CN211019968U - 一种精量集中排种器电驱控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的精量集中排种器电驱控制系统包括种箱、播种装置、排种轴、排种链轮、分配器、导种管、APP控制端、直流电机、旋转编码器、直齿链轮、编码器底座、单片机模块、蓝牙模块、电机驱动模块。所述播种装置为一器六行集中式排种，通过控制直流电机转速来控制排种轴转速，排种链轮带动排种器内部排种轮转动，与直流电机用链条连接；所述分配器有6个接口，分别与6个导种管对应，安装于排种器下方。通过APP控制端连接控制系统，控制系统控制自动调速装置，自动调速装置控制集中排种器，实现精量播种。本实用新型系统具有结构简单、速度测量精度高、实时性好、可调控性好、功能稳定可靠等优点，适用于排种器播种的精量控制。

Description

一种精量集中排种器电驱控制系统

技术领域

本发明涉及农作物播种设备技术领域，具体为一种精量集中排种器电驱控制系统。

背景技术

我国油菜种植地域分布广，各地天气、土壤等自然条件及种植制度相差很大，特别是长江中下游地区土壤黏重板结，地块分散且狭小。但从总体上可分为二个类型油菜种植区：第一类为北方区的春油菜，但近年来已经逐渐推广机械播种；第二类为南方区的冬油菜，2017年油菜机械化播种水平仅为27.89%，机械化水平低下，进而导致生产成本高、效率低，制约了油菜产业的发展。提高农作物机械化播种水平，成为农业机械化的重点和难点。

2018年国发[2018]42号文件《国务院关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》明确提出：到2025年，农机装备产业迈入高质量发展阶段，丘陵山区县（市、区）农作物耕种收综合机械化率达到55%，尤其指出油菜种植机械化率需达到50%。目前农业机械主要针对某一特定种植制度与作业环节，其适应性和通用性不强，拖拉机等动力机械多，配套农机具少，且适应丘陵山区的动力机械和配套作业机具均较少。综合来看，耕作和收获的机械化水平较高，最薄弱环节则是播种环节。由此可见，有效地提高油菜生产效率，就需要将人工撒播逐渐转化为机械化精量播种。所以油菜精量播种技术是机械化、规模化种植实现节本增效的重要途径之一，油菜播种智能化技术也成为重要发展方向。目前播种机多采用单地轮传动或两侧双地轮传动，普遍存在着地轮滑移率高和传动系统结构复杂等问题，导致播种数量跳跃和质量降低的问题。

发明内容

本发明针对上述技术的不足，发明了一种结构简单、能适应多种机型的一种精量集中排种器电驱控制系统，所述精量集中排种器电驱控制系统主要包括集中排种器、APP控制端、自动调速装置、控制系统和机架。

为了实现上述目的，本发明所设计的精量集中排种器电驱控制系统，其特征包括种箱、播种装置、排种轴、排种链轮、分配器、导种管、APP控制端、直流电机、旋转编码器、链轮、编码器底座、单片机模块、蓝牙模块、电机驱动模块。所述播种装置为一器六行集中式排种，通过控制直流电机转速来控制排种轴转速，排种链轮带动排种器内部排种轮转动，与直流电机用链条连接；所述分配器有6个接口，分别与6个导种管对应，安装于排种器下方，并将种子均匀分配到开沟器中。所述直流电机前方安装有排种器；所述旋转编码器分别与机具和排种链轮对应，测量机具和电机的转速。将信号传输到单片机，并对信号处理。所述单片机模块与蓝牙模块、电机驱动模块相连接；所述电机驱动模块与直流电机连接，电机驱动模块驱动直流电机进而带动排种链轮转动进行排种，实现精量播种。

进一步，所述编码器由光电元件、光源、刻度盘、轴和轴承组成，编码器上套装有计米轮，编码器x和编码器y的计米轮分别与传动轴和排种轴紧贴。编码器具有AB两相标准方波相输出，且两个标准方波具有90°相位差。只需A通道的读数给出与转速有关的信息，与此同时，通过所取得的B通道信号与A通道信号进行顺序对比的基础上，得到旋转方向的信号。将编码器A相输出接到MCU的外部中断输入口，通过跳变沿触发中断并计数，在固定的定时周期内读取脉神计数值，求得单位时间内的排种轴转速和拖拉机车轮线速度速。然后在对应的外部中断服务函数里面，通过B相的电平来确定正反转。当A相来一个跳变沿的时候，如B相为高电平则拖拉机前行状态，若为低电平则拖拉机处于倒车状态。

进一步，单片机对编码器反馈的信号进行处理后，会将信息通过蓝牙模块传递给APP控制端，并在APP控制端实时显示排种轴转速，拖拉机工作速度，监控播种情况。

进一步，APP控制端可以控制排种电机的启动与应急停止、设定排种穴距，可以满足不同种子，不同地区对播种作业参数的需求，避免了传统油菜播种作业改变作业参数费时费力等问题，提高了播种精度与质量。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明将传统的地轮驱动变成了编码器反馈加PID算法控制单片机控制，体积小，成本低，功率消耗低，工作可靠。

