排种监测 篇1
关键词：精密播种,光电传感器,自动监控,自动控制编程器
精密播种己成为现代播种技术的主要发展方向, 我国使用的精播机大多数是机械式和气力式播种机, 在播种作业时具有播种过程全封闭的特点, 因此, 凭人的视觉和听觉无法直接监视其作业质量, 而在播种作业时发生的种箱排空、输种管堵塞、排种器故障或排种传动失灵等故障均会导致一行或数行下种管不能够正常播种, 造成断条、漏播的现象, 从而导致农业减产。对于目前大力推广使用的免耕播种机来说, 其作业地表秸秆覆盖, 精播机工作时环境条件更加恶劣, 漏播、堵塞现象发生也就更加频繁。鉴于此, 对播种机的播种质量进行监测就显得尤为重要。因此, 对精密播种机排种器的监控系统的研究, 具有重大的经济效益和现实意义。
为完成对精密播种机工作状况的检测与控制, 首先必须制定出系统的工作过程, 其框图如下图所示。
1.传感器的选取
传感器位于系统的入口处, 是获取信息的第一个环节, 其特性的好坏、输出信息的可靠性对整个系统质量至关重要。本系统要完成对精密播种机的排种状况, 即正常播种、堵塞或排种器故障造成漏播的检测。它需要传感器能够检测出种子通过的信号, 故所用的传感器类型为检测有无实物通过的传感器, 它的理论基础是光电效应, 光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类。基于该效应光电器件有光电池和光敏二极管、三极管。光敏二极管的结构与一般二极管类似。它装在透明的玻璃外壳中, 其PN结装在灌顶, 可直接受到光照射。从传感器成本、电路复杂程度、便于使用和实验条件等角度综合考虑, 本系统采用光敏二极管传感器来检测种子播种是否正常。
2.传感器系统电路的设计
当输种管中有种子流动时传感器有脉冲输入到判别电路, 则判别电路输出为“1”态。当输种管无种子流动时, 传感器无脉冲输出, 则判别电路无脉冲输入, 其输出为“0“态。利用判别电路输出的“0”态与“1”态来驱动显示器和报警电路实现监视播种。种子有规律经过传感器时, 输出端输出规则为方波。但必须要求光电传感器的发光二极管和接受光敏二极管必须安装在同一直线上, 且保证完全正对;此电路图必须经过放大整流, 否则, 当发光和接受光之间有种子通过时, 不能够完全被遮掩, 输出的将不是方波, 而是幅值较小的波峰, 造成系统的误差。本系统中的光电传感器经过两次放大整流后, 通过试验证明, 当只要有种子通过传感器时, 就会产生方波信号, 传送给可编程控制器, 实现自动监控。本系统所用光电传感器电路如图2所示。
3.可编程序控制器PLC的选择
目前, 国际上生产可编程序控制器的国家很多, 其中比较著名的有美国的GE-Fannc公司、西屋公司、哥德公司, 德国的西门子, 日本的日立、三菱、三洋公司等。他们的产品已风行世界, 成为各国工业控制领域的著名品牌。根据比较、分析, 结合实际情况选择日本三菱公司的FX2N系列PLC。
FX2N系列PLC是FX家族中最先进的系列。由于FX2N系列具有如下优点:最大范围地包容了标准特点、程序执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块, 它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。FX2N系列是小型化, 高速度, 高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。除输入输出16—25点的独立用途外, 还可以适用于在多个基本组件间的连接, 模拟控制、定位控制等特殊用途, 是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。
在整个工作过程中, 从按钮、传感器、限位开关、光电开关、接近开关等设备和元件传来的输入信号接在输入模块或模拟量转换模块;PLC发出的命令信号接在输出模块或模拟量转换模块, 信号经过这些模块后驱动继电器、电磁阀、接触器、指示灯、报警器等外部执行机构以达到自动控制的目的。本系统的原理如下图3所示。
