播种机排种自动控制系统的研究

播种是种植业重要的作业环节之一。播种机工作性能的优劣将直接影响到播种作业生产率及谷物出苗的质量。对播种机来说,排种器是它的核心部件,它对播种的质量起决定性作用。所以本文在对目前国内外播种机排种控制系统进行大量比较分析的基础上,研究设计了一种播种机排种自动控制装置。 传统播种机使用地轮驱动排种器,地轮阻力大,容易打滑。保护性耕作收获后不翻耕,土壤表面至少有30%的残茬覆盖,秸秆和杂草使地轮的附着力减弱,地轮打滑更加严重,播种均匀性无法得到保证。另外,生产中精密播种机播种量的调节也比较困难,传统的方法是经人工计算后,手动调换不同的链轮或排种器,费时费力,而且此种调节是有级的,很难达到精密播种要求。针对上述问题,本文研究了一种用于精密播种机的排种自动控制装置。 本系统采用光电式转速传感器测量播种机作业速度,并根据测得的速度动态调节电机转速,系统并采用步进电机驱动排种器,使步进电机及排种器转速与播种机作业速度一致。由于地轮不再用于驱动排种器,所受阻力较小,故将光电式转速传感器直接安装在地轮轴上,用于测量播种机的作业速度,保证了准确反映播种机的真实作业速度。操作时可通过键盘输入或修正播种量、地轮直径等参数,单片机控制系统可根据测得的转速值及播量输入值进行计算,自动确定播种机作业速度与排种器转速之间的关系,无级调节播种量,自动控制播种作业。 系统硬件由传感检测电路、单片机智能控制单元、人机接口单元和执行单元等4部分组成。系统软件由键盘显示模块、数据处理模块、智能控制模块、电机驱动控制模块等构成。两者构成单片微型计算机系统,其中单片机是整个控制系统的智能控制单元,具有软件的存储、I/O、定时及中断、数据的处理、对执行元件发出控制命令等功能。 本文在研究了排种器参数与排种及播种量的数学关系,并进行了排种自动控制系统总体方案的设计、硬件电路和软件程序的设计。实验研究系统以Intel 8031单片机为核心,配以设计的处理电路,运行汇编语言编制的系统控制程序,实现了播量实时控制。