微电脑自动数粒仪技术特点详析.doc

微电脑自动数粒仪技术特点详析1 绪论数粒仪是一种能对农作物种子如稻、麦 豆类、油菜籽和芝麻进行自动数粒的数字显示电子测量仪器。基于农业的发展浙江托普仪器有限公司研制出了SLY-C系列的微电脑自动数粒仪，使用该仪器数粒，不仅可以大大节省数粒时间，而且数粒准确可靠。数粒仪的研制成功为农业科研单位、农业大专院校、种子系统和粮食部门提供考种，测量千粒重的先进测量设备。SLY-C型多用数粒仪性能较稳定，数粒误差不大于士4，数l000粒种子约需3分钟，当外界交流电源在l9O220伏范围内变化时，仪器能正常工作。该仪器已由有关农业部门试用，效果很好。为了使多用数粒仪具有高的数粒精度，更稳定的工作性能和更广阔的适用范围，我们将原研制的数粒仪电路作了重要修改和设计。在对光电转换装置大量试验的基础上，确定了光源和接收管的孔径，并提高其同心度，改进了电磁振动线圈的电源控制元件和机构。改进后的数粒仪经长期使用，证实其性能已满足农业科研的需要。2 电子数粒仪的发展电子数粒仪可以主要用于粮食作物如稻麦高粱等颗粒进行自动记数，在农业院校、农业科技推广站及种子公司考察种子品质指标测定千粒重有广泛应用。数粒仪作为一种精密电子测量仪器，经过精心设计研制、改进小批试制后 ,其主要性能已选到国外同类产品的先进水平，特别是数粒准确、快速，工作稳定可靠，寿命长等特点。而其价格却比国外产品低得多,且体积小，噪声低，很适合国内农业部门有关单位应用数粒仪的推广应用将使我国农业科研工作者在进行育种、选种过程中提高研究水平,节省大量时间。电子数粒仪除在农业院校、农业科技推广站及种子公司得到推广外，电子数粒仪在包装工业中得到了很好的应用与发展。一般来讲，包装机械都位于整个生产流程的末端，它必须快速灵活地适应不同产品，不同包装规格的需求，并且在越来越短的产品生产周期内方便地进行设备调整，而数粒仪在其中发挥了很重要的作用。在市场竞争中，知变善变，不断创新，以建立企业竞争优势。将数粒仪转化为商品，以增加其附加值，正确选择有发展潜力的产品是至关重要的。进行科学管理和高效率生产，节约能耗、物耗，降低产品成本。市场竞争日益加剧，唯一的出路是以积极态度迎接挑战，以过硬的功夫奋力拼搏，方能在危机中求得生存，在挑战中取得发展。电子数粒仪除在农业院校、农业科技推广站及种子公司得到推广外，电子数粒仪在包装工业中得到了很好的应用与发展。一般来讲，包装机械都位于整个生产流程的末端，它必须快速灵活地适应不同产品，不同包装规格的需求，并且在越来越短的产品生产周期内方便地进行设备调整，而数粒仪在其中发挥了很重要的作用。 在装袋机械中，除了对它的经济性(尽可能经济地装满一袋产品)有一定的要求外，还对它的调整性能提出了很高的要求，以便装袋机械可以快速完成新产品的包装，适应新包装材料和包装规格的要求，“装袋机械必须能对不同的散装物产品进行包装，这包括对会向外飞散的散装物产品、非常粘滞的以及粉尘般的散装物产品进行装袋。” 在工业企业生产中，小批量、多品种已成为发展趋势，对自动化装袋机械的基本要求是极短的设备调整时间，以此来提高生产效率。电子数粒仪的发展这也可以从包装机械演变过程中看出来。20年前，包装机械的研发设计中机械部件研发费用占全部的80%左右，控制软件的研发费用仅占全部研发费用的5%，而现在，软件和机械部分的比例各为40%，传感器采集各种各样的生产数据，向控制系统发送信息。大多数袋装机械可通过调用新的控制程序以适应新产品的包装，因为调用一个控制程序无需费时费力地调整设备，可以适应小批量多品种的需要。