G1-G8 种子检测光电开关 SB1 种子种类设置开关 SB2 种子间距设置开关 SB3 时间设置开关SB4 数值增 SB5 数值减 SB6 数值确认 SB7 警报解除 SB8 系统启动 H1 种子种类设置 H2 种子间距设置 H3 时间设置H4 排种管堵塞警报 H5 系统启动指示 HL 排种管堵塞警报喇叭
此系统共检测8行排种管, 每一播行的输种管中都装有一光电传感器。系统开始工作时闭合SB9、再闭合SB8, 整个系统通电并启动, 接着H5灯亮, 同时G1-G8种子检测光电开关通电。系统正常工作时, 种子有规律的下落通过传感器, 将信号传递给控制器显示屏上只统计播种量;当任意一播行或几行无种子下落, 并且排种时间超过设定的值时, 显示屏上显示所出故障的播行, 同时H4灯闪烁, 警报喇叭发出报警声, 提醒司机出现故障, 以便停车检查修理, 从而防止漏播现象的发生。SB7启动警报解除。SB1闭合, H1灯亮, 显示种子种类进行设置中;SB2闭合, 显示种子的间距在进行设置中;SB3闭合, H3灯亮, 显示每行作物的检测时间在进行设置中。本系统可以检测一种作物播种情况, 也为检测相邻两行播种不同的作物情况提供了很大的帮助。
总之, 将当前较先进的自动控制编程器PLC应用到农业机械上, 实现了对精密播种机的漏播情况进行报警、计数等方面的监测, 从而提高了播种机的播种质量, 对农业的发展起到一定的促进作用。
参考文献
[1]王祺.播种机播种质量监测系统的研究.甘肃农业大学, 硕士论文, 2005年.
[2]崔鸿远.玉米播种机工况监测系统的研究与试验.中国农业大学, 硕士论文, 2000年.
[3]王士兰.可编程序逻辑控制器 (PLC) 的发展概况及其应用.安徽工学院学报.
[4]段明样, 熊克安.现代PLC的特点及国外发展概况.维普资讯, http://www.cqvip.com.
排种监测 篇2
精密排种器是精密播种机的核心工作部件，排种器的排种性能决定了播种机的作业质量。20世纪40年代，国外就开始了对精量播种技术的研究，经过多年的发展，已经达到相当完善的程度，特别是在工业化发达的国家[1]。我国对精量播种技术的研究起步较晚，约始于20世纪70年代初。为了满足播种不同作物的需要，国内外学者对精密排种器进行了不断的试验探索与研究，使精密排种器的种类呈现多样化发展趋势。对于精密排种器的研究，由于受季节、环境等因素的影响，在进行田间播种试验时往往具有一定的时间性和局限性，从而限制了人们对精密排种器排种性能进行快速、反复的研究工作。采用排种器试验台在室内对排种器进行排种性能试验研究，可以不受田间复杂环境和时间季节的限制，通过人为地制造各种工况，对排种器的性能及主要技术参数进行深入、广泛的试验研究，探索排种器的内在规律，得出其排种性能的最佳工作参数，为快捷地设计新型的、符合实际需要的排种器和改进现有产品的性能创造良好条件，并提供可靠的依据。
机械窝眼式排种器结构简单、性能可靠，既适用于垄状点播作业，又适合于密植、宽幅、床式点播作业，是一种较为常用的结构形式;而可调窝眼式排种器的窝眼大小可调，能够适应播种不同类型、不同品种、不同大小的种子，损伤率低[2,3,4,5,6,7,8]。为了了解和掌握可调窝眼式排种器的排种性能，本文对其进行了性能试验测试，并对影响其排种性能的各因素进行单因素试验和正交试验分析，确定因素的主次及最优参数组合，为农业生产以及排种器的结构改进和性能优化提供参考依据。
1 排种器的工作原理
可调窝眼式排种器主要由排种器壳体、窝眼轮、清种毛刷轮、调节螺栓、护种毛刷、刮种片及传动链轮等部件组成，如图1所示。
工作过程为:充种室内的种子靠自重充填入旋转的窝眼轮窝眼内，当窝眼轮经过反向旋转的清种毛刷轮时，将多余的种子排除掉，使窝眼内只留下1粒种子，并随窝眼轮继续旋转进入护种区;至排种器下方卸种位置时，种子靠自身的重力或刮种器离开型孔，经导种管落入种沟内，从而实现单粒精密播种。
