專利名稱：一種可控制三個變量施肥器工作的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可控制三個變量施肥器的控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)境意識的加強和農(nóng)產(chǎn)品由數(shù)量型向質(zhì)量型的轉(zhuǎn)變，精準(zhǔn)施肥將是提高 土壤環(huán)境質(zhì)量，減少水和土壤污染，提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量的有效途徑。傳統(tǒng)的施肥方式是在一個區(qū)域內(nèi)或一個地塊內(nèi)使用一個平均施肥量。由于土壤肥 力在地塊不同區(qū)域差別較大，所以平均施肥使肥力低而其它生產(chǎn)性狀好的區(qū)域往往施肥量 不足，而在某種養(yǎng)分含量高而豐產(chǎn)性狀不好的區(qū)域則引起過量施肥，其結(jié)果是浪費肥料資 源。影響產(chǎn)量，污染環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可控制三個變量施肥器工作的控制裝置，不僅可以 達(dá)到按需施肥、施肥均勻，實現(xiàn)精準(zhǔn)施肥，而且增加了一次施肥的寬度節(jié)省了機械作業(yè)時 間。為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)提供相關(guān)的技術(shù)支持。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該裝置由PMC300步進電機控制器、步進電機驅(qū) 動器、步進電機和排肥器組成，PMC300步進電機控制器分別與三個步進電機驅(qū)動器相連，每 個步進電機驅(qū)動器分別連電源和步進電機，步進電機連排肥器。以PMC300步進電機控制器 為核心，驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動，步進電機與排肥器相聯(lián)。PMC300可以同時控制三個步進電機， 所以一次可以讓三個排肥器同時工作。步進電機與排肥器的機械構(gòu)成主要包括軸承、軸、螺旋葉片、排肥口、未端軸承、排 肥槽、進肥口、肥料倉。驅(qū)動裝置由步進電機、聯(lián)軸器組成。螺旋葉片焊接于軸上，軸通過聯(lián) 軸器與步進電機相聯(lián)，軸與螺旋葉片安裝在密封的排肥槽內(nèi)、軸通過軸承支承于機架上，排 肥槽設(shè)有進肥口和排肥口、進肥口與肥料倉聯(lián)接。由PMC300步進電機控制器控制步進電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，步進電機驅(qū)動排肥器旋轉(zhuǎn)， 排肥器中通過帶有螺旋葉片的轉(zhuǎn)動軸在一封閉的有進料口和出料口的料槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使進入 槽內(nèi)的化肥由于本身重力及其對槽的摩擦力的作用，沿槽內(nèi)向前移動，從排料口中排除。1計算機計算機是控制系統(tǒng)軟件運行的平臺，通過處理，把施肥信息通過適當(dāng)?shù)倪\算轉(zhuǎn)化 為電機控制信息送到步進電機控制器，控制驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機。2PMC300步進電機控制器PMC300步進電機控制器，以電機等執(zhí)行單元為控制對象的一種控制裝置，它的主 要任務(wù)是根據(jù)作業(yè)的要求和傳感器件的信號進行必要的邏輯和數(shù)學(xué)運算，為驅(qū)動裝置提供 正確的控制信號。實現(xiàn)運動控制和邏輯控制。