肥箱电容式料位传感器设计与试验

为提高农业机械信息化程度,实现施肥作业机械肥箱料位在线检测,根据颗粒化肥与空气介电常数的差异性,设计了基于电容法的施肥作业机械肥箱化肥料位在线检测传感器。建立了颗粒化肥(尿素)与电容输出值之间的关系模型,并对模型进行了验证。结果表明:施肥作业机械肥箱料位在线检测传感器对于肥箱料位的检测最大误差率为1.4%,能够精准地对肥箱料位情况进行在线检测,为施肥作业机械肥箱料位在线检测提供了有效途径,对提高农机信息化水平有具重要意义。     

基于COMSOL的料位检测传感器电极设计与试验

针对肥箱料位人工检测精度底的问题,运用Comsol Multiphysics进行矩形、圆环形两种电极的设计,替代人工进行料位检测。并对测量场内的电容值进行仿真计算,分析传感器电极形状对检测场中料检测值的影响。将两种极板安装在施肥试验台,选取颗粒尿素(GB 2440—2001)作为检测对象,进行单因素试验,结果表明矩形电极肥箱料位高度百分比的相关系数为0.99,优于环形电极,受噪声与空气湿度影响小,故选用相邻矩形电极。提高检测精度,完善农机监测多样性。     

基于电容水位计的明渠流量实时监测系统研究

采用明渠均匀流理论通过实时检测渠道的过水深度实现对多种断面渠道流量的监测和计量,为此利用电容量随极板间介质变化的原理,设计了新型数字电容式水位传感器,测量结果不受温度和杂质的影响.电容信号检测使用高集成的电容数字转换器AD7746,提高了测量精度,并交由MSP430F149单片机进行处理.信号由单片机通过RS232总线传出,通过GSM网络进行无线传输,在监控中心,由RS232总线上传给上位机进行控制.由单片机和上位机均进行水位和流量的处理,数据分别在信号采集和监控处由LCD和上位机显示,实现水位流量的实时监测.     

基于电容法的自走式玉米青饲机质量流量在线检测

为实现自走式青饲机质量流量的在线测量,提出基于电容法的在线检测方法,并设计相应的电容传感器。以电容数字转换芯片AD7745以及51单片机为核心设计电容信号采集电路,实现电容信号的在线采集。搭建室内试验台架,进行相关的台架试验,建立电容值变化量与青饲料质量流量和青饲料含水率之间的二元回归模型,模型决定系数R~2为0.942,并对模型进行验证试验。试验结果表明:所设计的电容传感器以及所建立的关系模型能够较为准确地测量青饲料的质量流量,质量流量测量的平均相对误差为3.52%。     

基于电容法的化肥箱余量在线检测装置设计与试验

为了提高我国农业机械化的完善程度,实现中耕机械化肥箱化肥余量的在线监测,本文根据肥料与空气介电常数的差异性,设计了一种基于电容法的化肥箱化肥余量在线监测系统。采用电容转换芯片和单片机构成电容检测电路,并搭载CAN总线将实时采集的数据进行处理、传输。建立了氮肥(尿素)与电容输出的关系模型,并对模型进行了验证。试验结果表明:化肥余量监测系统,对于化肥余量的监测最大误差率为1.4%,系统能够精准的对肥料的余量情况进行在线检测,电容式化肥箱余量检测装置为化肥箱的余量在线获取提供了有效途径,对于完善我国农业机械化水平有具重大意义。     

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。     

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。     

基于STC单片机的种苗催芽室温湿度监控系统设计

针对种苗催芽室温湿度控制现状,设计并实现了一个基于单片机技术的温湿度控制器。该系统以STC89 C52单片机为控制中心,采用高精度数字式传感器DHT11作为温湿度检测元件,将采集到的温湿度信号传送给单片机;单片机处理传感器的测量数据,通过LCD 1602实时显示温湿度的数值;当实时监测到的温湿度值超出设定的温湿度变化范围时,单片机输出信号启动相应的加温、降温、加湿和除湿装置实现自动控制,并且报警电路进行声光报警。该温湿度控制系统具有控制精度高、性价比高及易于管理等优点。     