2 试验材料及方法
2.1 试验材料与设备
试验所用的材料为内单4号玉米种子。测量100粒种子的长、宽、厚3个方向上的尺寸，取其平均值，得到该种子的三轴尺寸为:长10.2mm，宽9.8mm，厚5.6mm;含水率为14.0%;千粒质量为380g。试验所选用的排种器为可调窝眼式排种器。
本试验在JPS-12排种器性能检测试验台上进行。试验台主要由种床带装置、台架、排种器安装架、黏种油液压系统、摄像装置、刮油板、油种分离过滤装置和气力式排种器驱动风机装置等组成，如图2所示。试验台基于计算机视觉技术，可实现排种性能的实时检测，适用于各种机械式和气力式排种器的精播、穴播及条播性能的试验和检定。精播的统计和评价依据《GB/T6973-2005单粒(精密)播种机试验方法》[10]，提供精确的种子粒距(粒距测量平均误差±2mm)、合格指数、重播指数、漏播指数等检测指标，并输出符合国家标准要求的试验数据和图表;可存储播种录像，用于反复观察分析。
2.2 试验方法
排种器试验台是用输送带作种床，并模拟播种机的田间作业速度进行运动。排种器在试验时固定不动，输送带(种床)相对于排种器运动。试验时，排种器在固定位置把玉米种子排在喷有油层的种床输送带上，种子被油层黏住随带一起运动，机器视觉系统对种床带上的排种情况进行实时摄录和处理，从而测得种子粒距，并达到检测排种均匀性等各项指标的目的。试验数据统一由排种器试验台的识别系统采集并处理，同时人工对比以减少人为误差的影响。试验过程中，取排种盘和种床带运转平稳时的中间段作为统计样本，每一工况试验测量250个粒距，重复3次，取其平均值。对试验结果的统计和评价标准依据《GB/T 6973-2005单粒(精密)播种机试验方法》:若测得的粒距小于或等于0.5Xr(Xr为设定的理论粒距)为重播，在(0.5～1.5)Xr之间为合格，大于1.5Xr为漏播。
2.3 单因素试验
影响可调窝眼式排种器排种性能的因素很多，有种床带速度、排种盘转速、窝眼长度、投种高度、排种器倾斜角度等，本文主要研究对其影响比较显著的两个因素:排种盘转速和窝眼长度。通过对种床带速度做单因素试验的结果可以看出:随着种床带速度的改变，排种器的排种性能指标并未发生明显的变化。零速投种是指种子落入种床的瞬间相对地面速度接近于零。实现零速投种有两种方式:一是“二次投种”，即将排种器排种口排出的种子通过机械作用同播种机前进相反方向加速，使种子与地面间的水平分速度接近于零;另一种是“重力投种”，即靠种子受到的重力下降，途经曲形导种筒，使种子获得与机车前进速度大小相等、方向相反的水平分速度。针对精密排种器，根据排种盘孔数N、当前种床带速度v(m/s)和理论粒距x(mm)3者的关系，计算排种盘的转速r(r/min)为
已知v=1.5m/s,N=12，根据农业机械设计手册中对玉米点播的农业技术要求，株(粒)距为150～400mm。经计算得:r=18.8～50r/min。根据排种盘转速r(r/min)和直径l=130mm，得排种盘的线速度(km/h)公式为
国产精密播种机的工作速度一般为5～7km/h，为了使播种机尽量达到零速投种，以下试验中种床带速度均选择为5.4km/h。
2.3.1 排种盘转速对排种性能的影响
在种床带速度为5.4km/h、窝眼长度为9mm时，排种盘转速选取20,35,50,65,80r/min等5个水平进行单因素试验，每组试验重复3次，取平均值，分别分析排种盘转速的变化对排种器排种性能的影响。试验数据拟合曲线如图3所示。由曲线可拟合出排种性能指标的回归方程。
合格指数回归方程为
重播指数回归方程为
漏播指数回归方程为
式中x—排种盘转速(r/min);
y1—合格指数(%);
y2—重播指数(%);
y3—漏播指数(%);
R2—相关系数。
