氣動射種裝置的設(shè)計論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本研究的核心是氣動射種，這是一種（與土壤）非接觸式的播種方式。為了進一步探索氣動射種的可行性，專門設(shè)計并試制了氣動射種試驗裝置。氣動射種試驗裝置由機架、步進電機、射種元件、電磁鐵、電磁閥，控制電路等組成。用步進電機驅(qū)動排種器；電磁鐵和電磁閥分別控制射種元件中排種閥和電磁閥的開關(guān)；控制電路實現(xiàn)步進電機、電磁鐵和電磁閥的協(xié)調(diào)動作，完

2、成送種、排種、射種這一工作過程；同時通過修改程序來控制試驗參數(shù)；對射種元件中關(guān)鍵部件（排種腔體、噴嘴）的設(shè)計采用理論分析結(jié)合實際的方法，得出合理的形狀和尺寸。裝置的工作原理是：排種器排種后開啟排種閥，種子落入排種腔體后關(guān)閉排種閥，開啟電磁閥，種子隨著高速氣流通過噴嘴噴射而出，完成一次射種。本論文首次提出了氣動射種這一新型的非接觸式播種方式，經(jīng)過理論上的深入探討，開始氣動射種裝置的研發(fā)，旨在開辟氣動射種這一非接觸式播種研究新領(lǐng)域，探索氣動

3、射種播種的機理和方法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：氣動射種，播種方式，射種器，農(nóng)業(yè)技術(shù)，播種器裝置 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The core of the research is pneumatic seeding which is kind of planting whose charac

4、ter is untouched soil. This equipment is comprised of trestle, stepper motor, seed-shooting components, electromagnet, and pneumatic jet valve. The stepper motor drives seed-falling devicel;the electromagnets and pneumat

5、ic jet valve control the switch of seed-falling valve and pneumatic-jet valve respectively; Control circuit coordinates the stepper motor and the electromagnet, Completed the work process of deliv</p><p>　　K

6、ey words: pneumatic shooting-seed,the manner of seeding,shooting-seed appliance,agriculture technology,seeding implement </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要····

7、3;····································&#

8、183;····································

9、····································

10、3;I</p><p>　　Abstract·······························

11、····································

12、3;····································&#

13、183;·II</p><p>　　目錄······························

14、83;····································&

15、#183;····································

16、;·········III</p><p>　　第一章 緒論······················&

17、#183;····································

18、;····································

19、83;·····1</p><p>　　1.1 課題的提出及意義·························

20、;····································

21、83;···················1</p><p>　　1.2 播種機械的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢··········&

22、#183;····································

23、;····················1</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)外播種機的發(fā)展現(xiàn)狀·········

24、83;····································&

25、#183;····················1</p><p>　　1.2.2 播種機械的發(fā)展趨勢·········&

26、#183;····································

27、;···························2</p><p>　　1.3 機電一體化與農(nóng)業(yè)機械···

28、;····································

29、83;································3</p><p>　　1

30、.3.1機電一體化技術(shù)與播種機械的結(jié)合·································

31、83;····················· 5</p><p>　　1.4氣動射種的研究現(xiàn)狀·········

32、····································

33、3;······························6</p><p>　　1.5 主要研究內(nèi)容&#

34、183;····································

35、····································

36、3;·········6</p><p>　　1.6 本章小結(jié)·····················

37、3;····································&#

38、183;························7</p><p>　　第二章 機械裝置的設(shè)計······&

39、#183;····································

40、;····································

41、83;8</p><p>　　2.1 總體設(shè)計方案······························&

42、#183;····································

43、;····················8</p><p>　　2.2 裝置總體設(shè)計··········

44、83;····································&

45、#183;·································8</p><

46、p>　　2.3 行走裝置的設(shè)計·································&#

47、183;····································

48、·········9</p><p>　　2.4 射種裝置的設(shè)計·····················

49、83;····································&

50、#183;············9</p><p>　　2.5 送種機構(gòu)的設(shè)計··················

51、;····································

52、83;·····························11</p><p>　　2.6 其它附屬設(shè)備的設(shè)計、選擇及

53、注意事項····································

54、·········13</p><p>　　2.6.1 噴嘴的設(shè)計·····················

55、83;····································&

56、#183;························13</p><p>　　2.6.2 種箱的設(shè)計·····

57、3;····································&#

58、183;····································

59、···16</p><p>　　2.6.3 輸種管的設(shè)計···························&#

60、183;····································

61、················16</p><p>　　2.6.4 排種器機械結(jié)構(gòu)··············&

62、#183;····································

63、;························16</p><p>　　2.7 本章小結(jié)······

64、3;····································&#

65、183;····································

66、············17</p><p>　　第三章 氣動射種裝置的電路設(shè)計··················

67、····································

68、3;··18</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)概述····························&#

