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烟草栽苗直立度的设计研究——基于HT46R24单片机控制杨文强;燕亚民【摘要】论述了一种鸭嘴式烟草移栽机栽苗直立度的测量方法.该方法利用单片机HT46R24控制和力学原理,将荷重元的输出电压转换成角度,并显示在LCD板上,很快地测出烟苗的倾斜的角度.量测的角度范围可以到达180°,以数字输出的方式显示,提高了角度测量精度,并缩短测量时间,利用电子信号输出来控制移栽机的行进速度和鸭嘴驱动盘的回转速度,以达到自动化调控的功能.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)010【总页数】4页(P117-120)【关键词】烟草移栽机;直立度;荷重元;单片机【作者】杨文强;燕亚民【作者单位】许昌职业技术学院机电工程系,河南许昌461000;许昌职业技术学院机电工程系,河南许昌461000【正文语种】中文【中图分类】S126;S223.90 引言目前，影响烟草机械栽培的一个关键因素是烟苗栽培后东倒西歪，直立度差，直接影响烟苗的前期发育。
烟草移栽机应该像许多自动化设备一样，能够测量本身倾斜的角度并将测量的结果回馈给控制系统，由系统内部做出适当的回应，进而调整影响烟苗倾斜的系统因素，实现烟苗移栽直立化。
因此，笔者应用力学原理在自走式烟草移栽机项目烟草栽苗直立度的检测研究中，设计使用了高精度倾斜感测器，并使用8位元系列HT46R24单片机[1]作微控制器，设计出了精度较高的倾斜感测器，应用于烟草移栽机。
1 传统烟草栽苗直立度的测量传统烟草栽苗直立度的测量方法是在烟草移栽机的机架上安装一个气泡式倾斜感测器，凭肉眼直观地去感知栽苗的直立度，效率低下，精准度差。
这种传统式感测器的设计理念多以气泡在重力场下的行为作为检测角度之基础[2]，如图1所示。
在一弧度玻璃管内填充乙醚液体及保留一小气泡于玻璃管中，当倾斜角度发生时，因物理倾斜重力的因素而使其沿着玻璃管弧面移动，管内气泡会往高的一端移动，精度越高的水平气泡，其玻璃的曲率半径就越大，玻璃管上的弧面设计可以让气泡永远保持在最高点；然后，再根据玻璃管上的红色刻度线，以目测方式来判读倾斜角[2]。
基于SolidWorks的多功能烟草移栽机的结构设计
刘立新;杨雪玲;刘家平;张涛雄
【期刊名称】《江苏农业科学》
【年(卷),期】2017(045)004
【摘要】打破了传统的设计方法,利用SolidWorks软件的虚拟设计功能,在SolidWorks环境中设计了集开垄、移栽、浇水、覆土、铺膜于一体的多功能烟苗移栽机整体结构,介绍了由零件建模、部件装配到装配检测的整个设计过程.通过虚拟设计,使样机的试制节省了成本,提高了工作效率.样机的田间试验结果,验证了虚拟设计方法的可行性.
【总页数】3页(P191-193)
【作者】刘立新;杨雪玲;刘家平;张涛雄
【作者单位】河南工业职业技术学院,河南南阳473009;河南工业职业技术学院,河南南阳473009;河南工业职业技术学院,河南南阳473009;河南邓州丰奇集团,河南邓州474150
【正文语种】中文
【中图分类】S223.99
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烟苗移栽机取投苗装置设计与试验目录一、摘要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究成果概述 (4)二、关键词 (6)2.1 烟苗移栽 (6)2.2 取投苗设计 (7)2.3 试验方法 (8)三、内容综述 (9)3.1 烟苗移栽技术现状 (9)3.2 烟苗取投苗装置的重要性 (10)3.3 研究意义及论文结构 (11)四、烟苗移栽机取投苗装置设计 (12)4.1 取投苗装置的需求分析 (13)4.2 技术指标确立 (14)4.3 取苗机构设计 (15)4.4 投苗机构设计 (16)4.5 控制系统设计 (18)五、烟苗移栽机取投苗装置原型制造与实验 (19)5.1 制作材料和工艺 (20)5.2 分阶段的实验制造流程 (21)5.3 实验条件与控制 (22)六、取投苗装置性能测试与评价 (23)6.1 测试方法与过程 (24)6.2 性能指标测试结果 (25)6.3 设计与性能匹配分析 (26)七、试验结果与讨论 (27)7.1 取苗效率和精准度分析 (28)7.2 投苗速度与投放准确度评估 (30)7.3 取投苗机构一体化设计及对接分析 (31)八、研究结论与前景展望 (32)8.1 主要研究结论 (33)8.2 技术改进建议 (34)8.3 未来研究与开发方向 (35)一、摘要燃气亩烟苗的移栽作为烟草生产中的关键环节，其效率和质量直接影响到烟草产量和品质。
