微電腦自動數(shù)粒儀系統(tǒng)設計詳細解析.doc

托普儀器、質量第一、誠信至上、服務為本、創(chuàng)新為魂、立足精專、追求卓越微電腦自動數(shù)粒儀系統(tǒng)設計詳細解析1 簡介數(shù)粒儀是一種能對農作物種子如稻、麥 豆類、油菜籽和芝麻進行自動數(shù)粒的數(shù)字顯示電子測量儀器?；谵r業(yè)的發(fā)展浙江托普儀器有限公司研制出了SLY-C系列的微電腦自動數(shù)粒儀，使用該儀器數(shù)粒，不僅可以大大節(jié)省數(shù)粒時間，而且數(shù)粒準確可靠。數(shù)粒儀的研制成功為農業(yè)科研單位、農業(yè)大專院校、種子系統(tǒng)和糧食部門提供考種，測量千粒重的先進測量設備。SLY-C型多用數(shù)粒儀性能較穩(wěn)定，數(shù)粒誤差不大于士4，數(shù)l000粒種子約需3分鐘，當外界交流電源在l9O220伏范圍內變化時，儀器能正常工作。該儀器已由有關農業(yè)部門試用，效果很好。為了使多用數(shù)粒儀具有高的數(shù)粒精度，更穩(wěn)定的工作性能和更廣闊的適用范圍，我們將原研制的數(shù)粒儀電路作了重要修改和設計。在對光電轉換裝置大量試驗的基礎上，確定了光源和接收管的孔徑，并提高其同心度，改進了電磁振動線圈的電源控制元件和機構。改進后的數(shù)粒儀經長期使用，證實其性能已滿足農業(yè)科研的需要。2 電子數(shù)粒儀的發(fā)展電子數(shù)粒儀可以主要用于糧食作物如稻麥高粱等顆粒進行自動記數(shù)，在農業(yè)院校、農業(yè)科技推廣站及種子公司考察種子品質指標測定千粒重有廣泛應用。數(shù)粒儀作為一種精密電子測量儀器，經過精心設計研制、改進小批試制后 ,其主要性能已選到國外同類產品的先進水平，特別是數(shù)粒準確、快速，工作穩(wěn)定可靠，壽命長等特點。而其價格卻比國外產品低得多,且體積小，噪聲低，很適合國內農業(yè)部門有關單位應用數(shù)粒儀的推廣應用將使我國農業(yè)科研工作者在進行育種、選種過程中提高研究水平,節(jié)省大量時間。電子數(shù)粒儀除在農業(yè)院校、農業(yè)科技推廣站及種子公司得到推廣外，電子數(shù)粒儀在包裝工業(yè)中得到了很好的應用與發(fā)展。一般來講，包裝機械都位于整個生產流程的末端，它必須快速靈活地適應不同產品，不同包裝規(guī)格的需求，并且在越來越短的產品生產周期內方便地進行設備調整，而數(shù)粒儀在其中發(fā)揮了很重要的作用。在市場競爭中，知變善變，不斷創(chuàng)新，以建立企業(yè)競爭優(yōu)勢。將數(shù)粒儀轉化為商品，以增加其附加值，正確選擇有發(fā)展?jié)摿Φ漠a品是至關重要的。進行科學管理和高效率生產，節(jié)約能耗、物耗，降低產品成本。市場競爭日益加劇，唯一的出路是以積極態(tài)度迎接挑戰(zhàn)，以過硬的功夫奮力拼搏，方能在危機中求得生存，在挑戰(zhàn)中取得發(fā)展。電子數(shù)粒儀除在農業(yè)院校、農業(yè)科技推廣站及種子公司得到推廣外，電子數(shù)粒儀在包裝工業(yè)中得到了很好的應用與發(fā)展。一般來講，包裝機械都位于整個生產流程的末端，它必須快速靈活地適應不同產品，不同包裝規(guī)格的需求，并且在越來越短的產品生產周期內方便地進行設備調整，而數(shù)粒儀在其中發(fā)揮了很重要的作用。 在裝袋機械中，除了對它的經濟性(盡可能經濟地裝滿一袋產品)有一定的要求外，還對它的調整性能提出了很高的要求，以便裝袋機械可以快速完成新產品的包裝，適應新包裝材料和包裝規(guī)格的要求，“裝袋機械必須能對不同的散裝物產品進行包裝，這包括對會向外飛散的散裝物產品、非常粘滯的以及粉塵般的散裝物產品進行裝袋?！?在工業(yè)企業(yè)生產中，小批量、多品種已成為發(fā)展趨勢，對自動化裝袋機械的基本要求是極短的設備調整時間，以此來提高生產效率。電子數(shù)粒儀的發(fā)展這也可以從包裝機械演變過程中看出來。20年前，包裝機械的研發(fā)設計中機械部件研發(fā)費用占全部的80%左右，控制軟件的研發(fā)費用僅占全部研發(fā)費用的5%，而現(xiàn)在，軟件和機械部分的比例各為40%，傳感器采集各種各樣的生產數(shù)據，向控制系統(tǒng)發(fā)送信息。