69、183;····································

70、····················18</p><p>　　3.1.1 控制電路綜述··········&#

71、183;····································

72、·································18</p><p>

73、;　　3.2 步進電機的選擇··································&

74、#183;····································

75、;19</p><p>　　3.2.1 步進電機的工作原理·····························

76、3;····································&#

77、183;·····19</p><p>　　3.2.2 步進電機的優(yōu)點························

78、83;····································&

79、#183;··········20</p><p>　　3.2.3 驅(qū)動控制系統(tǒng)的組成···················

80、····································

81、3;················20</p><p>　　3.2.4 步進電機的應(yīng)用··············

82、;····································

83、83;·····················21</p><p>　　3.2.5 控制系統(tǒng)的程序運行········&#

84、183;····································

85、·························23</p><p>　　3.3 電磁鐵的選擇和控制·····&

86、#183;····································

87、;····························24</p><p>　　3.3.1 電磁鐵的選擇··&

88、#183;····································

89、;·································24</p><p&g

90、t;　　3.3.1 電磁鐵的控制··································

91、;····································

92、83;·········24</p><p>　　3.4 PLC的選擇和控制····················

93、83;····································&

94、#183;······················25</p><p>　　3.4.1 PLC的優(yōu)點·······

95、83;····································&

96、#183;························25</p><p>　　3.4.2 PLC的選擇·····

97、83;····································&

98、#183;·························25</p><p>　　3.5. 控制電路的設(shè)計····

99、83;····································&

100、#183;····································

101、;···26</p><p>　　3.6 本章小結(jié)···························

102、3;····································&#

103、183;··························26</p><p>　　第四章 結(jié)論·····

104、;····································

105、83;····································&

106、#183;·········27</p><p>　　結(jié)論······················&#

107、183;····································

108、····································

109、3;·27</p><p>　　參考文獻······························

110、83;····································&

111、#183;····················29</p><p>　　致謝···········&#

112、183;····································

113、····································

114、3;······················30</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的提出及意

115、義</p><p>　　迄今農(nóng)作物機械化播種基本都是由入土裝置先入土再將種子播入土壤的方式。由于入土裝置與土壤直接作用，傳統(tǒng)播種方式動力消耗較大，且不能適應(yīng)近年來發(fā)展起來的多種先進農(nóng)藝技術(shù)要求。隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化區(qū)域布局的初步形成，以及農(nóng)業(yè)向環(huán)保、節(jié)水和可持續(xù)化發(fā)展的趨勢，對農(nóng)業(yè)資源的合理利用和農(nóng)業(yè)裝備的技術(shù)水平都有了新的要求，并且多種先進農(nóng)業(yè)播種技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，機電一體化也技術(shù)越來越多的應(yīng)用

116、于農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域。</p><p>　　近幾年年來，傳統(tǒng)播種方式已經(jīng)不能滿足飛速發(fā)展的農(nóng)業(yè)新技術(shù)的要求，在農(nóng)業(yè)新技術(shù)領(lǐng)域，旱作農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)都對播種提出了新的要求。例如，它需要播種機械根據(jù)土壤肥力等條件的變化來決定不同的播種密度和不同的播種深度。這種更具質(zhì)量化、智能化的播種要求靠接觸式播種實現(xiàn)是及其困難的，因此，對非接觸式播種機械的設(shè)計和研發(fā)成為必然。氣動射種裝置是設(shè)想利用高壓氣流在不影響種子發(fā)芽的損傷程

117、度內(nèi)將種子播種到土壤中去，省略了入土裝置，降低了能耗。本設(shè)計設(shè)想希望能通過本次研究，開辟氣動射種這一非接觸式播種研究的新領(lǐng)域，并為以后的非接觸式播種機械的開發(fā)和研制提供理論支持，如研制成功，必將帶來播種機械化領(lǐng)域的一場革命。</p><p>　　1.2播種機械的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢</p><p>　　1.2.1 國內(nèi)外播種機的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在國外：目前國

