光敏式气吸播种机监测装置研究

光敏式气吸播种机监测装置研究 第41卷第9期 2010年9月 东北农业大学 JournalofNortheastAculturMUniversity 4lr91:133-136 Sep.2010 光敏式气吸播种机监测装置研究 窦钰程,欧阳斌林,陈海涛 (东北农业大学工程学院,哈尔滨150030) 摘要:为了实现对播种机播种状态的监测,提高播种质量,在借鉴国内外研究, 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 比较各种传感元件 基础上, 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了具有抗尘性的气吸式播种机监测装置.该装置以光敏电阻为传感器, 采用STC12C5410单片机 对数据进行处理,解决播种机实时监测问题. 关键词:光敏电阻;播种机;监测 中图分类号:S223.2文献 标志 禁止坐卧标志下载饮用水保护区标志下载桥隧标志图下载上坡路安全标志下载地理标志专用标志下载 码:A文章编号:1005—9369(2010)09—0133—04 Studyonphotosensitive-typesuctionplantermonitoringapparatus/Dou Yucheng,OUYANGBinlin,CHENHaitao(EngineeringCollege,NortheastAgriculturalUniversity, Harbin150030,China) Abstract:Inordertomonitorthesowingstateofseedingplanterandincreasethesowingqualit y,the suctionplantermonitoringapparatuswithantidustingwasdesigned.basedondrawinglesson sfrOmhome andabroadaswellasanalyzingvarioussensorelements.Theapparatususedtheph0tOresista nceassensor andSTC12C5410MCUprocessingdata,andsolvedthereal— timemonitoringproblemsofseedingplanter. Keywords:photoresistance:planter;monitor 精密播种机在播种的过程中,由于各种原因 可能会出现漏播现象,如果不能及时发现或找不 到漏播处就不可避免的影响这一年的收成n,尤其 当播种机幅宽增加,播种速度增加和密植时,播 种作业过程中更需要监视播种状态.所以在播种 机上配置电子装置,在播种过程中对播种机进行 监测有很重要的实际意义. 由于种粒运动较快,监测种子主要采用光电 传感器,其结构简单,价格低廉,抗电磁干扰性 能好,尤其是它对种子的运动没有任何影响嘲.因 此,研究的种流监测装置的研究大多采用光电传 感器[31.但是,实际播种过程中排种器周围存在大 量灰尘,这些装置没有很好的解决灰尘对光信号 传递影响的问题.国外在播种监测方面研究较早, 生产的种流监测器可以配置在各种播种机上,其 产品特点是专业生产,安装方便,可为各种农机具 配套,抗尘性能良好.本试验采用光敏电阻作为 传感器,根据其特性,设计一种具有抗尘性能的装 置,对气吸式精密播种情况进行监测. 1监测装置硬件设计 1.1传感器安装结构 光电传感器采用光电对管,可以达到快速检测 的目的[71.但是,光电对管的接收管对接收不同强 度的光信号返回的是高低电平信号,当有灰尘蒙 盖时,接收管可能检测不到微弱的光信号,这样 就会影响检测结果.光敏电阻也是一种光电传感 器,它的阻值是随着光照强度变化而变化的模拟 量吲,灰尘不会完全影响信号的传递,且传感器安 装在排种盘内部,受灰尘影响较小,排种器的安装 收稿日期:2009—11-24 基金项目:国家科技支撑 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 (2006BAD11A05-4);国家大豆产业技术体系(nycytx 一004) 作者简介:窦钰程(1983一),男,硕士研究生,研究方向为电子工程与自动控制.E-mail:yuchengdou@126.con }通讯作者:欧阳斌林,教授,研究方向为电子工程与自动控制.E-maihouyangbl@126.con 东北农业大学第4l卷 结构,如图1所示. 将光敏电阻安装在播种盘与壳体组成封闭空 间的内侧,使其与盘孔圆周对齐,将发光管安装 在播种盘外侧,发光管与光敏电阻成一条直线, 这样,杂散光源在光敏电阻上照度远小于有圆筒 光罩的发光管发出的强光.播种盘转动,当盘孔 转到光敏电阻和发光管直线位置时,光照在光敏 电阻上,阻值很低;当盘孔转过光敏电阻和发光管 直线位置后,光敏电阻被播种盘挡住,处于较黑暗 环境,阻值较大.因此,可以根据光敏电阻阻值变 化情况,对盘孔计数,实现对播种情况进行检测. 1.2传感器电路 传感器电路主要由高亮度发光二极管,光敏电 阻及比较器组成,其电路如图2所示. 图1气吸式排种器结构 Fig.1Structureofsuctionseedsowingdevice 图2传感器电路原理 Fig.2Sensorcircuitschematic 将光敏电阻串联100K电阻,设置的比较电 压为2.5V,且左右可调.