一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置及其使用方法，夹角自动调节装置由电源管理模块、输入模块、运算控制处理单元、执行单元组成；所述运算控制处理单元为主控芯片U1，输入模块包括姿态传感器和按键，执行单元包括电流缓存芯片U2、继电器J、舵机驱动芯片U3、发光二极管、数码管、舵机与电磁阀，本发明专利技术的植保无人机喷头、雷达自动调节装置，能够自动有效地根据飞机当前姿态进行喷头、雷达与作业面夹角的调节，从而达到最佳的作业效果；同时本系统还能控制前后喷头同时工作与独立工作，从而实现植保无人机的高效作业模式。

【技术实现步骤摘要】
一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置及其使用方法
本专利技术涉及植保无人机领域，具体涉及一种植保无人机喷头、雷达与作业面夹角自动调节装置及其使用方法。
技术介绍
植保无人机是近年来兴起的农用植保飞行器，针对大面积的农作物打药困难的问题而研发的。植保无人机由于其高效作业和精准喷洒能力受到了越来越普遍的应用，无人机由飞行平台、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或GPS飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等。通过调查现有的各种型号植保无人机，现有无人机的喷头与雷达定高系统都存在较大的缺陷，在平地作业时，主要缺陷如下：（1）无人机的喷头被固定死，其姿态会与机体的姿态同步，造成在喷洒过程中喷头不是随时指向地平面，作业的靶向性差，影响作业效果，如机身倾角较大，还可引起药液向机身上方漂移，导致药液利用率降低。（2）针对配置有雷达定高系统的植保无人机，雷达与机体刚性固定在一起，二者姿态同步，使得雷达发送的大部分超声波指向飞机前进的前方，不能被作业面垂直反射，从而导致定高不准确。
技术实现思路
针对上述无人机的缺陷，本专利技术的目的是提供一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置，能够自动有效地根据飞机当前姿态进行喷头、雷达与作业面夹角的调节，从而达到最佳的作业效果；同时本系统还能控制前后喷头同时工作与独立工作，从而实现植保无人机的高效作业模式。本专利技术的植保无人机喷头、雷达自动调节装置，由电源管理模块、输入模块、运算控制处理单元、执行单元组成；所述电源管理模块输入端为12.6V~50.4V供电输入，输出端为5V、6V、12V的供电输出；所述运算控制处理单元为主控芯片U1，所述芯片U1的型号为STC89C52，用于对数据进行运算和通信，与电源管理模块的输出端连接；所述输入模块包括姿态传感器和按键，所述姿态传感器和按键与运算控制处理单元输入端连接，所述姿态传感器用于测出飞机当前的姿态角度并传输给运算控制处理单元，所述按键用于将姿态传感器所测出的角度值设定为当前的坡度角和选择无人机的作业模式；所述执行单元包括电流缓存芯片U2、继电器J、舵机驱动芯片U3、发光二极管、数码管、舵机与电磁阀，所述芯片U2、继电器J、舵机驱动芯片U3分别与运算控制处理单元的输出端连接，芯片U2的输出端与数码管的输入端连接，所述继电器J的输出端与电磁阀的输入端控制连接，继电器J的输入端与电源管理模块连接，所述芯片U3的输出端与舵机控制连接，芯片U3的输入端与电源管理模块的输出端连接，所述发光二极管和数码管的输入端均与主控芯片U1的输出端连接。本专利技术的一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置的使用方法，由电源管理模块供电给输入模块、运算控制处理单元、执行单元，通过输入模块将实时数据传送至运算控制处理单元，运算控制处理单元根据数据做出相应的指示至执行单元，执行单元做出相应的动作从而控制无人机的工作状态和工作模式。优选的，所述电流缓存芯片U2的型号为74HC245，舵机驱动芯片U3的型号为PCA9685。优选的，所述输入模块的按键包括按键K1、K2和K3，所述按键K1用于将传感器所测出的角度值设定为当前的坡度角，按键K2、K3用于选择无人机的作业模式。优选的，所述姿态传感器的型号为MPU6050，对无人机的姿态原始数据进行读取。优选的，所述执行单元的数码管设有4个，由相应的三极管和芯片U2共同驱动，所述发光二极管设有4个，由相应的三极管根据芯片U1的控制逻辑进行驱动，所述舵机设有5个，其中4个为喷头舵机，1个为雷达舵机，由芯片U1通信传给舵机驱动芯片U3，由芯片U3驱动相应的挂载舵机，实现喷头与雷达随飞机姿态自动修正。优选的，所述无人机的作业模式包括高效模式和省药模式，所述高效模式为前后喷头全开，从而提高喷洒效率；省药模式为飞机前进时，前面喷头自动打开，后面喷头自动关闭；后退时，后面喷头自动打开，前面喷头自动关闭。本专利技术的一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置的使用方法，由电源管理模块供电给输入模块、运算控制处理单元、执行单元，通过输入模块将实时数据传送至运算控制处理单元，运算控制处理单元根据数据做出相应的指示至执行单元，执行单元做出相应的动作从而控制无人机的工作状态和工作模式。本专利技术的植保无人机喷头、雷达自动调节装置，喷头喷洒农药时主要通过姿态传感器K将飞机当前姿态原始数据读回，然后传给主控芯片U1，芯片U1通过姿态解算及滤波处理后得到飞机当前的姿态角，芯片U1通过模拟I2C通信协议与舵机驱动芯片U3进行通信，将飞机当前姿态修正角度的占空比传给芯片U3，芯片U3发出驱动信号驱动挂载喷头的舵机使得喷头始终与作业面垂直，不与飞机的姿态同步，从而使喷洒效果最佳，在飞机飞行的过程中，挂载在舵机上的雷达始终与作业面保持垂直，从而保证飞行过程中飞机的高度更加恒定，使得飞行更加安全。