2、本发明通过反馈系统的把信息传单片机进行系统化分析，实现PID闭环控制并实时调节转速，提高播种机智能化水平。

3、本发明智能播种系统的调节时间和响应时间短，控制性能优越。

4、通过单片机控制系统判定作业速度进而确定排种器的转速，可以有效的节约种子，避免浪费。

5、本发明为一种通用性强，能够适应多种机型的精量集中排种器电驱控制系统，排种合格率高，漏播率和重播率小，能够达到油菜精量穴播的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明系统的集中排种器和自动调速装置结构图。

图3为本发明中控制系统电路图。

图4为本发明控制系统逻辑结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步说明本发明。

一种精量集中排种器电驱控制系统，其特征包括集中排种器1、APP控制端2、自动调速装置3、控制系统4和机架5；所述机架5上安装有集中排种器1和自动调速装置3；所述APP控制端2操纵控制系统4，控制系统4控制自动调速装置3，自动调速装置3控制集中排种器1，实现精量播种.

所述集中排种器1包括种箱11、播种装置12、排种轴13、排种链轮14、分配器15、导种管16；所述播种装置12上方安装有种箱11；所述排种轴13安装在播种装置12内部；所述排种链轮14安装在排种轴13外侧，带动播种装置12内部排种轮转动，所述分配器15有6个接口，分别与6个导种管16对应，安装于播种装置12下方。

所述自动调速装置3包括直流电机31、旋转编码器32、链轮33、编码器底座34；所述链轮33与直流电机31连接；所述旋转编码器33安装于编码器底座34中，分别与机具和排种链轮13对应；所述编码器底座34安装于直流电机31后侧。

所述控制系统4包括单片机模块41、蓝牙模块42、电机驱动模块43；所述直流电机31前方安装有播种装置12；所述单片机模块41与蓝牙模块42、电机驱动模块43通过外接电路相连接；所述电机驱动模块43与直流电机31连接。

本控制系统示意图如图3所示，通过旋转编码器32测定作业速度，根据农艺要求的排种量分析确定集中排种器1的排种轴13的转速；所述控制系统3通过控制直流电机31调节排种轴13转速，同步检测排种轴13转速反馈给单片机41，形成闭环控制。根据排种量要求和前进速度决策分析排种轴13的转速，从而控制直流电机31实现排种器转速的调节，实现同步精量播种。

本发明工作原理：首先，通过APP控制端2对播种作业参数进行设定；设置完成后，单片机41进行决策，改变PWM控制信号的占空比，改变直流电机31的转速，达到调整排种轴13转速的目的。在作业的过程中，利用旋转编码器32测排种轴13转速，反馈给单片机41实现PID闭环控制。同时利用旋转编码器32测出拖拉机车轮传动轴的速度，将数据反馈至单片机41进行处理，单片机41根据设定的排种量计算出排种轴13转速，利用旋转编码器32测得直流电机31速度，反馈至单片机41实现PID闭环控制，达到精量播种的目的。

本发明所的设计的精量集中排种器电驱控制系统的工作流程为：APP控制端2对播种作业参数进行设定——开始作业——旋转编码器32检测量作业速度——数据反馈给单片机41——单片机根据设定的排种量计算出排种轴转速——单片机改变直流电机转速——改变排种轴13转速——倒退停止播种——完成同步精量播种。

本发明工作具体实施效果：本发明所解决了地轮驱动存在着速度间断，播种数量跳跃以及可能发生堵塞的问题，通过编码器的把信息传回PID算法控制单片机进行系统化分析，实现闭环控制并实时调节转速，使播种数量更为实时、精确、合理。其排种效率高，排种质量好、精度高。精量集中排种器电驱控制系统的排种试验结果如表1所示，排种合格率高，漏播率和重播率小，能够达到油菜精量穴播的要求，满足同步排种要求。

表1 精量集中排种器电驱控制系统的排种试验结果

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，不脱离本发明技术方案的精神和范围而对本发明的技术方案进行修改或者同等替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (1)

1.一种精量集中排种器电驱控制系统，其特征包括集中排种器（1）、APP控制端（2）、自动调速装置（3）、控制系统（4）和机架（5），所述机架（5）上安装有集中排种器（1）和自动调速装置（3）；所述APP控制端（2）连接控制系统（4），控制系统（4）控制自动调速装置（3），自动调速装置（3）控制集中排种器（1），实现精量播种；所述集中排种器（1）包括种箱(11)、播种装置(12)、排种轴（13）、排种链轮(14)、分配器(15)、导种管(16)，所述播种装置（12）上方安装有种箱（11），所述排种轴（13）安装在播种装置（12）内部，所述排种链轮（14）安装在排种轴（13）外侧，带动播种装置（12）内部排种轮转动，所述分配器(15)有6个接口，分别与6个导种管(16)对应，安装于播种装置(12)下方；所述自动调速装置（3）包括直流电机(31)、旋转编码器(32)、链轮（33）、编码器底座（34），所述直流电机(31)前方安装有播种装置(12)，所述链轮（33）与直流电机（31）连接；所述直流电机（31）后侧安装有编码器底座（34），所述编码器底座（34）中安装有旋转编码器(32)；所述控制系统（4）包括单片机模块(41)、蓝牙模块(42)和电机驱动模块(43)，所述单片机模块（41）与蓝牙模块(42)、电机驱动模块(43)通过外接电路相连接，所述电机驱动模块(43)与直流电机(31)连接。

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