基于压电冲击法的水稻穴直播监测系统设计与试验

为精准实时监测水稻穴直播机播种状态,提高监测稳定性,以弹射式耳勺型水稻穴直播排种器为研究载体,采用PVDF压电薄膜为传感元件,以ATmega328P MCU控制器为核心,基于压电冲击法设计了水稻穴直播监测系统。通过分析种群投种轨迹,设计了可辅助监测且导种成穴的导种管,确定了PVDF压电薄膜传感器的安装部位。结合排种器多粒穴播作业特点,确定了4种作业故障监测算法。设计了系统硬件电路,开发了蓝牙无线串口传输APP,实现了上、下位机无线通信。台架测试表明:在不同工况下系统灵敏度均在90. 83%及以上,可实现对信号的有效采集。由田间试验得到系统的重播监测精度、漏播监测精度及有效监测精度的平均值的最小值分别为81. 79%、80. 42%和97. 67%,且系统在机具发生重播或漏播时可进行声光报警。该监测系统满足水稻穴直播监测要求,有助于提高水稻穴直播作业质量。     

气吸式排种器监测系统设计

为了能够在田间对排种器播种情况进行了解,选用光电传感器对气吸式排种器吸孔位置进行监测。为此,设计了以STC89 C52 RC单片机为核心的监测系统,可以通过光电传感器监测有种与无种时电压值的变化来对气吸式排种器吸种口的种子进行监测,当出现连续3颗漏播时进行黄灯示警,当出现连续5颗漏播时进行红灯示警,当出现连续7颗漏播时,红灯与蜂鸣器同时示警。该监测系统可以使正在田间执行播种任务的驾驶员通过不同的指示灯和蜂鸣器的响应情况,对目前播种状况进行了解,若出现漏播情况,驾驶员可以及时检查排种器的运行状态,及时避免因漏播造成的经济损失。     

气吸式免耕播种机排种器监测系统设计

排种器是免耕播种机的核心部件,其排种质量直接影响免耕播种机的播种质量。为此,针对免耕地表作业时,出现排种盘漏吸、种子箱架空、导种管堵塞等引起的漏播情况,采用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。该监测系统可使拖拉机驾驶员通过显示器和报警器实时掌握播种情况,能够有效提高2BM-5型气吸式免耕播种机的播种质量。     

玉米精量播种机排种性能检测系统研究——基于光电法

为了确保玉米精播机的播种质量,在结合了过去排种监测方法优缺点的基础上,设计了一种以3对红外发光二极管和光敏三极管交叉摆放为监测传感器的排种性能监测系统。该系统能够实现种粒信号拾取、种箱状态监测、漏播和重播警报等功能。工作时,光电传感器检测到的光电信号通过调理电路把数据传给单片机,如果检测到的数据满足种箱排空、种管阻塞或多粒重播,单片机就会给报警电路传输指令使其发生警报。试验结果表明:系统性能可靠且监测无盲区,检测误差率可控制在97.5%以内,能对玉米精密排种器排种性能进行精确监测,有助于提升播种机作业性能。     

温室大棚电驱气力式胡萝卜播种机设计与试验

目前能适应设施大棚种植条件的小型播种机多采用窝眼轮式排种器，播种精度低，播种质量无法实时监测。小型气力式播种机需要配置气力式排种器和风机，存在动力系统设计困难、排种稳定性差、整机结构复杂、笨重等设计难题。本文基于设计的气吸式排种器，设计了叉形分种器，实现窄行距精密播种作业；确定油电混合动力系统，排种器和风机采用电驱方式，排种稳定性得到了提高。设计了基于旋转编码器测速的电驱式胡萝卜播种机控制系统，该系统以PLC为主控制器，根据旋转编码器采集的前进速度信息实时调节排种器转速，实现排种转速与播种机前进速度实时匹配。基于对射式矩阵光纤传感器，开发了播种质量监测系统，解决了小粒径种子的监测问题。通过试验表明，续航时间为10h，计数相对误差小于等于4.6%，型孔堵塞时能发出警报提醒；播种株距合格率大于93.7%、漏播率小于等于3.9%、重播率小于2.4%，漏播率检测误差小于8.4%，试验结果符合国家相关标准要求及胡萝卜种植农艺要求。     