由拟合曲线可以看出:随着排种盘转速的增大，排种器播玉米时的单粒合格指数呈下降趋势，重播指数和漏播指数升高;排种盘转速在20～60 r/min时，排种性能指标较好。排种盘速度太慢时，种子有充分的时间充填入排种器窝眼内，而且清种毛刷轮会将多余的种子剔除掉，从而保证较高的单粒合格指数，但是工作效率太低，影响正常生产;排种盘转速太快时，种子无法顺利进入窝眼内，造成严重漏播现象。
2.3.2 窝眼长度对排种性能的影响
在种床带速度为5.4km/h、排种轮转速为40r/min，窝眼长度选取8,10,12,14,16mm等5个水平进行单因素试验，每组试验重复3次，取平均值。试验数据拟合曲线如图4所示。由曲线可拟合出排种性能指标的回归方程。
合格指数回归方程为
重播指数回归方程为
漏播指数回归方程为
式中x—窝眼长度(mm);
y1—合格指数(%);
y2—重播指数(%);
y3—漏播指数(%);
R2—相关系数。
由拟合曲线可以看出:随着窝眼长度的增大，排种器播玉米时的单粒合格指数先升高再降低，在中间某一位置时达到最大值(极大值);而重播指数和漏播指数呈现的趋势正好相反，即先降低后升高，在某一位置时达到最小值(极小值);窝眼长度在7～11mm时，排种性能指标较好。窝眼太小时，种子无法顺利充入窝眼，从而造成漏播现象比较严重;窝眼太大时，种子充填入窝眼的机会增多，可能出现两粒种子同时进入窝眼内，而此时清种毛刷轮无法将其剔除，从而增加了种子的重播数，使单粒合格数降低。
2.3.3 种子破碎率试验
试验时，种床带速度为0，在窝眼长度为9mm时，排种盘转速选取20,35,50,65,80r/min等5个水平进行试验，每组试验选取250粒种子为统计样本，每组试验重复3次检测所播种子的破损数目(两半粒算作一个)，取平均值，分析排种盘转速的变化对种子破损率(破损种子数目与种子总数目之比)的影响。试验表明，可调窝眼式排种器对种子的破损率影响并不明显，破损率均不足1%。试验所用排种器的清种装置采用的是毛刷轮，毛刷具有一定的柔韧性，大大降低了排种时与种子的机械冲击，从而减小对种子的损伤，提高了植株的出苗率。
2.4 正交实验设计
由单因素试验和试验数据处理分析可知:当排种盘转速为20～60r/min、窝眼长度为9～12mm时，试验指标较优。为了确定试验因素的主次顺序和参数的最优因素组合，正交试验时选取排种盘转速和窝眼长度设计两因素三水平的正交试验，正交试验的因素和水平如表1所示。考虑两者的交互左右，使用L9(34)正交表，试验方案结果和极差分析[10]如表2所示。
试验的目标是玉米单粒合格指数越高越好，漏播指数与重播指数越低越好。从表2可以看出，对于单粒合格指数，因素对实验指标影响的主次顺序为A,B,A×B，最优组合是A2B1;对于试验指标重播指数，因素影响的主次顺序为B,A×B,A，最优组合是B1A2;对于漏播指数，因素影响的主次顺序为A,B,A×B，最优组合为A2B3。根据以上分析并经综合平衡，最后得本试验的最优因素组合为A2B3。试验结果为:当排种盘转速为50r/min、窝眼长度为11mm时，试验结果最优(即玉米单粒合格指数为88%，漏播指数为4%)，符合农业技术单粒合格指数大于85%、漏播指数小于5%的要求。
为区分由各因素水平不同和试验误差引起的某因素各水平所对应的试验指标平均值间的差异究竟有多少，对以上正交试验结果进行了方差分析。方差计算结果如表3所示。
*代表显著和比较显著;**代表非常显著。
试验结果的方差分析表明:对于单粒合格指数，排种盘转速A的影响非常显著，窝眼长度B对试验指标的影响比较显著，因素的主次顺序为排种盘转速A、窝眼长度B，可见排种盘转速是影响玉米单粒合格指数的主要因素;对于重播指数，排种盘转速A的影响不显著，窝眼长度B对试验指标影响比较显著，可见窝眼长度是影响重播指数的主要因素;对于漏播指数，排种盘转速A对试验指标的影响比较显著，窝眼长度B的影响不显著，可见排种盘转速是影响漏播指数的主要因素。试验结果的方差分析所得因素的主次顺序与直观分析所得结论是一致的，说明极差分析是准确的。通过直观分析和方差分析得出，因素水平的最佳组合为A2B3，即排种盘转速为50r/min、窝眼长度为11mm时，试验指标最优。
