CN107409555A - 电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统 - Google Patents

Abstract

电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统。本发明涉及一种电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统。其组成包括上位机（1），所述的上位机（1）通过一号线连接总进线箱（7），所述的总进线箱（7）通过二号线与三号线连接执行器（3），所述的执行器（3）通过四号线连接堵种检测器（5），所述的执行器（3）通过五号线连接速度检测盒（2），所述的速度检测盒（2）通过六号线连接码盘（10），所述的码盘（10）连接地轮（9）。本发明用于智能水稻精量播种机，该设备是一个多用途播种机，可以实现对大豆、小麦等作物播种。

Description

电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统

技术领域

本发明涉及一种电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统。

背景技术

水稻生产关系我国粮食安全、农业增效、农民增收、生态环境和环保问题，优质高产水稻栽培技术是关键环节，而播种机械是水稻高产的重中之重。目前国内农机呈现出低端市场饱和度高，智能高效、节能环保类高端产品的需求态势连年上升但得不到满足的情况，农机产品结构性的过剩与不足并存已经成为农机行业的一大特点。智能化农业需要的精量、高速、多用途播种机械，尤其是可以实现水稻旱播的播种机，是目前农机领域最为迫切的需求。

精量播种设备应该具有机构简单、造价低和生产率高等特点。不同稻种播种参数设置差异较大，要满足不同品种的水稻播种要求，而且要能够克服其他机械式播种装置夹种率高等问题。在这个前提下，精量就会直接表现为单位长度的播种粒数一致，单位面积需要的种子质量一致，减少争抢养分的现象。同时，播种机要兼顾仿型机构，根据耕地情况达到整体的播种一致性，多垄地不同平面状态都能够完成开沟、下种、覆土、镇压等运行状况，达到相同的种植效果。

目前，绝大多数播种机主要都采用机械式传动控制结构。

本申请针对一款新型播种机，在控制方式上进行了创新性设计，旨在体现播种机的精量、高速、多用途等性能，完全为电气传动控制设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，用以解决上述问题，在单垄实现仿型，自带执行机构，完全独立处理单垄工作要求。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，其组成包括上位机1，所述的上位机1通过一号线连接总进线箱7，所述的总进线箱7通过二号线与三号线连接执行器3，所述的执行器3通过四号线连接堵种检测器5，所述的执行器3通过五号线连接速度检测盒2，所述的速度检测盒2通过六号线连接码盘10，所述的码盘10连接地轮9，

所述的总进线箱7内装入肥机驱动盒4，所述的肥机驱动盒4通过九号线连接施肥电机8，所述的肥机驱动盒4通过七号线连接是转换板11，所述的转换板11通过八号线连接堵肥检测盒6。

所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，所述的执行器Ⅰ3-1的一端均连接在五号线上。

所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，所述的码盘10内设置码盘速度接收器。

所述的码盘10的脉冲信号通过速度检测盒2接收，在码盘速度接收器上进行转速计算，将检测信号发到速度检测盒2内的ARM芯片STM32F103后，ARM芯片通过五号线、二号线与一号线向上位机1发送消息信号，码盘10等待CAN总线更新指令。

所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，上位机1的主控系统通过CAN总线接收码盘速度接收器的速度信号，通过计算得到执行器Ⅱ3-2和肥量控制器运行指令；

所述的上位机1与执行器Ⅱ3-2和肥量控制器通过CAN总线上或无线网络互联；

所述的肥量控制器安装在上位机1内。

所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，所述的上位机1通过驾驶室主机连接2.4G网络与排种盒从机1到排种盒从机16和肥箱控制器双向传输信号。执行器为排种盒的电气机构。

所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，根据如下步骤进行操作：

步骤一：总进线箱7打开面板开关，给系统整体供电；

步骤二：在面板的参数设置显示区内设置种子用量与肥用量；参数设置显示区用来调整需要的种量和肥量，根据实际需求进行增减量调节，满足耕种要求。种量以每米播种粒数为单位，肥量以每亩施肥量为单位；