大多數(shù)袋裝機械可通過調用新的控制程序以適應新產品的包裝，因為調用一個控制程序無需費時費力地調整設備，可以適應小批量多品種的需要。3 數(shù)粒儀的型號型號SLY-ASLY-BSLY-C功能區(qū)別專數(shù)水稻小麥（中粒），油菜，蔬菜，花卉，煙草（小粒）等中小粒種子 標準配置：主機一臺，中小粒樣品盤一只專數(shù)玉米，大豆，葵花子等大粒種子標準配置：主機一臺，大粒樣品盤一只大中小粒種子通用型標準配置：主機一臺，大數(shù)粒盤一只，中小數(shù)粒盤一只1、 料旋鈕 2、自校旋鈕 3、數(shù)碼管 4、電源開關 5、復零計數(shù)開關 6、預置撥盤 7、卸料盤旋鈕 8、料盤 9、保險絲 10、盛料抽門 11、大顆粒出料口4 電子數(shù)粒儀工作原理為了保證生產的順利進行，對電子數(shù)粒儀的要求也有很高的要求。其工作原理： 電磁振動盒使種子逐粒排隊送料，落入光電轉換槽后形成光電脈動，經放大整形倒相后送入計數(shù)電路，以LED數(shù)碼管顯示讀數(shù)。預置用拔盤開關，當計數(shù)到預置數(shù)后，停止送料，停止記數(shù)。儀器設有自校頻率，便于檢查計數(shù)電路及預置的正確性。（1）電磁振動送料裝置：種子放在料盤上，料槽成螺旋形。（2）在螺旋槽上升的種子，到達落料口落下，通過光電轉換區(qū)投影到硅光電池上產生電流變化，經脈動放大整形后得到光電計數(shù)脈動，送入計數(shù)電路計數(shù)顯示。（3）計數(shù)顯示電路采用CC4518雙BCD加計數(shù)器，并以CC4511（“HEF4511）BCD-7段鎖存/譯碼/驅動器，譯碼后驅動共負極LED發(fā)光數(shù)碼管顯示，四位數(shù)的LED輸入端串入限流電阻，使筆劃亮度均勻。CC4518計數(shù)輸入端有時鐘端（CL），時鐘允許端（EN）和復位端“R”，個位數(shù)時EN=“1”（高壓平）計數(shù)脈動由“CL”輸入，正跳變觸發(fā)，后面三位均是CL=“0”（低電平）由EN輸入，負跳變觸發(fā)。（4）預置自停電路的控制信號由開關二極管，指輪拔盤開關與四輸入端的與非門聯(lián)接，當拔盤預置數(shù)與計數(shù)數(shù)字相符時，繼電器吸合，從而切斷計數(shù)輸入，使計數(shù)輸入端接地，停止送料，LED顯示出預置數(shù)字。5 數(shù)粒儀的設計5.1 機械結構和工作原理 5.11 機械結構 精密種子數(shù)粒儀的結構如圖所示。 圖二 種子數(shù)粒儀的機械結構示意圖1、投種器 2、爬行槽 3、清種口 4、調節(jié)螺母 5、底座 6、彈簧片 7、進出口 8、振蕩鋼片 9、排氣口 10、投種口 (1)篩子。利用魚鱗式漏篩，帶有可調節(jié)控制拉桿，可根據不同種類的種子來調節(jié) 魚鱗篩的篩孔大小比例。篩選出的雜質排出排種器，其余種子在振蕩下，進入排種盤。(2)排種盤。排種盤在振蕩器的振蕩下，種子前移 ，每振蕩一個周期，種子前移 1次 最后在爬行槽中單行爬行前進。(3) 振蕩器。 采用 RC可調頻率振蕩器，通過改變電阻R的阻值，可以改變振蕩器 的振蕩頻率。從而控制種子的下落速度。 (4) 鼓風機。鼓風機用來產生風力，使種子的漂浮力和種子 的重力保持平衡。風力 的大小可根據不同種類的種子，通過調節(jié)進風口的大小來實現(xiàn)。5.2 工作原理 將種子放入排種箱內，調節(jié)槽輪，控制種子落入篩子的數(shù)量 種子落入篩子后，在振蕩器的振蕩下，種子落入排種盤 ，雜質由清種器排出。種子進入排種盤后，在離心力和磨擦力的共同作用下，使種子沿排種盤的爬行槽螺旋上升，種子在爬行過程中自行排成一行。如有個別兩?；蚨嗔＝诲e在一起 ，當行進至調節(jié)板時，把多余的種子排出，只有一粒種子通過，從而完成了種子的單粒下落。5.3 電路設計與工作原理及主要技術參數(shù) 5.31 電路設計 電路部分由光電轉換傳感器 脈沖整形、計數(shù)譯碼驅動器及 7段碼顯示等組成，如圖所示。5.4 工作原理 種子經排種盤單粒下落，設置在排種口附近的一對紅外光敏對管傳感器，在種子有規(guī)律地通過它時遮住紅外光束，從而產生一系列的電脈沖信號。