农业机械化第十三章农业机械的信息化与精细农业课件.ppt
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1、1第十第十三三章章农业机械的信息化与精细农业农业机械的信息化与精细农业第一节第一节 电子信息技术带动农业机械技术创新电子信息技术带动农业机械技术创新第二节第二节 谷物联合收割机监视与自动控制装置谷物联合收割机监视与自动控制装置第三节第三节 半喂入式水稻联合收割机喂入深度自半喂入式水稻联合收割机喂入深度自 动调节装置的电路设计(设计案例一)动调节装置的电路设计(设计案例一)第四节第四节 精细农业技术的发展精细农业技术的发展2第一节第一节 电子信息技术带动农业机械的电子信息技术带动农业机械的技术创新技术创新 20世纪下半期开始的电子信息科技革命,成为推动各个领世纪下半期开始的电子信息科技革命,成为
2、推动各个领域知识、技术创新的强有力手段,也明显的影响着农业机械化域知识、技术创新的强有力手段,也明显的影响着农业机械化技术的创新过程。技术的创新过程。电子信息学用于农业机械装备的技术创新,可概括为如下电子信息学用于农业机械装备的技术创新,可概括为如下基本领域:基本领域:提高机械作业的机械性能:过程监视、控制、诊断等;提高机械作业的机械性能:过程监视、控制、诊断等;过程精确操作:及时获取过程信息,能精确执行命令;过程精确操作:及时获取过程信息,能精确执行命令;改善劳动者的操作条件:操作方便、安全、舒适;改善劳动者的操作条件:操作方便、安全、舒适;发展基于卫星定位系统的农机作业田间导航、定位变量发
3、展基于卫星定位系统的农机作业田间导航、定位变量作业的智能控制农业作业机械,支持农田的科学管理决策等。作业的智能控制农业作业机械,支持农田的科学管理决策等。3一、拖拉机与农业机械中的电子装备技术一、拖拉机与农业机械中的电子装备技术 拖拉机与自走式农业机械的电子设备正由早期的专用控拖拉机与自走式农业机械的电子设备正由早期的专用控制器向通用控制器发展,向网络化、智能化、分别式控制技制器向通用控制器发展,向网络化、智能化、分别式控制技术方向发展。一台大型拖拉机和复杂农业机械,已装置了若术方向发展。一台大型拖拉机和复杂农业机械,已装置了若干个标准的控制单元(干个标准的控制单元(ECU),它实际上已是一个
4、带有独立),它实际上已是一个带有独立处理信息与控制功能的计算机智能控制终端,是针对农业机处理信息与控制功能的计算机智能控制终端,是针对农业机械 使 用 环 境 专 门 设 计 的 通 用 微 型 作 业 计 算 机(械 使 用 环 境 专 门 设 计 的 通 用 微 型 作 业 计 算 机(J o b computer),具有统一标准设计的接口和采用了现场控制局),具有统一标准设计的接口和采用了现场控制局域网络(域网络(CNA)技术及其网络通信协议。)技术及其网络通信协议。456具有可视化多功能的驾驶室操作系统具有可视化多功能的驾驶室操作系统通过控制手柄、按钮、通过控制手柄、按钮、旋钮和液晶触
5、摸显示屏完成旋钮和液晶触摸显示屏完成对联合收割机各种收获参数对联合收割机各种收获参数的设定和调整的设定和调整。7二、人机接口技术二、人机接口技术 拖拉机和农业机械作业中,都需要人来操纵和控制。拖拉机和农业机械作业中,都需要人来操纵和控制。传统驾驶室中的仪表盘正迅速由电子监控仪表取代,并逐传统驾驶室中的仪表盘正迅速由电子监控仪表取代,并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,从而步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,从而大大改善了人机交互界面。这种智能化显示终端,实际上大大改善了人机交互界面。这种智能化显示终端,实际上就是一台带液晶显示屏的计算机。它代表了当今仪器与控就是一台带液
6、晶显示屏的计算机。它代表了当今仪器与控制装置发展的主流方向,又常被称为虚拟化仪器显示终端制装置发展的主流方向,又常被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal)。)。8大型拖拉机驾驶室内智能化显示终端大型拖拉机驾驶室内智能化显示终端9第二节第二节 谷物联合收割机监视和自动控制装置谷物联合收割机监视和自动控制装置一、谷物联合收割机工作部件的监视装置一、谷物联合收割机工作部件的监视装置 逐稿器监视装置逐稿器监视装置 该装置安装在逐稿器箱上盖该装置安装在逐稿器箱上盖板上,用来监视逐稿器上方茎秆板上,用来监视逐稿器上方茎秆负荷。当茎秆增加到超负荷时,负荷。当茎秆增加到超负
7、荷时,茎秆压迫传感板,触发信号装置茎秆压迫传感板,触发信号装置的开关,使工作电路断开,同时的开关,使工作电路断开,同时接通报警信号电路。接通报警信号电路。1.1.传感板传感板 2.2.扭簧扭簧 3.3.顶盖顶盖4.4.触点开关触点开关 5.5.罩盖罩盖 6.6.轴轴10 粮箱监视器粮箱监视器 安装在粮箱内侧壁上方或箱盖内,用来监视粮箱谷物的安装在粮箱内侧壁上方或箱盖内,用来监视粮箱谷物的堆满程度。当粮箱充满时,谷物籽粒压迫传感板,使报警电堆满程度。当粮箱充满时,谷物籽粒压迫传感板,使报警电路闭合、报警。路闭合、报警。粮箱监视器粮箱监视器壳体壳体 2.2.固定触点固定触点 3.3.弹簧弹簧 4.