3 结论
1)随着排种盘转速的增大，排种器播玉米时的单粒合格指数呈下降趋势，重播指数和漏播指数升高;排种盘转速为20～60 r/min时，排种性能指标较好。
2)随着窝眼长度的增大，排种器播玉米时的单粒合格指数先升高再降低，在中间某一位置时达到最大值(极大值);而重播指数和漏播指数呈现的趋势正好相反，窝眼长度在9～12mm时，排种性能指标较好。
3)通过正交试验极差与方差分析得出，排种盘转速是影响可调窝眼式排种器排种质量的主要因素，满足排种器最佳排种条件的最优组合为:排种盘转速50r/min，窝眼长度11mm。此时，玉米单粒合格指数达到88%，漏播指数为4%。
摘要：精密排种器是精密播种机的核心工作部件,其排种性能直接决定了精密播种机的作业质量。为了研究可调窝眼式排种器的机理及性能,确定最佳工作参数,对其进行了台架性能试验测试。同时,通过单因素试验和正交试验的极差与方差分析,得出排种盘转速是影响其排种性能的主要因素;当排种盘转速为50r/min、窝眼长度为11mm时,排种器的排种性能最优,合格指数为88%。
关键词：可调窝眼式排种器,玉米,正交试验,最优参数
参考文献
[1]石宏,李达.目前国内外播种机械发展走向(Ⅱ)[J].农业机械化与电气化,2000(2):42.
[2]陈立东,何堤.论精密排种器的现状及发展方向[J].农机化研究,2006(4):16-18.
[3]张泽平,马成林,左春柽.精播排种器及排种理论研究进展[J].吉林工业大学学报,1995(4):112-117.
[4]孙齐磊,张晓辉.排种器的机理及影响因素的研究[J].农机化研究,2002(3):40-41.
[5]刘宏新,王福林.排种器试验研究的因素选择及分析[J].农机化研究,2007(5):77-79.
[6]于建群,马成林,左春柽,等.组合内窝孔玉米精密排种器的试验研究[J].农业工程学报,l997(4):23-25.
[7]刘文忠,赵满全,王文明.气吸式排种装置排种性能试验研究[J].农机化研究,2009,31(9):152-156.
[8]谭赞良,赵进辉,刘诗安,等.窝眼轮式油菜排种器排种性能的研究[J].农机化研究,2006(6):168-170.
[9]国家标准化委员会.GB6973-86单粒(精密)播种机试验方法[S].北京:中国标准出版社,2005:4-5.
排种监测 篇3
精密播种机排种器自动监测系统设计
本文根据精密播种机的`工作状况,设计出了系统检测框图.并进一步完成了光电传感器电路和PLC控制系统原理图.从而达到对排种器排种状况的监测.
作 者：郑送军 杨卫民 作者单位：陕西省机电工程学校 刊 名：农机使用与维修 英文刊名：FARM MACHINERY USING & MAINTENANCE 年，卷(期)：2009 “”(2) 分类号：S2 关键词：精密播种 光电传感器 自动监控 自动控制编程器条播排种器的种类及构造 篇4
1. 外槽轮式排种器
外槽轮式排种器应用广泛, 国产条播机上大多采用此排种器。它的组成包括排种盒、排种轴、排种舌、外槽轮及阻塞套等。排种轴通过轴销带着槽轮转动, 种子被槽轮齿排入输种管。槽轮转动时, 阻塞套固定不转。内齿形挡圈可防止种子从种子盒两个侧壁漏出。
槽轮转动时, 凹槽内的种子随槽轮一起转动。另外, 在槽轮外面有一层种子随槽轮齿及凹槽内种子一起转动, 这一层种子称为带动层。在带动层外, 则是不流动的静止层。带动层内种子的运动速度低于槽轮的圆周速度, 并向外逐渐递减为零。
槽轮在排种盒内的伸出长度, 称为槽轮工作长度。轴向移动排种轴, 可改变槽轮工作长度, 以调节播量。
外槽轮排种器的优点是排种量比较稳定, 这是由于凹槽排种和带动层排种均为强制排种。缺点是凹槽排种具有脉动性, 使种子在行内分布的均匀性较差。
2. 磨盘式排种器