信號經比較器 LM324及SP8616整形后，送入由 CB40110組成的十進制自動計數(shù)器進行累加計數(shù)，計數(shù)結果由7段碼組成的3。5顯示器顯示。累計999時，蕩1000自行停止振蕩 。按復位鍵清0。重新起動振蕩器。5.5 主要技術參數(shù) 精密種子數(shù)粒儀的主要技術參數(shù)見表 數(shù)粒范圍：中小樣品顆粒：0.74mm0.712mm 大樣品顆粒：310312 mm 計數(shù)精度：大中顆粒：2/1000 小顆粒： 4/1000計數(shù)速度：1000粒/3分鐘（此參數(shù)是以2檔較慢速度為標準計算的。如果要更快，可以調到3-7檔）計數(shù)容量：五位199999 電源：220V 50HZ連續(xù)工作時間：5小時6 數(shù)粒儀性能的改進6.1 提高數(shù)粒精度在培育，選擇優(yōu)良品種過程中部要對種子進行評價，通常以千粒重衡量，這就需要先數(shù)l000粒種子，為了使評估可靠。一般要求數(shù)粒誤差不大于4。對于脈沖計數(shù)電路來說，要達到這樣的精度是不成問題的，數(shù)粒儀數(shù)粒誤差一般能做到不大于4，但有時會大于4，特別是數(shù)稻谷時，數(shù)l0次，大約有12次數(shù)粒誤差達56。經分析和測試，發(fā)現(xiàn)稻谷由于表面有一層毛，從落?？谙侣鋾r，速度較慢；另外稻谷的形狀是扁長形，經過光源光路的時問有長、有短。一般情況下稻谷落下時切斷光源后形成的脈沖，無干擾脈沖，但偶爾會在兩個脈沖之間產生干擾脈沖，如圖所示。如果在數(shù)粒過程中產生干擾脈沖，計數(shù)電路會如實將此干擾脈沖進行計數(shù)，于是出現(xiàn)誤記的現(xiàn)象，使計數(shù)產生正偏差。數(shù)粒使產生的干擾脈沖為了消除由于干擾脈沖而引起的數(shù)粒誤差，我們在脈沖成形電路增加了脈沖展寬電路，使計數(shù)脈沖展寬到超過干擾脈沖的寬度，這樣就可以基本上避免干擾脈沖引起的計數(shù)正偏差。光電轉換裝置中光源的發(fā)射孔和光敏管的接收孔大小對數(shù)粒精度有一定影響?？讖酱?數(shù)粒靈敏度低,可能產生漏計數(shù),引起負偏差反之,孔徑小,靈敏度高,容易引起計數(shù)正偏差。其次發(fā)射孔和接收孔的同心度對小顆粒種子的數(shù)粒精度影響較大，同心度差時,將使數(shù)粒靈敏度大大降低,導致數(shù)粒負偏差。在大量試驗的基礎上，我們首先確定發(fā)射和接收孔的直徑,繼而提高加工精度,確保兩孔的同心度,從而使大,小顆粒種子的數(shù)粒精度都滿足了要求。該儀器既能數(shù)稻,麥等大顆粒種子,也能數(shù)如油菜耔,芝麻等小顆粒種子關鍵是在落料口處設置了落?？?此落?？ú捎糜袡C玻璃彎制而成,當有機玻璃厚度不均時,落?？ǖ膶挾缺阌袑捰姓瑥亩箶?shù)粒精度下降。為此,我們嚴格控制加工落粒卡的有機玻璃厚度，保證數(shù)同一類種子的落?？ň哂邢嗤膶挾?，進一步提高了數(shù)粒的精度。6.2 改善穩(wěn)定性和可靠性靈敏度較高的脈沖計數(shù)電路往往會產生計數(shù)亂跳現(xiàn)象,這是因為采用交流供電時,很容易受到電源開關時引起的電脈沖和某些電器產生的電火花的干擾,從而破壞了數(shù)粒儀的工作穩(wěn)定性。解決的辦法是在雙十進計數(shù)器 (74LS390)的電源引腳加濾波電容。 消除電源干擾脈沖的電路 固態(tài)繼電器另外，原數(shù)粒儀自?？刂齐娐分胁捎脵C電式低壓繼電器作為電磁振動上料機構的控制元件。研制過程中發(fā)現(xiàn)這種繼電器工作電流較大,有時會失控，即數(shù)粒計數(shù)到預置值時，不能立即切斷電磁振動臺的電源，這樣就不能達到數(shù)1O00粒的目的。有時雖能準確切斷電磁線圈的電源，但易產生干擾脈沖，使計數(shù)值產生正偏差。為了替代機電式繼電器 ，我們選用近年來出現(xiàn)的一種新型繼電器，固態(tài)繼電器，由于這種固態(tài)繼電器內部無機械觸點,故開關速度快,工作穩(wěn)定可靠，壽命長。采用固態(tài)繼電器后完全克服上述失控和誤計數(shù)的弊病。 數(shù)粒完畢后的數(shù)粒儀，料斗盤內總會有剩余的種子。如果讓這些種子按數(shù)粒速度落粒，太費時間。若是將整個儀器反轉180。將剩余的種子倒凈，則需要在每次數(shù)粒后