随着烟草种植面积的扩大，对烟苗移栽机械化需求日趋迫切。
本研究针对现有烟苗移栽机的作业繁琐、操作复杂、取投苗环节存在的问题，系统设计了一套集取胚、传输、定植功能于一体的烟苗移栽机取投苗装置。
该装置主要包括：取苗机构，用于精准载取烟苗；传输机构，确保烟苗平稳、有序传递到下一工作环节；投苗机构，精准将烟苗投放于指定种植穴，保证定植深度和间距的一致。
设计中引入计算机控制系统，实现自动化调节各种机构参数，保证取苗、传输与投苗的协调性。
2YZS式移栽机平衡仪设计
王俊豪;王晔
【期刊名称】《中国农机化学报》
【年(卷),期】2014(35)4
【摘要】烟苗移栽是烟草种植过程中的一个重要环节,烟苗的倾斜度对烟草生长及后期产品的品质有很大的影响。
为了解决这一问题,利用电容传感器设计了一个平衡仪,平衡仪将移栽现场的倾斜度通过LED以图形的形式显示出来,并对移栽机提出报警等提示信息,通过实验可以得出烟苗的倒苗率小于3%,符合农艺要求。
因此使用该系统不但可以提高移栽的稳定性,而且也提高了烟苗前期的育苗质量。
【总页数】3页(P22-24)
【关键词】移栽机;传感器;平衡仪
【作者】王俊豪;王晔
【作者单位】许昌职业技术学院;许昌学院
【正文语种】中文
【中图分类】S223.9
【相关文献】
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5.2YZS自走式烟草移栽机行走装置的设计 [J], 燕亚民;冯朝印;张贵明
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穴盘苗移栽机漏苗检测及补苗控制系统的设计梅李爽;任玲;常晨哲;郑义洪;蔡华强;梁开放【摘要】移栽机机械手从苗盘中取苗时,经常存在漏苗现象,造成部分区域没有幼苗,土地利用率不高.对于目前穴盘苗移栽时存在的缺苗漏苗现象,本文针对穴盘苗移栽机漏苗检测及补苗控制系统进行设计.经过理论计算和分析,提出一种利用光电传感器检测移栽机接苗带上是否漏苗,由51单片机控制步进电机进行补苗并由光电传感器检测是否补苗成功的控制系统.%Leaking seedling often occurs when iron-hand of transplanter is taking seedlings from seedling tray, this defect results in absence of seedling in part of areas and low coefficient of utilization of farmland. Aiming at leaking seedling which exists during transplanting of pothole seedling, a leaking seedling detection and seedling filling control system of pothole seedling transplanter was designed and expounded in this paper. Through theoretical calculation and analysis, a control system which uses photoelectric sensor to detect whether the seedlings on seedling catching belt is leaking was presented, when seedling leaking occurs, seedling filling is carried out under the control of 51 SCM and stepping motor, the photoelectric sensor is used to detected whether the seedling filling is successful or not.