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
技術領域：
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：
隨著人們環境意識的加強和農產品由數量型向質量型的轉變，精準施肥將是提高 土壤環境質量，減少水和土壤污染，提高作物產量和質量的有效途徑。傳統的施肥方式是在一個區域內或一個地塊內使用一個平均施肥量。由于土壤肥 力在地塊不同區域差別較大，所以平均施肥使肥力低而其它生產性狀好的區域往往施肥量 不足，而在某種養分含量高而豐產性狀不好的區域則引起過量施肥，其結果是浪費肥料資 源。影響產量，污染環境。
發明內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 達到按需施肥、施肥均勻，實現精準施肥，而且增加了一次施肥的寬度節省了機械作業時 間。為精準農業的實現提供相關的技術支持。本實用新型的目的是這樣實現的該裝置由PMC300步進電機控制器、步進電機驅 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動器相連，每 個步進電機驅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，驅動步進電機轉動，步進電機與排肥器相聯。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。驅動裝置由步進電機、聯軸器組成。螺旋葉片焊接于軸上，軸通過聯 軸器與步進電機相聯，軸與螺旋葉片安裝在密封的排肥槽內、軸通過軸承支承于機架上，排 肥槽設有進肥口和排肥口、進肥口與肥料倉聯接。由PMC300步進電機控制器控制步進電機轉速和轉角，步進電機驅動排肥器旋轉， 排肥器中通過帶有螺旋葉片的轉動軸在一封閉的有進料口和出料口的料槽內旋轉，使進入 槽內的化肥由于本身重力及其對槽的摩擦力的作用，沿槽內向前移動，從排料口中排除。1計算機計算機是控制系統軟件運行的平臺，通過處理，把施肥信息通過適當的運算轉化 為電機控制信息送到步進電機控制器，控制驅動器來驅動步進電機。2PMC300步進電機控制器PMC300步進電機控制器，以電機等執行單元為控制對象的一種控制裝置，它的主 要任務是根據作業的要求和傳感器件的信號進行必要的邏輯和數學運算，為驅動裝置提供 正確的控制信號。實現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出 的脈沖頻率(電機速度)、脈沖個數(電機轉角)及頻率變化率(電機加速度)，它能滿足步進電機的各種復雜控制要求，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動執行元件，步進電機常用于經濟型控制系統，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換成相應的角位移或線位移的電 磁機械裝置，是一種輸出與輸入數字脈沖對應的增量驅動元件。只要控制輸入脈沖的數 量、頻率以及電機繞組通電相序即可獲得所需的轉角、轉速及轉向，容易用微機實現數字控 制。而且步進電機的外形尺寸、接口、性能等都標準化。本申請專利選用研控公司生產的 YKl 10HB115-06A型步進電機為例。4步進電機驅動器步進電機驅動器的功能是，將具有一定頻率f、一定數量N和方向的進給脈沖轉換 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、變化次數和通斷 電順序與進給指令脈沖的數量、頻率、方向對應。根據所選用的步進電機，與之配套的驅動 器選用研控公司的YKA2811MA型驅動器。YKA281IMA型步進電機驅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，因為步進電機驅動器的 原理就是要把控制系統發出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移，或者說驅動器每接受 一個脈沖信號PU，就驅動步進電機旋轉一步距角，CP的頻率和步進電機的轉速成正比，PU 的脈沖個數決定了步進電機旋轉的角度。這樣，控制系統通過脈沖信號PU就可以達到電機 調速和定位的目的。DR-方向控制信號，此信號決定電機的旋轉方向。此信號為高電平時電機為順時針 旋轉，此信號為低電平時電機則為反方向逆時針旋轉。此種換向方式，我們稱之為單脈沖方式。MF-脫機信號，當此信號為低電平時(低電平有效)，電機勵磁鎖定，處于自由無 力矩狀態；當此信號為高電平或懸空不接時時電機勵磁電源被關斷，電機處于脫機自由狀 態。⑵指示燈該驅動器有四個指示燈驅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分別對應接線的顏色為黃，藍，綠，紅。(4)電源根據該驅動器的要求60-130V，選用上海全力電氣公司生產的DJW500型交流電 源，它能提供110-130V電壓，2A的電流。精準施肥則根據土壤化驗、糧食產量圖、田問海拔高度、作物品種以及當時的氣候 條件等。通過專家決策系統，制定施肥量。并將數據輸入到自動變量施肥器，實現按需施肥 的目的。