本裝置選用PMC300步進電機控制器，PMC300步進電機控制器可精確控制所發(fā)出 的脈沖頻率(電機速度)、脈沖個數(shù)(電機轉(zhuǎn)角)及頻率變化率(電機加速度)，它能滿足步進電機的各種復(fù)雜控制要求，能同時控制三個電機的運動。3步進電機采用了步進電機作為驅(qū)動執(zhí)行元件，步進電機常用于經(jīng)濟型控制系統(tǒng)，其相對簡 單方便，且價格也較便宜。步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的電 磁機械裝置，是一種輸出與輸入數(shù)字脈沖對應(yīng)的增量驅(qū)動元件。只要控制輸入脈沖的數(shù) 量、頻率以及電機繞組通電相序即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向，容易用微機實現(xiàn)數(shù)字控 制。而且步進電機的外形尺寸、接口、性能等都標(biāo)準(zhǔn)化。本申請專利選用研控公司生產(chǎn)的 YKl 10HB115-06A型步進電機為例。4步進電機驅(qū)動器步進電機驅(qū)動器的功能是，將具有一定頻率f、一定數(shù)量N和方向的進給脈沖轉(zhuǎn)換 成控制步進電機各相定子繞組通斷電的電平信號。電平信號的變化頻率、變化次數(shù)和通斷 電順序與進給指令脈沖的數(shù)量、頻率、方向?qū)?yīng)。根據(jù)所選用的步進電機，與之配套的驅(qū)動 器選用研控公司的YKA2811MA型驅(qū)動器。YKA281IMA型步進電機驅(qū)動器接線端口說明如下(1)信號接口PU-步進脈沖信號，下降沿有效。這是最重要的一路信號，因為步進電機驅(qū)動器的 原理就是要把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的角位移，或者說驅(qū)動器每接受 一個脈沖信號PU，就驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一步距角，CP的頻率和步進電機的轉(zhuǎn)速成正比，PU 的脈沖個數(shù)決定了步進電機旋轉(zhuǎn)的角度。這樣，控制系統(tǒng)通過脈沖信號PU就可以達(dá)到電機 調(diào)速和定位的目的。DR-方向控制信號，此信號決定電機的旋轉(zhuǎn)方向。此信號為高電平時電機為順時針 旋轉(zhuǎn)，此信號為低電平時電機則為反方向逆時針旋轉(zhuǎn)。此種換向方式，我們稱之為單脈沖方式。MF-脫機信號，當(dāng)此信號為低電平時(低電平有效)，電機勵磁鎖定，處于自由無 力矩狀態(tài)；當(dāng)此信號為高電平或懸空不接時時電機勵磁電源被關(guān)斷，電機處于脫機自由狀 態(tài)。⑵指示燈該驅(qū)動器有四個指示燈驅(qū)動器通電時綠色指示燈PWR亮。TM零點指示燈，零點 信號有效，有脈沖連續(xù)輸入時，綠色指示燈亮。0. H過熱指示燈，過熱時候，紅色指示燈亮。 0. C過流/電壓過低指示燈，電流過高或者電壓過低時，紅色指示燈亮。(3)電機接 口驅(qū)動器上的電機接口 +A，-A, +B, -B分別與步進電機的+A，-A, +B, -B相連。電機 的+A，-A, +B, -B分別對應(yīng)接線的顏色為黃，藍(lán)，綠，紅。(4)電源根據(jù)該驅(qū)動器的要求60-130V，選用上海全力電氣公司生產(chǎn)的DJW500型交流電 源，它能提供110-130V電壓，2A的電流。精準(zhǔn)施肥則根據(jù)土壤化驗、糧食產(chǎn)量圖、田問海拔高度、作物品種以及當(dāng)時的氣候 條件等。通過專家決策系統(tǒng)，制定施肥量。并將數(shù)據(jù)輸入到自動變量施肥器，實現(xiàn)按需施肥 的目的。[0029]本實用新型把對步進電機控制系統(tǒng)的用于自動變量控制施肥技術(shù)中，用PMC300 控制三臺步進電機，根據(jù)PMC300給出的控制信號，精準(zhǔn)控制步進電機的轉(zhuǎn)速，從而控制施 肥量。把步進電機與排肥機構(gòu)連接，由于排肥量與排肥機構(gòu)轉(zhuǎn)速有一定的對應(yīng)關(guān)系。