【期刊名称】《新疆农机化》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】4页(P18-21)【关键词】漏苗检测;精准补苗;单片机;软件仿真;光电传感器【作者】梅李爽;任玲;常晨哲;郑义洪;蔡华强;梁开放【作者单位】石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000;石河子大学机械电气工程学院,新疆石河子 832000【正文语种】中文【中图分类】S0 引言移栽作业是农业生产中的一个重要环节，研究移栽机漏苗及补苗系统可以制造出相应的移栽机，完善全自动移栽机性能[1]，大范围使用移栽机可以解放生产力，提高工作效率和经济效益[2]，对经济发展及机械化水平的提高有重大的意义。
2ZFS-1A型多功能烟苗移栽机的研制的开题报告一、项目背景随着农业机械化水平的提高，移栽机的需求量在农业生产中越来越大。
尤其是烟草种植业，种植数量多、劳动强度大，急需安全、高效、节能的烟苗移栽机。
本项目旨在研制一款2ZFS-1A型多功能烟苗移栽机，以解决传统移栽方式大量人力资源的浪费，提高农业生产效益、降低生产成本。
二、项目目标1. 设计一种精度高、性能稳定的多功能烟苗移栽机。
2. 满足烟草生产特点，具备快速、准确、高效移栽功能。
3. 具备瑕疵烟叶及病虫害烟叶的筛选功能，提高烟叶品质。
4. 提高烟苗移栽机的智能化程度，简化操作流程，降低操作难度。
5. 系统的设计和制造，严格按照相关的标准，提高产品的可靠性和安全性。
三、项目内容1. 机器结构设计：通过对烟苗移栽过程的深入研究，设计一种合理的机器结构，实现准确、稳定的移栽作业。
2. 控制系统设计：通过对移栽机控制系统的开发，实现机器人化自动移栽，提高工作效率、降低人力成本。
3. 视觉识别系统设计：通过相机拍摄下的数据信息，智能计算，实现对瑕疵烟叶及病虫害烟叶的筛选功能，提高烟叶品质。
4. 操作界面设计：设计一种操作简单、易于理解的界面，提高操作效率、降低用户操作流程。
5. 设备的制造：在设计完成之后，制造出高质量的烟苗移栽机，并进行测试和调试，确保机器的稳定性和使用寿命。
四、技术路线1. 机器结构设计：通过机械设计软件设计机器结构并进行仿真分析、优化，确定最终的结构。
2. 控制系统设计：采用PLC程序进行控制，实现机器人化自动移栽。
3. 视觉识别系统设计：采用机器视觉技术，通过相机拍摄下的数据信息，智能计算，实现对瑕疵烟叶及病虫害烟叶的筛选功能。
4. 操作界面设计：结合人机工程学设计界面，提高用户操作效率和操作简单性。
5. 设备制造和测试：在设计完成后，制造出高质量的烟苗移栽机，并进行测试和调试，确保机器的稳定性和使用寿命。
五、项目进度1. 机器结构设计：1 个月2. 控制系统设计：2 个月3. 视觉识别系统设计：1 个月4. 操作界面设计：1 个月5. 设备制造和测试：5 个月6. 总工期：10 个月六、项目经费预算本项研究总经费预算为100万元，用于机器结构设计、控制系统设计、视觉识别系统设计、操作界面设计、设备制造及测试、项目管理等方面的支出。
2YZS自走式烟草移栽机落苗检测系统的设计
摘要：为将秧苗按时、按序、准确地送到投苗口，在2YZS自走式烟草移栽机上安装了投苗检测系统，该系统以ATMEGA64单片机为核心，LCD1602为显示器，片内RAM和EEPROM为数据存储介质，利用片内10位AD采集传感器信号和片内8位PWM合成DA输出。
实现了信号的采集、存储，并设计报警系统，可以防止漏苗、无苗现象的发生，从而明显改善机械作业的可靠性和自动化水平，为烟草的增产打下基础。
关键词：2YZS自走式烟草移栽机；落苗检测系统；ATMEGA64单片机；自动化
目前，我国自主研制使用的栽植机械多以半自动为主，且处于起步阶段[1]。
提高移栽机的自动化程度和可靠性成为现在许多科研工作者的研究热点课题。
将秧苗按时、按序、准确地送到投苗口是有序移栽的关键工序，其移箱装置是有序移栽机的关键部分之一[2，3]。
投苗装置是移栽过程中关键部件之一，它直接决定投苗的可靠性和投苗频次。
在移栽机上安装投苗检测系统，可以将烟苗按时、按序、准确地送到投苗口，防止漏苗、无苗现象的发生，从而明显改善机械作业的可靠性和自动化水平，为烟草的增产打下坚实的基础。
针对以上情况设计了投苗检测系统。
1 移栽机落苗检测系统的介绍
1.1 检测系统安装位置的选择