本专利技术的作业模式选择主要通过姿态传感器K传回的姿态数据进行飞机前进与后退判断，并通过控制继电器J线圈的得失电来控制电磁阀的开关，从而实现前后喷头独立工作，满足喷头全开的高效模式与一开一关的省药模式。一个电磁阀主要控制前面喷头的开关，另一个电磁阀主要控制后面的喷头的开关，当飞机前进时，控制前面的电磁阀工作，控制后面电磁阀不工作，从而使得前面的喷头工作，而后面的喷头不工作，同理可得飞机后退时喷头的工作模式。本专利技术的姿态角度显示与坡度设置主要由主控将飞机的姿态角度通过解码运算后用8段数码管显示出来，为用户提供当前飞机的准确姿态角度，以决定坡度的设定值，从而减少对作业坡度的预估所带来的麻烦与误差，通过按键K1将测出的坡度角设置成当前的作业面坡度，从而实现应对各种复杂地形的能力。本专利技术的飞机姿态指示主要由主控芯片U1算出的飞机的姿态角控制四个发光二极管的亮灭，从而与用户进行信息交流，起飞前当飞机当前的姿态角度在设定的安全角度内，安全角度为-3—+3°，前后指示灯均亮起，表示飞机姿态正常，可以起飞。当只有一个面的指示灯亮起时，表示飞机姿态远远偏离安全起飞角度，不能起飞，此时应将飞机挪至水平位置，当前后姿态指示灯均亮起后，方可起飞，从而保证飞机安全起飞不侧翻。本专利技术的植保无人机喷头、雷达自动调节装置，各种型号的植保无人机通过加装本套系统，可以有效地提高作业效率、增强作业飞行安全系数和节约用药以及有效应对各种复杂作业地形，在无人机于农业应用领域具有广泛的前景与应用价值。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的电路原理图；图3为本专利技术的工作流程图；图4为本专利技术的工作模式示意图。具体实施方式实施例1如图1所示，一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置，由电源管理模块、输入模块、运算控制处理单元、执行单元组成；所述电源管理模块输入端为12.6V~50.4V供电输入，输出端为5V、6V、12V的供电输出；所述运算控制处理单元为集成芯片STC89C52，用于对数据进行运算和通信，与电源管理模块的输出端连接；所述输入模块包括姿态传感器和按键，所述姿态传感器和按键与运算控制处理单元输入端连接，所述姿态传感器用于测出飞机当前的姿态角度并传输给运算控制处理单元，所述按键用于将姿态传感器所测出的角度值设定为当前的坡度角和选择无人机的作业模式；所述执行单元包括芯片74HC245、继电器、芯片PCA9685、发光二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置，其特征在于由电源管理模块、输入模块、运算控制处理单元、执行单元组成；所述电源管理模块输入端为12.6V~50.4V供电输入，输出端为5V、6V、12V的供电输出；所述运算控制处理单元为主控芯片U1，所述芯片U1的型号为STC89C52，用于对数据进行运算和通信，与电源管理模块的输出端连接；所述输入模块包括姿态传感器和按键，所述姿态传感器和按键与运算控制处理单元输入端连接，所述姿态传感器用于测出飞机当前的姿态角度并传输给运算控制处理单元，所述按键用于将姿态传感器所测出的角度值设定为当前的坡度角和选择无人机的作业模式；所述执行单元包括电流缓存芯片U2、继电器J、舵机驱动芯片U3、发光二极管、数码管、舵机与电磁阀，所述芯片U2、继电器J、舵机驱动芯片U3分别与运算控制处理单元的输出端连接，芯片U2的输出端与数码管的输入端连接，所述继电器J的输出端与电磁阀的输入端控制连接，继电器J的输入端与电源管理模块连接，所述芯片U3的输出端与舵机控制连接，芯片U3的输入端与电源管理模块的输出端连接，所述发光二极管和数码管的输入端均与主控芯片U1的输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种植保无人机喷头、雷达自动调节装置，其特征在于由电源管理模块、输入模块、运算控制处理单元、执行单元组成；所述电源管理模块输入端为12.6V~50.4V供电输入，输出端为5V、6V、12V的供电输出；所述运算控制处理单元为主控芯片U1，所述芯片U1的型号为STC89C52，用于对数据进行运算和通信，与电源管理模块的输出端连接；所述输入模块包括姿态传感器和按键，所述姿态传感器和按键与运算控制处理单元输入端连接，所述姿态传感器用于测出飞机当前的姿态角度并传输给运算控制处理单元，所述按键用于将姿态传感器所测出的角度值设定为当前的坡度角和选择无人机的作业模式；所述执行单元包括电流缓存芯片U2、继电器J、舵机驱动芯片U3、发光二极管、数码管、舵机与电磁阀，所述芯片U2、继电器J、舵机驱动芯片U3分别与运算控制处理单元的输出端连接，芯片U2的输出端与数码管的输入端连接，所述继电器J的输出端与电磁阀的输入端控制连接，继电器J的输入端与电源管理模块连接，所述芯片U3的输出端与舵机控制连接，芯片U3的输入端与电源管理模块的输出端连接，所述发光二极管和数码管的输入端均与主控芯片U1的输出端连接。2.一种如权利要求1所述自动调节装置的使用方法，其特征在于由电源管理模块供电给输入模块、运算控制处理单元、执行单元，通过输入模块将实时数据传送至运算控制处理单元，运算控制处理单元根据数据做出相应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：武志明，王云岗，刘伟洪，岳杰绵，何雄奎，兰玉彬，郑德聪，马红梅，赵锐，马勇，王飞，王浩，
申请(专利权)人：山西飞象农机制造有限公司，山西农业大学，
类型：发明
国别省市：山西,14