[0029]本實用新型把對步進電機控制系統的用于自動變量控制施肥技術中，用PMC300 控制三臺步進電機，根據PMC300給出的控制信號，精準控制步進電機的轉速，從而控制施 肥量。把步進電機與排肥機構連接，由于排肥量與排肥機構轉速有一定的對應關系。因此 通過控制排肥機構的轉速就可以達到按需施肥的目的。屬農業機械領域，針對精準農業關 鍵技術之一精準施肥，根據給定的不同施肥量信息，PMC300步進電機控制器、驅動器、步進 電機和排肥機構，發明了用于化肥精準施肥，不僅可以達到按需施肥、施肥均勻，實現精準 施肥，而且增加了一次施肥的寬度節省了機械作業時間。為精準農業的實現提供相關的技 術支持。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，達到按需施肥、施肥 均勻的目標，實現精準施肥。為精準農業的實現提供了基礎技術設備。同時能一次性控制 三個排肥機構，增加作業的寬幅，減少田間作業時間。2.結合可步進電機控制器所對應的函數庫或軟件包開發的控制系統軟件，由控制 器控制步進電機轉速和轉角，容易實現數字控制。
圖1是本實用新型的原理圖。圖2是本實用新型的YKA2811MA型步進電機驅動器接線端口圖。圖3是本實用新型的PMC300與步進電機驅動器的連接圖。圖4是本實用新型的步進電機驅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結構的結構圖。
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、步進電機驅動器和電源、排肥機構組成。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。該驅動器有兩個指示燈驅動器加電后電源指示燈亮；如果驅動器發生保護動 作，則保護指示燈亮(驅動器內部設有過流、過溫等保護電路)。(3)電機接口，驅動器上的電機接口 +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分別對應接線的顏色為黃，藍，綠，紅。(4)電源，根據該驅動器的要求60-130V，選用上海全力電氣公司生產的DJW500型 交流電源，它能提供110-130V電壓，2A的電流。圖3中，PMC300與步進電機驅動器的連接如圖示，圖為控制器接線板與YKA28IlMA 步進電機驅動器連接圖。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步進電機驅動器與YKl 10HB115-06A步進電機的連接圖。 YKA2811MA步進電機驅動器上+Α，-Α, +B, -B為電機接線。YK110HB115-06A步進電機為兩 相步進電機，有黃藍綠紅四個線，分別與驅動器的+A，-A, +B, -B相連。總共有三個步進電 機驅動器和三個步進電機。步進電機驅動器與步進電機的連接相同，因此圖4只列出了其 中一個步進電機驅動器與步進電機連接。圖5中，步進電機與排肥器的機械構成主要包括軸承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。驅動裝置由步進電機1、聯軸器2組成。螺旋葉片5焊接于軸4上，軸4通過聯軸器2與步進電機相聯1，軸4與螺旋葉片 5安裝在密封的排肥槽8內、軸4通過軸承3支承于機架上，排肥槽8設有進肥口 9和排肥 口 6、進肥口 9與肥料倉10聯接。控制軟件通過步進電機控制器所對應的函數庫或軟件包，在主機操作系統環境 Windows2000o該控制器提供獨立的編程環境，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的運算轉化為電機控制信息。
權利要求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 進電機驅動器相連，步進電機驅動器分別連電源和步進電機，步進電機連排肥器。
2.如權利要求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)，驅動裝置由步進電機(1)、聯軸器(2)組成，螺 旋葉片(5)焊接于軸⑷上，軸⑷通過聯軸器(2)與步進電機⑴相聯，軸⑷與螺旋葉 片(5)安裝在密封的排肥槽(8)內、軸(4)通過軸承(3)支承于機架上，排肥槽(8)設有進 肥口 (9)和排肥口(6)、進肥口 (9)與肥料倉(10)聯接。
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動器相連，步進電機驅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，達到按需施肥、施肥均勻的目標，實現精準施肥。為精準農業的實現提供了基礎技術設備。同時能一次性控制三個排肥機構，增加作業的寬幅，減少田間作業時間。且結合可步進電機控制器所對應的函數庫或軟件包開發的控制系統軟件，由控制器控制步進電機轉速和轉角，容易實現數字控制。
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 優先權日2010年6月25日
發明者張金娣, 楊曉京 申請人:昆明理工大學