微電腦自動(dòng)數(shù)粒儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳細(xì)解析

1、微電腦自動(dòng)數(shù)粒儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳細(xì)解析1 簡(jiǎn)介數(shù)粒儀是一種能對(duì)農(nóng)作物種子如稻、麥 豆類(lèi)、油菜籽和芝麻進(jìn)行自動(dòng)數(shù)粒的數(shù)字顯示電子測(cè)量?jī)x器?；谵r(nóng)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(dòng)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(shí)間，而且數(shù)粒準(zhǔn)確可靠。數(shù)粒儀的研制成功為農(nóng)業(yè)科研單位、農(nóng)業(yè)大專(zhuān)院校、種子系統(tǒng)和糧食部門(mén)提供考種，測(cè)量千粒重的先進(jìn)測(cè)量設(shè)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(dāng)外界交流電源在l9O220伏范圍內(nèi)變化時(shí)，儀器能正常工作。該儀器已由有關(guān)農(nóng)業(yè)部門(mén)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

2、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(shè)計(jì)。在對(duì)光電轉(zhuǎn)換裝置大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了光源和接收管的孔徑，并提高其同心度，改進(jìn)了電磁振動(dòng)線圈的電源控制元件和機(jī)構(gòu)。改進(jìn)后的數(shù)粒儀經(jīng)長(zhǎng)期使用，證實(shí)其性能已滿(mǎn)足農(nóng)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(jìn)行自動(dòng)記數(shù)，在農(nóng)業(yè)院校、農(nóng)業(yè)科技推廣站及種子公司考察種子品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定千粒重有廣泛應(yīng)用。數(shù)粒儀作為一種精密電子測(cè)量?jī)x器，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)研制、改進(jìn)小批試制后 ,其主要性能已選到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平，特別是數(shù)粒準(zhǔn)確、快速，工作穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。而其價(jià)格卻比國(guó)外產(chǎn)品低得多,且體積小，噪聲低，很適合國(guó)

3、內(nèi)農(nóng)業(yè)部門(mén)有關(guān)單位應(yīng)用數(shù)粒儀的推廣應(yīng)用將使我國(guó)農(nóng)業(yè)科研工作者在進(jìn)行育種、選種過(guò)程中提高研究水平,節(jié)省大量時(shí)間。電子數(shù)粒儀除在農(nóng)業(yè)院校、農(nóng)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(yīng)用與發(fā)展。一般來(lái)講，包裝機(jī)械都位于整個(gè)生產(chǎn)流程的末端，它必須快速靈活地適應(yīng)不同產(chǎn)品，不同包裝規(guī)格的需求，并且在越來(lái)越短的產(chǎn)品生產(chǎn)周期內(nèi)方便地進(jìn)行設(shè)備調(diào)整，而數(shù)粒儀在其中發(fā)揮了很重要的作用。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，知變善變，不斷創(chuàng)新，以建立企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。將數(shù)粒儀轉(zhuǎn)化為商品，以增加其附加值，正確選擇有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品是至關(guān)重要的。進(jìn)行科學(xué)管理和高效率生產(chǎn)，節(jié)約能耗、物耗，降低產(chǎn)品成本。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，唯一

4、的出路是以積極態(tài)度迎接挑戰(zhàn)，以過(guò)硬的功夫奮力拼搏，方能在危機(jī)中求得生存，在挑戰(zhàn)中取得發(fā)展。 電子數(shù)粒儀除在農(nóng)業(yè)院校、農(nóng)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(yīng)用與發(fā)展。一般來(lái)講，包裝機(jī)械都位于整個(gè)生產(chǎn)流程的末端，它必須快速靈活地適應(yīng)不同產(chǎn)品，不同包裝規(guī)格的需求，并且在越來(lái)越短的產(chǎn)品生產(chǎn)周期內(nèi)方便地進(jìn)行設(shè)備調(diào)整，而數(shù)粒儀在其中發(fā)揮了很重要的作用。 在裝袋機(jī)械中，除了對(duì)它的經(jīng)濟(jì)性(盡可能經(jīng)濟(jì)地裝滿(mǎn)一袋產(chǎn)品)有一定的要求外，還對(duì)它的調(diào)整性能提出了很高的要求，以便裝袋機(jī)械可以快速完成新產(chǎn)品的包裝，適應(yīng)新包裝材料和包裝規(guī)格的要求，“裝袋機(jī)械必須能對(duì)不同的散裝物產(chǎn)品