因此 通過控制排肥機構(gòu)的轉(zhuǎn)速就可以達(dá)到按需施肥的目的。屬農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，針對精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)關(guān) 鍵技術(shù)之一精準(zhǔn)施肥，根據(jù)給定的不同施肥量信息，PMC300步進電機控制器、驅(qū)動器、步進 電機和排肥機構(gòu)，發(fā)明了用于化肥精準(zhǔn)施肥，不僅可以達(dá)到按需施肥、施肥均勻，實現(xiàn)精準(zhǔn) 施肥，而且增加了一次施肥的寬度節(jié)省了機械作業(yè)時間。為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)提供相關(guān)的技 術(shù)支持。本實用新型的積極效果1.通過步進電機控制的自動變量施肥器，用于化肥精密施肥，達(dá)到按需施肥、施肥 均勻的目標(biāo)，實現(xiàn)精準(zhǔn)施肥。為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)技術(shù)設(shè)備。同時能一次性控制 三個排肥機構(gòu)，增加作業(yè)的寬幅，減少田間作業(yè)時間。2.結(jié)合可步進電機控制器所對應(yīng)的函數(shù)庫或軟件包開發(fā)的控制系統(tǒng)軟件，由控制 器控制步進電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，容易實現(xiàn)數(shù)字控制。

圖1是本實用新型的原理圖。圖2是本實用新型的YKA2811MA型步進電機驅(qū)動器接線端口圖。圖3是本實用新型的PMC300與步進電機驅(qū)動器的連接圖。圖4是本實用新型的步進電機驅(qū)動器與步進電機的連接圖。圖5是本實用新型的步進電機控制的排肥機構(gòu)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
在本實用新型的裝置中，控制裝置總體方案如圖1所示。由PMC300步進電機控制 器、步進電機、步進電機驅(qū)動器和電源、排肥機構(gòu)組成。圖2中，主要接線端口包括(1)信號接口，包括PU-步進脈沖信號、DR-方向控制信號、MF-脫機信號；(2)指示燈，驅(qū)動器通電時綠色指示燈PWR亮。TM零點指示燈，零點信號有效，有 脈沖連續(xù)輸入時，綠色指示燈亮。0. H過熱指示燈，過熱時候，紅色指示燈亮。0.(過流/電 壓過低指示燈，電流過高或者電壓過低時，紅色指示燈亮。該驅(qū)動器有兩個指示燈驅(qū)動器加電后電源指示燈亮；如果驅(qū)動器發(fā)生保護動 作，則保護指示燈亮(驅(qū)動器內(nèi)部設(shè)有過流、過溫等保護電路)。(3)電機接口，驅(qū)動器上的電機接口 +A，-A, +B, -B分別與步進電機的+A，-A, +B, -B 相連。電機的+A，-A, +B, -B分別對應(yīng)接線的顏色為黃，藍(lán)，綠，紅。(4)電源，根據(jù)該驅(qū)動器的要求60-130V，選用上海全力電氣公司生產(chǎn)的DJW500型 交流電源，它能提供110-130V電壓，2A的電流。圖3中，PMC300與步進電機驅(qū)動器的連接如圖示，圖為控制器接線板與YKA28IlMA 步進電機驅(qū)動器連接圖。本專利所用到的PMC300步進電機控制器引腳功能說明 PUL0-PUL2為三軸運動脈沖信號；DR0-DR2為三軸方向控制信號；24V為24V電源，由控制器