步骤三：单垄设置监视区可以分别设置每一单垄播种器工作与否，拨码开关打开，即对应单垄工作，完成排种功能；反之，该垄功能关闭；

步骤四：设置结束，此时启动拖动机构，即可实现正常排种和排肥。

所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，如种量出现故障则进行以下情况：

步骤一：当设置该单垄工作情况下，出现连续显示红灯，即提示无种通过状态，应立刻检测种箱和排种轮，可能出现种箱种子排空或排种轮有异物堵塞，分别进行处理；

步骤二：应急处置区设置了一个拨码开关，系统正常工作状态时拨码开关关闭；当系统程序出现问题，包括出现干扰和无法通讯等问题时，可以直接打开拨码开关，系统自动默认时速9公里/小时，180粒/米播种量，即拖拉机直接以9公里/小时的速度行走，能够自动满足紧急状态下的耕种需求。

所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，如肥量出现故障则进行以下步骤：

步骤一：肥箱报警区为肥箱出现缺堵现象，报警器产生连续的蜂鸣；

步骤二：应急处置区设置了一个拨码开关，系统正常工作状态时拨码开关关闭，当系统程序出现问题，包括出现干扰和无法通讯等问题时，可以直接打开拨码开关，系统自动默认时速9公里/小时， 150公斤/亩的施肥量，即拖拉机直接以9公里/小时的速度行走，能够自动满足紧急状态下的耕种需求。

该设备是一个多用途播种机，可以实现对大豆、小麦等作物播种。

有益效果：

1.本发明的电驱动播种机执行器3，执行器采用步进电机2.3Nm的2相步进电动机，步距角1.8度，利用STM32F103的ARM控制芯片实现堵种检测信号输入和脉冲指令发出，采用集成芯片直接对步进电机进行运动控制。控制电路集成了细分设计和最大电流控制，保证电机运行平稳和安全。

2.本发明的电驱动水稻播种机堵种检测系统依靠堵种检测器5完成，该系统采用光电对管检测种子的下落情况，出现堵种和缺种现象可以直接通过检测调理电路的电平和边沿特征判断不同故障现象，对管检测采用在排种口多只并行排列，消除死区空间。

3.本发明的电驱动水稻播种机肥量控制器。肥箱控制器采用200W专用直流电动机作为施肥电机8，可以满足12V低电压工作，采用专用集成控制芯片，使电机恒转速恒流工作，肥量控制器采用STM32F103控制芯片，读入上位机的转速控制信号进行转速控制，进而完成肥量控制。

4.本发明的电驱动水稻播种机堵肥检测系统依靠堵肥检测器6完成，该系统采用光电对管检测肥料的下落情况，出现堵肥和缺肥现象可以直接通过检测调理电路的电平和边沿特征判断不同故障现象进行判断。

5.本发明的播种机上位机主控系统依靠上位机1完成，主控系统通过CAN总线接收码盘速度接收器的速度信号，通过计算得到执行器和肥量控制器运行指令，再将指令信号直接发到CAN总线上或通过无线网络互联，总线或无线机制利用帧头判断每一个节点的接收情况，完成每周期的信号更新。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明的无线通讯机制示意图。

附图3是本发明的信号流程图。

具体实施方式：

实施例1

一种电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，其组成包括上位机1，所述的上位机1通过一号线连接总进线箱7，所述的总进线箱7通过二号线与三号线连接执行器3，所述的执行器3通过四号线连接堵种检测器5，所述的执行器3通过五号线连接速度检测盒2，所述的速度检测盒2通过六号线连接码盘10，所述的码盘10连接地轮9，

所述的总进线箱7内装入肥机驱动盒4，所述的肥机驱动盒4通过九号线连接施肥电机8，所述的肥机驱动盒4通过七号线连接是转换板11，所述的转换板11通过八号线连接堵肥检测盒6。