玉米精播机施肥作业性能实时监测系统研究

为了解决大型玉米精播机施肥作业质量实时监测的问题,设计了施肥作业智能实时监测系统。系统能够完成施肥量计算,实时监测肥管空或堵塞等情况;通过在排肥轴上安装编码传感器测量施肥量,并采用电容式接近开关检测肥排空或堵塞信息。该监测系统结构简单、简便经济、容易维护、抗污染且能够高效、可靠地实现在线非接触测量,能实现大型玉米精播机施肥作业性能的全天候、全过程实时监测。     

基于单片机的智能农田灌溉系统的设计

针对智能农田灌溉过程中的土壤湿度实时在线测量问题,本研究设计了基于单片机的智能农田灌溉系统。通过对其硬件电路和软件程序的设计分析,开发出了以STC89C52单片机为核心的实时在线监测系统,对作物生长的重要条件土壤湿度进行实时监测。该系统通过NRF24L01模块分为发送端和接收端两部分。其中,接收端通过ADC0832芯片将由电阻式土壤湿度传感器采集到的土壤湿度模拟信号进行转换;接收端则通过按键模块设置土壤湿度的上下阈值,高于上阈值时出现报警提示,低于下阈值时则启动智能灌溉。     

基于电容信号的排种监测系统研究

为了对排种器性能可靠性进行分析,针对电容传感器对排种监测的可行性进行分析,对基于电容传感器的排种监测系统进行深入的研究。对相邻两粒种子的下落速度与时间进行分析与计算,确定了电容传感器在导种管上的装配位置。根据导种管的结构确定了3种电容传感器的结构,分别为极板对置式、E型极板式与三极板差动式电容传感器。最终,通过试验与数据分析选择了E型极板式电容传感器作为排种监测系统的传感器类型。同时,设计了以单片机MSP430F169、电容-数字转换芯片AD7151作为核心的微小电容检测电路。通过对于检测电容值的比较与分析,可以对排种器工作中种箱排空、种管阻塞、漏播、覆播、正常播种进行实时监测,从而更好地改进排种器与导种管的结构,使播种机工作效率大大增加。     

谷物联合收获机测产系统设计与研究

谷物产量实时监测是联合收获机的重要性能,为实现联合收获机对谷物产量实时监测的功能,设计一种基于物位传感器和STM32处理器的产量实时监测系统。该系统以物位传感器为检测元件,根据测量电极的电容变化检测粮箱内谷物的体积,通过数据处理模块得出结果并上传至监控计算机。田间试验表明,该系统安装方便,实时性强,检测误差小于4%,能够满足联合收获机测产系统的实际需要。     

深松旋耕全层施肥联合整地机施肥量影响因素分析

针对深松旋耕全层施肥联合整地机在作业过程中存在施肥不均、精度较低等现象,对影响施肥量因素进行分析,确定排肥轴转速、排肥器开度以及肥箱料位高度为影响因素,设计三因素五水平正交试验,以施肥量变异系数为评价指标,进行极差分析和方差分析得出影响因素主次顺序:肥箱料位高度>排肥轴转速>排肥器开度,其中料位高度对施肥量变异系数的影响高度显著,为后续肥箱肥料监测系统提供理论基础。施肥量变异系数在0.19%~3.12%之间,满足试验要求。运用最小二乘法建立施肥量关于排肥轴转速、排肥器开度和肥箱料位高度之间的数学模型。经检验:数学模型值与实测值的相关系数达到0.889,可以作为施肥精量控制相关技术参数的选择依据。     

