補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)研究

陶 波，張健偉

（畢節(jié)市農(nóng)機(jī)安全監(jiān)理所，貴州 畢節(jié) 551700）

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，在農(nóng)作物播種方面，運(yùn)用了精密播種技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)省種肥、高產(chǎn)高效等目的，值得推廣應(yīng)用。不過(guò)在播種作業(yè)中，常規(guī)耕播機(jī)難以實(shí)現(xiàn)播種過(guò)程全封閉，而對(duì)于作業(yè)質(zhì)量也難以實(shí)時(shí)檢測(cè)。在播種作業(yè)中，如果出現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)故障，發(fā)生導(dǎo)種筒堵塞、種箱排空等問(wèn)題，會(huì)發(fā)生漏播的情況。尤其是在玉米播種當(dāng)中，玉米種價(jià)格較高，漏播、多播等情況將對(duì)農(nóng)民造成經(jīng)濟(jì)損失。因此為了提高玉米播種的高效性和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)當(dāng)研究設(shè)計(jì)補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)。

1 補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展一種較為先進(jìn)的技術(shù)，其中運(yùn)用了微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的單方面控制和多方面控制功能。目前我國(guó)關(guān)于自動(dòng)播種的研究并不深入，一般只有大體的設(shè)計(jì)理念，但對(duì)于其控制器可信，即步進(jìn)電機(jī)控制方案，缺乏詳細(xì)的描述。因此，結(jié)合光電傳感器技術(shù)、單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)技術(shù)，研究設(shè)計(jì)補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)，基于現(xiàn)有的玉米播種機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，在補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)的設(shè)計(jì)中，選擇了步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器、鋤鏟式開(kāi)溝器、窩眼輪式排種器等主體部件。其核心是單片機(jī)，電路板具有補(bǔ)播、漏播檢測(cè)的功能。通過(guò)光電傳感器檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)漏播情況，向CPU傳輸信號(hào)，CPU處理后將步進(jìn)電機(jī)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，帶動(dòng)后面窩眼輪旋轉(zhuǎn)30°，針對(duì)漏播的位置補(bǔ)播。

2 補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)的關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)

選擇AT89C52單片機(jī)，芯片包含了MC51系列的全部特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)8kB電擦除閃爍存儲(chǔ)器繼承，成本低廉，具有較高的性價(jià)比。單片機(jī)具有6～40kHz的工作頻率，系統(tǒng)對(duì)單片機(jī)內(nèi)部振蕩器加以應(yīng)用，時(shí)鐘源利用石英晶體構(gòu)成，設(shè)定11.0568kHz晶體振蕩頻率。根據(jù)測(cè)控儀I/O接口需求，控制電機(jī)部分，按鈕輸入等，使用DAC0832、8155、MC14433芯片各1片，以及74HC595芯片5片擴(kuò)展，對(duì)可用I/O數(shù)量、控制電機(jī)增加，滿足A/D轉(zhuǎn)換等要求。

2.2 步進(jìn)電機(jī)

在步進(jìn)電機(jī)的選擇中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要的動(dòng)負(fù)荷要求，以及不同類(lèi)型的特點(diǎn)加以考慮。同時(shí)，對(duì)于播種機(jī)陪在拖拉機(jī)的應(yīng)用也要加以綜合思考。另外，選擇過(guò)程中，對(duì)于電源電壓?jiǎn)栴}要特別重視。相鄰窩眼具有30°的角度，設(shè)定1.5°的步距角，20步/次。設(shè)置1～4A的靜態(tài)電流，0.2/2500的負(fù)載啟動(dòng)荷載頻率，以及相對(duì)較小的運(yùn)行頻率。由此，可以采用70BF07。單片機(jī)將控制信號(hào)輸出，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)變數(shù)字信號(hào)，形成模擬信號(hào)，通過(guò)放大后向細(xì)分環(huán)形分配器傳輸，環(huán)形分配器中，主要的脈沖特點(diǎn)是是否具有脈沖，以及組合的順序。驅(qū)動(dòng)脈沖被步進(jìn)電機(jī)接收，對(duì)磁場(chǎng)加以建立，主要在單向繞組軸線平分線分布。通常電機(jī)只能以1大于1°的步進(jìn)角運(yùn)行。在細(xì)分控制中，電流通過(guò)階梯波的方式遞增，逐漸實(shí)現(xiàn)相鄰排對(duì)應(yīng)導(dǎo)通相中，脈沖的切換。

2.3 窩眼內(nèi)槽輪

在窩眼輪排種器的運(yùn)行當(dāng)中，窩眼輪轉(zhuǎn)動(dòng)，重力作用下種子進(jìn)入孔內(nèi)，刮種器將多于種子刮去，隨著窩眼護(hù)板，窩眼中的種子向下方翻轉(zhuǎn)，有推種器推入種。由于玉米種顆粒具有不規(guī)則的形狀，從窩眼向護(hù)種板翻轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)受到影響，因而有較高的機(jī)率可能出現(xiàn)漏種的情況。對(duì)此，適當(dāng)增大窩眼輪的窩眼設(shè)計(jì)，以減少漏播的情況。

3 補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)的控制流程實(shí)現(xiàn)

基于當(dāng)前現(xiàn)有產(chǎn)品類(lèi)型，結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)水平，基于單片機(jī)設(shè)計(jì)補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)，建立精密播種機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償式監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，研究對(duì)象選擇玉米精密播種機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米種漏播的檢測(cè)，以及對(duì)漏播的自動(dòng)補(bǔ)償。在排種器下方安裝光電傳感器，滿足系統(tǒng)監(jiān)測(cè)要求。在播種過(guò)程中，傳感器對(duì)輸種管種子流動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，向CPU傳輸監(jiān)測(cè)信號(hào)，CPU對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的工作加以控制。在正常播種過(guò)程中，種子下落有規(guī)律的穿過(guò)光電傳感器，如果出現(xiàn)斷種、漏播的情況，規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)，沒(méi)有種子穿過(guò)光電傳感器，光電傳感器就會(huì)立刻將信號(hào)傳輸給CPU，由CPU控制步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)播種機(jī)后的種箱排種器旋轉(zhuǎn)，對(duì)漏播的位置進(jìn)行補(bǔ)播。

4 結(jié)語(yǔ)

精密播種技術(shù)具有較高的技術(shù)含量，在保護(hù)性耕作中，節(jié)本增效是最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容。在玉米播種中，需要通過(guò)播種機(jī)，定量準(zhǔn)確地在土壤預(yù)定位置中播種，保證一穴一粒。在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)玉米精密播種機(jī)漏播率的降低和補(bǔ)播的科學(xué)性，設(shè)計(jì)補(bǔ)償式玉米精密播種機(jī)，準(zhǔn)確檢測(cè)漏播情況，及時(shí)自動(dòng)補(bǔ)播，提高了玉米播種效率。

[1]劉忠軍, 劉立晶, 楊學(xué)軍,等. 指夾式玉米免耕精密播種機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2016, 32(s 2):1-6.

[2]殷小偉, 楊麗, 張東興,等. 氣壓式玉米精量播種機(jī)均勻低損配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2016, 32(19):9-17.