CN201290231Y - 一种步进电机控制的自动变量施肥器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种步进电机控制的自动变量施肥器，由计算机、运动控制卡、步进电机、步进电机驱动器和直流电源、排肥机构构成。本实用新型针对精准农业关键技术之一精准施肥，把步进电机控制系统用于自动变量控制施肥技术中，根据控制信号，精准控制步进电机的转速，从而控制施肥量。该施肥器可用于化肥精密施肥，实现精准施肥，达到按需施肥、节约化肥、减少污染的目的。为精准农业的实现提供相关的基础技术设备。结合可编程运动控制卡所对应的函数库或软件包开发的控制系统软件，由运动控制卡控制步进电机转速和转角，容易实现数字控制。

Description

一种步进电机控制的自动变量施肥器
技术领域
本实用新型涉及一种步进电机控制的自动变量施肥器，属农业机械领域。
背景技术
随着人们环境意识的加强和农产品由数量型向质量型的转变，精准施肥将是提高土壤环境质量，减少水和土壤污染，提高作物产量和质量的有效途径。
传统的施肥方式是在一个区域内或一个地块内使用一个平均施肥量。由于土壤肥力在地块不同区域差别较大，所以平均施肥使肥力低而其它生产性状好的区域往往施肥量不足，而在某种养分含量高而丰产性状不好的区域则引起过量施肥，其结果是浪费肥料资源.影响产量，污染环境.精准施肥则根据土壤化验、粮食产量图、田问海拔高度、作物品种以及当时的气候条件等.通过专家决策系统，制定施肥数量.并将数据输入到自动变量施肥器，实现按需施肥的目的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种步进电机驱动控制的自动变量施肥器，它以可编程运动控制卡为核心，驱动步进电机，步进电机与排肥机构相联，可根据施肥量信息，计算机程序控制步进电机转速变化，从而控制排肥机构肥料排出量，达到自动变量施肥的目的。
解决发明的技术问题所采用的方案是：由计算机、运动控制卡、步进电机、步进电机驱动器和直流电源、排肥机构构成，计算机与运动控制卡相连，运动控制卡与步进电机驱动器连接，步进电机驱动器与步进电机连接，步进电机与排肥机构相连；排肥机构包括轴承、轴、螺旋叶片、排肥口、未端轴承、排肥槽、进肥口、肥料仓，螺旋叶片焊接于轴上，轴通过联轴器与步进电机相联，轴与螺旋叶片安装在密封的排肥槽内、轴通过轴承支承于机架上，排肥槽设有进肥口和排肥口、进肥口与肥联接；驱动装置由步进电机、联轴器组成。
自动变量施肥器主要由可编程运动控制卡、步进电机、步进电机驱动器和直流电源和排肥机构组成，结合可编程运动控制卡所对应的函数库或软件包开发的控制系统软件，由运动控制卡控制步进电机转速和转角，步进电机驱动排肥机构旋转，排肥器中通过带有螺旋叶片的转动轴在一封闭的有进料口和出料口的料槽内旋转，使进入槽内的化肥由于本身重力及其对槽的摩擦力的作用，沿槽内向前移动，从排料口中排除，以达到自动变量排出肥料的目的。
1.计算机
计算机是控制系统软件运行的平台，通过处理，把施肥信息通过适当的运算转化为电机控制信息送到运动控制卡，控制驱动器来驱动步进电机。
2.可编程运动控制卡
可编程运动控制卡是指以中央逻辑处理单元为核心，以传感器为信号敏感元件，以电机等执行单元为控制对象的一种控制装置，它的主要任务是根据作业的要求和传感器件的信号进行必要的逻辑和数学运算，为驱动装置提供正确的控制信号。实现运动控制和逻辑控制。
本申请专利选用6020-3运动控制卡，6020-3运动控制器可精确控制所发出的脉冲频率(电机速度)、脉冲个数(电机转角)及频率变化率(电机加速度)，它能满足步进电机的各种复杂控制要求，能同时控制三个电机的运动。在6020-3运动控制器上有一个37芯D型母插头。
3.步进电机