当发光管照在光敏电阻 上时,光敏电阻阻值很小,光敏电阻分压值小于 比较电压,比较器输出低电平;当照在光敏电阻 上的光被挡住时,光敏电阻上电压值大于比较电 压,比较器输出高电平.比较器输出接微控制器, 微控制器采用STC12C5410单片机,对漏播,排种 量,排种器转速等数据进行计算. 1.2.1漏播量和播种量检测 在播种盘种子下落部位的前后对接两组传感 器,分别为传感器1和传感器2,如图3所示.播 轴 种机正常工作时,播种盘上吸满种子,传感器1光 敏电阻始终没有光照在上面,所以电路没有产生脉 冲,如果吸盘上某个孔没有种子,当这个孔经过传 感器1时,光会照到传感器上,传感器电路会产生 一 个脉冲,因此,传感器1的功能是检测漏播数 量.传感器2安装在投种点之后,能将所有经过空 盘孔计数,传感器2计数值减去传感器1的漏播数 就是该排种器的播种量. 1.2.2排种器转速检测 传感器2能将所有转过的盘孔计数,排种盘上 一 周有45个盘孔,将传感器2单位时间内的计数 (r一T?n======?T』眦T引 第9期窦钰程等:光敏式气吸播种机监测装置研究 值除以45,得到的就是排种器的转速. 1.2.3导种管堵塞检测 排种器落种子部位的下方接有导种管,在播种 过程可能会出现堵塞,为了检测堵塞,在导种管底 部对接一组传感器.将比较电压值设置为4V,因 为只检测堵状态,所以不必考虑散杂光的干扰,当 发生堵塞时,所有的光都被种子挡住,光敏电阻处 于黑暗环境传,传感器电路长时间输出高电平,如 果超过1S,那么就视为导种管堵塞了. 图3传感器安装 Fig.3Sensorcircuitinstallation 2监测装置软件设计 单片机的程序流程,如图4所示. I.............................,__ t I................................ 图4定时中断和主程序流程 Fig.4Timerinterruptionandmainroutine flowprocess 程序采用C语言编写.种子通过传感器时间为 5—10ms,定时中断每1ms查询一次各I/O状态, 根据其变化情况更新播种量及播种状态等数据,这 样就省去了反复查询各UO状态,节省了CPU时 间.主程序分析播种机状态,将播种机数据送给显 示模块,当有异常情况出现时,及时提示. 3结果与分析 在实验室建立排种器单体实验台,对监测装置 的性能进行测试.实验台由吸尘器,减速电机,变 频器,测试仪器设备和研究的测试电路构成,如 图5所示. 图5排种器实验台结构 Fig.5Structureofseedsowingdeviceexperimenttable 减速电机驱动排种器,变频器用来控制电机转 速,从而控制排种器的转速,使用吸尘器模拟风 机,将测试电路安装在排种器上,运行各个装置, 对电路进行测试. 3.1装置性能测试 首先,运行装置,调节变频器的频率,通过传 感器2的计数值来检测排种器转速,在变频器频率 为20Hz时,排种器每秒排种个数接近32,该值 达到了田间要求,因此将变频器频率设为2OHz, 对其他数据进行测试.对排种数量检测进行了试验 得出结果如表1所示. 排种数量检测误差率约为l%,检测较为准 确,5组数据的漏播均为0,说明排种器在正常运 行情况下运行,不存在漏播情况.为了测试检测漏 播的准确性,排种箱内不加种子,盘孔上除了5个 连续盘~LJ'V,其余的都用胶粘上种子,运行装置, 排种器每转一周,都能检测到5粒漏播,漏播检测 较为准确.同时,人为模拟排种管堵塞和排空现 象,电路都能准确,及时地检测到. 3.2抗尘性能试验 在光敏电阻上涂上一层胶,在上面粘上大量灰 尘,测得发光管照在涂灰后光敏电阻照度约为100 1x,对电路的抗灰尘能力进行测试.监测结果如表 136?东北农业大学第41卷 2所示.在灰尘的干扰下,排种数量检测误差率约 为l%,与无灰尘下的误差率相同.同时,该电路 还能准确的检测到漏播,排空及堵塞的情况. 3.3试验验证 采用照度计对试验环境照度进行测量,测得排 种器外部照度约为50000lx,在光敏电阻上涂上 不同程度灰尘的情况下,用照度计及万用表测量光 敏电阻的阻值及照度情况如表3所示,其中光照照 度,电阻是排种盘转到发光管和光敏电阻直线位置 时光敏电阻的照度和阻值,黑暗照度,电阻是排种 盘两个盘孔中间位置挡住光敏电阻时光敏电阻的照 度和阻值. 表1排种性能检测结果 Table1Detectionresultofseedingperformance 表3不同灰尘情况下光敏电阻的测量值 Table3Measuredvalueofphotoresistanceindifferentdustconditions 由表3可知,光敏电阻的光照照度和黑暗照度 差别很大,随着灰尘的增加,此差别有所减小,但 是光照照度还是在100lx以上,而黑暗照度不到5 lx.因为光照和黑暗照度差别很大,所以光敏电阻 的光照阻值和黑暗阻值也有很大的差别,随着灰尘 的增加,其光照阻值始终不到100K,黑暗阻值却 达到了200K以上,在光敏电阻上串联100K电阻 及设置比较电压值达到了抵抗灰尘干扰的目的. 4结论 本研究将光敏电阻应用于气吸式精密播种机的 监测装置,根据其特性设计了相应的硬件和软件. 试验表明,该装置能够及时地,准确地反馈各播种 信息,如漏播量,排种量,排种速度等,且抗尘性 能良好,达到了监测的目的,对进一步的实际应用 设计有一定参考价值. [参考文献] [1]陈绍斌,吕新民,张丽君.精密播种机监测系统的研究与开发 [J1_农药,2007,5(5):112—114. (2]郑送军.