高精度自动挤奶计量检测装置.pdf

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1、2017年5月农机化研究第5期高精度自动挤奶计量检测装置122222东忠阁，王军，蔡晓华，吴泽全，刘俊杰，杨存志(1．哈尔滨博纳科技有限公司，哈尔滨150081;2．黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨150081)摘要:根据目前国内挤奶机械化的需求，研制了精密自动挤奶计量装置。该装置能够在奶牛挤奶完成后自动计量产奶量，将数据存储显示并通过CAN总线技术直接传输给上位机。系统采用计量杯式装置及磁浮子传感器相结合的方法进行奶量的测量，同时采用二电极方法进行奶牛的电导率检测，从而对奶牛乳房炎进行预判断。该装置其

2、能够实现非接触的自动快速计量，作为奶采集量的自动计量装置具有检测精度高、电路可靠性好且使用方便、不需人工参与及检测流程清洁卫生等特点，降低了劳动强度，提高了挤奶效率。关键词:挤奶计量装置;CAN总线;计量杯式;磁浮子传感器;电导率检测中图分类号:S817．3文献标识码:A文章编号:1003－188X(2017)05－0084－06DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.05.015制显示系统和CAN总线通信单元等组成，如图1所0引言示。随着现代化牧场的不断发展，高科技已经被牧场日常工作所使

3、用，而挤奶机是奶场生产管理中保证产量最大化、质量最优化的核心部分。目前，国内外挤奶设备多采用动态法测量产奶量。例如，光电法检测流量，采用发光二极管与光敏二极管组合阵列，通过分析奶流经过管路截面中光线信号强弱，利用算法计算出奶流速;容积式流量计，采用点接触型传感器进行液位控制，通过设置液位高低阈值(即上下限值)作为每次容积计量的基础，实现对奶液的测量。但上述图1系统整体框图测量装置未考虑奶续流问题对测量的影响，且精度误Fig．1Thewholesystemframediagram差指标只能保证在±1．5%～±3

4、．0%之间。由于挤挤奶时，单片机控制显示系统检测根据液位传感奶机计量装置涉及到奶场的利益结算，且长期机械操器输出信号，从而控制杯式定容装置，通过计算定容作会致使奶牛患乳房炎的几率提高，对奶牛的健康和腔室中的奶液排放次数及结合最后奶杯中残留的奶生产效率带来极大的影响。为此，研制了高精度智能液高度来获取最终奶液的质量并显示出来。同时，在挤奶检测装置，采用计量定容装置与磁浮子传感器相每次排奶时，经电导率检测装置来获取当前奶牛的电结合的方法组成检测系统，减少了奶续流问题和奶残导率数据。当挤奶过程完成后，单片机系统将本

5、次奶留时对精度的影响，在测量奶量的同时检测电导率来牛测量的数据存储并通过CAN总线传出给上位机，由判断奶牛乳房炎，做到了真正地早发现、早治疗。上位机记录当前奶牛的数据。1总体设计方案2硬件系统设计挤奶机系统主要由奶液进给杯式定容装置、高精2．1单片机控制系统度磁性浮子液位传感器、电导率检测单元、单片机控本挤奶机控制系统以PIC16F877A单片机为核心，其内部集成10位8通道A/D转换器，3个定时器收稿日期:2016－07－20模块，通过软件编程实现其对外围电路的实时控制和基金项目:“十二五”国家科技支撑计划

6、项目(2014BAD08B10)作者简介:东忠阁(1986－)，男，黑龙江佳木斯人，硕士，(E－mail)多路模拟量采集，其系统组成如图2所示。dongzhongge@163．com。整个控制器主要由控制单元与驱动执行机构两部通讯作者:蔡晓华(1968－)，男，哈尔滨人，研究员级高级工程师，硕分组成。控制单元由PIC单片机、4×3矩阵按键，以士生导师，(E－mail)cxh_0206@163．com。·84·2017年5月农机化研究第5期及两组用户操作键组成;驱动执行部件由电脉动控制2．2CAN总线模块设计器

7、、操作显示灯组、LCD液晶显示及电磁阀组构成。控制器局域网(CAN，ControllerAreaNetwork)的当有奶牛进入挤奶位置时，上位机将射频识别的奶牛应用领域涉及高速网络到低成本多路传输网络，涉及编号及信息经CAN总线传送给单片机，单片机接收该众多应用领域。CAN总线有两个或多个节点组成，总头奶牛的编号和信息并显示在LCD12864液晶屏上;线逻辑对应“线与”机制，“隐性”位(逻辑电平“1”)，操作员根据显示的信息来判断该头奶牛的情况(如奶被“显性”位(逻辑电平“0”)。只要没有总线节点在牛是否患有

8、乳房炎、该头奶牛是否处于发情期或是该发送显性位，总线处于隐性状态，但只要任何总线节头奶牛是否为公牛)并操作独立按键是否对其进行挤点发送显性位，总线线路即处于显性状态。因此，任奶。挤奶时，对应操作模式(自动/手动)显示灯组将一节点可在任一时刻主动发送，这是CAN总线灵活通点亮，单片机控制脉动频率和相应的电磁阀组通断来信方式的基础;信息以标识符分为不同的优先级，可完成挤奶。满足不同的实时性要求，速率最高