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1、氣吸式播種機(jī)排種器監(jiān)測 氣吸式播種機(jī)排種器監(jiān)測 2015/03/30 1實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)工作過程 1．1電源的選擇本實(shí)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(jī)作業(yè)時需要來回走動，只有選擇能夠拖拉機(jī)攜帶的電源。本實(shí)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(jī)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(jī)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(shí)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(shí)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(jī)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(jìn)行預(yù)處理，濾除掉大部分噪聲，并將微弱信號放大，達(dá)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(jì)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(diǎn)，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(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、轉(zhuǎn)換線路、信號顯示器和報(bào)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(bào)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(jìn)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(jī)工作情況。如果播種機(jī)工作異常，報(bào)警器將會發(fā)出連續(xù)聲響的警報(bào)。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(jī)播種作業(yè)時需要在田間進(jìn)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(bào)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(jī)上。報(bào)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(jī)上。 2．3報(bào)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(bào)警器發(fā)出連續(xù)警報(bào)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(yàn) 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(jìn)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(bào)警燈閃爍，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。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(jī)田間試驗(yàn)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(bào)警，連續(xù)漏播種子多于2粒能夠97%報(bào)警，能夠滿足2BM－5型氣吸式免耕播種機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)了實(shí)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(bào)警器發(fā)出警報(bào)，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(jī)排種器監(jiān)測系統(tǒng)的田間試驗(yàn)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(bào)警，連續(xù)漏播種子多于2粒能夠97%報(bào)警。該系統(tǒng)減少了2BM－5型氣吸式精量免耕播種機(jī)因?yàn)榕欧N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(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院內(nèi)蒙古師范大學(xué)計(jì)算機(jī)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