8、4.传感板传感板 5.5.可动触点可动触点 6.6.调节螺丝调节螺丝扭矩传感变速器扭矩传感变速器定凸轮定凸轮 2.2.弹簧弹簧3.3.定轮定轮 4.4.动凸轮动凸轮11 轴端安全离合器轴端安全离合器 对于推运器、升运器、脱粒滚筒、复脱器等工作部件的对于推运器、升运器、脱粒滚筒、复脱器等工作部件的监视装置,一般是采用安装在驱动轴端的安全离合器加上报监视装置,一般是采用安装在驱动轴端的安全离合器加上报警信号电路。警信号电路。夹持输送监视器夹持输送监视器 安装在夹持链的末端,对半喂入式收割机的脱粒喂入链安装在夹持链的末端,对半喂入式收割机的脱粒喂入链和排草夹持链输送茎秆进行监视,其检测装置与逐稿器监
9、视和排草夹持链输送茎秆进行监视,其检测装置与逐稿器监视器类似。当夹持作物茎秆发生堵塞时,监视器压板被抬起,器类似。当夹持作物茎秆发生堵塞时,监视器压板被抬起,使微动开关闭合,发生报警信号。使微动开关闭合,发生报警信号。12 谷粒损失监视器谷粒损失监视器 采用传声板作为敏感元件,安装在逐稿器和清选筛的出采用传声板作为敏感元件,安装在逐稿器和清选筛的出草口下方,当排出的秸草中夹带谷粒落下,冲击传声板时发草口下方,当排出的秸草中夹带谷粒落下,冲击传声板时发出声波对压电晶体起作用,产生的电压信号经过电路传给显出声波对压电晶体起作用,产生的电压信号经过电路传给显示仪,即显示出谷粒损失的情况。示仪,即显示
10、出谷粒损失的情况。切草监视器切草监视器 由于联合收割机的碎草装置一般安装在排草口后,常常由于联合收割机的碎草装置一般安装在排草口后,常常是半露在机器外面,十分危险。当切草刀发生堵塞时,堆积是半露在机器外面,十分危险。当切草刀发生堵塞时,堆积的物料将切草监视器的护板推开,电路接通,使油门离合器的物料将切草监视器的护板推开,电路接通,使油门离合器中的安全电磁阀吸合,油门手柄归零,发动机熄火停机。中的安全电磁阀吸合,油门手柄归零,发动机熄火停机。13损失监视器的安装位置损失监视器的安装位置逐稿器损失监视器逐稿器损失监视器清粮筛损失监视器清粮筛损失监视器指示仪表指示仪表切草监视装置切草监视装置开关开关
11、切刀护板切刀护板发动机调速器发动机调速器油门离合器油门离合器切刀切刀14二、谷物联合收割机的自动调节装置二、谷物联合收割机的自动调节装置 喂入量的自动监测装置喂入量的自动监测装置目前已经有多种形式,通常采用的是间接测量法目前已经有多种形式,通常采用的是间接测量法。可安装喂入量传感器的部位可安装喂入量传感器的部位割刀传动轴割刀传动轴割台推运器轴割台推运器轴倾斜输送器主动轴倾斜输送器主动轴滚筒轴滚筒轴上上凹板压力凹板压力链耙的位置链耙的位置倾斜输送器被动轴的偏移倾斜输送器被动轴的偏移浮动推运器的偏移浮动推运器的偏移15液压式喂入量自动调节装置液压式喂入量自动调节装置1.1.油缸油缸 2.2.行走无
12、级变速器(行走无级变速器(a a 为主动盘、为主动盘、b b 为被动盘)为被动盘)3.3.滑阀滑阀 4.4.缓冲弹簧缓冲弹簧 5.5.手柄手柄 6.6.钢丝钢丝 7.7.传感器滑板传感器滑板16 Case IH 8010 割台和喂入装置可以根据联合收割机的行驶割台和喂入装置可以根据联合收割机的行驶速度进行自动调节,达到最佳喂入效果。成功采用了大量的智速度进行自动调节,达到最佳喂入效果。成功采用了大量的智能调节和操纵系统,例如辅助转向系统、自动驾驶系统、脱粒能调节和操纵系统,例如辅助转向系统、自动驾驶系统、脱粒滚筒恒速控制系统、作业速度自动控制系统。滚筒恒速控制系统、作业速度自动控制系统。17脱
