一种大蒜播种机蒜种定向装置自动控制系统的制作方法

一、技术领域

本发明涉及农业设备技术领域，尤其涉及一种大蒜播种机蒜种定向装置控制系统。

二、

背景技术：

随着农业产业结构的调整和农业产品出口贸易迅速发展，大蒜需求量增大，大蒜种植面积不断扩大。国内外高校及研究机构研制的大蒜播种机，“根下尖上、直立播种”的关键技术还不够成熟，我国大蒜仍然依靠人工播种，劳动强度大，工作效率低，每人每天仅可播种220m²，大蒜播种机的播种性能亟待优化。申请号为2016106039095的一种新型大蒜播种机，采用气动方式驱动蒜种定向装置工作，较好地解决了蒜种定向问题，蒜种调向率达到93％，但机器存在结构复杂，响应滞后等问题。

三、

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种适配于申请号为2016106039095的一种新型大蒜播种机的蒜种定向装置自动控制系统；该新型大蒜播种机，包括机架、提料装置、勺式提料杯、分料管和蒜种定向装置；所述的蒜种定向装置包括第一定位板、第二定位板、开合处理支撑架、导向料杯总成、调整料杯总成、点插播种器总成和异形不完全齿轮等。本发明中所述的部件与该新型大蒜播种机中涉及的部件一致。本发明结构简单，利用电机驱动方式，plc根据编码器检测的机器行进速度来控制响应时间，适用于田间工作。

一种蒜种定向装置自动控制系统，包括电机、蓄电池、高压断路器、自动检测装置和自动控制装置；电机、蓄电池和高压断路器安装在所述的机架下方；电机通过链传动带动提料装置，由蓄电池供电；高压断路器连接在蓄电池和电机之间，用于接通或断开电路；

所述的自动检测装置包括编码器、红外发射管、红外接收管、固定板、电压比较器、继电器、电路板和电压转换器。电压转换器安装在所述机架下方，将蓄电池提供的高电压转换成低电压，分别为编码器、红外发射管和红外接收管供电；编码器安装在所述机架的一侧，用于检测机器行进速度；红外发射管和红外接收管并排安装在固定板上，固定板垂直安装在电路板一侧，所述红外发射管和红外接收管正对大蒜播种机的勺式提料杯；红外发射管和红外接收管通过引线与电压比较器连接，电压比较器与继电器连接；电压比较器、继电器集成安装在电路板上，电路板安装在所述的机架上方。

所述的自动控制装置包括plc(可编程控制器)空气开关、电磁铁、电子灭弧器、l形支架、摇臂、螺钉和辅助弹簧；所述的电磁铁包括推杆、内部芯轴、铁圈和推程弹簧；所述的plc包括com端口、输入端口和输出端口；空气开关连接在蓄电池和plc之间，用于控制电路开合状态；plc安装在所述机架下方，由蓄电池供电；所述继电器接入com端口，吸合时触发plc程序运行，断开时不再触发plc工作；编码器接入plc输入端；电机连接plc输出端。l形支架安装在大蒜播种机的第一定位板、第二定位板和开合处理支撑架的外侧，位于大蒜播种机异形不完全齿轮的下方；电磁铁为三个；电磁铁一固定在第一定位板外侧的l形支架上，电磁铁二固定在第二定位板外侧的l形支架上，电磁铁三固定在开合处理支撑架外侧的l形支架上；每个电磁铁的推杆通过摇臂固定在大蒜播种机的异形不完全齿轮上；辅助弹簧的一端固定在l形支架边缘，另一端固定在摇臂上；每个电磁铁的一个引脚分别与plc输出端连接，另一个引脚均接零线；电子灭弧器的两根引线分别连接在每个电磁铁的两个引脚上，用于抑制接通和断开负载时的瞬间高压，保证电路正常工作。

本发明还涉及一种蒜种定向装置自动控制方法，步骤如下：

1、红外发射管不断发射红外信号，勺式提料杯随着提料装置转动到分料管入口时，红外发射管发出的光线在勺式提料杯表面发生反射，被红外接收管接收；

2、红外接收管接收的光信号经过电压比较器处理后输出低电平，使继电器吸合，控制plc开始工作：

2.1蒜种由大蒜播种机的勺式提料杯通过分料管进入导向料杯总成；

2.2电磁铁一通电，内部芯轴和铁圈吸合，与铁圈连接的推杆推动摇臂向外摆动，带动异形不完全齿轮转动，控制导向料杯总成打开，蒜种落入调整料杯总成中，弹簧处于伸长状态；

2.3电磁铁一断电，推程弹簧和辅助弹簧控制推杆回摆，摇臂和异形不完全齿轮控制导向料杯总成闭合，同时电磁铁二通电，摇杆通过摇臂和异形不完全齿轮控制调整料杯总成打开，蒜种落入点插播种器总成中；

2.4电磁铁二断电，推程弹簧和辅助弹簧控制推杆回摆，调整料杯总成闭合，同时电磁铁三通电，驱动点插播种器总成打开，将蒜种播种到土壤里，随后电磁铁三断电，弹簧复位，点插播种器总成闭合；

3、当红外接收管检测到下一个勺式提料杯时，重复上述步骤，完成蒜种栽植过程。

本发明将大蒜播种机原有气动式播种更换为电机驱动方式，实现了蒜种定向装置的自动化工作；plc根据编码器检测到的机器行进速度来控制电机转速，从而调整大蒜播种机中提料装置的转速快慢，提高了机器工作效率。

