一种大蒜收获机控制系统的制作方法

本实用新型涉及农业机械，确切地说是一种大蒜收获机控制系统。

背景技术：

大蒜是我国重要的经济作物和出口创汇产品，国际贸易中90％的大蒜来自我国。由于大蒜用途广泛，近年来大蒜种植受到国内外更高的关注，但受到大蒜收获时间特殊、对大蒜机械化收获的要求高等因素的限制，现阶段我国大蒜的收获依然采用人工刨挖、处理和捡拾，致使大蒜收获劳动强度大、收获效率低，限制了我国大蒜种植业的发展。

为提高作业效率，现在已有部分地区采用机械作业的方式收取。机械装置使用过程中，需要对挖掘装置、传送装置、切割装置进行调节；使相互之间工作效率相互匹配，人工对上述装置进行调节，效率低，没有操作经验的人很难调节。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种大蒜收获机控制系统，该装置采用电气系统控制，相对于单一机械系统，优点在于结构简单，易于实现相关功能，操作控制更加方便。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术手段：

一种大蒜收获机控制系统，包括单片机，与单片机电连接的电源模块，所述的单片机连接控制按键调参与屏幕显示装置、测速传感器以及步进电机；按键调参与屏幕显示装置设有键盘、显示屏；大蒜收获机扶持喂入机构、运输链以及限位切割刀均由步进电机驱动；测速传感器测量大蒜收获机扶持喂入机构转速、运输链线速度以及限位切割刀转速；测速传感器将测量数据传送给单片机后由显示屏显示。

大蒜收获机扶持喂入机构转速、运输链线速度、限位切割刀转速三项重要参数采用按键的方式调节，键盘设置六个按键，分别控制三个参数的调节；实现速度的的加、减速，每次按下按键对应的模块都会以一定的梯度加、减一次，操作方法易学易懂，用户使用大蒜收获机时调节方便。

显示屏实时地把大蒜收获机的各项运行参数显示出来，使用者把大蒜收获机调试到合适的状态后记下相关参数，下次使用时再根据收获环境进行微调即可。

本实用新型通过设置测速传感器，显示屏，将相关部件的工作参数实时显示，根据显示的参数，利用键盘进行速度调节，使机械结构实现起来比较复杂的调控部分被电气控制系统代替，方便使用者调参操作，本实用新型结构简单，易于实现相关功能，操作控制更加方便。

所述的电源模块设有电源，与电源相连接的升压器、降压器，电源包括拖动大蒜收获机的拖拉机发电机和车载电瓶；电源通过降压器给控制系统供电，电源通过升压模块为步进电机供电。

升压器、降压器分别设置括升压电路、降压电路。

降压电路，车载电池24v降压到5v的技术现已成熟，所以直接选用了现有技术的降压方案来满足单片机、传感器等5v的供电需求。

升压电路，需要24v的车载电源要升压到75v才能满足使用要求，升压倍数达到3倍以上，且每个步进电机稳定工作时的功率大概为245w，负载功率大，故选择BOOST电路生压，为非隔离型升压电路，与反激型开关电源工作原理相似。此电路升压不超过电源电压5倍，输入、输出电流都不超过19A时可稳定工作，转换效率在93％-97％之间。满足了步进电机直流60v-110v的供电需求。

升压倍数计算公式为：

U_out为输出电压，U_in为输入电压，D为占空比。

使用24v电源为系统供电，即U_in＝24v；系统中步进电机要求的工作电压，即U_out＝80v，所以可求得占空比：D≈0.72。

此电路允许直流10v-60v的电压输入，在10v-30v的范围内最大稳定工作电流I_in＝30A；可输出直流12v-90v的电压，最大稳定工作电流I_out＝19A，大蒜收获机所选用的步进电机额定工作电流I_额定＝4.5A。因此，为保证系统正常稳定工作，电源升压系统应满足一下关系：

P_max＝U_in·I_in·η＝U_out·I_额定·n (2)

即每个升压路板可驱动一个步进电机。按照三个驱动板驱动三个步进电机计算：

P_实＝U_in·I_实·η＝U_out·I_额定 (4)

I_总＝3I_实＝48A (6)

工作电流在电源的允许范围内，方案可取。

所述的显示屏显示电源的电压、充电时间的参数。

通过显示电池电压、电池充电速度等，方便使用者了解电源模块状态是否正常等信息，以便及时发现问题。

所述的单片机设置在控制箱内。

为保证机器在蒜田这种恶劣的环境下稳定工作，尤其是对环境要求较高的电子系统。本系统设置封闭式的控制箱，控制箱内安装有备用电源，用于拖拉机电源的稳压和补给，在拖拉机供电故障的情况下还可以持续工作四十分钟以上。另外，稳压、升压、降压等电源电路，步进电机驱动电路，单片机及外围电路等容易受到工作环境干扰的部分也集成在控制箱中。各电路间在机箱中合理的布局克服干扰；控制箱选用铝材质，配合散热风扇的使用满足系统的散热要求。控制箱放置于拖拉机驾驶座旁边，工作环境相对良好，减少环境对系统的干扰和破坏，保证大蒜收获机在复杂的环境下持续、稳定地工作。