采用了步进电机作为驱动执行元件，步进电机常用于经济型控制系统，其相对简单方便，且价格也较便宜。步进电机是将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的电磁机械装置，是一种输出与输入数字脉冲对应的增量驱动元件。只要控制输入脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向，容易用微机实现数字控制。而且步进电机的外形尺寸、接口、性能等都标准化。本申请专利选用杭州中达公司生产的57BYG250A型步进电机为例。
4.步进电机驱动器
步进电机驱动器的功能是，将具有一定频率f、一定数量N和方向的进给脉冲转换成控制步进电机各相定子绕组通断电的电平信号。电平信号的变化频率、变化次数和通断电顺序与进给指令脉冲的数量、频率、方向对应。根据所选用的步进电机，与之配套的驱动器选用杭州中达电机公司的ZD-HB2024D型驱动器。
ZD-HB2024D型步进电机驱动器接线端口如图2所示。对主要接线端口说明如下：
(1)信号接口
CP-步进脉冲信号，下降沿有效。这是最重要的一路信号，因为步进电机驱动器的原理就是要把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：驱动器每接受一个脉冲信号CP，就驱动步进电机旋转一步距角，CP的频率和步进电机的转速成正比，CP的脉冲个数决定了步进电机旋转的角度。这样，控制系统通过脉冲信号CP就可以达到电机调速和定位的目的。
CW/CCW-方向控制信号，此信号决定电机的旋转方向。此信号为高电平时电机为顺时针旋转，此信号为低电平时电机则为反方向逆时针旋转。此种换向方式，称之为单脉冲方式。
FREE-脱机信号，当此信号为低电平时(低电平有效)，电机励磁锁定，处于自由无力矩状态；当此信号为高电平或悬空不接时时电机励磁电源被关断，电机处于脱机自由状态。
COM-输入信号公共端，低电平有效，此时对应的内部光藕导通，控制信号输入驱动器中。
(2)指示灯
该驱动器有两个指示灯：电源指示灯(绿色)和保护指示灯(黄色)。驱动器加电后电源指示灯亮；如果驱动器发生保护动作，则保护指示灯亮(驱动器内部设有过流、过温等保护电路)。
(3)电机接口
驱动器上的电机接口A、A、B、B分别与步进电机的A、A、B、B相连。
(4)电源
根据该驱动器的要求，选用了A81517DG型直流电源，它能提供24V直流电压，2A的电流。
本实用新型针对精准农业关键技术之一精准施肥，根据给定的不同施肥量信息，应用运动控制卡、步进电机和排肥机构，把对步进电机控制系统的用于自动变量控制施肥技术中，根据控制信号，精准控制步进电机的转速，从而控制施肥量。把步进电机与排肥机构相连接。由于排肥量与排肥机构的转速有一定的对应关系.因此通过控制排肥机构的转速就可以达到按需施肥的目的。该施肥器可用于化肥精密施肥，实现精准施肥，达到按需施肥、节约化肥、减少污染的目的。为精准农业的实现提供相关的基础技术。
本实用新型的优点及积极效果：
1.通过步进电机控制的自动变量施肥器，用于化肥精密施肥，达到按需施肥、施肥均匀的目标，实现精准施肥。为精准农业的实现提供了基础技术设备。
2.结合可编程运动控制卡所对应的函数库或软件包开发的控制系统软件，由运动控制卡控制步进电机转速和转角，容易实现数字控制。
附图说明
下面结合附图详细说明本实用新型的具体结构，但本实用新型的结构不限于附图所示。
图1是本实用新型的主体方案示意图。
图2是本实用新型的步进电机驱动器接口图。
图3是本实用新型的运动控制卡与步进电机驱动器的接线图。
图4是本实用新型的步进电机驱动器与步进电机的接线图。
图5是本实用新型的步进电机控制的排肥机构结构示意图。
图中：1-步进电机；2-联轴器；3轴承；4-轴；5螺旋叶片；6排肥口；7-未端轴承；8-排肥槽；9-进肥口；10-肥料仓。
具体实施方式
1.计算机与6020-3控制卡的连接
在将控制卡插入PC主机的ISA插槽之前，先要正确设置好板地址和板上跳线。
(1)ISA I/O地址设置(S1)
