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《2yzs自走式煙草移栽機(jī)落苗檢測系統(tǒng)設(shè)計》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2YZS自走式煙草移栽機(jī)落苗檢測系統(tǒng)設(shè)計 摘要:為將秧苗按時、按序、準(zhǔn)確地送到投苗口,在2YZS自走式煙草移栽機(jī)上安裝了投苗檢測系統(tǒng),該系統(tǒng)以ATMEGA64單片機(jī)為核心,LCD1602為顯示器,片內(nèi)RAM和EEPROM為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì),利用片內(nèi)10位AD采集傳感器信號和片內(nèi)8位PWM合成DA輸出。實(shí)現(xiàn)了信號的采集、存儲,并設(shè)計報警系統(tǒng),可以防止漏苗、無苗現(xiàn)象的發(fā)生,從而明顯改善機(jī)械作業(yè)的可靠性和自動化水平,為煙草的增產(chǎn)打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:2YZS自走式煙草移栽機(jī);落苗檢測系統(tǒng);ATMEGA64單片機(jī);自動化中圖分類號:S223.99文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
2、文章編號:0439-8114(2013)13-3153-03目前,我國自主研制使用的栽植機(jī)械多以半自動為主,且處于起步階段[1]。提高移栽機(jī)的自動化程度和可靠性成為現(xiàn)在許多科研工作者的研究熱點(diǎn)課題。5將秧苗按時、按序、準(zhǔn)確地送到投苗口是有序移栽的關(guān)鍵工序,其移箱裝置是有序移栽機(jī)的關(guān)鍵部分之一[2,3]。投苗裝置是移栽過程中關(guān)鍵部件之一,它直接決定投苗的可靠性和投苗頻次。在移栽機(jī)上安裝投苗檢測系統(tǒng),可以將煙苗按時、按序、準(zhǔn)確地送到投苗口,防止漏苗、無苗現(xiàn)象的發(fā)生,從而明顯改善機(jī)械作業(yè)的可靠性和自動化水平,為煙草的增產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。針對以上情況設(shè)計
3、了投苗檢測系統(tǒng)。1移栽機(jī)落苗檢測系統(tǒng)的介紹1.1檢測系統(tǒng)安裝位置的選擇信號采集部分可以使用光敏元件,如光敏電阻、光敏管、光電池等,將檢測到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行后續(xù)處理。選擇光敏元件的基本原則為:依據(jù)設(shè)計的結(jié)構(gòu)和有利于信號采集的原則,以及對傳感器靈敏度、響應(yīng)特性、線形、穩(wěn)定性、精確性等進(jìn)行選擇[4]。其安裝情況如圖1,將光敏元件安裝在位置8處,直接接收來自缽苗體下落時由于位移變化帶來的信號,因安裝在缽苗下落與固定導(dǎo)苗管碰撞點(diǎn)的反方向,因此有利于保護(hù)光敏元件。1.2檢測系統(tǒng)的工作過程系統(tǒng)以ATMEGA64單片機(jī)為核心,LCD1602為顯示器,片內(nèi)
4、RAM和EEPROM為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì),利用片內(nèi)10位AD采集A、B輸入通道的數(shù)據(jù),利用片內(nèi)8位PWM合成DA輸出,實(shí)現(xiàn)了信號的采集、存儲與回放[5]。主要工作過程如圖2,5檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)理電路后一路送至單片機(jī)的AD,另一路經(jīng)比較器送至單片機(jī)的捕捉引腳,單片機(jī)完成信號捕捉后,將捕捉頻率經(jīng)過處理送至定時器定時啟動AD;單片機(jī)在AD和捕捉中斷到來之前顯示和進(jìn)行鍵盤處理;當(dāng)單片機(jī)檢測到按鍵信號到來后,停止AD采樣并啟動PWM合成信號輸出。2移栽機(jī)落苗檢測系統(tǒng)的設(shè)計2.1輸入輸出電路的設(shè)計由于ATMEGA64單片機(jī)的AD不能輸入負(fù)電壓,為了提高測量的準(zhǔn)確
5、性,需要將傳感器輸入信號先經(jīng)過放大,然后再做加法運(yùn)算,使負(fù)電壓變成在AD基準(zhǔn)范圍內(nèi)的單極性電壓。具體實(shí)現(xiàn)電路如圖3。若輸入UB1信號為-100~100mV的電壓信號,信號經(jīng)過集成運(yùn)放放大20倍,變成-2~2V的電壓信號,用2V基準(zhǔn)做加法運(yùn)算得到0~4V的UOB1電壓信號送至單片機(jī)AD進(jìn)行采樣。2.2信號頻率測量電路的設(shè)計比較器采用LM339,UO2A引腳信號發(fā)送到單片機(jī)的捕捉引腳。經(jīng)過調(diào)理后的信號UI2A送進(jìn)電壓比較器的同相端。電壓比較器的反相端利用二極管的物理特性給比較器提供一個0.6V左右的基準(zhǔn)源,當(dāng)UI2A信號低于0.6V時,LM339的反
6、相輸入電壓高于同相輸入電壓,比較器輸出低電平,當(dāng)UI2A大于0.6V時,LM339電平發(fā)生正跳變,單片機(jī)打開捕捉功能,當(dāng)?shù)诙€跳變到來的時候單片機(jī)停止捕捉。單片機(jī)發(fā)生兩次捕捉之間的時間就是信號的周期(圖4)。2.3報警系統(tǒng)的設(shè)計5當(dāng)發(fā)生故障時,為防止在嘈雜環(huán)境中駕駛員聽不到聲音警報,還設(shè)置了燈光報警信號,同時還利用指示燈指示故障所在行。系統(tǒng)采用發(fā)光二極管(LED)作為指示燈,為區(qū)分堵塞和漏種兩種不同故障,采用了紅色和黃色兩種顏色的LED,紅燈閃爍時表明出現(xiàn)漏種現(xiàn)象,而黃燈閃爍時表示發(fā)生了堵塞故障。報警電路如圖5。發(fā)光二極管具有體積小、抗沖擊和抗振
7、性能好、可靠性高和壽命長等優(yōu)點(diǎn)??梢栽诘碗妷?、小電流下工作,而且損耗功率小,光輸出響應(yīng)時間短,工作頻率高達(dá)100MHz。常用的發(fā)光二極管的工作電壓UW為1.5~2.5V,電流為5~15mA,工作電流太大或太小都不能正常發(fā)光。在系統(tǒng)設(shè)計中6個發(fā)光二極管的工作電流處于正常工作范圍內(nèi),其最大工作電流為:Imax=■=■=10.6mA最小工作電流為:Imin=■=■=7.6mA2.4顯示電路設(shè)計系統(tǒng)顯示選擇了LCD1602顯示器。具體電路如圖6所示。2.5軟件設(shè)計5主控制芯片為ATMEGA64,由于處理器速度較快,所以采用C語言編程方便簡單,單片機(jī)完成初
8、始化后,進(jìn)行電壓、頻率等信息的計算和顯示,同時等待用戶按下回放按鍵,等用戶按下回放按鍵后,AD停止采樣,并將采集到的數(shù)據(jù)送PWM。主程序