2.1 数粒仪的型号型号SLY-ASLY-BSLY-C功能区别专数水稻小麦（中粒），油菜，蔬菜，花卉，烟草（小粒）等中小粒种子 标准配置：主机一台，中小粒样品盘一只专数玉米，大豆，葵花子等大粒种子标准配置：主机一台，大粒样品盘一只大中小粒种子通用型标准配置：主机一台，大数粒盘一只，中小数粒盘一只1、 料旋钮 2、自校旋钮 3、数码管 4、电源开关 5、复零计数开关 6、预置拨盘 7、卸料盘旋钮 8、料盘 9、保险丝 10、盛料抽门 11、大颗粒出料口2.2 电子数粒仪工作原理为了保证生产的顺利进行，对电子数粒仪的要求也有很高的要求。其工作原理： 电磁振动盒使种子逐粒排队送料，落入光电转换槽后形成光电脉动，经放大整形倒相后送入计数电路，以LED数码管显示读数。预置用拔盘开关，当计数到预置数后，停止送料，停止记数。仪器设有自校频率，便于检查计数电路及预置的正确性。（1）电磁振动送料装置：种子放在料盘上，料槽成螺旋形。（2）在螺旋槽上升的种子，到达落料口落下，通过光电转换区投影到硅光电池上产生电流变化，经脉动放大整形后得到光电计数脉动，送入计数电路计数显示。（3）计数显示电路采用CC4518双BCD加计数器，并以CC4511（“HEF4511）BCD-7段锁存/译码/驱动器，译码后驱动共负极LED发光数码管显示，四位数的LED输入端串入限流电阻，使笔划亮度均匀。CC4518计数输入端有时钟端（CL），时钟允许端（EN）和复位端“R”，个位数时EN=“1”（高压平）计数脉动由“CL”输入，正跳变触发，后面三位均是CL=“0”（低电平）由EN输入，负跳变触发。（4）预置自停电路的控制信号由开关二极管，指轮拔盘开关与四输入端的与非门联接，当拔盘预置数与计数数字相符时，继电器吸合，从而切断计数输入，使计数输入端接地，停止送料，LED显示出预置数字。3 数粒仪的设计（一）农作物种子的优劣，对其生产和产量起着决定性的作用。为了提高农业产量，在培育、选 择优 良品种过程 中需要对种子进行评价，通常“千粒重来衡量，这就需要先数 1000粒种子。用人工数既费时间，又麻烦，如种子样品种类很多的话，要花费很多时间，数多了还容易出错有些种子，例如油菜籽，由于是很小的圆颗粒，数的时候油菜籽滚来滚去，很难数准。而采用电子量仪器计数，不但数粒速度快，而且数粒准确可大大节省数粒的时间。SLY-C型多用数粒仪，不仅能对稻麦、豆类等大颗粒种子进行自动数粒，还能对油菜籽、芝麻等小颗粒种子自动计数，起到一机多用的功能。该仪器采用红外发射和和接收的光电转换装置，数粒准确，工作稳定，噪声低不会随着时间的增加而出现数粒不准的现象，故仪器的可靠性好、寿命长。3.1 基本工作原理 SLY-C型多用数粒仪的工作原理是利用电磁振动式自动送料机构，将待测谷粒逐个排队，谷粒到达下料口时自由落下，切断光路形成一个脉冲，经脉冲计数电路计数后。由数码管直 接显示各粒颗数。电磁振动式送料机构由电铁芯、振动料斗盘，衔铁以及弹簧片构成。料斗盘通过呈 120。 等分布的三组弹簧片固定在底板上。当电磁线圈通过交流电时，在 c型铁芯和衔铁之间产生磁场，从而吸引料斗盘。由于固定料斗盘的弹簧片与底板间有一倾角，铁芯对衔铁的吸引力使弹簧片在水平方向对料斗盘产生一个拉力。如果料盘内放入谷粒 ，它就会在料斗盘上作平移运动因使用的是50HZ交流电，因此谷粒一面上下振动 ，一面同时沿着料斗盘圆周的螺旋 V形槽滑道作单向运动，从而完成了送料的作用。