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研究播種機的播量自動控制及防漏播技術

來源:農機使用與維修 作者:李曉燕
發布于:2021-05-13 共2783字

  自動控制論文第五篇:研究播種機的播量自動控制及防漏播技術

  摘要:播種機是農業生產中使用最廣泛的農業機械之一,現階段的播種機技術主要以機械式作業為主,其電氣自動化程度相對不高。為進一步提高播種機的工作性能,減少作業過程中存在的播量不精確、播量不足等問題,研究播種機的播量自動控制技術具有現實意義。主要介紹了播種機的播量自動控制技術實施的可行方案,并對如何預防和減少播種機的漏播問題進行了分析和說明。

  關鍵詞:播種機; 播量; 自動控制; 防漏播;

  0 引言

  播種機的工作性能對播種質量和農作物的實際產量影響很大,優質的播種作業是農作物良好生長和發育的基礎,傳統的播種機技術對于播種量調整主要以人工調整為主,且對于播種過程出現的漏播、種子不足等問題不能及時的進行反饋,易產生大面積作業不良、播種量不合理或漏播問題。因此,為進一步提高播種機的工作能力,優化播種機操作、控制的合理性,減少作業過程中可能出現的故障問題,提高播種機的自動化程度十分必要。從目前來看,我國的播種機機械技術已經比較成熟,但是播種機在自動控制和故障檢測方面的技術研究卻相對不足,因此通過電子控制技術提高播種機的工作性能,確保播種作業的可靠性對于提高農業生產的最終收益十分有利。

  1 播種機的播量自動控制技術

  1.1 技術實現的基礎條件

  要實現播種的自動控制,主要應進行以下幾方面操作:一是重新設計播種調整裝置的結構,將原有的人工調整結構更改成為可控制的結構;二是設置播量統計裝置,通過統計排種器單位時間內的排種量,配合拖拉機的行駛速度進行分析,對比作業方案分析排種量是否過多或過少,若排種量不正常,則將獲得的數據信息傳遞給中央處理器,或在儀表位置進行顯示;三是設計播量控制方案,能夠根據傳感器獲取的數據信息應對不同的排種異常問題,并自動選擇最佳的方案進行播種量的調整;四是調整后的狀態復檢,針對執行的調整方案再次進行播量統計和數據分析,檢查播種量是否滿足相關要求。

  1.2 技術實現的可行方式

  在實際的機械化播種作業過程中,播種量的主要決定因素是地輪的轉速,但是生產過程中的很多因素會導致地輪的轉速與預期不符,則造成播種機播種時的播種量減少或增多(絕大多數為減少)的問題。而只有在地輪轉速不正常時仍保證排種器具有應有的轉速,才能有效實現播種機的播種量符合生產需求。因此最簡單的解決辦法就是利用電機進行轉速的輔助調整,以彌補排種器轉速與行駛速度的不匹配問題。

  具體來講,該技術的實施主要依靠傳感器、PLC技術以及電機控制技術來實現。由于播種量的補充需要在瞬時間完成,因此,要求傳感器、信息傳遞、信息處理、動作執行等程序在最短時間內完成,如圖1所示,首先可考慮在以下幾個位置加設傳感器,以便于及時獲取排種量的異常信息,一是增設排種器轉速傳感器,二是增設地輪轉速傳感器;其次將拖拉機的速度信息、地輪轉速信息、排種器轉速信息通過信息技術進行收集,并將其傳遞到信息處理的PLC芯片,當地輪轉速與拖拉機行駛速度不匹配時,程序會根據這一變化第一時間分析排種器的轉速,并調用相應的控制程序控制驅動電機調整排種器轉速;隨后,驅動電機會立即收到調速命令,并將排種器的轉速調整為規定的轉速。