13、粒滚筒恒速控制系统脱粒滚筒恒速控制系统无级变速器无级变速器液压控制液压控制18卸粮距离自动可调卸粮距离自动可调19 自动操纵方向装置自动操纵方向装置 为了减轻驾驶员的劳动强度,联合收割机上采用了自动驾驶装置。为了减轻驾驶员的劳动强度,联合收割机上采用了自动驾驶装置。联合联合收割收割机的机的自动自动操向操向装置装置3.3.联合收割机的自动调平装置联合收割机的自动调平装置坡道作业上的收割机,其工作效率还与机器倾斜度有关。坡道作业上的收割机,其工作效率还与机器倾斜度有关。20第三节第三节 半喂入式水稻联合收割机喂入深度自半喂入式水稻联合收割机喂入深度自动调节装置的电路设计(设计案例一)动调节装置的电
14、路设计(设计案例一)半喂入式水稻联合收割机工作时一个经常发生的半喂入式水稻联合收割机工作时一个经常发生的故障是堵塞,其中脱粒滚筒堵塞是最易出现问题之一。故障是堵塞,其中脱粒滚筒堵塞是最易出现问题之一。以单片机为核心的微电子控制技术是国内外农机以单片机为核心的微电子控制技术是国内外农机具广泛采用的监控技术,可靠性高、成本低。具广泛采用的监控技术,可靠性高、成本低。本设计结合收割机喂入深度调节具体要求,用单本设计结合收割机喂入深度调节具体要求,用单片机自动调整喂入深浅的控制。片机自动调整喂入深浅的控制。2122一、设计的已知条件一、设计的已知条件 闽江闽江150150型半喂入水稻联合收割机为设计样
15、机,将脱粒型半喂入水稻联合收割机为设计样机,将脱粒滚筒深度调节方式由手动螺旋调整改为自动调整,需对电路滚筒深度调节方式由手动螺旋调整改为自动调整,需对电路部分进行设计。部分进行设计。二、理论分析与电路参数设计二、理论分析与电路参数设计1 1、逻辑设计、逻辑设计 为调节荷杆深度,需要感应深浅部分和控制执行部分。为调节荷杆深度,需要感应深浅部分和控制执行部分。感应深浅部分用触电开关作为输入信号,控制执行部分由直感应深浅部分用触电开关作为输入信号,控制执行部分由直流电机完成。流电机完成。232 2、电路设计与电器元件选用、电路设计与电器元件选用 元器件选用:元器件选用:89C5189C51单片机、继
16、电器、光电耦合器件、单片机、继电器、光电耦合器件、74077407同相器、晶振、二极管、电阻、电容等。同相器、晶振、二极管、电阻、电容等。控制电路具有控制电路具有3 3种工作状态:手动、自动和限位状态。种工作状态:手动、自动和限位状态。243 3、小结、小结 (1 1)按照电路的设计,电路每)按照电路的设计,电路每2.6 s2.6 s检测一次输入信号,检测一次输入信号,经过判断处理,再控制电机。经过判断处理,再控制电机。(2 2)89C5189C51单片机具有很强的控制功能,现在利用它控单片机具有很强的控制功能,现在利用它控制喂入量深浅调节只用了它部分资源,综合开发利用剩余功制喂入量深浅调节只
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