基于CPLD的漏播检测装置的设计与测试

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1、2015年9月农机化研究第9期基于CPLD的漏播检测装置的设计与测试赵艳华，龚丽农，尚书旗，王延耀，于艳(青岛农业大学机电工程学院，山东青岛266109)摘要:针对现有漏播检测装置并行性差、响应速度慢等不足，提出一种新型的漏播检测装置。该装置采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为检测控制核心，能够同时提供8路落种检测，适用于大型精密穴播机械。该检测装置采用光电器件作为落种传感器，响应快速准确。6对红外对管采用特殊方式排列在排种管的相对两侧，避免光线干涉，提高检测精度。该装置适用于检测直径3mm以上种子(如麦粒、黄豆、玉

2、米粒等)，能够配合上位机GPS精确定位漏播位置，为漏播后的补种修正提供位置和数目信息。手工落种测试时，对小麦、黄豆、玉米种子的检出率可达100%。将该装置在播种试验台上进行实验，统计自动落种数目，精度可达95%以上;对单粒漏播进行报警统计，精度可达80%以上。改进试验台实验条件，以自适应方式运行可以使装置的检测精度进一步提升。关键词:漏播检测;CPLD;无盲区检测;光电传感器中图分类号:S223．2;S126文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)09－0126－05DOI:10.13427/j.cnki

3、.njyi.2015.09.028用CPLD作为信号处理核心，红外发光管和光敏二极0引言管作为传感器件，根据播种机的行进速度和播种间漏播检测装置是播种机实现精确智能播种操作的距，对漏播检测装置进行时限参数设置，可以实现对重要部件，是发展精密播种机过程中不可忽视的一个单粒漏播和多粒漏播情况的检测和报警，对小麦、大环节。国外对于精密播种机的研究从20世纪40年代豆、玉米等种子均可进行有效检测。初期开始，对漏播检测装置的开发也起步较早，目前装置中的红外对射管按照一定的组合排列方式，已有成熟稳定的产品面市。我国对漏播检测装置的

4、安装在方形落种管的两侧，可以实现对排种管内的落研究起步较晚，产品类型和精度尚有差距。种无盲区检测。系统采用的红外对管数量为6对，当目前，漏播检测设备的具体实现方式有多种，包8路模块并行使用时，有48路红外信号待处理。由于括采用光电器件作为传感器，通过检测种子下落过程CPLD具有并行性好、I/O端口数量多、速度快等特点，［1］中对光线遮挡引起的电路状态变化进行漏播统计;因此采用CPLD作为信号检测与处理的核心。利用压电器件，通过检测种子下落到压电器件时的物1．1系统基本构成［2］理碰撞产生的电脉冲信号进行漏播测量;利用高

5、速基于CPLD的漏播检测系统由落种检测模块和信［3］摄像机和图像处理技术进行漏播信息处理。本文号集控模块构成。一个信号集控模块可以连接多达8介绍的漏播检测模块采用光电器件作为传感器，但控路落种检测模块，对各路落种情况进行检测，根据系制核心采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)，具有多路统设置，对漏播种的状况进行报警和记录。并行、检测精确及反应迅速等特点。如图1所示，信号集控模块是以CPLD为控制核1设计原理心的信号采集和处理部分。集控模块中加入单片机和串行通信接口电路，实现和上位机通讯以及响应上本系统设计针对精密穴播机械进

6、行漏播检测，采位机其他控制功能和要求。速度检测模块采集播种机的行进速度，用于漏播检测时间参数的设置。拨码收稿日期:2014－09－23开关提供了手动参数设置的方式。信号集控模块包基金项目:国家公益性行业(农业)科研专项(201203028．5)括8路并行数据收发电路，可同时收集8路落种信号，作者简介:赵艳华(1977－)，女，辽宁朝阳人，讲师，硕士，(E－mail)zyh3398@163．com。送给CPLD处理、判断其落种状态;CPLD将漏播事件通讯作者:龚丽农(1963－)，女，上海人，教授，硕士生导师，(E－形成

7、数字信号经串行通信接口发送给上位机，并可从mail)gln2135@163．com．cn。上位机接收指令，对漏播检测参数进行设置。·126·2015年9月农机化研究第9期图3红外发光与接收电路原理图图1漏播检测装置结构图Fig．3CircuitofIＲsensorsFig．1Structureoftheseedingabsencemonitor图3中发射管采用TSAL4403红外发光二极管，T1．2硬件电路设计－1(Φ3mm)封装，半值角为±10°，具有较高的指向1．2．1落种检测电路性。电源电压5V，限流电阻Ｒ4选择

8、200Ω，可知正向落种检测模块安装在排种器下方的落种管上;落导通电流为25mA，满足对管间距38mm时的信号可靠种管截面为长方形，在其窄边上两侧开窗安装落种检检测。发光管的最大正向电流IF=100mA，电阻Ｒ4最测模块。光电管的排列使光线能够布满落种管，从而小值不小于50Ω。做到无死区检测。在窗口上添加透红外滤光片，滤除图3中，接