【分　 类】 信息科技
【关 键 词】 排肥器；性能测试；智能控制
【来 　源】 互联网
【收　 录】 中文学术期刊网

正文：
摘 要: 随着精细农业的发展,精量施肥装置成为农机研究必不可少的一部分。排肥器是精量施肥装置的核心部件，因此，对排肥器性能的测试也显得尤为重要。为实现对各种排肥器的性能测试，通过对排肥器主要性能的研究，设计开发了以PC机为平台，以单片机为核心的排肥器试验台的智能控制系统。对系统的硬件组成和人机交互界面的软件设计进行了介绍。结果表明，系统实现了对排肥器几个重要性能的精确测试并输出测试参数，为排肥器的改良设计提供数据。
关键词: 排肥器；性能测试；智能控制；         
中图分类号:                 文献标码:                        文章编号：
0引言
近年来，随着生态环境的不断恶化，精量施肥技术越来越受到大家的关注^[1]。精量施肥技术^[78]是精细农业在施肥上的具体应用，是实施精细农业的重要内容之一。它主张根据小尺度田块之间的地力和作物长势差异，施以不同数量和肥份配比的肥料，从而减少用肥量以及提高肥料利用率，并从整体上减轻水源污染。排肥器是精量排肥装置的核心部件，其性能是精量施肥的关键。排肥器性能试验是农机测试的重要组成部分，也是研制和开发新型精量排肥器不可缺少的重要环节。如何正确地检测排肥器的性能是保证精量施肥的措施之一，也是确保研制精量排肥器的关键。目前，国内外在精量排肥器的性能检测方法和手段上开展了大量的研究，为精量排肥器的改良设计提供了宝贵依据。
1系统硬件结构组成
该系统由Cygnal C8051单片机、超声波测距传感器、压力传感器、步进电机、转矩传感器、计算机、打印机等部件组成，总体结构如图1所示。
 

图1系统硬件总体结构图

C8051

测距传感器

压力传感器

转矩传感器

计算机

步进电机

打印机

Fig.1  The systematic structure of hardware

1.1 Cygnal C8051单片机Cygnal C8051单片机与标准的8051单片机全兼容，并且具有新的功能。系统选择它的主要原因是它具有如下特点：3~5个通用16位定时器，16位可编程定时器/计数器列阵（PCA），可用于PWM波发生器；8~64个通用I/O口，8~64KB FLASH内部程序存储器 ^[2] 。
本系统采用了定时器0作为定时中断扫描转距传感器实时数据，定时器1作为定时中断扫描测距传感器实时数据，定时器3作为定时中断扫描压力传感器实时数据，定时器2作为16位的波特率发生器。使用PWM波发生器调节步进电机的速度，代替了标准的8051单片机以牺牲机时来换取的通过仿真PWM口和查表法的方式对电动机进行控制。
1.2测距传感器
测距传感器在本系统中的主要作用是检测肥箱内肥料高度的实时变化情况。目前，常用的测距方式主要有超声波测距、红外测距和激光测距。超声波测距的优点是比较耐脏污，即
使传感器上有尘土，只要没有堵死就可以测量，可以在较差的环境中使用，但其缺点是精度较低，且成本较高。红外测距的优点是便宜、易制、安全，缺点是精度低、距离近、方向性差。
本系统采用了激光测距传感器，其优点是测试距离适中，在短距离测试中数值精确。
1.3 压力传感器
通过单片机对压力传感器数据的实时采集，可以得到实际的排肥量。之后通过对数据的分析可以知道排肥量的均匀性。
压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器及谐振式压力传感器等。本系统采用了应用广泛的压电传感器，其具有较高的精度和良好的线性特性。
1.4 转矩传感器
转矩是工程机械动力传动系统重要的性能参数之一^[3]。在测试排肥器性能时需考虑排肥器在空转时，对传动装置的转矩进行测试，来判断是否达到国标要求。中华人民共和国机械行业标准：未装肥料时单个排肥器轴在10N·m力矩作用下应转动灵活 ^[4] 。
常见的电动机转矩测试方法^[5]有: 电涡流测功器、电动测功机和磁粉制动器。本系统采用了磁粉制动器转矩传感器，其结构简单，使用方便，准确度高，对测试中、小型电动机转矩十分合适。
1.5 步进电机
步进电机大概可以分为永磁式步进电机、反应式步进电机和混合式步进电机。本系统采用了混合式步进电机，它具有体积较小，可实现大转矩输出等优点。通过控制脉冲频率来控制步进电机转动的速度，以模拟机具在田间作业时的实际情况，从而达到测试排肥器是否受机具行进速度影响的目的。
< >计算机

图2

开始

开定时器0中断 员

Fig.2

计算机

读取转矩传感器数据

 1/3    1 2 3 下一页 尾页