微電腦自動數(shù)粒儀系統(tǒng)設(shè)計詳細解析

1、微電腦自動數(shù)粒儀系統(tǒng)設(shè)計詳細解析1 簡介數(shù)粒儀是一種能對農(nóng)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。基于農(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(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(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，儀器能正常工作。該儀器已由有關(guān)農(nóng)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

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。在對光電轉(zhuǎn)換裝置大量試驗的基礎(chǔ)上，確定了光源和接收管的孔徑，并提高其同心度，改進了電磁振動線圈的電源控制元件和機構(gòu)。改進后的數(shù)粒儀經(jīng)長期使用，證實其性能已滿足農(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行自動記數(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)測定千粒重有廣泛應(yīng)用。數(shù)粒儀作為一種精密電子測量儀器，經(jīng)過精心設(shè)計研制、改進小批試制后 ,其主要性能已選到國外同類產(chǎn)品的先進水平，特別是數(shù)粒準(zhǔn)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(chǎn)品低得多,且體積小，噪聲低，很適合國

3、內(nèi)農(nóng)業(yè)部門有關(guān)單位應(yīng)用數(shù)粒儀的推廣應(yīng)用將使我國農(nóng)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(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。一般來講，包裝機械都位于整個生產(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，并且在越來越短的產(chǎn)品生產(chǎn)周期內(nèi)方便地進行設(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(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。市場競爭日益加劇，唯一

4、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(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。一般來講，包裝機械都位于整個生產(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，并且在越來越短的產(chǎn)品生產(chǎn)周期內(nèi)方便地進行設(shè)備調(diào)整，而數(shù)粒儀在其中發(fā)揮了很重要的作用。 在裝袋機械中，除了對它的經(jīng)濟性(盡可能經(jīng)濟地裝滿一袋產(chǎn)品)有一定的要求外，還對它的調(diào)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(chǎn)品的包裝，適應(yīng)新包裝材料和包裝規(guī)格的要求，“裝袋機械必須能對不同的散裝物產(chǎn)品

5、進行包裝，這包括對會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，對自動化裝袋機械的基本要求是極短的設(shè)備調(diào)整時間，以此來提高生產(chǎn)效率。電子數(shù)粒儀的發(fā)展這也可以從包裝機械演變過程中看出來。20年前，包裝機械的研發(fā)設(shè)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(chǎn)數(shù)據(jù)，向控制系統(tǒng)發(fā)送信息。大多數(shù)袋裝機械可通過調(diào)用新的控制程序以適應(yīng)新產(chǎn)品的包裝，因為調(diào)用一個控制程序無需費時費力地調(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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)配置：主機一臺，大粒樣品盤一只大中小粒種子通用型標(biāo)準(zhǔn)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(guān) 5、復(fù)零計數(shù)開關(guān) 6、預(yù)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(chǎn)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(zhuǎn)換槽后形成

7、光電脈動，經(jīng)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(yù)置用拔盤開關(guān)，當(dāng)計數(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，便于檢查計數(shù)電路及預(yù)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(zhuǎn)換區(qū)投影到硅光電池上產(chǎn)生電流變化，經(jīng)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(qū)動器，譯碼后驅(qū)動共負(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計數(shù)輸入端有時鐘端（CL），時鐘允許端（EN）和復(fù)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(fù)跳變觸發(fā)。（4） 預(yù)置自停電路的控制信號由開關(guān)二極管，指輪拔盤開關(guān)與四輸入端的與非門聯(lián)接，當(dāng)拔盤預(yù)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(yù)置數(shù)字。5 數(shù)粒儀的設(shè)計5.1 機械結(jié)構(gòu)和工作原理 5.11 機械結(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(diào)節(jié)控制拉桿，可根據(jù)不同種類的種子來調(diào)節(jié) 魚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(diào)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(fēng)機。鼓風(fēng)機用來產(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)不同種類的種子，通過調(diào)節(jié)進風(fēng)口的大小來實現(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 ，雜質(zhì)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(dāng)行進至調(diào)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(shè)計與工作原理及主要技術(shù)參數(shù) 5.31 電路設(shè)計 電路部分由光電轉(zhuǎn)換傳感器 脈沖整形、計數(shù)譯碼驅(qū)動器及 7段碼顯示等組成，如圖所示。5.4 工作原理 種子經(jīng)排種盤單粒下落，設(shè)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

11、，從而產(chǎn)生一系列的電脈沖信號。信號經(jīng)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(jié)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(fù)位鍵清0。重新起動振蕩器。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 計數(shù)精度：大中顆粒：2

12、/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(biāo)準(zhǔn)計算的。如果要更快，可以調(diào)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

13、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(jīng)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(jīng)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(chǎn)生干擾脈沖，如圖所示。如果在數(shù)粒過程中產(chǎn)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(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

14、的計數(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)生漏計數(shù),引起負(fù)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(dǎo)致數(shù)粒負(fù)偏差。在大量試驗的基礎(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)置了落粒卡,此落?？ú捎糜袡C玻璃彎制而成,當(dāng)有機玻璃厚度不均時,落?？ǖ膶挾缺阌袑捰姓?，從而使數(shù)粒精度

15、下降。為此,我們嚴(yán)格控制加工落?？ǖ挠袡C玻璃厚度，保證數(shù)同一類種子的落?？ň哂邢嗤膶挾龋M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(chǎn)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(guān)時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(gòu)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(yù)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(zhǔn)確切斷電磁線圈的電源，但易產(chǎn)生干擾脈沖，使計數(shù)值產(chǎn)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(nèi)部無機械觸點,故開關(guān)速度快,工作穩(wěn)定可靠，壽命長。采