氣吸式播種機排種器監(jiān)測

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1、氣吸式播種機排種器監(jiān)測 氣吸式播種機排種器監(jiān)測 2015/03/30 1實時監(jiān)測系統(tǒng)工作過程 1.1電源的選擇本實時監(jiān)測系統(tǒng)采用555定時器和CMOS器件。CMOS型555時基電路的電源適應(yīng)范圍為2~18V,最大工作電流為200mA,由于播種機作業(yè)時需要來回走動,只有選擇能夠拖拉機攜帶的電源。本實時監(jiān)測系統(tǒng)耗電量較小,所以選擇12V直流電瓶作為供電電源。播種機工作時,直流電瓶供電可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況,可能損壞監(jiān)測系統(tǒng),在12V直流電瓶和監(jiān)測系統(tǒng)之間連接降壓器和穩(wěn)壓器,將

2、電瓶輸出的12V直流電變?yōu)?V穩(wěn)定的直流電,為監(jiān)測系統(tǒng)提供電源。 1.2排種器工作監(jiān)測過程氣吸式播種器工作時由高速風(fēng)機產(chǎn)生負(fù)壓,傳給排種器的真空室。排種盤的一側(cè)為真空室,另一側(cè)為種子室,種子室的壓力為大氣壓,排種盤上均勻分布有吸種孔。由于壓力差的作用,當(dāng)排種盤旋轉(zhuǎn)時,種子被吸附在吸種孔上,隨排種盤轉(zhuǎn)動;被吸附的種子隨排種盤一起轉(zhuǎn)動到下端時,轉(zhuǎn)出真空室,種子承受的負(fù)壓消失,種子靠自重或在刮種器作用下落在排種管內(nèi),沿排種管落至種溝。種子下落至排種管下端時會經(jīng)過光電傳感器,光電傳感器實時將排種情況反饋到監(jiān)測系統(tǒng)。 1.3傳感器工作過程本實時監(jiān)測系統(tǒng)采用光電傳感器采集數(shù)據(jù)。傳感器安裝在排種管下端靠

3、近地面處,用來監(jiān)測播種機工作時排種管內(nèi)有沒有種子下落。當(dāng)有種子在排種管內(nèi)下落時,傳感器接收信號輸出一次方波;但是輸出的信號往往與噪聲混合在一起,首先需對這樣的微弱信號進行預(yù)處理,濾除掉大部分噪聲,并將微弱信號放大,達到后續(xù)處理器所要求的電壓幅度。這樣,就需要通過前置放大電路、濾波電路和主放大電路來輸出幅度合適、并已濾除掉大部分噪聲的待檢測信號。其光電檢測模塊的組成框圖如圖3所示。本光電檢測系統(tǒng)設(shè)計的完整電路如圖4所示。 1.4CMOS型555時基電路的工作原理CMOS型555時基電路具有輸入阻抗高、功耗極小、電源適應(yīng)范圍寬等優(yōu)點,特別適用于低功耗、長延時等場合。CMOS型555等效功能方框圖

4、如圖5所示。當(dāng)上比較器A1的同相輸入端R的電位高于反相輸入端電位2/3Vcc時,A1輸出為高電平,RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),輸出端V0為邏輯“0”電平。即當(dāng)VTH>2/3Vcc時,V0為“0”電平,處于復(fù)位狀態(tài);而當(dāng)置位觸發(fā)端S的電位Vs≤1/3Vcc時,A2輸出為“1”,RS觸發(fā)器置位,輸出端V0為“1”電平。圖5所示的功能框圖相當(dāng)于一個置位-復(fù)位觸發(fā)器。 1.5監(jiān)測系統(tǒng)工作過程本實時監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、轉(zhuǎn)換線路、信號顯示器和報警器構(gòu)成。傳感器使用可見光光電傳感器。將光電傳感器設(shè)置在導(dǎo)種管上,當(dāng)種子通過傳感器的種子通道時,遮斷光源,使光電管發(fā)出信號,表示有種子通過。當(dāng)某一播行發(fā)生故障無種子通過時,駕駛

5、室的儀表盤上即顯示出該播行的數(shù)碼,并發(fā)出報警聲響。轉(zhuǎn)換線路將傳感器采集到的信號預(yù)處理、A/D轉(zhuǎn)換后進行信號放大,放大后的信號輸入到數(shù)字信號處理儀,數(shù)字信號處理儀對信號分析、處理后通過顯示器使駕駛員掌握播種機工作情況。如果播種機工作異常,報警器將會發(fā)出連續(xù)聲響的警報。本監(jiān)測系統(tǒng)的完整工作過程如圖6所示。 2監(jiān)測系統(tǒng)工作中需要注意的問題 2.1光電傳感器保持清潔播種機播種作業(yè)時需要在田間進行,灰塵較大,而光電傳感器對灰塵較為敏感。為了使監(jiān)測系統(tǒng)正常工作,需要保持光電傳感器的清潔,要及時擦拭、清洗感應(yīng)器。 2.2顯示器和報警器安裝位置監(jiān)控顯示器要安裝在駕駛室內(nèi)駕駛員易于觀察和操縱的部位,且要使

6、顯示器固定在拖拉機上。報警器要安裝在駕駛員能夠清晰聽見的位置,并要固定在拖拉機上。 2.3報警后及時停止作業(yè)當(dāng)有一行或數(shù)行播種裝置發(fā)生故障停止播種時,報警器發(fā)出連續(xù)警報聲;同時,不正常的播行就顯示在顯示器上,此時駕駛員要及時停止作業(yè),檢查該行播種器故障。 3田間試驗 本監(jiān)測系組裝如圖7所示。工作時,光電傳感器采集到的信號輸入555定時器和CMOS器件進行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理。如果播種時有漏播,屏幕將顯示出現(xiàn)故障的播種器,且報警燈閃爍,報警器發(fā)出警報。駕駛員能夠時時掌握播種工作是否正常。應(yīng)用本監(jiān)測系統(tǒng)對2BM-5型氣吸式免耕播種機田間試驗測試如圖8所示。測試過程中,控制排種器的排種,連續(xù)漏播

7、種子多于3粒能夠100%報警,連續(xù)漏播種子多于2粒能夠97%報警,能夠滿足2BM-5型氣吸式免耕播種機對排種器的監(jiān)測要求。 4結(jié)論 采用光電傳感器、555定時器和CMOS器件,為內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2BM-5型氣吸式精量免耕播種機設(shè)計了實時監(jiān)測系統(tǒng),主要監(jiān)測排種管內(nèi)種子的下落情況。當(dāng)排種器出現(xiàn)漏播或排種管堵塞時,報警器發(fā)出警報,顯示器會顯示哪一行出現(xiàn)了故障,使駕駛員能夠時時掌握每個播種器的工作情況。通過對本免耕播種機排種器監(jiān)測系統(tǒng)的田間試驗測試,安裝本監(jiān)測系統(tǒng)后,連續(xù)漏播種子多于3粒能夠100%報警,連續(xù)漏播種子多于2粒能夠97%報警。該系統(tǒng)減少了2BM-5型氣吸式精量免耕播種機因為排種器故障和排種管堵塞產(chǎn)生的漏播,提高了的播種質(zhì)量;還可以提高生產(chǎn)率,降低耕作成本。 作者:劉建英劉飛張鵬舉單位:內(nèi)蒙古機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院內(nèi)蒙古師范大學(xué)計算機與信息工程學(xué)院 上一個文章: 熵指數(shù)對麻醉深度監(jiān)測的意義下一個文章: 環(huán)境監(jiān)測技術(shù)發(fā)展趨向

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