四、附图说明

图1为本大蒜播种机整机示意图

图2为本大蒜播种机蒜种定向装置示意图

图3为自动检测装置示意图

图4为电磁铁安装示意图

图5为本大蒜播种机控制装置电路示意图

图6为本大蒜播种机控制装置工作流程图

图中1、分料管2、提料装置3、勺式提料杯4、机架5、编码器6、高压断路器7、空气开关8、电压转换器9、电机10、plc11、链传动12、导向料杯总成13、调整料杯总成14、第一定位板15、异性不完全齿轮16、电子灭弧器17、电磁铁一18、电磁铁二19、电磁铁三20、推杆21、摇臂22、开合处理支撑架23、第二定位板24、点插播种器总成25固定板26、红外发射管27、红外接收管28、电路板29、继电器30、电压比较器31、螺钉32、l形支架33、辅助弹簧

五、具体实施方式

本发明提供了一种大蒜播种机定向装置自动控制系统，适配于申请号为2016106039095的一种新型大蒜播种机。本发明利用电机驱动方式，代替原有的气动驱动方式。电机、蓄电池、高压断路器、plc、空气开关和电压转换器均安装在大蒜播种机机架下方，编码器安装在机架一侧。电机、plc由蓄电池供电；蓄电池与电机之间接入dz10-100/300型三相高压断路器，以控制线路通断状态，保障实验过程安全稳定。采用三菱fx1n-14mr-001型plc，并在电路中接入dz47-125a型空气开关来控制线路开合状态。电压转换器将蓄电池提供的高电压转换为24v电压，为编码器供电，同时转换为5v电压，为红外发射管和红外接收管供电。电机通过链传动带动大蒜播种机的提料装置转动。编码器与plc输入端连接，电机与plc输出端连接。红外发射管和接收管与电压比较器连接，电压比较器与继电器连接，继电器与plc的com端口连接，电压比较器和继电器集成安装在电路板上；红外发射管和红外接收管的引脚并排安装在固定板上，固定板竖直安装在电路板的侧面；红外发射管和红外接收管正对大蒜播种机分料管的入口，电路板安装在现有大蒜播种机原有的机架上方。l形支架分别焊接在现有大蒜播种机的第一定位板、第二定位板和开合处理支撑架的外侧。电磁铁采用推拉式交流电磁铁；电磁铁为三个，电磁铁一固定在第一定位板外侧的l形支架上，电磁铁二固定在第二定位板外侧的l形支架上，电磁铁三固定在开合处理支撑架外侧的l形支架上；所有电磁铁的推杆通过摇臂与大蒜播种机的异形不完全齿轮连接；每个电磁铁的其中一个引脚分别与plc输出端连接，另一个引脚均接入零线。3tx1型电子灭弧器的两根引线分别焊接在每个电磁铁的两个引脚上，无正负极之分。辅助弹簧的一端通过长螺钉固定在l形支架的边缘，另外一端固定在异形不完全齿轮的摇臂上。

使用时，plc中根据现有技术编程控制程序，内容包括延时程序，控制各个电磁铁的通、断电状态和通电时长的程序，以及根据编码器检测到的机器行进速度并控制电机转速等；延时程序的目的是等待蒜种通过分料管落入导向料杯总成并稳定后，再开始令电磁铁通电；根据蒜种由导向料杯总成完全进入调整料杯总成、由调整料杯总成完全进入点插播种器总成以及从点插播种器总成完全进入种穴内的时间设置各个电磁铁通电时长。

接通电源，机器前进，电机运转；工作时，红外发射管不断发射红外信号，勺式提料杯随着提料装置转动到分料管入口时，红外发射管发出的光线在勺式提料杯表面发生反射，并被红外接收管接收；光信号经过电压比较器处理后输出低电平，使继电器吸合，之后plc接收到触发信号，自动控制程序开始运行：t0时刻，延时程序启动，等待蒜种通过分料管进入导向料杯总成并稳定；t1时刻，电磁铁一通电，内部芯轴和铁圈吸合，与铁圈连接的推杆推动摇臂向外摆动，带动异形不完全齿轮转动，控制导向料杯总成打开，蒜种落入调整料杯总成中，弹簧处于伸长状态；t2时刻，电磁铁一断电，摇杆在推程弹簧和辅助弹簧共同作用下回摆，导向料杯总成闭合，同时电磁铁二通电，内部芯轴和铁圈吸合，摇杆通过摇臂和异形不完全齿轮使调整料杯总成打开，蒜种落入点插播种器总成中；t3时刻，电磁铁二断电，推程弹簧和辅助弹簧驱动摇臂回摆，调整料杯总成闭合，同时电磁铁三通电，驱动点插播种器总成打开，将蒜种播种到土壤里，随后电磁铁三断电，弹簧复位，点插播种器总成闭合；当传感器检测到下一个勺式提料杯时，重复上述步骤，完成蒜种栽植过程；

本发明结构简单，反应灵敏；可自动检测勺式提料杯位置；plc可根据编码器检测到的机器行进速度来控制提料装置的转速快慢，保证蒜种按照柱距要求栽植；自动化程度高，提高劳动生产率，满足大蒜“根下尖上、直立栽种”的特殊农艺要求；可针对蒜种播种过程，研究播种效果的影响因素。

本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。