简述电容基于电容传感器排种器性能监测系统

摘要：随着农业机械化的进展，精密播种机已经越来越广泛的运用到农业生产中，排种器作为精密播种机的核心部件，其性能的好坏对播种质量起决定性作用。为保证播种质量，需要实时监控排种器的工作情况，由此，对排种器性能监测系统的探讨具有重要作用。目前，多采取光电法检测排种器工作性能。种子通过输种管监测区域时，遮断光束，产生的脉冲信号，对脉冲信号运算处理得出排种指标，实现排种历程监控。但受播种工作环境影响，光电传感器易受田间尘土的污染，而且光电传感器不易识别多粒种子同时下落，影响检测的准确性。本论文针对光电法精密排种器监测系统易受田间灰尘影响和不易识别多粒种子同时下落等不足，提出一种基于电容传感器的精密排种器性能监测策略。主要探讨内容如下：（1）电容式排种器性能监测系统总体案例设计。通过浅析排种器性能指标，提出了基于电容传感器的排种性能监测案例。设计了电容传感器、排种器性能监测系统硬件案例、软件设计案例及显示界面设计案例。（2）电容传感器结构设计与单粒种子试验探讨。根据排种器结构要求设计了E型极板交叉式、三极板差动式和极板对置式电容传感器。为考察各传感器性能，进行了单粒种子检测试验。试验表明：三极板差动式和E型极板交叉式电容传感器在种子速度为0.272-0.664m/s时，平均电容变化量分别为0.1245pF和0.1115pF，满足排种性能监测要求。而极板对置式电容传感器在测试速度范围内，不能检测玉米种子流动情况。为便于安装，本论文选用E型极板交叉式电容传感器作为排种性能监测系统的传感器。（3）排种器性能监测系统硬件设计。以模块化设计方式，采取电容数字转换器AD7747对传感器输出电容量进行采集和数字量转换。选用CY7C68013单片机作为制约器，设计了外部存储电路、通讯接口电路和电源电路，实现对数据采集、转换和传递功能。（4）排种器性能监测系统制约软件设计。采取C语言设计了下位机制约程序，包括制约器主程序、CY7C68013单片机固件程序以及AD7747采集程序；利用虚拟仪器LabVIEW软件平台设计了上位机软件，实现排种性能信息处理和显示、USB接口通信、以及排种异常报警功能。通过对排种器性能监测系统的综合测试表明，合格率、重播率和漏播率的检测精度分别为95.3%、97.4%和90.9%，能够实现对排种历程的实时监控，并通过LabVIEW界面显示排种器性能各项指标，对种箱排空和输种管堵塞等异常情况及时的发出报警信号。关键词：排种性能论文电容传感器论文LabVIEW论文监测系统论文

摘要4-6

Abstract6-11

第1章 绪论11-19

1.1 选题的背景及作用11

1.2 精密排种器监测系统探讨近况11-18

1.2.1 排种器检测策略12-15

1.2.2 国内外探讨近况15-18

1.4 本论文探讨内容18-19

第2章 电容式排种器性能监测系统总体案例19-25

2.1 排种性能指标19-20

2.2 电容式排种性能检测案例20-21

2.3 排种器性能监测系统案例21-24

2.3.1 排种器监测系统组成22

2.3.2 基于 AD7747 的监测系统硬件案例22-23

2.3.3 软件制约案例及 LabVIEW 显示界面23-24

2.4 本章总结24-25

第3章 电容式排种性能检测传感器设计与试验探讨25-33

3.1 电容式排种检测电容传感器设计25-27

3.1.1 电容式排种性能检测原理25-26

3.1.2 电容式排种检测电容传感器设计26-27

3.2 单粒种子测试电容传感器试验探讨27-32

3.2.1 试验设备和材料27-28

3.2.2 电容信号检测策略28-29

3.2.3 种子运动速度标定29-31

3.2.4 试验结果和数据浅析31-32

3.3 本章总结32-33

第4章 排种器性能监测系统硬件设计33-47

4.1 微小电容量检测策略33-36

4.2 电容式排种性能传感器检测电路36-40

4.2.1 电容数字转换 AD7747 芯片36-40

4.2.2 基于 AD7747 的电容值检测电路40

4.3 电容式排种性能检测硬件制约系统40-46

4.3.1 CY7C68013 制约器41-43

4.3.2 CY7C68013 制约电路43-45

4.3.3 通讯接口45

4.3.4 电源电路45-46

4.4 本章总结46-47

第5章 排种器性能监测软件系统47-63

5.1 排种检测单片机制约程序47-51

5.1.1 单片机主程序47-48

5.1.2 电容信号采集与处理程序48-49

5.1.3 USB 通讯接口程序49-51

5.2 排种器性能监测虚拟仪器软件51-59

5.2.1 USB 驱动程序51-53

5.2.2 LabVIEW 与 USB 通讯程序53-54

5.2.3 排种器性能指标检测程序54-59

5.3 排种性能监测系统测试59-62

5.3.1 排种性能指标软件模块测试59-60

5.3.2 系统软件程序整体测试60-62

5.4 本章总结62-63

第6章 总结与展望63-65