequency chip SI4432, MCU and PC to control the speed of atomizing disk remotely, at the same time, the duty cycle of PWM is shown on LCD and PC. At last, when the diameter of atomizing disk is 58mm，nozzle pressure is 0.5MPa and the flow is 2L/min ,use the variable spray platform, get the Dv(50) and coverage size of droplet that correspond to different duty cycles. A wide speed range of atomizing disk can be changed by PC. So, the system can be used in different occasions.

PWM; remote control; centrifugal atomizing; spray system; MCU

2016-06-02

深圳市創(chuàng)新環(huán)境建設(shè)計(jì)劃重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提升項(xiàng)目(ZDSYS201 40508161547829)；深圳市科技計(jì)劃基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(JCYJ20150625142543480)；深圳市科技計(jì)劃基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(JCYJ20150625142543480，JCYJ20150625142543449)

武同昆(1989-)，男，山東濟(jì)寧人，工學(xué)碩士，( E-mail)wutongkun1989@163.com。

周超英(1967-)，女，湖北荊州人，教授，博士生導(dǎo)師，( E-mail)cyzhou@hit.edu.cn。

TP273+.5;S126

A

1003-188X(2017)07-0076-07