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1、氣吸式播種機排種器監(jiān)測 氣吸式播種機排種器監(jiān)測 2015/03/30 1實時監(jiān)測系統(tǒng)工作過程 1．1電源的選擇本實時監(jiān)測系統(tǒng)采用555定時器和CMOS器件。CMOS型555時基電路的電源適應范圍為2～18V，最大工作電流為200mA，由于播種機作業(yè)時需要來回走動，只有選擇能夠拖拉機攜帶的電源。本實時監(jiān)測系統(tǒng)耗電量較小，所以選擇12V直流電瓶作為供電電源。播種機工作時，直流電瓶供電可能出現不穩(wěn)定的情況，可能損壞監(jiān)測系統(tǒng)，在12V直流電瓶和監(jiān)測系統(tǒng)之間連接降壓器和穩(wěn)壓器，將

2、電瓶輸出的12V直流電變?yōu)?V穩(wěn)定的直流電，為監(jiān)測系統(tǒng)提供電源。 1．2排種器工作監(jiān)測過程氣吸式播種器工作時由高速風機產生負壓，傳給排種器的真空室。排種盤的一側為真空室，另一側為種子室，種子室的壓力為大氣壓，排種盤上均勻分布有吸種孔。由于壓力差的作用，當排種盤旋轉時，種子被吸附在吸種孔上，隨排種盤轉動;被吸附的種子隨排種盤一起轉動到下端時，轉出真空室，種子承受的負壓消失，種子靠自重或在刮種器作用下落在排種管內，沿排種管落至種溝。種子下落至排種管下端時會經過光電傳感器，光電傳感器實時將排種情況反饋到監(jiān)測系統(tǒng)。 1．3傳感器工作過程本實時監(jiān)測系統(tǒng)采用光電傳感器采集數據。傳感器安裝在排種管下端靠

3、近地面處，用來監(jiān)測播種機工作時排種管內有沒有種子下落。當有種子在排種管內下落時，傳感器接收信號輸出一次方波;但是輸出的信號往往與噪聲混合在一起，首先需對這樣的微弱信號進行預處理，濾除掉大部分噪聲，并將微弱信號放大，達到后續(xù)處理器所要求的電壓幅度。這樣，就需要通過前置放大電路、濾波電路和主放大電路來輸出幅度合適、并已濾除掉大部分噪聲的待檢測信號。其光電檢測模塊的組成框圖如圖3所示。本光電檢測系統(tǒng)設計的完整電路如圖4所示。 1．4CMOS型555時基電路的工作原理CMOS型555時基電路具有輸入阻抗高、功耗極小、電源適應范圍寬等優(yōu)點，特別適用于低功耗、長延時等場合。CMOS型555等效功能方框圖

4、如圖5所示。當上比較器A1的同相輸入端Ｒ的電位高于反相輸入端電位2/3Vcc時，A1輸出為高電平，ＲS觸發(fā)器翻轉，輸出端V0為邏輯“0”電平。即當VTH＞2/3Vcc時，V0為“0”電平，處于復位狀態(tài);而當置位觸發(fā)端S的電位Vs≤1/3Vcc時，A2輸出為“1”，ＲS觸發(fā)器置位，輸出端V0為“1”電平。圖5所示的功能框圖相當于一個置位－復位觸發(fā)器。 1．5監(jiān)測系統(tǒng)工作過程本實時監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器、轉換線路、信號顯示器和報警器構成。傳感器使用可見光光電傳感器。將光電傳感器設置在導種管上，當種子通過傳感器的種子通道時，遮斷光源，使光電管發(fā)出信號，表示有種子通過。當某一播行發(fā)生故障無種子通過時，駕駛

5、室的儀表盤上即顯示出該播行的數碼，并發(fā)出報警聲響。轉換線路將傳感器采集到的信號預處理、A/D轉換后進行信號放大，放大后的信號輸入到數字信號處理儀，數字信號處理儀對信號分析、處理后通過顯示器使駕駛員掌握播種機工作情況。如果播種機工作異常，報警器將會發(fā)出連續(xù)聲響的警報。本監(jiān)測系統(tǒng)的完整工作過程如圖6所示。 2監(jiān)測系統(tǒng)工作中需要注意的問題 2．1光電傳感器保持清潔播種機播種作業(yè)時需要在田間進行，灰塵較大，而光電傳感器對灰塵較為敏感。為了使監(jiān)測系統(tǒng)正常工作，需要保持光電傳感器的清潔，要及時擦拭、清洗感應器。 2．2顯示器和報警器安裝位置監(jiān)控顯示器要安裝在駕駛室內駕駛員易于觀察和操縱的部位，且要使

6、顯示器固定在拖拉機上。報警器要安裝在駕駛員能夠清晰聽見的位置，并要固定在拖拉機上。 2．3報警后及時停止作業(yè)當有一行或數行播種裝置發(fā)生故障停止播種時，報警器發(fā)出連續(xù)警報聲;同時，不正常的播行就顯示在顯示器上，此時駕駛員要及時停止作業(yè)，檢查該行播種器故障。 3田間試驗 本監(jiān)測系組裝如圖7所示。工作時，光電傳感器采集到的信號輸入555定時器和CMOS器件進行數據分析和數據處理。如果播種時有漏播，屏幕將顯示出現故障的播種器，且報警燈閃爍，報警器發(fā)出警報。駕駛員能夠時時掌握播種工作是否正常。應用本監(jiān)測系統(tǒng)對2BM－5型氣吸式免耕播種機田間試驗測試如圖8所示。測試過程中，控制排種器的排種，連續(xù)漏播

7、種子多于3粒能夠100%報警，連續(xù)漏播種子多于2粒能夠97%報警，能夠滿足2BM－5型氣吸式免耕播種機對排種器的監(jiān)測要求。 4結論 采用光電傳感器、555定時器和CMOS器件，為內蒙古農業(yè)大學研制的2BM－5型氣吸式精量免耕播種機設計了實時監(jiān)測系統(tǒng)，主要監(jiān)測排種管內種子的下落情況。當排種器出現漏播或排種管堵塞時，報警器發(fā)出警報，顯示器會顯示哪一行出現了故障，使駕駛員能夠時時掌握每個播種器的工作情況。通過對本免耕播種機排種器監(jiān)測系統(tǒng)的田間試驗測試，安裝本監(jiān)測系統(tǒng)后，連續(xù)漏播種子多于3粒能夠100%報警，連續(xù)漏播種子多于2粒能夠97%報警。該系統(tǒng)減少了2BM－5型氣吸式精量免耕播種機因為排種器故障和排種管堵塞產生的漏播，提高了的播種質量;還可以提高生產率，降低耕作成本。 作者：劉建英劉飛張鵬舉單位：內蒙古機電職業(yè)技術學院內蒙古農業(yè)大學機電工程學院內蒙古師范大學計算機與信息工程學院 上一個文章： 熵指數對麻醉深度監(jiān)測的意義下一個文章： 環(huán)境監(jiān)測技術發(fā)展趨向