5、進(jìn)行包裝，這包括對(duì)會(huì)向外飛散的散裝物產(chǎn)品、非常粘滯的以及粉塵般的散裝物產(chǎn)品進(jìn)行裝袋?！?#160; 在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中，小批量、多品種已成為發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)自動(dòng)化裝袋機(jī)械的基本要求是極短的設(shè)備調(diào)整時(shí)間，以此來(lái)提高生產(chǎn)效率。電子數(shù)粒儀的發(fā)展這也可以從包裝機(jī)械演變過(guò)程中看出來(lái)。20年前，包裝機(jī)械的研發(fā)設(shè)計(jì)中機(jī)械部件研發(fā)費(fèi)用占全部的80%左右，控制軟件的研發(fā)費(fèi)用僅占全部研發(fā)費(fèi)用的5%，而現(xiàn)在，軟件和機(jī)械部分的比例各為40%，傳感器采集各種各樣的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，向控制系統(tǒng)發(fā)送信息。大多數(shù)袋裝機(jī)械可通過(guò)調(diào)用新的控制程序以適應(yīng)新產(chǎn)品的包裝，因?yàn)檎{(diào)用一個(gè)控制程序無(wú)需費(fèi)時(shí)費(fèi)力地調(diào)整設(shè)備，可以適應(yīng)小批量多品種的需要。3 數(shù)

6、粒儀的型號(hào)型號(hào)SLY-ASLY-BSLY-C功能區(qū)別專(zhuān)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(biāo)準(zhǔn)配置：主機(jī)一臺(tái)，中小粒樣品盤(pán)一只專(zhuān)數(shù)玉米，大豆，葵花子等大粒種子標(biāo)準(zhǔn)配置：主機(jī)一臺(tái)，大粒樣品盤(pán)一只大中小粒種子通用型標(biāo)準(zhǔn)配置：主機(jī)一臺(tái)，大數(shù)粒盤(pán)一只，中小數(shù)粒盤(pán)一只1、 料旋鈕 2、自校旋鈕 3、數(shù)碼管 4、電源開(kāi)關(guān) 5、復(fù)零計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān) 6、預(yù)置撥盤(pán) 7、卸料盤(pán)旋鈕 8、料盤(pán) 9、保險(xiǎn)絲 10、盛料抽門(mén) 11、大顆粒出料口4 電子數(shù)粒儀工作原理為了保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，對(duì)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(dòng)盒使種子逐粒排隊(duì)送料，落入光電轉(zhuǎn)換槽后形成

7、光電脈動(dòng)，經(jīng)放大整形倒相后送入計(jì)數(shù)電路，以LED數(shù)碼管顯示讀數(shù)。預(yù)置用拔盤(pán)開(kāi)關(guān)，當(dāng)計(jì)數(shù)到預(yù)置數(shù)后，停止送料，停止記數(shù)。儀器設(shè)有自校頻率，便于檢查計(jì)數(shù)電路及預(yù)置的正確性。（1） 電磁振動(dòng)送料裝置：種子放在料盤(pán)上，料槽成螺旋形。（2） 在螺旋槽上升的種子，到達(dá)落料口落下，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換區(qū)投影到硅光電池上產(chǎn)生電流變化，經(jīng)脈動(dòng)放大整形后得到光電計(jì)數(shù)脈動(dòng)，送入計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)顯示。（3） 計(jì)數(shù)顯示電路采用CC4518雙BCD加計(jì)數(shù)器，并以CC4511（“HEF4511）BCD-7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器，譯碼后驅(qū)動(dòng)共負(fù)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

