烟草定量穴施追肥机的研制

摘要

烟草是我国主要经济作物之一，种植烟草已成为增加农民收入和财政税收的重要组成部分。追肥是烟草栽培合理施肥中的重要措施，可依田间烟株的长势、土壤及气候情况，校正原定的计划用肥量，保证生长中、后期的氮肥供应，防止成熟期过早地脱肥早衰，稳定产量和品质。目前我国对烟草追肥机械的研究尚处于起步阶段，机械化程度较低，且多为机械化条施或半自动化穴施，肥料有效利用率低，人工劳动强度大，自动化程度不够高，追肥效率下降。针对这一现状，在借鉴国内外烟草追肥机械研究现状的基础上，研制出一种基于红外光电传感器检测和单片机控制的烟草定量穴施追肥机，实现了烟草自动化定量穴施追肥。其主要研究工作及创新之处如下:
　　 (1)确定烟草定量穴施追肥机的总体方案。烟草定量穴施追肥机主要由动力系统、行走系统、传动系统、检测系统、控制系统、施肥系统和机架组成。
　　 (2)设计烟草定量穴施追肥机机械部分。对动力系统、传动系统和施肥系统等主要部件进行理论分析与计算，利用Adams软件对鸭嘴连杆机构各结点进行运动轨迹仿真与分析，利用Pro/E对机械部分各零部件间进行装配无干扰检查。
　　 (3)提出一种基于红外光电传感器检测技术的烟株识别方法，研制了烟草定量穴施追肥机检测系统。检测系统主要完成烟株中心位置与直径的检测，并将检测输出信号传递至单片机。通过对目前常用检测方法的对比与分析，选用E3F-5DN1型对射型红外光电传感器作为检测元件，并根据团棵期烟苗的外形特征和追肥农艺要求确定传感器的排列方式和检测算法。
　　 (4)开发烟草定量穴施追肥机控制系统。控制系统的主要作用是根据20对对射型红外光电传感器的检测输出信号精确控制鸭嘴连杆机构完成追肥动作。机械部分和控制系统之间通过电磁离合器联接。测速电路采用旋转编码器精确确定单片机延时脉冲，检测回位电路采用电感式接近开关精确检测鸭嘴最高点回位。
　　 烟田试验表明研制的烟草定量穴施追肥机能够有效完成自动化定量穴施追肥，传感器检测装置检测准确率达99％，追肥准确度达97％，烟苗损伤率小于2％，追肥效果满足追肥农艺要求。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究目的意义

1．2 国内外烟草追肥机械研究现状

1．2．1 国外烟草追肥机械研究现状

1．2．2 国内烟草追肥机械研究现状

1．3 课题来源与主要内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 主要内容

1．4 研究方法与技术路线

1．4．1 研究方法

1．4．2 技术路线

2 烟草定量穴施追肥机总体方案设计

2．1 烟草追肥农艺要求

2．2 烟草定量穴施追肥机设计要求

2．3 烟草定量穴施追肥机整体结构

2．4 烟草定量穴施追肥机工作原理

3 机械部分设计

3．1 动力选择

3．2 传动系统设计

3．2．1 电磁离合器选型

3．2．2 动力传递

3．3 施肥系统设计

3．3．1 排肥器设计

3．3．2 鸭嘴连杆机构设计

4 检测系统设计

4．1 烟株中心位置与直径检测方法确定

4．2 光电传感器选型

4．3 红外光电传感器的安装方法

4．4 烟株中心位置与直径检测算法

5 控制系统设计

5．1 STC89C52RC单片机

5．2 信号转换电路设计

5．3 测速电路设计

5．4 检测回位电路设计

5．5 控制电路设计

5．6 电源模块设计

5．7 控制系统软件设计

5．7．1 开发环境和仿真软件概述

5．7．2 控制系统软件流程

6 样机试制与田间试验

6．1 样机试制

6．2 田间试验

6．2．1 试验条件

6．2．2 试验结果与分析

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表论文情况