磨盘式排种器是我国独创的。它可以很方便地换装到水平圆盘排种器上, 使原来的中耕作物播种机能条播谷类作物, 以扩大播种机的通用性。
磨盘式排种器主要用于条播中小粒光滑种子。它的主要工作部件是一个在种子筒内水平回转的带有磨纹的圆盘, 称为磨盘。磨盘与种子筒底座之间留有间隙。磨盘回转时, 在离心力及磨纹推力作用下, 使种子由中心向外移动, 从种子筒底座上的排种口处强制排种。多余的种子在磨盘边缘处按螺旋线方向上升, 再通过磨盘上的喂入口进入排种间隙。如果在种子筒底座上开几个排种口, 则一个种子筒可条播几行, 因而可很方便地将中耕作物穴播机改装成条播机。
改变排种孔的大小和磨盘转速, 可以调节播量。用高度调节插板改变磨盘在立轴上的安装位置, 可以调节排种间隙以适应大小不同的种子。
3. 棉花排种器
脱绒棉籽可用外槽轮式、水平圆盘式或其他排种器排种。但我国有很多棉区目前用不脱绒的棉籽播种。因棉籽有绒, 互相缠连, 需用专门的棉花排种器排种。为了减少种子间的互相缠连, 棉籽还需经过加水拌灰处理。
20世纪50年代, 我国曾成批生产过BM-4型棉花播种机, 专门用于播种不脱绒棉籽。以后在播种中耕通用机TX-4、2BZ-4上均备有播种不脱绒棉籽的附件, 以扩大播种机的通用性, 并准备逐步取代专用棉花播种机。2BZ-4播种中耕通用机上的棉花排种器, 是在水平圆盘排种器的种子筒内, 卸去排种盘及刮种器, 换装棉籽搅拌盘、排种轮及播量调节板等改装而成。工作时为防止种子架空, 搅拌盘时刻搅动种子筒内的种子, 并将棉籽带到种子筒底座的出种口处, 由排种轮排出并分散棉籽, 以提高排种均匀性。调节板可改变出种口的大小来调节播量。如需要穴播, 可在开沟器上加装棉籽成穴盘即可。
4. 内槽轮式排种器
排种器的工作部件是一个内缘带凸棱的圆环, 称为内槽轮, 它与排种轴一起转动。工作时种子从种子箱经过排种杯流入内槽轮, 内槽轮将种子带到一定高度, 然后靠重力下落到输种管内。
内槽轮式排种器最大的优点是排种器对种子, 特别是大粒种子的损伤率低。但因凸棱影响, 排种时有脉动现象。它主要靠改变排种轴转速来调节排种量, 因而传动比较复杂。
5. 拨轮式排种器
这种排种器安装在种子箱的下外侧。它的排种轮和外槽轮的形状很相似, 工作质量也相近。只是拨轮的工作长度不能改变, 调整播量全靠改变拨轮转速, 故传动机构比较复杂。如丹麦诺尔斯坦公司的一种条播机系列上就装有60种传动比的齿轮箱。
6. 离心式排种器
离心式排种器的主要工作部件是一个高速回转的排种锥筒。种子从进种口进入锥筒后, 受离心力作用而从排种口排入输种管内。因排种口是按圆周均布的, 所以一个排种器可播多行。这种排种器构造简单、重量轻、排种均匀度好。但要求制造质量较高, 且每转排种量因排种锥筒的转速而改变, 故不利于保持稳定的亩播量。
7. 转勺式排种器
在排种器的工作圆盘上装有一圈舀勺。舀勺伸出另一圆盘进入排种杯。其工作原理和外槽轮式排种器相似, 利用舀出式原理排种。改变勺的伸出量和圆盘转速, 便可改变排种量。这种排种器通用性较好, 但排种均匀性较差, 且排种质量受地形起伏的影响较大。
8. 气力式条播装置
排种监测 篇5
1 MeterMax试验台的组成
Me te r Ma x试验台系统的组成如图1所示, 整个系统主要由监视器1, 控制器2, 带监测探头的导种管3以及试验台主箱体4等4大部分组成。图1中的5为被试验检测的排种器。
Me te r Ma x试验台的主体4设计成箱体结构, 它的变速电机, 驱动部件和风机均设置在箱体内部, 使得其结构紧凑体积小, 外形整齐。其结构钢性强度大, 在受到外力冲击时不易变形。其箱体正面配置有可调节和可更换的多种适配安装连接件, 使得Meter Max试验台不但可以安装测试Precision Pla nting公司自己的指夹式和气吸式排种器产品, 而且可以方便地安装测试目前美国市场上大多数主要的机械式或气吸式精密排种器, 如John Deere公司的Pro系列气吸式排种器、White 6000和8000系列排种器、Ca s e 1200系列排种器、Kinze Ed g e Va c系列气吸式排种器、Gre a t Pla ins公司的排种器以及Monosem公司的气吸式排种器等, 从而大大提高了该设备使用的适应性和利用率。
