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气吸式播种机排种器监测

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1实时监测系统工作过程

1.1电源的选择本实时监测系统采用555定时器和CMOS器件。CMOS型555时基电路的电源适应范围为2~18V,最大工作电流为200mA,由于播种机作业时需要来回走动,只有选择能够拖拉机携带的电源。本实时监测系统耗电量较小,所以选择12V直流电瓶作为供电电源。播种机工作时,直流电瓶供电可能出现不稳定的情况,可能损坏监测系统,在12V直流电瓶和监测系统之间连接降压器和稳压器,将电瓶输出的12V直流电变为5V稳定的直流电,为监测系统提供电源。

1.2排种器工作监测过程气吸式播种器工作时由高速风机产生负压,传给排种器的真空室。排种盘的一侧为真空室,另一侧为种子室,种子室的压力为大气压,排种盘上均匀分布有吸种孔。由于压力差的作用,当排种盘旋转时,种子被吸附在吸种孔上,随排种盘转动;被吸附的种子随排种盘一起转动到下端时,转出真空室,种子承受的负压消失,种子靠自重或在刮种器作用下落在排种管内,沿排种管落至种沟。种子下落至排种管下端时会经过光电传感器,光电传感器实时将排种情况反馈到监测系统。

1.3传感器工作过程本实时监测系统采用光电传感器采集数据。传感器安装在排种管下端靠近地面处,用来监测播种机工作时排种管内有没有种子下落。当有种子在排种管内下落时,传感器接收信号输出一次方波;但是输出的信号往往与噪声混合在一起,首先需对这样的微弱信号进行预处理,滤除掉大部分噪声,并将微弱信号放大,达到后续处理器所要求的电压幅度。这样,就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。其光电检测模块的组成框图如图3所示。本光电检测系统设计的完整电路如图4所示。

1.4CMOS型555时基电路的工作原理CMOS型555时基电路具有输入阻抗高、功耗极小、电源适应范围宽等优点,特别适用于低功耗、长延时等场合。CMOS型555等效功能方框图如图5所示。当上比较器A1的同相输入端R的电位高于反相输入端电位2/3Vcc时,A1输出为高电平,RS触发器翻转,输出端V0为逻辑“0”电平。即当VTH>2/3Vcc时,V0为“0”电平,处于复位状态;而当置位触发端S的电位Vs≤1/3Vcc时,A2输出为“1”,RS触发器置位,输出端V0为“1”电平。图5所示的功能框图相当于一个置位-复位触发器。

1.5监测系统工作过程本实时监测系统由传感器、转换线路、信号显示器和报警器构成。传感器使用可见光光电传感器。将光电传感器设置在导种管上,当种子通过传感器的种子通道时,遮断光源,使光电管发出信号,表示有种子通过。当某一播行发生故障无种子通过时,驾驶室的仪表盘上即显示出该播行的数码,并发出报警声响。转换线路将传感器采集到的信号预处理、A/D转换后进行信号放大,放大后的信号输入到数字信号处理仪,数字信号处理仪对信号分析、处理后通过显示器使驾驶员掌握播种机工作情况。如果播种机工作异常,报警器将会发出连续声响的警报。本监测系统的完整工作过程如图6所示。

2监测系统工作中需要注意的问题

2.1光电传感器保持清洁播种机播种作业时需要在田间进行,灰尘较大,而光电传感器对灰尘较为敏感。为了使监测系统正常工作,需要保持光电传感器的清洁,要及时擦拭、清洗感应器。

2.2显示器和报警器安装位置监控显示器要安装在驾驶室内驾驶员易于观察和操纵的部位,且要使显示器固定在拖拉机上。报警器要安装在驾驶员能够清晰听见的位置,并要固定在拖拉机上。

2.3报警后及时停止作业当有一行或数行播种装置发生故障停止播种时,报警器发出连续警报声;同时,不正常的播行就显示在显示器上,此时驾驶员要及时停止作业,检查该行播种器故障。

3田间试验

本监测系组装如图7所示。工作时,光电传感器采集到的信号输入555定时器和CMOS器件进行数据分析和数据处理。如果播种时有漏播,屏幕将显示出现故障的播种器,且报警灯闪烁,报警器发出警报。驾驶员能够时时掌握播种工作是否正常。应用本监测系统对2BM-5型气吸式免耕播种机田间试验测试如图8所示。测试过程中,控制排种器的排种,连续漏播种子多于3粒能够100%报警,连续漏播种子多于2粒能够97%报警,能够满足2BM-5型气吸式免耕播种机对排种器的监测要求。

4结论

采用光电传感器、555定时器和CMOS器件,为内蒙古农业大学研制的2BM-5型气吸式精量免耕播种机设计了实时监测系统,主要监测排种管内种子的下落情况。当排种器出现漏播或排种管堵塞时,报警器发出警报,显示器会显示哪一行出现了故障,使驾驶员能够时时掌握每个播种器的工作情况。通过对本免耕播种机排种器监测系统的田间试验测试,安装本监测系统后,连续漏播种子多于3粒能够100%报警,连续漏播种子多于2粒能够97%报警。该系统减少了2BM-5型气吸式精量免耕播种机因为排种器故障和排种管堵塞产生的漏播,提高了的播种质量;还可以提高生产率,降低耕作成本。

作者:刘建英刘飞张鹏举单位:内蒙古机电职业技术学院内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古师范大学计算机与信息工程学院

广西质量监督导报杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次
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