玉米播种机排种监测系统的设计研究

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1、精选公文范文管理资料玉米播种机排种监测系统的设计研究　　引言　　目前，我国使用的精播机一直以机械式和气力式播种机为主，这是因为在播种作业过程中是全封闭的，人为实现实时视听来解决现场出现的种箱空或排种管堵塞的情况都是很难的；[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料而这些问题都会导致种子的漏播，影响产量，给农业生产造成巨大损失。此外，对玉米播种量的精确计算也对后续生产及生产规模的设定起到决定性作用，因此所设计的这套排种监测系统具有很大的实际意义。　　随着农业机械的发展及新检测技术的引入，玉米播种机已经从纯机械式的播种方式向精密播

2、种方式转变。但是如何能准确地监测出播种机的排种量，并针对玉米播种机播种过程中导种管堵塞及种箱空种等问题进行及时的报警停机，一直以来都受到国内外研究人员的关注。根据以往的资料显示，利用光电检测方法进行排种监测的例子不胜枚举，但都在实际应用中由于灰尘堆积问题而受阻；利用电容极板检测的方法受到很多人的推崇，但由于在极板的材料、尺寸、间距等因素选择上需要大量实验研究，且实际应用中还受机车震动的影响，故目前国内除了实验研究外，尚无实际应用的成品出现。因此，本文利用4对光电管，间距小于常规玉米种子的规格，并排放置，用以进行空和堵的监测报警；而玉米播种量

3、则采用1个安放在排种盘齿轮轴中心的空心转速编码器测量转速并进行空穴率试验，从而得出排种量。此试验研究及设计旨在从另一角度监测排种性能，并与常规方法进行比对，得出结论。　　1硬件设计　　1.1总体结构及设计方案　　由于实际播种机上布线的复杂情况，本方案采用上位机与分机之间无线通信模式，即分机来接收传感器的信号，将信号汇总再由485[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料总线传到上位机，从而实现信息的处理、存储及显示报警等功能。　　1.1.1上位机设计方案上位机的作用是与各分机之间采用无线模块连接，接收各分机上传的转速编码器的脉

4、冲个数和4对光电传感器的脉冲信号，并通过计算得出排种总量进行数据存储和显示。当出现空或堵的状况时，则启动报警。　　1.1.2分机设计方案各分机直接负责接收4对光电传感器及空心转速编码器的脉冲信号。其中，4对光电传感器覆盖整个导种管进行空和堵的报警监测；转速编码器则安装在排种盘链轴上测速，结合试验所得空穴率从而计算出排种量；最后，再通过485总线进行无线通信上传给上位机。　　1.2排种过程空和堵的报警　　在对空和堵的声光报警的硬件设计中，分析了激光二极管、红外发光二极管和高亮度发光二极管各自的优缺点：激光二极管最优但价格昂贵；红外发光二极管和

5、高亮度发光二极管两者结构原理都相似，但高亮度发光二极管的抗尘能力更强。考虑到播种机工作现场灰尘较大，故选择波长为620~625nm[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料的红色高亮度发光二极管作为发光源。在接收端，考虑到较光敏电阻和光敏二极管而言，光敏三极管具有更高的灵敏度及光电流的放大作用，因此选用光敏三极管，型号为ST-1KL3A,接收半径角为±5°。本文设计了一个可插入到导种管下端的一个壳体，考虑玉米导种管直径约为30mm,所选光电管5mm,故壳体内壁并排均匀安装4对光电管，如图1所示。这种安装方式基本覆盖了落种的整个

6、区域：当有种子落下时，遮挡光束，产生电脉冲，给单片机一个高电平；而当导种管内处在种箱空或堵的状态时，在设定时间内光束始终没有被遮挡或始终被遮挡，则不会产生电脉冲，单片机保持低电平。显然，并行连接的4对光电传感器只有在同时接收到光束或都被遮挡时，才能说明无种子播下，种箱空或者种子通道堵塞。本文将4对光电传感器采用“与”电路进行整形，如图3所示。　　之所以采用“与”操作，是考虑到当种粒下落经过此处时，一定会遮盖住这4对光电传感器的任意一对，产生脉冲信号。因此，4[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管理资料对传感器的信号端选择了“与”

7、操作来实现对空或堵的报警。　　　　1.3排种量检测　　在转速传感器的选择上，考虑了很多种编码器和霍尔速度传感器。霍尔传感器在安装上很麻烦，需要固定在齿轮轴的侧面，且震动影响很大，故选择编码器。就播种机工作的实际工况，最常用的玻璃码盘就不适合，很容易震碎，因此选用了金属码盘。最初选用的金属编码器是需要轴与弹性联轴器相连的，伸出很长且不能震动太大。因此，为了让编码器和轴同步运转，且易于安装，本文最终选择了PKT100型空心转速编码器。这款用于排种量检测的型号为PKT100的空心转速编码器分辨率为[键入文字][键入文字][键入文字]精选公文范文管

8、理资料360P/R.将编码器安装在排种盘中心的链轴中心轴上，与中心轴同步运转，继而测量出排种盘的转速，由排种盘转过的角度计算出总的排种量。　　当然，在此过程中还要考虑空穴率的问题