5提供。本專利所用到的步進電機驅(qū)動器引腳功能說明PU+步進脈沖信號+ ;PU-步進脈沖 信號_ ；DR+方向信號+ ；DR-方向信號-。本專利可控制三個步進電機，步進電機驅(qū)動器1 的PU+，PU-，DR+，DR-分別與控制器的PUL0，24V，DR0，24V相連。步進電機驅(qū)動器2的PU+， PU-，DR+，DR-分別與控制器的PUL1，24V，DR1，24V相連。步進電機驅(qū)動器3的PU+，PU-， DR+, DR-分別與控制器的PUL2，24V，DR2，24V相連。圖4中，YKA281IMA步進電機驅(qū)動器與YKl 10HB115-06A步進電機的連接圖。 YKA2811MA步進電機驅(qū)動器上+Α，-Α, +B, -B為電機接線。YK110HB115-06A步進電機為兩 相步進電機，有黃藍(lán)綠紅四個線，分別與驅(qū)動器的+A，-A, +B, -B相連?？偣灿腥齻€步進電 機驅(qū)動器和三個步進電機。步進電機驅(qū)動器與步進電機的連接相同，因此圖4只列出了其 中一個步進電機驅(qū)動器與步進電機連接。圖5中，步進電機與排肥器的機械構(gòu)成主要包括軸承3、軸4、螺旋葉片5、排肥口 6、未端軸承7、排肥槽8、進肥口 9、肥料倉10。驅(qū)動裝置由步進電機1、聯(lián)軸器2組成。螺旋葉片5焊接于軸4上，軸4通過聯(lián)軸器2與步進電機相聯(lián)1，軸4與螺旋葉片 5安裝在密封的排肥槽8內(nèi)、軸4通過軸承3支承于機架上，排肥槽8設(shè)有進肥口 9和排肥 口 6、進肥口 9與肥料倉10聯(lián)接?？刂栖浖ㄟ^步進電機控制器所對應(yīng)的函數(shù)庫或軟件包，在主機操作系統(tǒng)環(huán)境 Windows2000o該控制器提供獨立的編程環(huán)境，不必借助任何工具，可以隨時對程序進行修 改或重寫。把施肥信息通過適當(dāng)?shù)倪\算轉(zhuǎn)化為電機控制信息。
權(quán)利要求1.一種可控制三個變量施肥器工作的控制裝置，其特征在于該裝置由PMC300步進電 機控制器、步進電機驅(qū)動器、步進電機和排肥器組成，PMC300步進電機控制器分別與各個步 進電機驅(qū)動器相連，步進電機驅(qū)動器分別連電源和步進電機，步進電機連排肥器。
2.如權(quán)利要求1所述的可控制三個變量施肥器工作的控制裝置，其特征在于所述的步 進電機與排肥器的機械構(gòu)成主要包括軸承(3)、軸(4)、螺旋葉片(5)、排肥口(6)、未端軸 承(7)、排肥槽(8)、進肥口 (9)、肥料倉(10)，驅(qū)動裝置由步進電機(1)、聯(lián)軸器(2)組成，螺 旋葉片(5)焊接于軸⑷上，軸⑷通過聯(lián)軸器(2)與步進電機⑴相聯(lián)，軸⑷與螺旋葉 片(5)安裝在密封的排肥槽(8)內(nèi)、軸(4)通過軸承(3)支承于機架上，排肥槽(8)設(shè)有進 肥口 (9)和排肥口(6)、進肥口 (9)與肥料倉(10)聯(lián)接。
專利摘要本實用新型涉及一種可控制三個變量施肥器工作的控制裝置，由PMC300步進電機控制器、步進電機驅(qū)動器、步進電機和排肥器組成，PMC300步進電機控制器分別與各個步進電機驅(qū)動器相連，步進電機驅(qū)動器分別連電源和步進電機，步進電機連排肥器。通過步進電機控制的自動變量施肥器，用于化肥精密施肥，達(dá)到按需施肥、施肥均勻的目標(biāo)，實現(xiàn)精準(zhǔn)施肥。為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)技術(shù)設(shè)備。同時能一次性控制三個排肥機構(gòu)，增加作業(yè)的寬幅，減少田間作業(yè)時間。且結(jié)合可步進電機控制器所對應(yīng)的函數(shù)庫或軟件包開發(fā)的控制系統(tǒng)軟件，由控制器控制步進電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，容易實現(xiàn)數(shù)字控制。
文檔編號A01C15/00GK201774819SQ2010202373
公開日2011年3月30日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者張金娣, 楊曉京 申請人:昆明理工大學(xué)