1.监视器2.控制器3.导种管及探头4.试验台主箱体5.待测排种器
Me te r Ma x配置了专用控制器, 其面板上设置了5组操作钮, 如图2所示。其中设在中间位置的按钮3为紧急按钮, 一旦发生安全或意外情况时, 只需要按下此钮, 整个试验台系统全部断电, 使其处于保护状态。
Me te r Ma x配置了20/20 s e e d Se ns e监视器, 它是目前国际上用于精密播种机的各种监视器中功能较为齐全, 检测和
1.排种器驱动轴转速调节旋钮2.排种器轴启/停按钮3.紧急按钮4.风机调速旋钮5.风机启/停按钮
显示内容最多的监视器之一。与速度传感器、扭矩传感器、空气压力探头以及安装在导种管上的种籽感应探头等组成完整的监测显示系统。该系统在先进的软件支持下, 可以监测并记录如排种器的设定状态、试验日期与时间、排种器的转速、驱动扭矩、气吸式排种器的真空度、排种器空穴率 (即漏播率) 、双株率 (即重播率) 、单位面积的播种量和株距变异系数等信息。特别值得一提的是, 在其排种管 (如图3) 的中间位置和排种管的底部 (即排种管出口) 两处都设置了种籽感应探头, 它们可以分别测定种子并分别计算出株距变异系数, 从两者数据比较可以分析排种器投种后在导种管长度范围内下落运动时对株距均匀性的影响。
1.导种管2.导种管中间探头3.导种管出口探头
2 MeterMax试验台监视器的显示
图4为Meter Max试验台测试工作时监视器实时显示模式, 其蓝色背景区主要可分为10个分区, 如图中以1~10的数字标注。而右下侧和左下角的深色背景区为功能操作的触摸键布置区。由于该监视器配置的触摸显示屏面积较大 (达8in) , 所以显示的内容比较完整, 基本上可以实时反映排种器试验过程中所要求的全部信息。下面就各分区显示的内容逐项介绍。
(1) 第一分区。第一分区的显示如图5所示, 共显示5行, 除第1行为标题文字外, 第2行至第5行的内容分别为:
第2行:被测试的排种器在当前工况下实际单位面积的播种量, 单位为1 000株。如图中显示的“59.6”, 即播种量为59 600株/hm2。
第3行:该排种器测试启动前预设定的播种量要求, 即播种量目标值, 单位为1 000株。图中显示的“Target:60.0”, 即为本次试验预设定的播种量目标值为60 000株/hm2。
比较第2行和第3行的数值, 即可反映被试验的排种器在目前工况下的排种量与理想的目标要求值之间的差距。
第4行:为本次试验预设定的行距。图中显示的“Row Sp a c ing 65 c m”, 即本次试验行距设定为65 c m。
第5行:为本次试验预设定的长度和目前的进程。图中显示的“415 of 500”, 表示本次试验预设定记录长度为500株, 而目前排种器进行到第415株。
(2) 第二分区。第二分区的显示如图6所示, 它显示当前排种器的排种精度指标。如图中显示的“Singulation 98.7%”即单株率为98.7%。图中显示的第4行为空穴 (即漏播) 数量和双株 (即重播) 数量。而第5行分别为空穴和双株所占的百分比率。
其中显示的“Skips, 8, 1.0%”, 表示启动本次试验至当前时刻共发生8次空穴, 占总量的1%。而其中显示的“Mult's, 1, 0.3%”, 表示启动本次试验至当前时刻共发生1次双株, 占总量的0.3%。
(3) 第三分区。第三分区的显示如图7所示, 分为上下两部分。上半部分主要显示用户信息, 也可记录试验的名称、分组等, 它可以在设定界面下输入试验者想要记录的有关信息。下半部分用于记录被测试排种器设定状态, 对指夹式排种器, 可以记录其使用指夹的数量、毛刷调节的位置等信息。如果被试验的是气吸式, 则可以记录其所用排种盘的孔数等信息。