6020-3控制卡出厂缺省板地址为300H，该板共占用16个I/O口，如板地址为300H，则该板将占用300H-30FH的PC机IO地址。在设置板地址时，根据PC机I/O地址图，利用其中空闲的部分，结合S1拨段开关的省缺设置，见表1。选用其中的A(9)和A(8)设置为OFF(1)，A(7)~A(4)设置为ON(0)即控制卡的默认设置。
(2)脉冲输出方式选择(J4、J5、J6)
6020系列板卡通过板上调线，可设置每个轴的驱动信号为：CW(正转)+CCW(反转)或CW(正转)+方向控制信号两种形式。跳线设置见表2。
表1S1拨段开关的省缺设置
  板地址   A9   A8   A7   A6   A5   A4
  280H   OFF(1)   ON(0)   OFF(1)   ON(0)   ON(0)   ON(0)
  300H   OFF(1)   OFF(1)   ON(0)   ON(0)   ON(0)   ON(0)
  330H   OFF(1)   OFF(1)   ON(0)   ON(0)   OFF(1)   OFF(1)
  340H   OFF(1)   OFF(1)   ON(0)   OFF(1)   ON(0)   ON(0)
无论设为哪种方式，管腿32、33、34均有方向信号，即正向为高电平，负向为低电平。如设为CW+CCW(跳线J4、5、6为1-2连接)方式，则在方向信号为高电平时，CW信号端(管腿14、15、16)有脉冲输出，CCW信号端(管腿11、12、13)无脉冲输出；而方向信号为低电平时，CW信号端(管腿14、15、16)无脉冲输出，CCW信号端(管腿11、12、13)有脉冲输出。
如设为CW+方向(跳线J4、5、6为1-3连接)方式，则无论方向信号为高电平还是低电平，CW信号端(管腿14、15、16)均有脉冲输出，而CCW信号端(管腿11、12、13)无脉冲输出。
根据选用的步进电机驱动器，设计中用CW(正转)+方向控制信号的驱动形式，对应的跳线设置J4、J5、J6均为1-3。
表2J4、J5、J6跳线设置
  驱动形式   Axis1   Axis2   Axis3
  CW+CCW   1-2   1-2   1-2
  CW+方向(省缺)   1-3   1-3   1-3
(3)设置好以上I/O端口的基地址和DSP的中断线后，关闭主机电源打开机箱，将控制卡插入主板上的ISA插槽，用螺丝锁紧运动控制器。
2.运动控制卡与步进电机驱动器的连接
连接接线图如图3所示。
3.步进电机驱动器与步进电机的连接
其接线图如图4所示。
4.步进电机与排肥机构的机械构成
步进电机控制的排肥机构结构的结构如图5所示。主要包括轴承3、轴4、螺旋叶片5、排肥口6、未端轴承7、排肥槽8、进肥口9、肥料仓10。驱动装置由步进电机1、联轴器2组成。螺旋叶片5焊接于轴4上，轴4通过联轴器2与步进电机1相联，轴4与螺旋叶片5安装在密封的排肥槽8内、轴4通过轴承3支承于机架上，排肥槽8设有进肥口9和排肥口6、进肥口9与肥料仓10联接。
5.控制软件
控制软件通过运动控制卡器所对应的函数库或软件包，在主机操作系统环境Windows2000。利用应用软件开发语言Visual Basic开发工具开发得到。把施肥信息通过适当的运算转化为电机控制信息。

Claims (2)

1、一种步进电机控制的自动变量施肥器，其特征在于：由计算机、运动控制卡、步进电机、步进电机驱动器和直流电源、排肥机构构成，计算机与运动控制卡相连，运动控制卡与步进电机驱动器连接，步进电机驱动器与步进电机连接，步进电机与排肥机构相连。
