一种槽轮式变量排肥掺混装置的控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种槽轮式变量排肥掺混装置的控制系统，属于农业机械与装备领域的智能控制系统。

背景技术：

近年来国内不少科研单位和院校都在研究变量施肥器，但这种研制大多都在传统机型上进行改造，只能进行一种肥料变量施肥，如果携带单质化肥，为了满足田地对各种营养物质以及微量元素的需求，施肥器就需要不断的重复工作，这样就增加了人力物力的消耗。现如今，化肥种类越来越多，丰富多样，农民们大多使用复合肥，复合肥的优点是营养元素较为丰富，物理性状较好，相对可以满足农业生产的要求，并可以促进作物的高产稳产。但是它还存在不容忽视的缺点，在实际作业中，不同的土壤、不同的环境、不同的农作物所需要的营养种类、数量和比例是不同的，但是复合肥在生产中已经将各种营养配比固定了，不能按需分配，最终可能导致土壤中某种营养元素过剩，同时还影响农作物对其他营养元素的吸收，或者可能使土壤中某种营养元素不足，不利于农作物的正常生长。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种槽轮式变量排肥掺混装置的控制系统；目的在于提供一种应用于实现对肥料按配方进行变量混合的智能控制系统，该系统可以实现：设定排肥比例配方、对不同肥料单步排肥质量进行校准、不同种类肥料均匀混合，并直观的将工作情况显示于19264液晶显示屏上，具有排肥精确度高、混合度高、稳定性好及操作简便等优点。

本实用新型能够使多种肥料变量混合，又能根据不同土壤、不同环境、不同作物实现氮磷钾精确配比，充分利用土壤的生产能力。不但可以提高化肥的利用率，对改善土壤环境也有很大的帮助。

一种槽轮式变量排肥掺混装置的智能控制系统，包括嵌入式主控制器、隔离缓冲单元、执行单元、液晶显示屏和电源模块。

所述嵌入式主控制器，选择STM32芯片作为主控MCU。所述STM32芯片控制每个步进电机排肥所需的转速，通过调整脉冲频率，生成脉冲信号输出到隔离缓冲单元。

所述隔离缓冲单元为74LS244芯片，嵌入式主控制器和执行单元通过隔离缓冲单元连接，防止电流反冲烧坏STM32芯片，同时74LS244放大了引脚的驱动电流，增强了主控制器驱动性能。

所述执行单元包括步进电机驱动器和步进电机；步进电机驱动器接收到脉冲信号，驱动步进电机按设定的方向转动。

所述液晶显示屏与嵌入式主控制器通过数据线和控制线连接，所述数据线是I/O信号,所述控制线是输入信号，用于液晶显示屏与主控制器之间传输数据、命令和状态。

所述电源模块包括开关电源及降压模块，所述开关电源将市电电源稳定的转换成一路36V直流电压供给步进电机驱动器，同时将36V直流电压转化为三路5V直流电压供给嵌入式主控制器、液晶显示模块及隔离缓冲模块。

使用时，通过校准每个步进电机转动时的排肥量，得到每个槽轮的单步排肥量，嵌入式主控制器根据每个槽轮设定的肥料质量得到每个步进电机所需要转动的步数，嵌入式主控制器通过调整输出脉冲的频率，来控制步进电动机转速，完成混合度良好的变量排肥。

本实用新型的优点：

1、本实用新型排肥精确度高、不同肥料混合度高、稳定性好及操作简便等优点，可以满足肥料变量排肥掺混装置的智能控制。

2、能够保证人机最优配合，且配件都是标准件，成本低廉且稳定可靠。

附图说明

图1是智能控制系统整体结构图。

图2是智能控制系统结构框图。

图中：

1、槽轮式变量排肥掺混装置，2、步进电机，3、步进电机驱动器，4、嵌入式主控制器及液晶显示屏，5、电源模块及隔离缓冲单元。

具体实施方式

将本控制系统安装在现有槽轮式变量排肥掺混装置上；

实施例1：参照图1。一种槽轮式变量排肥掺混装置的智能控制系统，包括嵌入式主控制器、隔离缓冲单元、执行单元、液晶显示模块、电源模块。

所述嵌入式主控制器，其选择STM32F103VCT6芯片作为主控MCU芯片。所述STM32芯片通过校准每个步进电机转动2000步时的排肥量，分别计算出每个槽轮单步排肥量g_x(x＝1,2,3,…n)；选择变量排肥的配方时,嵌入式主控制器根据每个槽轮的肥料质量G_x(x＝1,2,3,…n)，分别计算出完成排肥每个步进电机所需要转动的步数N_x(x＝1,2,3,…n),调整主控制器输出的脉冲频率来控制步进电机的转速，生成脉冲信号输出到隔离缓冲单元。

所述隔离缓冲单元由74LS244芯片构成，嵌入式主控制器和执行单元通过隔离缓冲单元连接，防止电流反冲烧坏STM32芯片，同时74LS244放大了引脚的驱动电流，增强了主控制器驱动性能。

所述执行单元有4组HB542型步进电机驱动器和57BYG250-76型步进电机组成，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。执行单元中的步进电动机接受主控MCU发出的PWM信号完成变量排肥掺混任务。

所述液晶显示单元是由行驱动器S6B0107芯片、列驱动器S6B0108芯片、显示存储器和一块192×64的图形液晶屏等器件通过PCB组装成一体的输出设备。所述液晶显示单元与MCU微控制器单元通过8根数据线和6根控制线连接，所述数据线是I/O信号,所述控制线是输入信号，用于液晶显示单元与主控MCU之间传输数据、命令和状态。

所述电源模块由包括JM-360W-36V开关电源及DC36V-5V降压模块组成，所述开关电源主要作用是将市电电源稳定的转换成一路36V直流电压供给步进电动机驱动器，同时将36V直流电压转化为三路5V直流电压供给嵌入式主控制器、液晶显示模块及隔离缓冲模块。

使用时，步骤如下：

(1)通过校准每个步进电机转动2000步的排肥量G_a(a＝1,2,3,…n)，G_a单位：克；根据公式(1)分别计算出每个槽轮的单步排肥量g_x(x＝1,2,3,…n)，g_x单位：克；

g_x＝G_a/2000(a,x＝1,2,3,…n) (1)

(2)嵌入式主控制器根据每个槽轮设定的肥料质量G_x(x＝1,2,3,…n)G_x单位：克，根据公式(2)分别计算出每个步进电机所需要转动的步数N_x(x＝1,2,3,…n)，N_x单位：步；

N_x＝G_x/g_x(x＝1,2,3,…n) (2)

(3)为保证变量排肥的混合度，每个槽轮需同时在相同时间T内完成各自的排肥量，即需要保证时间上的归一化,根据公式(3)分别计算出每个步进电动机的转速V_x，单位：步/秒；

V_x＝N_x/T(x＝1,2,3,…n) (3)

(4)嵌入式主控制器通过调整输出脉冲的频率，来控制步进电动机转速，完成混合度良好的变量排肥。

本实用新型的控制步骤可以根据现有技术编程实现。