附图说明

图1是本实用新型的框架结构示意图。

图2是本实用新型的电路图。

附图标记说明：1－单片机；2－显示屏；3－步进电机；4－升压器；5－电源；6－降压器；7－测速传感器；8－键盘。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本实用新型。

参见图1、图2可知，本实用新型的一种大蒜收获机控制系统，由单片机1，与单片机1电连接的电源模块组成，单片机1连接控制按键调参与屏幕显示装置、测速传感器7以及步进电机3；按键调参与屏幕显示装置设有键盘8、显示屏2；大蒜收获机扶持喂入机构、运输链以及限位切割刀均由步进电机3驱动；测速传感器7测量大蒜收获机扶持喂入机构转速、运输链线速度以及限位切割刀转速；测速传感器7将测量数据传送给单片机1后由显示屏2显示。

大蒜收获机扶持喂入机构转速、运输链线速度、限位切割刀转速三项重要参数采用按键的方式调节，键盘8设置六个按键，分别控制三个参数的调节；实现速度的的加、减速，每次按下按键对应的模块都会以一定的梯度加、减一次，操作方法易学易懂，用户使用大蒜收获机时调节方便。

显示屏2实时地把大蒜收获机的各项运行参数显示出来，使用者把大蒜收获机调试到合适的状态后记下相关参数，下次使用时再根据收获环境进行微调即可。

所述的电源模块设有电源5，与电源5相连接的升压器4、降压器6，电源5包括拖动大蒜收获机的拖拉机发电机和车载电瓶；电源5通过降压器6给控制系统供电，电源5通过升压模块为步进电机3供电。

升压器4、降压器6分别设置括升压电路、降压电路。

降压电路，车载电池24v降压到5v的技术现已成熟，所以直接选用了现有技术的降压方案来满足单片机1、传感器等5v的供电需求。

升压电路，需要24v的车载电源要升压到75v才能满足使用要求，升压倍数达到3倍以上，且每个步进电机3稳定工作时的功率大概为245w，负载功率大，故选择BOOST电路生压，为非隔离型升压电路，与反激型开关电源工作原理相似。此电路升压不超过电源电压5倍，输入、输出电流都不超过19A时可稳定工作，转换效率在93％-97％之间。满足了步进电机3直流60v-110v的供电需求。

升压倍数计算公式为：

U_out为输出电压，U_in为输入电压，D为占空比。

使用24v电源为系统供电，即U_in＝24v；系统中步进电机3要求的工作电压，即U_out＝80v，所以可求得占空比：D≈0.72。

此电路允许直流10v-60v的电压输入，在10v-30v的范围内最大稳定工作电流I_in＝30A；可输出直流12v-90v的电压，最大稳定工作电流I_out＝19A，大蒜收获机所选用的步进电机3额定工作电流I_额定＝4.5A。因此，为保证系统正常稳定工作，电源升压系统应满足一下关系：

P_max＝U_in·I_in·η＝U_out·I_额定·n (2)

即每个升压路板可驱动一个步进电机3。按照三个驱动板驱动三个步进电机3计算：

P_实＝U_in·I_实·η＝U_out·I_额定 (4)

I_总＝3I_实＝48A (6)

工作电流在电源5的允许范围内，方案可取。

所述的显示屏2显示电源5的电压、充电时间的参数。

通过显示电池电压、电池充电速度等，方便使用者了解电源5模块状态是否正常等信息，以便及时发现问题。

所述的单片机1设置在控制箱内。

为保证机器在蒜田这种恶劣的环境下稳定工作，尤其是对环境要求较高的电子系统。本系统设置封闭式的控制箱，控制箱内安装有备用电源，用于拖拉机电源的稳压和补给，在拖拉机供电故障的情况下还可以持续工作四十分钟以上。另外，稳压、升压、降压等电源电路，步进电机驱动电路，单片机1及外围电路等容易受到工作环境干扰的部分也集成在控制箱中。各电路间在机箱中合理的布局克服干扰；控制箱选用铝材质，配合散热风扇的使用满足系统的散热要求。控制箱放置于拖拉机驾驶座旁边，工作环境相对良好，减少环境对系统的干扰和破坏，保证大蒜收获机在复杂的环境下持续、稳定地工作。

本实用新型通过设置测速传感器7，显示屏2，将相关部件的工作参数实时显示，根据显示的参数，利用键盘8进行速度调节，使机械结构实现起来比较复杂的调控部分被电气控制系统代替，方便使用者调参操作，本实用新型结构简单，易于实现相关功能，操作控制更加方便。

由于以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护不限于此，任何本技术领域的技术人员所能想到本技术方案技术特征的等同的变化或替代，都涵盖在本实用新型的保护范围之内。