气吸式播种机质量监控系统设计——基于ZigBee无线传感网络

针对气吸式播种机常出现的漏播和重播现象,在ZigBee技术和单片机的基础上提出了一种新的气吸式免耕播种机的质量监控系统,并对播种机的核心部件排种器进行了结构优化设计,制造了试验样机。播种质量监测系统以STC89C51单片机和ZigBee无线模块为主要部件,结合红外线传感器和涡流位移传感器对漏播和重播数据进行采集,实现了振动台的自动化控制和远程报警功能,以及LCD12864液晶对监测参数的实时显示。通过对播种机的大量测试,得到了不同播种机行进速度的排种质量曲线,由测试结果可以看出:排种质量监测系统可以成功地对漏播率和重播率进行监测,且遗漏监测的次数很少,排种和漏播播种率的精度较高,达到了精密播种机的设计标准。     

玉米精量播种监测系统的设计与试验

针对玉米精播机作业时常会发生导种管堵塞、地轮排种轴机械传动系统故障及种箱排空造成的漏播等现象,基于单片机技术设计了一套玉米精量播种监测系统,包括整体结构与排种监测传感器电路,完成了相关参数设置。该系统实现了对玉米精播机的播种量、播种速度、播种面积、地轮转速、排种轴转速、种箱料位及机具升降状态等指标的实时监测和漏播故障诊断功能,支持对精播机作业数据远程实时监控管理功能。试验结果表明:玉米精量播种监测系统单粒测量精度约为98.8%,能够实现作业过程的实时监测及远程监管功能。     

玉米精量排种器排种质量自动检测仪设计与试验

为了方便、准确地检测不同种类玉米精量排种器的排种性能参数,设计了一种排种质量自动检测仪。该检测仪由PLC、伺服电动机、光电传感器、触摸屏组成,可以在不同播种参数(如播种粒距、播种速度、排种盘型孔数)下实时检测排种器的合格率、漏播率、重播率、粒距变异系数等播种质量参数,并可以检测指夹式排种器各个指夹的重播数和漏播数,同时对种子的下落情况进行实时的动画模拟;当下种粒数达到设定的下种目标时,系统自动停止检测并将检测到的排种质量参数自动显示和保存。为验证该检测系统的检测精度,分别与JPS-12型检测台和Meter Max型排种器检测仪进行了对比试验,试验结果表明:在4、8、12 km/h 3种播种行进速度下,本文检测仪的检测精度与JPS-12型检测台的检测精度相近(检测结果相差不超过2%);在4~12 km/h的速度下,本文检测仪的检测精度与Meter Max型排种器检测仪的检测精度也相近(对指夹式排种器的检测结果相差小于2%,对气吸式排种器的检测结果相差小于0.7%)。试验证明该检测仪的检测精度符合使用要求。     

补偿式玉米精密播种机的研究

为了提高玉米精密播种的工作质量,把窝眼式玉米播种机与自动检验补偿控制系统相结合,设计了一台补偿式精密播种机。该播种机采用窝眼式排种器,镇压轮驱动排种机构,利用光电传感器对排种情况进行监测,采用可编程并行接口8155与AT89C52相连的键盘接口电路实现播种作业质量的监测,并驱动步进电机对检测漏播的情况进行补播。最后镇压轮完成覆土与镇压过程,实现了玉米精密播种。     