8、度均勻。CC4518計(jì)數(shù)輸入端有時(shí)鐘端（CL），時(shí)鐘允許端（EN）和復(fù)位端“R”，個(gè)位數(shù)時(shí)EN=“1”（高壓平）計(jì)數(shù)脈動(dòng)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(fù)跳變觸發(fā)。（4） 預(yù)置自停電路的控制信號(hào)由開(kāi)關(guān)二極管，指輪拔盤(pán)開(kāi)關(guān)與四輸入端的與非門(mén)聯(lián)接，當(dāng)拔盤(pán)預(yù)置數(shù)與計(jì)數(shù)數(shù)字相符時(shí)，繼電器吸合，從而切斷計(jì)數(shù)輸入，使計(jì)數(shù)輸入端接地，停止送料，LED顯示出預(yù)置數(shù)字。5 數(shù)粒儀的設(shè)計(jì)5.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理 5.11 機(jī)械結(jié)構(gòu) 精密種子數(shù)粒儀的結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖二 種子數(shù)粒儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖1、投種器 2、爬行槽 3、清種口 4、調(diào)節(jié)螺母 5、底座 6、彈

9、簧片 7、進(jìn)出口 8、振蕩鋼片 9、排氣口 10、投種口 (1)篩子。利用魚(yú)鱗式漏篩，帶有可調(diào)節(jié)控制拉桿，可根據(jù)不同種類(lèi)的種子來(lái)調(diào)節(jié) 魚(yú)鱗篩的篩孔大小比例。篩選出的雜質(zhì)排出排種器，其余種子在振蕩下，進(jìn)入排種盤(pán)。(2)排種盤(pán)。排種盤(pán)在振蕩器的振蕩下，種子前移 ，每振蕩一個(gè)周期，種子前移 1次 最后在爬行槽中單行爬行前進(jìn)。(3) 振蕩器。 采用 RC可調(diào)頻率振蕩器，通過(guò)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(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)用來(lái)產(chǎn)生風(fēng)力，使種子的漂浮力和種子 的重力保持平衡。風(fēng)力 的大小可根據(jù)不同種類(lèi)的種子，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.2 工作原理 將種子

10、放入排種箱內(nèi)，調(diào)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(pán) ，雜質(zhì)由清種器排出。種子進(jìn)入排種盤(pán)后，在離心力和磨擦力的共同作用下，使種子沿排種盤(pán)的爬行槽螺旋上升，種子在爬行過(guò)程中自行排成一行。如有個(gè)別兩?；蚨嗔＝诲e(cuò)在一起 ，當(dāng)行進(jìn)至調(diào)節(jié)板時(shí)，把多余的種子排出，只有一粒種子通過(guò)，從而完成了種子的單粒下落。5.3 電路設(shè)計(jì)與工作原理及主要技術(shù)參數(shù) 5.31 電路設(shè)計(jì) 電路部分由光電轉(zhuǎn)換傳感器 脈沖整形、計(jì)數(shù)譯碼驅(qū)動(dòng)器及 7段碼顯示等組成，如圖所示。5.4 工作原理 種子經(jīng)排種盤(pán)單粒下落，設(shè)置在排種口附近的一對(duì)紅外光敏對(duì)管傳感器，在種子有規(guī)律地通過(guò)它時(shí)遮住紅外光束

11、，從而產(chǎn)生一系列的電脈沖信號(hào)。信號(hào)經(jīng)比較器 LM324及SP8616整形后，送入由 CB40110組成的十進(jìn)制自動(dòng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果由7段碼組成的3。5顯示器顯示。累計(jì)999時(shí)，蕩1000自行停止振蕩 。按復(fù)位鍵清0。重新起動(dòng)振蕩器。5.5 主要技術(shù)參數(shù) 精密種子數(shù)粒儀的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 數(shù)粒范圍：中小樣品顆粒：0.74mm×0.712mm                大樣品顆粒：310×312 mm 計(jì)數(shù)精度：大中顆粒：2