  1.3 自動調速控制的硬件系統布置

  硬件系統以單片機為中心開展,新增加的硬件包括了轉速傳感器、單片機供電模塊、信息顯示屏、人工控制按鍵、驅動電機、聯軸器、輔助支架等,如圖2所示。將單片機及供電模塊與拖拉機的電路系統連接,并妥善安裝在播種機的相應位置,將地輪和排種器的速度傳感器安裝于地輪和排種器的軸端,并與單片機相連進行信息傳遞,驅動電機安裝在輔助支架上,并通過聯軸器與排種器軸的一端相連接,實現對排種器的速度補充。拖拉機駕駛室內增設信息顯示屏,人工控制按鍵用以實時查看播種機工作狀態,便于駕駛員在駕駛室內通過人工控制按鍵對播種狀態進行調節。

  圖1 播量自動控制實施流程   

 

  圖2 自動調速控制的硬件系統布置   

  2 播種機的防漏播技術

  漏播問題對于播種機的實際播種效果影響很大,現階段的很多播種機都或多或少存在著漏播的問題,相對而言,氣力式播種機對于種子采取吸附的方式進行獲取,取種的可靠性大幅提升,而機械式排種器在種子獲取過程中可能受到多種因素的影響,出現取種失效或漏播的概率更高。

  2.1 產生漏播的原因分析

  播種機產生漏播的主要原因包括以下幾點:一是種子補充不及時,導致種子箱內的種子全部排空或種子量不足以供給排種器連續取種,排種器無法取種而造成漏播;二是種子質量不好,均勻性差異較大或含雜率較高,導致部分種子無法進入取種型孔,或有雜質進入型孔使種子無法進入,從而引起漏播問題;三是氣力式排種器的氣壓建立不穩定,導致種子獲取過程吸附力不足,從而導致種子獲取失敗或不能連續獲取,而產生漏播問題;四是機械式排種器排種型孔規格選擇不合理,型孔過小造成難于取種問題,而型孔過大又造成種子浪費。

  2.2 預防或改善漏播問題的可行方案

  (1)在種子箱內布置多點種量檢測傳感器,當種子量缺失時及時補充種子,種子的選擇要以優質種源為主,要實現含雜率和均勻度滿足播種機的使用要求,避免因種子品質不良導致的漏播問題。同時,還可在種子箱中布置攪動機構,避免種子在遠離排種器的位置架空而無法到達取種位置,攪動機構的布置可以保證種子均勻地分布于排種器周圍。

  (2)在出種口位置布置檢測傳感器,檢測種子是否順利排出,傳感器的選擇應以接近式傳感器為主,避免農業生產復雜環境造成傳感器檢測不準的問題。同時在進行試播種的過程中應對傳感器靈敏性進行驗證,確保其工作的可靠性。

  (3)做好對氣力式排種器氣泵及輸氣管路的保養工作,及時清除堵塞在型孔內部的雜物,使氣力式排種器的氣泵始終能夠為排種器建立均勻且足夠的負壓力,確保取種過程的順利進行。

  (4)機械式排種器為滿足不同規格種子的適應性,通常配套有不同尺寸規格的型孔,因此為保證有效的取種工作,必須要根據種子的直徑尺寸合理選取排種器的可更換部件。

  (5)近年來很多農機研發機構針對播種機的漏播問題設計了自動補播裝置,只是該技術仍處于試驗期,還沒有在播種機上進行大規模應用。

  3 結語

  在傳統播種機技術的基礎上進行自動控制技術的應用,能夠顯著提高播種機工作的可靠性和精確性,并預防故障問題和工作失效的產生,只是播種機作為精密的農業機械設備,其自動化技術的廣泛應用還有較多的工作要做,這需要農機生產企業和相關研發機構進一步加強相關研究,使農業播種作業真正實現精密化。

  參考文獻

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作者單位:同心縣農業機械化推廣服務中心
原文出處:李曉燕.播種機的播量自動控制及防漏播技術研究[J].農機使用與維修,2021(04):43-44.
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