2、根据权利要求1所述的步进电机控制的自动变量施肥器，其特征在于：排肥机构包括轴承(3)、轴(4)、螺旋叶片(5)、排肥口(6)、未端轴承(7)、排肥槽(8)、进肥口(9)和肥料仓(10)，螺旋叶片(5)焊接在轴(4)上，轴(4)通过联轴器(2)与步进电机(1)相联，轴(4)与螺旋叶片(5)在密封的排肥槽(8)内、轴(4)通过轴承(3)支承于机架上，排肥槽(8)设有进肥口(9)和排肥口(6)，进肥口(9)与肥料仓(10)联接。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103583113A (zh) * 2012-08-17 2014-02-19 天津市泰达盐碱地绿化研究中心 一种城市绿地打孔施肥一体机
CN106416558A (zh) * 2015-08-11 2017-02-22 山东泉林纸业有限责任公司 控制液态肥料流量的方法和装置
CN106774000A (zh) * 2017-01-17 2017-05-31 山东农业大学 一种槽轮式变量排肥掺混装置的控制系统及其控制方法
CN107390620A (zh) * 2017-07-17 2017-11-24 杨新高 农业作业机系统
CN107926244A (zh) * 2018-01-15 2018-04-20 四川农业大学 一种颗粒化肥集中气力式排肥装置
CN108566804A (zh) * 2018-04-02 2018-09-25 四川农业大学 一种配套机插秧气力式深施肥插秧机
CN108605450A (zh) * 2018-04-08 2018-10-02 昆明理工大学 一种旋耕深松施肥机
CN108811550A (zh) * 2018-06-22 2018-11-16 湖北工业大学 一种多功能玉米播种机
CN110012686A (zh) * 2019-05-17 2019-07-16 山东省农业科学院农业资源与环境研究所 土壤肥力改良装置
CN111034437A (zh) * 2019-12-24 2020-04-21 华南农业大学 一种螺旋精量投肥装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103583113A (zh) * 2012-08-17 2014-02-19 天津市泰达盐碱地绿化研究中心 一种城市绿地打孔施肥一体机
CN106416558A (zh) * 2015-08-11 2017-02-22 山东泉林纸业有限责任公司 控制液态肥料流量的方法和装置
CN106774000A (zh) * 2017-01-17 2017-05-31 山东农业大学 一种槽轮式变量排肥掺混装置的控制系统及其控制方法
CN106774000B (zh) * 2017-01-17 2023-08-18 山东农业大学 一种槽轮式变量排肥掺混装置的控制系统及其控制方法
CN107390620A (zh) * 2017-07-17 2017-11-24 杨新高 农业作业机系统
CN107926244A (zh) * 2018-01-15 2018-04-20 四川农业大学 一种颗粒化肥集中气力式排肥装置
CN108566804A (zh) * 2018-04-02 2018-09-25 四川农业大学 一种配套机插秧气力式深施肥插秧机
CN108605450A (zh) * 2018-04-08 2018-10-02 昆明理工大学 一种旋耕深松施肥机
CN108811550A (zh) * 2018-06-22 2018-11-16 湖北工业大学 一种多功能玉米播种机
CN110012686A (zh) * 2019-05-17 2019-07-16 山东省农业科学院农业资源与环境研究所 土壤肥力改良装置
CN111034437A (zh) * 2019-12-24 2020-04-21 华南农业大学 一种螺旋精量投肥装置
CN111034437B (zh) * 2019-12-24 2021-04-06 华南农业大学 一种螺旋精量投肥装置

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