鸭嘴式谷子穴播排种器设计与试验

针对现有谷子排种器条播时重播严重的问题,结合农艺要求,设计了一种鸭嘴式谷子穴播排种器,并分析了排种器的工作过程,确定了排种器与鸭嘴式扎穴器的组合以及排种器转速、取种管直径、取种管角度。采用响应面优化试验,分析了排种器转速、取种管直径、取种管角度对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,结果表明：在取种管角度为55°、取种管直径为8.5 mm、排种器转速为60r/min时,穴粒数合格率为96.70%,漏播率为1.74%,重播率为1.56%,排种性能较优。     

精密排种器性能监测装置研究——基于超材料光电传感器

由于精密播种机排种器多采用气吸封闭式,在作业过程中很难监测到其播种质量或存在的故障问题。为此,提出了一种基于光电传感器的精密播种机排种器监测装置,并利用超材料滤波提高了光敏电阻的灵敏度,从而有效提高了监测装置的精度。根据气吸式播种机的封闭性特点,设计了排种器监测系统的结构,采用总线进行通信,实现了多台播种机并行实时监测。同时,提出了复合结构的光学超材料滤波器结构优化方案,通过改变结构长度和介电层厚度,研究了滤波器的性能,实现了结构设计与空气界面之间的阻抗匹配条件,可以扩展通频带的带宽。采用不同类型的传感器对播种机的漏播监测误差进行测试,结果表明:采用超材料滤波光电传感器的监测精度最高,从而验证了其应用在精密播种机排种设备上的可行性。     

一器多行环槽推送式排种器及排种状态检测系统的设计

针对传统排种器只能一器单行播种很容易产生漏播、卡种等问题,设计了一种带排种状态检测系统的一器多行环槽推送式排种器。该排种器适用于水稻、小麦等小粒农作物条播,通过更换排种盘,改变种槽的形状和大小,还可以实现对大豆、玉米等大粒农作物种子的精播。排种状态检测系统可对排种过程进行实时检测,对漏播、卡种等情况及时报警。该排种器能够满足高速、宽幅作业要求,成倍提高排种效率,且其结构简单、巧妙,实用性强,具有很高的应用推广价值。     

智能化排种器性能检测试验台研制

针对目前排种器性能检测试验台存在的成本高、检测精度差和检测不全面等问题,设计了可移动智能化排种器性能检测试验台。该试验台由直流电机驱动、msp430单片机控制、红外传感器检测及编码器测速等系统组成,液晶显示屏实时显示排种器的播种量、漏播率及重播率等性能参数,可实现排种器检测指标的在线、精准检测。利用指夹式排种器对该试验台的工作性能和传统带式试验台进行了检测对比试验,结果表明:播种量统计检测的误差值小于1.4%,漏播率的检测结果相对误差小于2.6%,重播率检测结果相对误差小于2.0%。对比试验表明,试验台具有很好的可靠性和准确性,为其使用与推广提供了保障。     

小麦播种机电容式排种量传感器设计

为提高小麦播种机排种量检测的可靠性，根据电容器的电容随极板间介质质量变化而发生变化的原理，研制了一种电容式排种量传感器。利用AD7745数字转换器和单片机搭建微电容信号调理电路，电容传感器与调理电路采用短线连接，减小了寄生电容对测量精度的影响。通过标定，获得了传感器电容值与排种量的关系模型。在播种机试验台架上对电容式排种量传感器性能进行了测试。试验结果表明，在排种速度不同的情况下，该传感器的最大测量误差为2.2%。该传感器能够较好地实现小麦播种机排种量的在线检测，为变量播种提供了有力支持。     

带勺式马铃薯排种器漏播检测与补种系统设计与试验

针对带勺式马铃薯排种器作业过程中存在漏播问题,分析排种器工作过程,设计漏播检测与补种系统.对检测模块、补种模块、单片机模块、显示模块和声光报警模块进行电路设计、硬件选型和机械结构设计,针对整个控制系统的控制要求编写控制程序,实现马铃薯漏播检测与补种控制.采用高速摄像技术,对补种模块动作的响应速度进行分析,结果显示,可以...     

