為了提高南方小地塊播種作業(yè)的精度、效率和自動化程度,設計了單行玉米電動播種控制系統(tǒng)。播種機行進動力源為交流電機,排種器采用直流電機驅動,通過種管監(jiān)測探頭監(jiān)測播種作業(yè)狀況,微處理器作為排種控制和監(jiān)測的核心,通過速度傳感器實時采集機具速度,根據(jù)機具速度調節(jié)排種電機的轉速,改變播種速率。系統(tǒng)試驗表明,播種株距合格率>95.3%,誤報警率為2%,報警最大響應時間為0.3 s。該系統(tǒng)不采用機車作為動力源,節(jié)能減排,減少環(huán)境污染,機架結構簡單,兩人即可完成播種作業(yè),提高作業(yè)靈活性和效率。 

【文章來源】：黑龍江八一農墾大學學報. 2020,32(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

單行電動播種機結構框圖及機具實物圖

控制單片機根據(jù)作業(yè)速度傳感器或者GPS模塊獲取的機具速度，通過驅動電路實時調節(jié)排種電機轉速，在播種起始和結束時電機轉速變化較大，正常播種時電機轉速變化較小，同時，監(jiān)測單片機實時監(jiān)視導種管中種子下落情況，一旦發(fā)生異常，立刻驅動聲光報警電路，同時通知控制單片機停止播種作業(yè)。根據(jù)排種器選擇合適的電機是保證播種合格率的重要因素。結合系統(tǒng)重量、體積、成本等因素考慮，系統(tǒng)選用了哈爾濱雙福農機公司生產的毛刷式排種器，玉米盤型孔數(shù)為15，省去了風機的成本，降低整機重量和功耗。為確定排種器轉動扭矩，將排種器中充滿實驗玉米種子，采用精度為0.1 N.m、量程為0～135 N.m的開拓扭力測試儀進行測量，得到扭矩為4.5 N.m，考慮到排種過程可能會存在卡種等情況，驅動扭矩至少為轉動扭矩的2倍。根據(jù)需求和現(xiàn)場條件，作業(yè)速度需控制在1 km·h-1以下，機架下四個萬向輪輪徑為200 mm，株距為250 mm，根據(jù)表達式（1），計算最大轉速為4.45 rpm。

電動播種監(jiān)控系統(tǒng)是由三個微處理器單元構成的集散控制系統(tǒng)，微處理器均采用STC15W401，具有一個串口、兩個定時器，程序存儲器1KB,SRAM容量256 B,2.4～5.5 V的寬電源電壓范圍，在蓄電池供電情況下，也能穩(wěn)定工作。微處理器1的部分電路如圖3所示，主要完成與GPS模塊的通信，GPS模塊采用的是GS-216，每秒傳輸一次位置坐標和速度信息，價格低，但是精度不高，尤其是速度采集誤差較大，需要建立差分基站，以提高定位和速度精度，微處理器1通過MAX232與GPS模塊通信，獲取速度信息后，通過SPI接口，將速度信息傳輸給微處理器2和微處理器3。微處理器2為整個系統(tǒng)的核心，它完成采集機具速度、排種器速度控制和電池電壓監(jiān)測等功能，部分電路如圖4所示。由于試驗現(xiàn)場無差分基站，GPS模塊采集的速度誤差相對較大，因此，利用安裝在測速輪上的光電碼盤測量機具速度，利用單片機的兩個16位定時器，累計相鄰兩個脈沖間隔時間，根據(jù)表達式（2），計算機具行進速度。根據(jù)機具速度、作物類型和株距要求，使用表達式（1）計算得到電機理論轉速，利用1個16位定時器和1個I/O口產生所需步進脈沖，控制排種器的轉速，使其達到播種株距要求。由于播種控制系統(tǒng)采用鋰電池供電，需要保證鋰電池不能虧電而影響播種作業(yè)，同時避免其過放電，縮短電池壽命，因此，采用DSC＿CN302監(jiān)測鋰電池電壓，CN302是一款可調整遲滯的低功耗電壓檢測集成電路，如果FTH管腳電壓低于CN302下行閾值，在短暫延時（典型值13μs）后，5腳輸出低電平，CN302特別適合檢測單節(jié)或多節(jié)鋰離子電池；通過其外圍的三個電阻匹配，構成其上行和下行閾值，即可完成鋰電池電壓監(jiān)測。在系統(tǒng)設計中，當電池電壓低于31 V時，5腳輸出低電平，引起微處理器2產生外部中斷，微處理器2點亮電量指示燈，提示操作人員注意。

【參考文獻】：
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