专利名称：一种可控制三个变量施肥器工作的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可控制三个变量施肥器的控制装置。
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。
发明内容本实用新型的目的是提供一种可控制三个变量施肥器工作的控制装置，不仅可以 达到按需施肥、施肥均勻，实现精准施肥，而且增加了一次施肥的宽度节省了机械作业时 间。为精准农业的实现提供相关的技术支持。本实用新型的目的是这样实现的该装置由PMC300步进电机控制器、步进电机驱 动器、步进电机和排肥器组成，PMC300步进电机控制器分别与三个步进电机驱动器相连，每 个步进电机驱动器分别连电源和步进电机，步进电机连排肥器。以PMC300步进电机控制器 为核心，驱动步进电机转动，步进电机与排肥器相联。PMC300可以同时控制三个步进电机， 所以一次可以让三个排肥器同时工作。步进电机与排肥器的机械构成主要包括轴承、轴、螺旋叶片、排肥口、未端轴承、排 肥槽、进肥口、肥料仓。驱动装置由步进电机、联轴器组成。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、进肥口与肥料仓联接。由PMC300步进电机控制器控制步进电机转速和转角，步进电机驱动排肥器旋转， 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。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步进电机控制器，控制驱动器来驱动步进电机。2PMC300步进电机控制器PMC300步进电机控制器，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。本装置选用PMC300步进电机控制器，PMC300步进电机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。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。本申请专利选用研控公司生产的 YKl 10HB115-06A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 器选用研控公司的YKA2811MA型驱动器。YKA281IMA型步进电机驱动器接线端口说明如下(1)信号接口PU-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PU，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，PU 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PU就可以达到电机 调速和定位的目的。DR-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，我们称之为单脉冲方式。MF-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。⑵指示灯该驱动器有四个指示灯驱动器通电时绿色指示灯PWR亮。TM零点指示灯，零点 信号有效，有脉冲连续输入时，绿色指示灯亮。0. H过热指示灯，过热时候，红色指示灯亮。 0. C过流/电压过低指示灯，电流过高或者电压过低时，红色指示灯亮。(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。电机 的+A，-A, +B, -B分别对应接线的颜色为黄，蓝，绿，红。(4)电源根据该驱动器的要求60-130V，选用上海全力电气公司生产的DJW500型交流电 源，它能提供110-130V电压，2A的电流。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，制定施肥量。并将数据输入到自动变量施肥器，实现按需施肥 的目的。[0029]本实用新型把对步进电机控制系统的用于自动变量控制施肥技术中，用PMC300 控制三台步进电机，根据PMC300给出的控制信号，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连接，由于排肥量与排肥机构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。属农业机械领域，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，PMC300步进电机控制器、驱动器、步进 电机和排肥机构，发明了用于化肥精准施肥，不仅可以达到按需施肥、施肥均勻，实现精准 施肥，而且增加了一次施肥的宽度节省了机械作业时间。为精准农业的实现提供相关的技 术支持。本实用新型的积极效果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 均勻的目标，实现精准施肥。为精准农业的实现提供了基础技术设备。同时能一次性控制 三个排肥机构，增加作业的宽幅，减少田间作业时间。2.结合可步进电机控制器所对应的函数库或软件包开发的控制系统软件，由控制 器控制步进电机转速和转角，容易实现数字控制。
图1是本实用新型的原理图。图2是本实用新型的YKA2811MA型步进电机驱动器接线端口图。图3是本实用新型的PMC300与步进电机驱动器的连接图。图4是本实用新型的步进电机驱动器与步进电机的连接图。图5是本实用新型的步进电机控制的排肥机构结构的结构图。
具体实施方式
在本实用新型的装置中，控制装置总体方案如图1所示。由PMC300步进电机控制 器、步进电机、步进电机驱动器和电源、排肥机构组成。图2中，主要接线端口包括(1)信号接口，包括PU-步进脉冲信号、DR-方向控制信号、MF-脱机信号；(2)指示灯，驱动器通电时绿色指示灯PWR亮。TM零点指示灯，零点信号有效，有 脉冲连续输入时，绿色指示灯亮。0. H过热指示灯，过热时候，红色指示灯亮。0.(过流/电 压过低指示灯，电流过高或者电压过低时，红色指示灯亮。该驱动器有两个指示灯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。电机的+A，-A, +B, -B分别对应接线的颜色为黄，蓝，绿，红。(4)电源，根据该驱动器的要求60-130V，选用上海全力电气公司生产的DJW500型 交流电源，它能提供110-130V电压，2A的电流。图3中，PMC300与步进电机驱动器的连接如图示，图为控制器接线板与YKA28IlMA 步进电机驱动器连接图。本专利所用到的PMC300步进电机控制器引脚功能说明 PUL0-PUL2为三轴运动脉冲信号；DR0-DR2为三轴方向控制信号；24V为24V电源，由控制器
5提供。本专利所用到的步进电机驱动器引脚功能说明PU+步进脉冲信号+ ;PU-步进脉冲 信号_ ；DR+方向信号+ ；DR-方向信号-。本专利可控制三个步进电机，步进电机驱动器1 的PU+，PU-，DR+，DR-分别与控制器的PUL0，24V，DR0，24V相连。步进电机驱动器2的PU+， PU-，DR+，DR-分别与控制器的PUL1，24V，DR1，24V相连。步进电机驱动器3的PU+，PU-， DR+, DR-分别与控制器的PUL2，24V，DR2，24V相连。图4中，YKA281IMA步进电机驱动器与YKl 10HB115-06A步进电机的连接图。 YKA2811MA步进电机驱动器上+Α，-Α, +B, -B为电机接线。YK110HB115-06A步进电机为两 相步进电机，有黄蓝绿红四个线，分别与驱动器的+A，-A, +B, -B相连。总共有三个步进电 机驱动器和三个步进电机。步进电机驱动器与步进电机的连接相同，因此图4只列出了其 中一个步进电机驱动器与步进电机连接。图5中，步进电机与排肥器的机械构成主要包括轴承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与步进电机相联1，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。控制软件通过步进电机控制器所对应的函数库或软件包，在主机操作系统环境 Windows2000o该控制器提供独立的编程环境，不必借助任何工具，可以随时对程序进行修 改或重写。把施肥信息通过适当的运算转化为电机控制信息。
权利要求1.一种可控制三个变量施肥器工作的控制装置，其特征在于该装置由PMC300步进电 机控制器、步进电机驱动器、步进电机和排肥器组成，PMC300步进电机控制器分别与各个步 进电机驱动器相连，步进电机驱动器分别连电源和步进电机，步进电机连排肥器。
2.如权利要求1所述的可控制三个变量施肥器工作的控制装置，其特征在于所述的步 进电机与排肥器的机械构成主要包括轴承(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⑷上，轴⑷通过联轴器(2)与步进电机⑴相联，轴⑷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。
专利摘要本实用新型涉及一种可控制三个变量施肥器工作的控制装置，由PMC300步进电机控制器、步进电机驱动器、步进电机和排肥器组成，PMC300步进电机控制器分别与各个步进电机驱动器相连，步进电机驱动器分别连电源和步进电机，步进电机连排肥器。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。同时能一次性控制三个排肥机构，增加作业的宽幅，减少田间作业时间。且结合可步进电机控制器所对应的函数库或软件包开发的控制系统软件，由控制器控制步进电机转速和转角，容易实现数字控制。
文档编号A01C15/00GK201774819SQ2010202373
公开日2011年3月30日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者张金娣, 杨晓京 申请人:昆明理工大学