中心支轴式变量灌溉系统电磁阀控制系统的设计与实现

发布时间：2020-08-25 04:49

【摘要】：我国水资源缺乏,耕地面积广阔,灌溉水利用系数低,依靠人工控制的传统灌溉方式随着现代化农业的发展逐渐被取代。本文旨在研发“中心支轴式变量灌溉系统”中的电磁阀控制系统,根据变量灌溉等级数据自动化控制每个电磁阀在一个周期内打开和关闭的时间,实现变量灌溉。该系统使用433MHz无线通信技术组网,通过喷灌机转角触发对应分区变量灌溉等级数据的发送,基于STM32F103C8T6微处理器芯片实现电磁阀控制,具体的内容如下:(1)电磁阀控制功能模块的设计与实现。它包括控制中心、数据通信和电磁阀控制器三部分。在系统中,控制中心只有一个,电磁阀控制器数量为15个。控制中心基于STM32F103C8T6微处理器芯片设计,包括433MHz无线模块、转角测量模块、GPS定位模块和4G网络模块。数据通信使用433MHz无线射频技术,采用E31-433T17S模块,以广播透明传输方式进行数据传输。电磁阀控制器基于STM32F103C8T6微处理器芯片设计,主要由433MHz无线模块、电磁阀驱动电路、USB供电电路等组成。控制中心接收由客户端软件发来的全部变量灌溉等级数据,根据当前转角分别发送对应分区变量灌溉等级数据给每个电磁阀控制器,电磁阀控制器根据收到的变量灌溉等级控制电磁阀在一个周期内打开和闭合的时间,进而控制灌溉量。控制中心与电磁阀控制器之间通过433MHz无线模块以广播透明传输方式进行数据通信。(2)转角测量功能模块的设计与实现。在电磁阀控制系统中,控制中心根据当前喷灌机转角发送对应分区变量灌溉等级数据给所有电磁阀控制器,所以,转角测量的功能模块必不可少。使用应用磁效应原理的磁力计模块HMC5983,该模块与控制中心之间通过IIC串行总线进行数据通信,传输速率高、稳定性强,模块以正北方向为起始零度,支持连续测量模式,可实时获取转角值。(3)系统性能测试。对本文设计的电磁阀控制系统进行分模块测试和系统进行整体性能测试。结果表明,433MHz无线模块收发数据正常,在通信距离300米情况下,通信延迟为50-70毫秒,转角测量模块可实时测量喷灌机当前转角,且测量精度为1度,满足系统要求。控制中心实现根据转角触发对应分区变量灌溉等级数据的发送,电磁阀控制器可根据接收的变量灌溉等级控制电磁阀在一个周期内打开和关闭的时间,时间误差在1%以下,电磁阀控制系统与中心支轴式变量灌溉系统另一部分成功衔接,可实现变量灌溉。
【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】：2019
【分类号】：TP273;S274.2

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本文编号：2803287