(4) 第四分区。第四分区的显示如图8所示。其第1行为设定的机器前进速度目标值, 在该截屏图上, 即要求播种机工作速度为8.9 km/h。在此设定的机器工作速度下, 根据上面第一分区显示的目标播种量和假定的行距, 系统自动计算出排种器需要的工作转速并显示在第3行上, 即图中的48 RPM。当通过图2控制器面板上的排种器驱动轴转速调节旋钮来调节其转速时, 通过系统的自动计算, 该处第1行的机器前进速度也相应变化。该分区第2行显示的为排种器实时的驱动扭矩, 在图8中即为3.3 N·m。
(5) 第五分区、第六分区。可以在设置界面下通过触摸键输入种子的相关信息, 而这些信息记录并显示在在第五区内。第六区为试验日期和时间的记录显示区。
(6) 第七分区。第七显示分区为屏幕下方的长条, 它以模拟种苗带的方式显示, 通过触摸键还可以在导种管中部探头信号与底部出口处的探头信号之间切换, 如图9 (a) 和 (b) 。排种器的排种为单株时, 显示为一株株均匀的绿色种苗。如果显示出现一个红色的圆盘时, 表示该处发生了一个空穴 (即漏播) 。而发生双株 (即重播) 时, 则该处种苗显示为红色。如果被试验的是指夹式排种器, 它还可以切换显示漏播和重播发生的指夹编号, 如图9 (c) 。
(7) 第八分区。当被试验的排种器为气吸时排种器时, 系统的真空度压力显示在第八分区内, 如图10所示。其第1行显示实时的系统实际真空度, 第2行为设定的要求系统达到的目标真空度。而第3行为风机调速马达当前转速相对其允许最高转速的百分比。
(8) 第九分区。第九分区的显示如图11所示。它分别显示了导种管中部探头信号和底部出口处探头信号, 显示数据是由株距的标准差除以平均株距而得到的。其数据实际上株距的变异系数, 反映株距的变异程度, 该数据越小说明株距越均匀。比较两个数据的差异, 即可分析种子在导种管内运动对株距均匀性的影响, 也可分析投种点高度对株距均匀性的影响。
(9) 第十分区。第十显示分区为试验数据记录日志。该系统将每次试验数据自动记录在试验日志中, 当要查阅以前某个试验的数据时, 只需打开记录日志, 查到相应的试验编号即可。该记录日志也可直接通过打印机打印出来, 也可将数据通过USB接口下载到其他移动存储设备中, 以便保存或供数据分析之用。
3 MeterMax试验台的使用要点及注意事项
(1) Meter Max精密排种器试验台精巧、轻便, 便于移动。只要有供电的电源, 它可以方便的搬运至任何需要的地方, 甚至到田间现场去做试验。但不管在任何场合, 一定要将试验台安置在坚固牢靠、不易发生振动的底座或架上, 并要保持水平状态, 以免在试验中发生振动或倾斜而影响试验精度。如果在室外试验, 则必须配置防雨防风措施。
(2) eter Max主要为美国市场设计, 其供电要求是按美国110 V、60 Hz和二相交流电标准设计的, 而我国二相交流电标准为220 V、50 Hz, 所以试验台必须配备专门的变压器, 千万不可直接连接我国的二相电源, 否则将损坏电器控制元件。
(3) 注意图6的第二分区显示的单株率数据值。系统为提高实时显示的速度, 该实时数据是试验过程中最后50株的单株率统计数据, 只有到该次试验结束时才显示出该次试验整个长度上的单株率。
(4) 在使用该设备, 尤其在设置界面输入参数时, 应特别注意公英制单位的关系和数据的转换。
(5) Meter Max试验台内部配置的排种器驱动轴电机和风机驱动电机均为调速电机, 每次启动时, 从启动到预设定的目标转速需要几秒钟的时间, 只有当电机达到预设定的目标转速后, 系统才能处于稳定状态。而所有的测试及数据记录只有在系统稳定后才能进行, 所以每次试验必须先开电机, 等系统稳定后才按“Start Test”按钮, 开始试验并记录数据, 否则将影响试验精度。
4 结束语