基于CAN总线的铁路道岔监测系统设计

为了实现对铁路道岔处尖轨横向窜动和纵向爬行量的实时在线监测,文章设计了一种基于CAN总线的铁路道岔监测系统。该系统以拉绳位移传感器、激光位移传感器为检测装置、STM32单片机为主控制器对道岔参数进行采集,STM32单片机一方面对道岔参数进行数字滤波处理,另一方面通过CAN总线构成的通信网络将滤波后的道岔参数打包发送给监控中心,监控中心采用上位机组态软件实现对道岔参数的实时显示,测试结果证明了该系统的有效性。     

基于电容测量的精密播种机监测系统研究

针对光电法精密播种机监测系统易受田间灰尘影响的缺点,提出了基于电容测量的新型精密播种机监测方法,研制了精密播种机排种监测系统,根据电容的实时变化,实现播种性能监测,完成种箱排空和排种管阻塞等造成的漏播情况报警.实验表明,该系统能够有效地提高排种监测的可靠性.     

基于单片机的土壤湿度测试仪的研究

根据土壤介电测量的通用模型,采用探针式电容传感器,设计了土壤湿度单片机测试系统,阐述了其组成和工作原理,并通过上位机实现自动监测和自动灌溉。实验结果表明：该测试系统具有测量精度高、显示直观、操作方便等特点,可以满足生产实践中的要求。     

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。     

机采棉水分自动检测箱的恒弹力控制

机采棉水分检测设备的自动化程度决定着测量结果的精度和工作效率。为了保持电容极板与待测机采棉之间恒压力的控制,防止测量结果失真,本文设计了一种采用压电传感器和自适应控制方法实现机采棉水分自动检测箱的恒弹力控制系统。本控制系统以单片机为主控制器,通过压电传感器采集电容极板与机采棉之间的弹力,单片机将根据采集来的反馈量与给定量产生的偏差量做出决策,控制步进电机的制动力矩,实现恒弹力控制。试验表明,检测箱的恒弹力控制提高了机采棉水分测量精度和效率。     

小麦含水率在线测量的研究

为了解决精确农业测产系统对小麦含水率的要求，采用圆柱形电容传感器，根据不同含水率的小麦流经电容传感器所对应的不同电容值在RC振荡电路中输出不同的频率的原理，利用单片机采集RC振荡电路输出的频率，通过查表的方法实现小麦含水率的在线测量。     

面向农产品冷链物流监测的无线气体传感器在线校准方法

鲜活农产品冷链保鲜、保活运输过程中需要精确监测和控制运输微环境气体浓度,因此实时精准地监测运输环境中各类气体成分浓度尤为重要。在长期气体浓度监测中,传感器会发生漂移并呈现弱稳定性现象,从而造成监测精准度降低,导致保鲜、保活控制低效。针对该问题,设计基于无线传感器网络的气体传感器在线校准方法,利用融合技术对运输环境中分布式部署的无线气体传感器进行周期性选举,筛选测量准确、稳定的领袖传感器节点组作为参考,动态计算终端传感器漂移特征参数变化,并使用无线通讯技术完成各类气体感知节点输出-浓度映射函数参数的修正调节,以重新计算输出信号与气体浓度的动态映射关系。该方法可非更换地实现在线气体传感器动态校准,从整体上修正了运输微环境中气体传感器输出-浓度映射参数以提高数据获取精度。以鲟鱼低温无水休眠保活运输为试验流程,对重要环境气体CO2、O2、NH3等浓度信息进行了监测与校准试验。利用高精度、已校准的气体浓度记录仪作为运输微环境气体浓度测量标准,进行校准试验评估。试验表明传感输出信号为TTL电平的CO2传感器可提高测量精度3.28%,其精度提高程度低于线性或非线性函数输出的气体传感器;对于输出-浓度映射为非线性信号的NH3气体监测精度可提高4.14%;针对传感输出为线性函数关系的O2传感器校准效果最优,其监测精度可提高4.71%。综合对比运输气体变化监测数据,验证了在不更换传感器进行离线气调校准的情况下,所提方法可较显著地提高气体浓度监测精度,为有效精准调节冷链运输微环境气体浓度提供了调控依据。