信号采集部分可以使用光敏元件，如光敏电阻、光敏管、光电池等，将检测到的光信号转换为电信号进行后续处理。
选择光敏元件的基本原则为：依据设计的结构和有利于信号采集的原则，以及对传感器灵敏度、响应特性、线形、稳定性、精确性等进行选择[4]。
其安装情况如图1，将光敏元件安装在位置8处，直接接收来自钵苗体下落时由于位移变化带来的信号，因安装在钵苗下落与固定导苗管碰撞点的反方向，因此有利于保护光敏元件。
1.2 检测系统的工作过程
系统以ATMEGA64单片机为核心，LCD1602为显示器，片内RAM和EEPROM为数据存储介质，利用片内10位AD采集A、B输入通道的数据，利用片内8位PWM合成DA输出，实现了信号的采集、存储与回放[5]。
主要工作过程如图2，检测系统数据经过调理电路后一路送至单片机的AD，另一路经比较器送至单片机的捕捉引脚，单片机完成信号捕捉后，将捕捉频率经过处理送至定时器定时启动AD；单片机在AD和捕捉中断到来之前显示和进行键盘处理；当单片机检测到按键信号到来后，停止AD采样并启动PWM合成信号输出。
2 移栽机落苗检测系统的设计
2.1 输入输出电路的设计
由于ATMEGA64单片机的AD不能输入负电压，为了提高测量的准确性，需要将传感器输入信号先经过放大，然后再做加法运算，使负电压变成在AD基准范围内的单极性电压。
具体实现电路如图3。
若输入UB1信号为-100～100 mV的电压信号，信号经过集成运放放大20倍，变成-2～2 V的电压信号，用2 V基准做加法运算得到0～4 V的UOB1电压信号送至单片机AD进行采样。
2.2 信号频率测量电路的设计
比较器采用LM339，UO2A引脚信号发送到单片机的捕捉引脚。
经过调理后的信号UI2A送进电压比较器的同相端。
电压比较器的反相端利用二极管的物理特性给比较器提供一个0.6 V左右的基准源，当UI2A信号低于0.6 V时，LM339的反相输入电压高于同相输入电压，比较器输出低电平，当UI2A大于0.6 V时，LM339电平发生正跳变，单片机打开捕捉功能，当第二个跳变到来的时候单片机停止捕捉。
单片机发生两次捕捉之间的时间就是信号的周期（图4）。
2.3 报警系统的设计
当发生故障时，为防止在嘈杂环境中驾驶员听不到声音警报，还设置了灯光报警信号，同时还利用指示灯指示故障所在行。
系统采用发光二极管（LED）作为指示灯，为区分堵塞和漏种两种不同故障，采用了红色和黄色两种颜色的LED，红灯闪烁时表明出现漏种现象，而黄灯闪烁时表示发生了堵塞故障。
报警电路如图5。
发光二极管具有体积小、抗冲击和抗振性能好、可靠性高和寿命长等优点。
可以在低电压、小电流下工作，而且损耗功率小，光输出响应时间短，工作频率高达100 MHz。
常用的发光二极管的工作电压UW为 1.5～2.5 V，电流为5～15 mA，工作电流太大或太小都不能正常发光。
在系统设计中6个发光二极管的工作电流处于正常工作范围内，其最大工作电流为：
Imax=■=■=10.6 mA
最小工作电流为：
Imin=■=■=7.6 mA
2.4 显示电路设计
系统显示选择了LCD1602显示器。
具体电路如图6所示。
2.5 软件设计
主控制芯片为ATMEGA64，由于处理器速度较快，所以采用C语言编程方便简单，单片机完成初始化后，进行电压、频率等信息的计算和显示，同时等待用户按下回放按键，等用户按下回放按键后，AD停止采样，并将采集到的数据送PWM。
3 小结
采用移栽机落苗检测系统对移栽机具进行实时监测后，大幅度提高了烟草移栽机的自动化程度和移栽质量，解决了漏苗、无苗的问题，使烟苗移栽效率大大提高。
系统采用单片机控制，对其稍加改造，可用于插秧机、播种机等机械的工作状态监视。
若在移栽机落苗检测系统中设计一个自动补苗系统则可以更显著地提高工作效率。
参考文献：
[1] 王娟平.玉米穴播穴施水机自动控制系统设计[D].陕西杨凌：西北农林科技大学，2005.
[2] 邵琰，钱东平.STC89C52RC单片机在幼苗移栽机控制系统中的应用[J].农机化研究，2010（5）：121-124.
[3] 黄操军，陶冶，许秀英.基于SDI-12的播种机种肥监测传感器研究[J].黑龙江八一农垦大学学报，2012，24（2）：80-83.
[4] 郑家龙，王小海，章安元.集成电子技术基础教程[M].北京：高等教育出版社，2007.
[5] 林丽君，黎小桃.单片机原理及其应用[M]. 南昌：江西高校出版社，2008.。