每个执行器3均单独连接一个堵种检测器5，分别控制。

实施例2

实施例1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，所述的执行器Ⅰ3-1的一端均连接在五号线上。

实施例3

实施例1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，所述的码盘10内设置码盘速度接收器。

所述的码盘10的脉冲信号通过速度检测盒2接收，在码盘速度接收器上进行转速计算，将检测信号发到速度检测盒2内的ARM芯片STM32F103后，ARM芯片通过五号线、二号线与一号线向上位机1发送消息信号，码盘10等待CAN总线更新指令。

实施例4

实施例1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，上位机1的主控系统通过CAN总线接收码盘速度接收器的速度信号，通过计算得到执行器Ⅱ3-2和肥量控制器运行指令；

所述的上位机1与执行器Ⅱ3-2和肥量控制器通过CAN总线上或无线网络互联；

所述的肥量控制器安装在上位机1内。

实施例5

实施例4所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，所述的上位机1通过驾驶室主机连接2.4G网络与排种盒从机1到排种盒从机16和肥箱控制器双向传输信号。

实施例6

实施例1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，根据如下步骤进行操作：

步骤一：总进线箱7打开面板开关，给系统整体供电；

步骤二：在面板的参数设置显示区内设置种子用量与肥用量；参数设置显示区用来调整需要的种量和肥量，根据实际需求进行增减量调节，满足耕种要求。种量以每米播种粒数为单位，肥量以每亩施肥量为单位；

步骤三：单垄设置监视区可以分别设置每一单垄播种器工作与否，拨码开关打开，即对应单垄工作，完成排种功能；反之，该垄功能关闭；

步骤四：设置结束，此时启动拖动机构，即可实现正常排种和排肥。

实施例7

实施例1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，如种量出现故障则进行以下情况：

步骤一：当设置该单垄工作情况下，出现连续显示红灯，即提示无种通过状态，应立刻检测种箱和排种轮，可能出现种箱种子排空或排种轮有异物堵塞，分别进行处理；

步骤二：应急处置区设置了一个拨码开关，系统正常工作状态时拨码开关关闭；当系统程序出现问题，包括出现干扰和无法通讯等问题时，可以直接打开拨码开关，系统自动默认时速9公里/小时，180粒/米播种量，即拖拉机直接以9公里/小时的速度行走，能够自动满足紧急状态下的耕种需求。

实施例8

实施例1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，如肥量出现故障则进行以下步骤：

步骤一：肥箱报警区为肥箱出现缺堵现象，报警器产生连续的蜂鸣；

步骤二：应急处置区设置了一个拨码开关，系统正常工作状态时拨码开关关闭，当系统程序出现问题，包括出现干扰和无法通讯等问题时，可以直接打开拨码开关，系统自动默认时速9公里/小时， 150公斤/亩的施肥量，即拖拉机直接以9公里/小时的速度行走，能够自动满足紧急状态下的耕种需求。

