基于电容传感器的玉米精量播种机排种性能监测系统研究

发布时间：2022-04-25 18:59

　　针对光电排种性能检测装置易受工作环境状况影响,监测精度下降的现状,为提升传感器对玉米精量播种机排种性能检测适应性,设计一种基于电容传感器的玉米精量播种机排种性能监测系统。（1）通过常用电容传感器的结构类型与种子在导种管中下落运动过程分析,确定电容极板长度与电容传感器安装位置。（2）运用ANSYS仿真软件完成三种不同极板式传感器的仿真,根据仿真结果结合实际选择E型极板式电容传感器作为排种监测玉米种子信息采集传感器,并对E型极板式电容传感器极板尺寸进行优化。（3）采用单片机STM32F103C8T6与电容-数字转换芯片AD7151作为核心部件,完成相关的通讯电路、显示电路、报警电路的设计。（4）完成微小电容检测电路测试,结果表明该检测系统可行。对于四种E型极板不同装配方式进行验证,表明4片极板安装在导种管侧面检测效果最佳,单粒种子测试准确率为94%。（5）完成排种性能监测系统测试,准确率、重播率和漏播率的检测精度分别为96.1%、94.9%和98.9%,实现了对排种过程的监测,并能对种箱排空和输种管堵塞等异常情况发出报警信号。 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 目的和意义
    1.2 国内外研究动态和趋势
        1.2.1 国外研究动态
        1.2.2 国内研究动态
    1.3 研究目标、内容和技术路线
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 研究方法
        1.3.4 技术路线
2 电容传感器设计
    2.1 电容式传感器结构类型确定
    2.2 极板式电容传感器检测原理
    2.3 传感器安装与制作
        2.3.1 电容式传感器结构设计
        2.3.2 传感器装配位置的确定
        2.3.3 电容式传感器极板长度设计
        2.3.4 电容传感器制作
    2.4 本章小结
3 电容传感器仿真分析
    3.1 ANSYS简介
    3.2 仿真过程
    3.3 仿真结果
    3.4 电容极板优化设计
    3.5 本章小结
4 电容传感器检测电路设计
    4.1 检测方法选择
        4.1.1 充/放电电容检测方法
        4.1.2 交流锁相电容放大电路
        4.1.3 AC电桥测量电路
        4.1.4 基于V/T变换的电容测量电路
        4.1.5 基于电荷放大原理的电容测量电路
        4.1.6 基于混沌理论的恒流式混沌测量电路
    4.2 微小电容检测系统总体设计
        4.2.1 硬件设计
        4.2.2 软件设计
    4.3 检测电路设计
        4.3.1 电容-数字转换芯片选型
        4.3.2 电容数字转换芯片简介
        4.3.3 基于AD7151的电容检测电路
        4.3.4 STM32F103C8T6控制电路与报警电路
        4.3.5 接口电路与电源电路
        4.3.6 OLED显示电路
    4.4 本章小结
5 玉米精量播种机排种性能监测系统试验
    5.1 试验材料
    5.2 电路测试
    5.3 仿真结果与测试结果对比分析
    5.4 种子下落速度对电容传感器检测效果的影响
    5.5 四种不同安装方式检测结果
    5.6 监测系统台架试验
        5.6.1 排种性能指标检测程序
        5.6.2 排种性能监测试验结果
    5.7 本章小结
6 结论
参考文献
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于电容信号的排种监测系统研究[J]. 田雷,衣淑娟,尧李慧,李衣菲,李爱传,刘坤,刘英楠,徐畅.  农机化研究. 2018(01)
[2]一种简易的播种机播种监测装置[J]. 杨友平,翁惠辉.  农机化研究. 2014(11)
[3]肉品质光谱检测中探头与样品距离对结果影响的校正[J]. 刘媛媛,彭彦昆,张雷蕾,王文秀,郑晓春.  农业机械学报. 2014(12)
[4]谷物联合收割机远程测产系统开发及降噪试验[J]. 李新成,李民赞,王锡九,郑立华,张漫,孙茂真,孙红.  农业工程学报. 2014(02)
[5]基于单片机控制的气力式免耕播种机监测系统[J]. 王振华,李文广,翟改霞,李志杰,张欣,王德成.  农业机械学报. 2013(S1)
[6]传感器产业现状和产业结构思考[J]. 徐开先,徐秋玲,刘沁.  仪表技术与传感器. 2013(09)
[7]基于Pcap01芯片的高精度微电容检测系统设计[J]. 邓丽莉,桑胜波,张文栋,唐晓亮,李朋伟,胡杰,李刚,菅傲群.  传感技术学报. 2013(08)
[8]位移传感器的技术发展现状与发展趋势[J]. 刘焱,王烨.  自动化技术与应用. 2013(06)
[9]基于平板结构的电容式粮食水分检测仪的设计[J]. 邱禹,李长友,徐凤英,麦智炜.  农机化研究. 2013(01)
[10]小麦秸秆含水率测量仪的设计与试验[J]. 郭文川,刘驰,杨军.  农业工程学报. 2013(01)

博士论文
[1]同步开沟起垄水稻机械化穴播技术研究[D]. 王在满.华南农业大学 2016
[2]基于电容法的棉花产量和播种量检测技术研究[D]. 周利明.中国农业大学 2014
[3]夏玉米免耕精播限制因素及其关键调控技术研究[D]. 赵霞.沈阳农业大学 2013

硕士论文
[1]流体穴播自动排种装置设计及试验研究[D]. 刘苏伟.沈阳农业大学 2017
[2]气吸式精播机施肥计量监测系统的设计与试验[D]. 王大可.黑龙江八一农垦大学 2017
[3]基于DEM-CFD耦合的气吸式玉米精密排种器工作过程仿真分析[D]. 孙舒畅.吉林大学 2016
[4]大豆播种监测系统数据传输技术研究[D]. 林二东.黑龙江八一农垦大学 2015
[5]玉米秸秆捡拾粉碎还田机及气吸式小麦精量播种机的设计与试验[D]. 路世康.山东农业大学 2014
[6]电容式排种性能检测传感器试验研究[D]. 任德良.吉林大学 2014
[7]基于电容传感器的排种器性能监测系统研究[D]. 刘阳.吉林大学 2013
[8]精密播种机工作状况实时监测系统研究与开发[D]. 杨永西.吉林大学 2013
[9]玉米精密排种器排种性能的试验研究[D]. 陈福德.内蒙古农业大学 2012
[10]基于平板式电容的微位移测量系统设计[D]. 郑银涛.大连理工大学 2010



本文编号：3648163