12、/1000               小顆粒：  4/1000計(jì)數(shù)速度：1000粒/3分鐘（此參數(shù)是以2檔較慢速度為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的。如果要更快，可以調(diào)到3-7檔）計(jì)數(shù)容量：五位199999 電源：220V 50HZ連續(xù)工作時(shí)間：5小時(shí)6 數(shù)粒儀性能的改進(jìn)6.1 提高數(shù)粒精度在培育，選擇優(yōu)良品種過(guò)程中部要對(duì)種子進(jìn)行評(píng)價(jià)，通常以千粒重衡量，這就需要先數(shù)l000粒種子，為了使評(píng)估可靠。一般要求數(shù)粒誤差不大于4。對(duì)于脈沖計(jì)數(shù)電路來(lái)說(shuō)，要達(dá)到這樣的精度是不成

13、問(wèn)題的，數(shù)粒儀數(shù)粒誤差一般能做到不大于4，但有時(shí)會(huì)大于4，特別是數(shù)稻谷時(shí)，數(shù)l0次，大約有12次數(shù)粒誤差達(dá)56。經(jīng)分析和測(cè)試，發(fā)現(xiàn)稻谷由于表面有一層毛，從落?？谙侣鋾r(shí)，速度較慢；另外稻谷的形狀是扁長(zhǎng)形，經(jīng)過(guò)光源光路的時(shí)問(wèn)有長(zhǎng)、有短。一般情況下稻谷落下時(shí)切斷光源后形成的脈沖，無(wú)干擾脈沖，但偶爾會(huì)在兩個(gè)脈沖之間產(chǎn)生干擾脈沖，如圖所示。如果在數(shù)粒過(guò)程中產(chǎn)生干擾脈沖，計(jì)數(shù)電路會(huì)如實(shí)將此干擾脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，于是出現(xiàn)誤記的現(xiàn)象，使計(jì)數(shù)產(chǎn)生正偏差。數(shù)粒使產(chǎn)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?cè)诿}沖成形電路增加了脈沖展寬電路，使計(jì)數(shù)脈沖展寬到超過(guò)干擾脈沖的寬度，這樣就可以基本上避免干擾脈沖引起

14、的計(jì)數(shù)正偏差。光電轉(zhuǎn)換裝置中光源的發(fā)射孔和光敏管的接收孔大小對(duì)數(shù)粒精度有一定影響。孔徑大,數(shù)粒靈敏度低,可能產(chǎn)生漏計(jì)數(shù),引起負(fù)偏差反之,孔徑小,靈敏度高,容易引起計(jì)數(shù)正偏差。其次發(fā)射孔和接收孔的同心度對(duì)小顆粒種子的數(shù)粒精度影響較大，同心度差時(shí),將使數(shù)粒靈敏度大大降低,導(dǎo)致數(shù)粒負(fù)偏差。在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)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(mǎn)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(guān)鍵是在落料口處設(shè)置了落?？?此落?？ú捎糜袡C(jī)玻璃彎制而成,當(dāng)有機(jī)玻璃厚度不均時(shí),落?？ǖ膶挾缺阌袑捰姓瑥亩箶?shù)粒精度

15、下降。為此,我們嚴(yán)格控制加工落粒卡的有機(jī)玻璃厚度，保證數(shù)同一類(lèi)種子的落粒卡具有相同的寬度，進(jìn)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(jì)數(shù)電路往往會(huì)產(chǎn)生計(jì)數(shù)亂跳現(xiàn)象,這是因?yàn)椴捎媒涣鞴╇姇r(shí),很容易受到電源開(kāi)關(guān)時(shí)引起的電脈沖和某些電器產(chǎn)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(jìn)計(jì)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(jī)電式低壓繼電器作為電磁振動(dòng)上料機(jī)構(gòu)的控制元件。研制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這種繼電器工作電流較大,有時(shí)會(huì)失控，即數(shù)粒計(jì)數(shù)到預(yù)置值時(shí)，不能立即切斷電磁振動(dòng)臺(tái)的電源，這樣就不能達(dá)到數(shù)1O00粒的目的。有時(shí)雖能準(zhǔn)確切斷電磁線圈的電源，但易產(chǎn)生干擾脈沖，使計(jì)數(shù)值產(chǎn)生正偏差。為了替代機(jī)電式繼電器 ，我們選用近年來(lái)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(nèi)部無(wú)機(jī)械觸點(diǎn),故開(kāi)關(guān)速度快,工作穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)。采