变量撒肥机关键设计参数及其控制系统搭建
变量撒肥机关键设计参数及其控制系统搭建
0 引言
粮食生产在很大程度上依赖于作物品种的改进、生产技术的完善,以及施肥量、施肥效率的提高
[1].生产实践表明,在作物不同生长阶段,因地制宜施用肥料已经成为农事活动特别是作物增产措
施的重要内容[2].合理利用化肥及研究施肥技术对我国农业发展有着非常积极的意义[3].变量施
肥技术是精确农业的重要组成部分,它根据作物生长的实际需要,基于科学的施肥方法(如养分平
衡施肥法、目标产量施肥法等)对作物进行变量投入,即按需投入[4].实践表明,变量施肥可大大地
提高肥料利用率、减少肥料的浪费以及多余肥料对环境的不良影响,具有显着的经济、社会和生
态效益.但传统的人工撒施肥料不仅施肥劳动强度大、生产效率低,而且施肥均匀性差;现有的撒
肥机械当车速变化时,由于不能及时地改变排肥量,使得施肥量随车速增大而减少,不能满足农艺
技术要求.研究表明,对于既定排肥口形状(如圆形、长方形、正方形等),排肥口开度与排肥量之
间并非线性关系.为了提高撒肥机的施肥质量,本文对变量撒肥机关键设计参数(肥料高度对施肥
量的影响、排肥口开度对施肥量的影响)进行研究,并在此基础上设计一种基于单片机的小型变
量撒肥机控制系统.
1 关键参数确定
1. 1 肥料高度对施肥量的影响
变量撒肥机的肥箱有多种结构,如圆筒形、圆锥形、方锥形、方形等.在实际应用中,方锥形的肥
箱应用最广泛,因此选择一种方锥形的肥箱来研究肥料高度对施肥量的影响.
将固体颗粒肥料在排肥口开口大小一定的情况下,在肥箱内肥料平面以下的不同高度测其流量,
每次取 10 个不同高度,测得 10 个流量值,通过 8 次实验所得数据如图 1 所示. 从图 1 看出,流量和
高度之间不成比例函数关系, 流量始终在 0. 100kg/s 左右, 上下浮动不超过 10g, 偏差范围不超过
1% .因此,高度对流量影响不大,在实际应用中可以不考虑高度对施肥量的影响.
1. 2 出肥口开度对施肥量的影响
排肥口形状有圆形、长方形、正方形多种形式,本次试验排肥口选择为长方形,试验所用肥料为
普通颗粒尿素.
将相同质量、相同种类的固体颗粒肥料放入肥箱中, 分别在排肥口总开度 S0 的2 /10、3
/10、4 /10、5 /10、6 /10、7 /10、8 /10、9 /10、10 /10 时测量肥料流完需要的时间, 重复进行 5
次,求其平均值;然后将不同排肥口开度排完定量体积肥料的时间换算成单位时间的排肥量(流
量),得到排肥量与排肥口开度之间的关系, 如图 2 所示. 从图 2 可以看出:所选用颗粒状肥料在长
方形排肥口条件下,排肥口开度与排肥流量之间并不是线性关系(阀门移动距离越大,排肥口开度
越大),而是呈抛物线函数关系.这表明,随着所需流量的变化,排肥口开度也要符合抛物线函数关
系变化,才能提高施肥质量.
本机构中施肥机每公顷的排肥量 Q (kg)为
根据拟合曲线得到关系式如式(2),R 的检验值为 0. 991 6,达显着水平,表明式(2)可用于本实验装
置排肥量修正.式(2)为
其中,q 为排肥量,kg/s; v 为机具前进速度,m/s;B 为施肥机行走距离,m; s 为阀门移动距离,m.每一
种变量施肥机排肥口形状和尺寸不尽相同,在不同的撒肥机设计时应根据实际排肥口尺寸再做实
验,确定其函数关系.
2 撒肥机的硬件选择与设计 2. 1 撒肥机的整体结构变量撒肥机由车速信息采集系统、单片机控
制电路、步进电机驱动系统、排肥设备等4 部分组成.车速信息采集系统由电磁传感器来完成,
摘要：
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变量撒肥机关键设计参数及其控制系统搭建0引言粮食生产在很大程度上依赖于作物品种的改进、生产技术的完善,以及施肥量、施肥效率的提高[1].生产实践表明,在作物不同生长阶段,因地制宜施用肥料已经成为农事活动特别是作物增产措施的重要内容[2].合理利用化肥及研究施肥技术对我国农业发展有着非常积极的意义[3].变量施肥技术是精确农业的重要组成部分,它根据作物生长的实际需要,基于科学的施肥方法(如养分平衡施肥法、目标产量施肥法等)对作物进行变量投入,即按需投入[4].实践表明,变量施肥可大大地提高肥料利用率、减少肥料的浪费以及多余肥料对环境的不良影响,具有显着的经济、社会和生态效益.但传统的人工撒施肥料...
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作者：闻远设计
分类：社科文学类资料
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