精密播种机排种器自动监测系统研究【D].杨凌:西北 农林科技大学,2007. [3]刘洪强,马旭,袁月明,等.基于光电传感器的精密排种器性能 第41卷第9期 2010年9月 东北农业大学 JournalofNortheastAculturalUniversity 4l(9):137~143 Sep.2010 基于组态的无线节水灌溉监控系统设计 张劲松,杨凤英,潘万平,刘树东 (1.齐齐哈尔大学通信学院,黑龙江齐齐哈尔161006;2.山东华字职业技术学院,山 东德州253034) 摘要:采用无线自动监控技术实现节水灌溉,林业自然灾害监控是当今的发展方向 之一,从农业应用出 发,应用PID算法的步进电机闭环控制仿真,提出了一种基于组态软件和单片机利 用无线射频模块PTRS000实 现数据传输的节水灌溉监控系统设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,详细讨论了系统的组成,仿真原理,运 行方式.结果表明,监控系统 具有适应性强,开放性好,经济,开发周期短等优点,为实际应用提供一种较好的仿 真方法. 关键词:节水灌溉;监控系统;闭环控制;数据采集 中图分类号:TN99文献标志码:A文章编号:1005—9369(2010)09—0137—07 Wirelessmonitoringsystemdesignedforwater-savingirrigationbased onconfiguration/ZHANGJinsong',YANGFengying,PANWanping',LIUShudong'(1. CollegeofCommunication,QiqiharUniversity,QiqiharHeilongjing161006,China;2.Shan dong HuayuVocationalandTechnologyCollege,DezhouShandong253034,China) Abstract:Theautomaticmonitoringusingwirelesstechnologytoachievewater-savingirrig ationand forestrycalamitiesmonitoringisoneofthetoday.sdevelopmentdirections.Fr0mtheaspectofagricultural application,thepaperproposedaplanthatshowedtheapplicationofsteppermotorclosed— loopPID controlalgorithmsimulation,whichwasbasedontheconfigurationsoftwareandthemicrocontrollerby usingawirelessRFmodulePTR8000datatransmissionofwater-savingirrigationcontrolsystemdesign; meanuhile,itdiscussedindetailsofthesystemcompositionandsimulationtheory,andtheoperation mode.Thesimulationresultsshowedthatthemonitoringsystemhadtheadaptability,openness,good economy,theadvantagesofshorterdevelopmentcycle,inordertoprovideabettersimulationmethodfor thepracticalapplication. Keywords:water-savingirrigation;monitoringsystem;closed— loopcontrol;dataacquisition 水与农业生产密不可分,随着经济社会的发 展,对灌溉的质量与安全可靠性的要求也日益突 出,灌溉能力的好坏直接影响到农作物生长和人 们需求,因而保证灌溉设备稳定,高效,低成本 的运行成为近年来农业系统改进的主要技术方向 之一lll.现场通过对实际情况的分析,单片机控制 收稿日期:2009—12—21 基金项目:国家自然科学基金(60872016) 作者简介:张劲松(1980一),男,讲师,硕士,研究方向为信息传输理论与技 术.E-mail:29373370@qq.com 检测?.吉林农业大学,2007,29(5):347—349. [4]孙全芳,戴玉华.精密播种机监控系统的研究现状与发展趋势 [J】_山东机械,2005(4):60—62. [5]HaaseWC.PioneerI-aplantercomputersystem[J].ASAE,1986,1 (1):135-145. 【6]InotiIK.Electronically-controlledpneumaticprecisionplanter— electronicseedsensingandevaluationofmeteringuniformit[J]. JSAM,1990,52:35—43. [7]王树臣,迟天阳.气吸式精密播种机种肥监测设备的研制『J1.林 业机械与木工设备,2004,32(8):15—16. [8]彭勇,鲍宏志,刘文立.光敏电阻特性测定及其在自动照明灯中 的应用[JJ.大学物理实验,2002,15(4):26—27.