4BQD-40型气力喷播机排种器自动控制系统的研究设计

排种器在4BQD-40型气力喷播机工作过程中起着非常重要的作用,决定着喷播机喷播的质量。为此,对气力喷播机排种器进行了研究,设计出排种器自动控制系统。该控制系统以S7-200 CPU222 CN型PLC为控制核心,当霍尔开关传感器检测到转动的拖拉机后轮上的磁片时,发出数字开关信号,PLC接收到该信号后改变高速脉冲的周期,并输入到步进电机驱动器,从而控制步进电机带动排种器精确转动,实现了喷播机排种器的自动控制,提高了其工作性能和播种质量。     

倾斜双圆环型孔圆盘式玉米排种器设计与试验

针对现有气力式排种器作业质量受外界条件影响大以及传统机械式排种器难以满足高速播种要求的问题,设计了一种结构简单、充种效果好、可适应高速作业要求的倾斜圆盘式排种器;以黄淮海地区玉米种子的物料学特性为基础,对该排种器的充种、清种以及主要结构参数的确定方法进行了研究。采用二次正交旋转试验对其排种性能进行了试验,建立了排种器性能指标(合格指数、重播指数和漏播指数)与排种器倾角、型孔数、型孔盘转速的回归方程,确定了各参数对性能指标的影响规律,并进行了优化计算,对优化结果进行了验证试验。最后进行了田间试验,结果表明:在倾角为39°、型孔数为30个、机器前进速度为8.2~11.9 km/h时,排种器合格指数大于90%,重播指数小于3%,漏播指数小于8%,均满足国家相关标准要求。     

勺轮式排种器播种质量监测系统设计与试验

由于勺轮式播种质量监测系统存在监测精度差检测不准确的问题,基于勺轮式排种器结构特征,以PLC为核心控制器并结合人机交互、光电监测和霍尔效应等原理,设计了勺轮式播种质量监测软硬件系统,实现了对勺轮式玉米精密排种器播种质量进行实时监测的功能。试验结果表明:监测系统播种量监测精度为97.2%,漏播监测精度为85.0%,重播监测精度为88.1%,能避免大田播种复杂作业环境下出现的大面积、断条式漏播,以及重播、堵塞等情况,提高了勺轮式播种质量监测系统的精度。该项研究为勺轮式排种器播种质量监测系统研制提供了新的思路。     

气力式油菜精量排种器田间漏播检测方法

针对气力式油菜精量排种器排种性能漏播检测的问题，提出了一种基于排种频率的检测方法。通过测频装置对不同转速、不同数量型孔堵塞的气力式排种器出口的排种频率测量试验，获得了不同转速下界定漏播严重程度的频率划分区域，即正常区、弱漏播区与严重漏播区。设计了田间漏播检测方法，即对排种器转速测量值经平滑滤波后通过插值运算得到界定漏播严重程度的频率阈值，对排种频率测量值经中值滤波后与频率阈值比较实现漏播严重程度的检测。在试验台上测试表明：排种频率法能有效实现漏播程度的检测，无漏播时检测准确率为100%，当量型孔堵塞8孔以上时判定为漏播的准确率为100%，能够有效地屏蔽因偶尔的漏播引发的频繁报警问题。     

巨菌草播种机漏播补种系统设计

针对缓坡地预切种式菌草种植机存在的漏播现象,提高菌草播种机械作业的质量和自动化水平,提出一种基于stm32的漏种补播系统,该系统采用光电对射传感器和编码器分别监测漏种和排种器转速,在监测到排种器漏种时驱动补种器步进电机执行补种动作,播种发生故障时自动报警。为验证系统的可靠性,对试验样机进行测试。结果表明,排种速度在1～6 km/h时,播种机的漏种率较低,漏种后的补种率高,提高了巨菌草种植机的播种质量。