微型水培人工气候箱环境监控系统设计

针对水培菜生长过程中对光照强度、环境温湿度及营养液的不同需求,设计了一种微型水培人工气候箱环境监控系统,可用于家庭园艺或餐厅农场。基于STM32F103ZET6控制器,设计了系统相关硬件电路及系统控制程序,主要包括外部环境检测模块、外部环境调节模块、营养液检测模块、营养液调节模块、LCD显示及按键模块及上位机显示界面。用户可实时监测微型人工气候箱中的光照强度、温湿度以及营养液的pH(酸碱度)值、EC(电导率)值、DO(溶解氧)值和主要养分离子浓度,相关执行机构工作,可将各环境参数自动调节至标准阈值内,由上位机界面显示各环境参数的变化情况。系统运行测试结果表明:系统能够在15min内完成对作物生长所需各项环境参数的调节,为作物生长提供稳定可靠的环境条件,同时可监测所得主要养分离子浓度的变化情况,为后续研究作物生长养分吸收规律和养分动态管理提供依据。     

太阳能自动跟踪器的设计

为了充分利用太阳能,设计了太阳能自动跟踪器的机械执行部分和控制部分。详细介绍了其结构、工作原理、性能特点以及太阳位置探测单元、信号处理及控制单元、动力单元,并给出了机械执行结构图和控制电路图。光信号采集模块将光照强度反馈给控制模块,根据光照强度信号控制模块、继电器的通断和步进电机的转动实现太阳能自动跟踪器的水平、俯仰控制,使得太阳能接收器始终保持正面朝向太阳光,提高太阳能热量吸收的效果。     

烤烟炉温度检测系统设计

为实现烤烟过程中的温度检测和数据实时获取,设计了一种温度数据采集设备。该设备以数字温度传感器DS18B20作为测量元件,以AT89C51单片机为核心,采用LED显示屏实时显示温度。将采集的温度与默认的参考值进行比较,然后由系统控制相应的发热和鼓风设备,调节烤房内温度,使其趋近于烤烟炉工艺参考值。实现了烤烟炉温度的精确测量、显示,具有体积小、成本低、使用灵活等优点,有较高的实用价值。     

小型风力发电机控制器设计

为调节风力发电机转速,控制蓄电池充电和负载供电,以PIC16F716型单片机为核心,利用仿真软件Matlab/Simulink,建立了风速、风力矩与功率、发电机功率与转矩、Buck电路模型。结果表明:通过调节Buck电路占空比,对风力发电机输出功率的最大值进行追踪,具有可行性;以定步长寻优控制法,对最大功率点追踪进行算法调节,具有有效性。     

阳台农场环境控制系统设计

针对阳台农业种植植物在无人照料时,由于光照、湿度不足引起的植株生长问题,以STC89C52单片机为控制核心,选取DHT11、BH1750、YL-69传感器,分别检测空气温湿度、土壤湿度、光照强度,设计了阳台农场的环境监测控制系统。系统可自动检测、显示并调控空气温度、湿度、土壤湿度和光照强度,当环境参数不满足预设阈值时,可自动调控,实现阳台农场的自动管理。     

基于ZigBee的温室环境检测系统设计

采用1种温室环境检测车,搭载ZigBee终端节点和各种环境检测传感器,移动测量温室环境参数。以51单片机为核心,设计温室环境检测车的主控制器,通过ZigBee终端节点搭载的传感器,检测温室温度、光照强度、湿度,并将采集到的数据实时发送至控制台,可以使用MFC界面利用串口对温室环境检测车进行控制,也可以通过ZigBee协调器,利用键盘对温室环境检测车进行控制。     

矮化苹果树防风固定装置的设计

基于矮化苹果树的物理特征及生长条件,在传统用铁丝直接固定树干方法的基础上,设计了一种矮化苹果树防风防倒伏的调节装置。该装置能够有效地对树干进行固定,可防止矮化苹果树在刮风下雨等恶劣环境下发生大幅度摇摆,同时避免了传统方法中铁丝对果树的损伤以及倒伏对矮化苹果树根系造成的损伤。     

基于转动惯量的采后甘蓝自动定向方法研究

针对采后甘蓝人工连续定向效率低、劳动强度大等问题，以“中甘15号”甘蓝为研究对象，提出了一种基于转动惯量的采后甘蓝自动定向方法。首先，建立了采后甘蓝的简化几何模型，对3个惯量主轴的转动惯量及其定向运动稳定性进行了理论分析；其次，建立了定向仿真模型，基于ADAMS软件分析了26种初始姿态的采后甘蓝在定向过程中的位移差值和采后甘蓝中心轴与辊轮轴线的夹角随时间的变化规律；最后，搭建自动定向试验平台，以辊轮直径、轴向间隙、径向间隙和角速度为试验因素，以采后甘蓝中心轴与辊轮轴线的夹角和定向成功率为试验指标，进行了单因素和正交试验。理论分析和仿真结果表明，采后甘蓝在定向运动过程中，逐渐趋向绕转动惯量最小且唯一的中心轴转动，且该运动状态动态稳定，即实现了采后甘蓝的自动定向。试验结果表明，试验因素对采后甘蓝中心轴与辊轮轴线的夹角影响的显著性主次顺序为辊轮直径、角速度、轴向间隙、径向间隙，试验因素对定向成功率影响的显著性主次顺序为角速度、辊轮直径、轴向间隙、径向间隙；最优参数组合为辊轮直径80mm、轴向间隙80mm、径向间隙70mm、角速度6rad/s。在最优参数组合下进行了验证试验，结果表明，采后甘蓝中心轴与辊轮轴线的夹角平均值为（6.72±1.23）°，定向所需时间为6.8s，定向成功率为96%，满足采后甘蓝自动定向及后续高通量处理的需求。     

淡水网箱养殖自动投饵机设计

针对现有网箱养殖中投饵机位置固定,饲料投放不定量的现状,考虑网箱养殖环境的影响因素,利用传感器、轨道传动和PLC技术(方法),设计了一种可定量投饲的移动式网箱养殖自动投饵机。文章介绍了网箱养殖自动投饵系统的布局,投饵机的工作原理、技术要求,以及轨道铺设要求。然后,详细介绍了投饵机设计基本参数的理论分析过程,行走系统和投饲装置关键部件的结构设计计算过程(结果),行走系统可对多个网箱进行移动式投饲,定量下料机构可实现定量式投饵,提高了网箱养殖饲料投放过程的机械化水平和自动化水平,降低了劳动强度,增加养殖效益。以4m×6m×3m规格的网箱为例,进行成本分析,当网箱个数在10个以上时,使用该自动投饵机比一般的单个自动投饵机更经济。