该设备是一个多用途播种机，可以实现对大豆、小麦等作物播种。

实施例9

实施例1-5所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，

1.操作：

操作钮20个(分别为16行开关控制，2个粒数加减，2个肥速加减)；

对应LED指示灯16路，开启状态没有种子或种子堵为红色报警，否则为绿色；关闭状态不亮；

显示为4行4位数字显示，第一行位时速，第二行为种子粒数，第三行为面积(亩)，第四行为肥量；

声音报警加LED闪烁提示施肥口状态。

2.控制方式：

车速→码盘→主控板→执行板→步进电机

车速→码盘→主控板→施肥板→直流电机

要求：

车速范围：0～3m/s（显示时速0～10.8KM/小时）

种子粒数：100～250粒/米

面积：0～9999亩

施肥：10～20kg/亩

3.控制方程：

曲线方程为f=AX²+BX+C

V=DX²+EX+F

其中 f为执行器频率，V为肥量控制器电压，X为车速。

实施例10

实施例1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，所述的码盘通过六号线将控制信号传递至速度检测盒，速度检测盒通过五号线将控制信号传递至总进线盒，所述的总进线盒通过二号线与一号线将控制信号传递至上位机，所述的上位机通过一号线将控制线和分别传输至各个执行器与施肥电机，所述的施肥电机将反馈信号通过一号线传输至上位机，所述的施肥电机通过七号线与转换板双向传输信号，所述的各个执行器通过四号线与堵种检测器双向传输信号，所述的转换板通过八号线接收堵肥检测盒的信号。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，其特征是：其组成包括上位机（1），所述的上位机（1）通过一号线连接总进线箱（7），所述的总进线箱（7）通过二号线与三号线连接执行器（3），所述的执行器（3）通过四号线连接堵种检测器（5），所述的执行器（3）通过五号线连接速度检测盒（2），所述的速度检测盒（2）通过六号线连接码盘（10），所述的码盘（10）连接地轮（9）；

所述的总进线箱（7）内装入肥机驱动盒（4），所述的肥机驱动盒（4）通过九号线连接施肥电机（8），所述的肥机驱动盒（4）通过七号线连接是转换板（11），所述的转换板（11）通过八号线连接堵肥检测盒（6）。

2.根据权利要求1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，其特征是：所述的执行器（3）的一端均连接在五号线上。

3.根据权利要求1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，其特征是：所述的码盘（10）内设置码盘速度接收器；

所述的码盘（10）的脉冲信号通过速度检测盒（2）接收，在码盘速度接收器上进行转速计算，将检测信号发到速度检测盒（2）内的ARM芯片后，ARM芯片通过五号线、二号线与一号线向上位机（1）发送消息信号，码盘（10）等待CAN总线更新指令。

4.根据权利要求1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，其特征是：上位机（1）的主控系统通过CAN总线接收码盘速度接收器的速度信号，通过计算得到执行器（3）和肥量控制器运行指令；

所述的上位机（1）与执行器（3）和肥量控制器通过CAN总线上或无线网络互联；

所述的肥量控制器安装在上位机（1）内。

5.根据权利要求4所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统，其特征是：所述的上位机（1）通过驾驶室主机连接2.4G网络与排种盒从机1到排种盒从机16和肥箱控制器双向传输信号。

6.利用权利要求1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，其特征是：根据如下步骤进行操作：

步骤一：总进线箱（7）打开面板开关，给系统整体供电；

步骤二：在面板的参数设置显示区内设置种子用量与肥用量；

步骤三：单垄设置监视区可以分别设置每一单垄播种器工作与否，拨码开关打开，即对应单垄工作，完成排种功能；反之，该垄功能关闭；

步骤四：设置结束，此时启动拖动机构，即可实现正常排种和排肥。

7.利用权利要求1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，其特征是：如种量出现故障则进行以下情况：

步骤一：当设置该单垄工作情况下，出现连续显示红灯，即提示无种通过状态，应立刻检测种箱和排种轮，可能出现种箱种子排空或排种轮有异物堵塞，分别进行处理；

步骤二：应急处置区设置了一个拨码开关，系统正常工作状态时拨码开关关闭；当系统程序出现问题，包括出现干扰和无法通讯等问题时，可以直接打开拨码开关，系统自动默认时速9公里/小时，180粒/米播种量，即拖拉机直接以9公里/小时的速度行走，能够自动满足紧急状态下的耕种需求。

8.利用权利要求1所述的电驱动智能水稻精量播种机电气控制系统的使用方法，其特征是：如肥量出现故障则进行以下步骤：

步骤一：肥箱报警区为肥箱出现缺堵现象，报警器产生连续的蜂鸣；

步骤二：应急处置区设置了一个拨码开关，系统正常工作状态时拨码开关关闭，当系统程序出现问题，包括出现干扰和无法通讯等问题时，可以直接打开拨码开关，系统自动默认时速9公里/小时， 150公斤/亩的施肥量，即拖拉机直接以9公里/小时的速度行走，能够自动满足紧急状态下的耕种需求。