电磁线圈如采用几个抽头，便可调节送料速度，以适应不同尺寸谷物数粒的要求。光电转换装置由光电发射管、光源孔、接收孔、光接收管和光电流脉冲放大器组成。仪器开启后，光源发出的光照射到接收管上，形成光电流。当谷粒从料斗盘落粒槽口下落时，遮断一次光路，使光电流产生一次变化，这一微弱弱的电流变化，经光电脉冲放大器整形后 ，便形成了计数脉冲。将这些计数脉冲送入计数电路，便可精确测定脉冲数，并由数码管直接显示谷物颗粒数为了能数出预先确定的谷物颗粒数(例如要数 1000粒或 500粒)，本仪器设计了预置电路，以实现预置功能。它由比较器、拨码器和自停控制电路组成将拨码器拨到预置值，当仪器计数到预置值时，比较器给出一控制信号，使自停控制电路切断电磁线包的供电，这时料斗盘停止送科，而显示器保留所数的颗粒数。3.2 结构和电路SLY-C型多用数粒仪由自动送料机构、光电转换装置和脉冲计数电路三部分组成。3.21 自动送料机构本仪器采用三组弹簧片的电磁振动式自动送料机构，其结构如下图所示：1、料豆盘 2、衔铁 3、弹簧片 4、C型铁心 5、电磁线圈 6、底板 7、减振泡沫垫电磁铁由C型铁芯、电磁线圈和衔铁组成，C型铁芯的效率比E型铁芯高，而且其端面光滑平整，与衔铁形成的磁隙一致。使振动均匀，励磁功率降低，且噪声低。料斗盘采用注塑成型，并将衔铁压人，其外径120。可满足各种农作物各粒的送料要求。对利用电磁振动原理的送科机构来说。由于电磁振动引起的交流共振噪声一般都较大， 且难以消除。本仪器在减小共振噪声方面作了特殊考虑。首先，选择弹性较好的材料作弹簧片，以增大磁隙；将振动料斗盘固定在一块厚底板上，底板的重量比料斗盘大10倍以上，从 而使共振噪声大大降低；另外，底板下除用减振橡皮垫脚外，还加了一块软泡沫，进一步减小了噪声。3.3 光电转换装置 在SLY-C型多用数粒仪中，采用了红外发光二极管作为光源，红外光电二极管做光接收器。经过反复测试，证实其性能优于小电珠可见光源，长期工作后发光强度不变，稳定性好，受外界干扰小，寿命极长，无需更换所设计的光电脉冲放大电路为三级晶体管脉冲成形放大器，工作稳定，无需调整。3.4 脉冲计数电路 本仪器的脉冲计数电路完成脉冲展宽、计数、显示、比较和预置自停等功能，其方框图，来自光电脉冲放大电路的计数脉冲，由双十进计数器进行计数后，经 BCD七段译码驱动器，送至LED数码管，显示谷粒数。预置功能由8421四位拨码器设定预置值，当谷粒数等于预置值时，比较器给出信号。由RS触发器触发控制器中的继电器动作，切断电磁线圈中的电流，实现停机计数电路中的集成块采用低功耗 TTL电路，工作稳定可靠 ，能连续长期工作。3.5 调试和性能 SLY-C型多用数粒仪的调试主要是电磁铁磁隙和光电脉冲放大工作点的调整。3.51 电磁铁磁隙的调整电磁铁磁隙是由料斗盘下的衔铁和 C型铁芯形成的间隙 ，这一间隙对料斗盘的振动幅 度、送抖速度、振动噪声的影响很大。电磁铁磁隙较小时，料斗盘振动幅度大，送料速度快。但送料速度太快时，由于谷粒在落 料槽口下落时抖动大，或两颗同时落下，使数粒误差增大，另外，这时振动噪声较大。电磁铁磁隙增大时，料斗盘振幅减小，送料速度减慢，形成逐粒排队的分布，这时振动噪声较小。但电磁铁磁隙太大时，送料速度过慢，导致计数速度太慢。如果磁隙调整得不均匀，谷粒在送料过程中抖动大，容易从滑道槽中落下，影响数粒速度，同时使振动噪声明显增加。3.52 光电脉冲放大工作点的调整 为使光电脉冲放大电路工作