118、外精密播種機已達到相當(dāng)完善的程度，在精密播種機上除了設(shè)有完善的整地、覆土、鎮(zhèn)壓及施肥、灑農(nóng)藥裝置外，其排種裝置多采用新的工作原理，包括各種氣吸式排種原理與機械式排種原理，以保證單粒精密播種。另外，液壓技術(shù)及電子技術(shù)也在播種機上得以應(yīng)用。20世紀(jì)80年代，美國、澳大利亞、加拿大、法國等西方國家開始研制并廣泛使用氣力式精密播種機械，其中氣流一階分配式集排排種系統(tǒng)大量應(yīng)用在谷物條播機上。</p><p>　　在國內(nèi)：我

119、國的播種機以傳統(tǒng)的谷物條播機為主，與小型拖拉機配套的播種機及畜力播種機目前仍占主導(dǎo)地位。全國有500家左右的企業(yè)生產(chǎn)播種機，其中只有10家生產(chǎn)與大中型拖拉機配套的播種機，與小拖配套的播種機和畜力播種機的產(chǎn)量已占到全國播種機產(chǎn)量的90%以上。近幾年，我國的聯(lián)合作業(yè)播種機發(fā)展也較快，其機具主要有播種一施肥聯(lián)合作業(yè)機、耕作—播種聯(lián)合作業(yè)機、松土—施肥—覆膜—穴播聯(lián)合作業(yè)機和施水—播種聯(lián)合作業(yè)機等，目前又發(fā)展了鋪膜播種聯(lián)合作業(yè)機。我國從20世紀(jì)

120、60年代開始發(fā)展精密播種機械，過程經(jīng)過了仿制、自行研制、到應(yīng)用的發(fā)展階段?，F(xiàn)在精少量播種機具推廣勢頭強勁，小麥精少量播種機和中耕作物精密播種機推廣應(yīng)用迅速。</p><p>　　1.2.2播種機械的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟的調(diào)整和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化區(qū)域布局的初步形成，以及農(nóng)業(yè)向環(huán)保節(jié)水可可持續(xù)化發(fā)展的趨勢，對農(nóng)業(yè)資源的合理利用和播種機械的技術(shù)水平都有了新的要求。由于現(xiàn)代的農(nóng)業(yè)

121、播種機械是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的持續(xù)、合理利用的重要手段，因此21世紀(jì)我國的農(nóng)業(yè)播種機械的發(fā)展方向是：</p><p>　　1、發(fā)展有利于耕地資源保護的聯(lián)合播種機械；。播種聯(lián)合作業(yè)是指在播種的同時，完成耕整地、施肥、噴灑液等作業(yè)，其優(yōu)點是一次可以完成多項作業(yè)，作業(yè)效率高，保證及時播種，提高產(chǎn)量，可以充分利用配套動力，節(jié)省能源，降低作業(yè)成本，與傳統(tǒng)播種方法相比，聯(lián)合播種的勞動消耗的作業(yè)費用約降低30%。</p>

122、<p>　　2、發(fā)展有利于節(jié)水和水資源有效利用的播種機械；隨著全球淡水資源的匱乏，特別是我國屬于嚴(yán)重缺水國家，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)具有深遠的意義和廣闊的前景。從1996年開始，農(nóng)業(yè)部累計投資1億多元，建設(shè)了一批旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)示范基地和行走式節(jié)水灌溉示范區(qū)，通過農(nóng)藝、農(nóng)機、生物、工程等綜合措施的應(yīng)用，完成了一批以坡改梯生土熟化農(nóng)田工程、集雨節(jié)水補灌等為重點的高標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，有效改善了旱區(qū)農(nóng)業(yè)基本條件。農(nóng)業(yè)部還在全國各地累計推廣了水

123、稻“淺濕曬”灌溉、“坐水種”、“行走式節(jié)水”、施用抗旱保水劑、地膜與生物覆蓋等節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)措施3.4億畝左右，發(fā)展田間及大棚集雨節(jié)水和噴、微、滲灌等技術(shù)措施1000萬畝。21世紀(jì)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展將面臨嚴(yán)峻的水資源供求矛盾的挑戰(zhàn)。大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，已引起中央和各有關(guān)方面的高度重視。目前農(nóng)業(yè)部已組織編制了《全國節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2001-2015年）》和《西部地區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)規(guī)劃（2001-2005年）》，對我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的下

124、一步發(fā)展展示了藍圖[2]。</p><p>　　3、發(fā)展能有效提高生產(chǎn)效率、降低能耗的播種機械；傳統(tǒng)的播種裝置和土壤直接接觸，用播種機的開溝器現(xiàn)在土地表面開道溝，然后通過輸種管利用種子自身的重力滑落到土壤中的這接觸式播種耗能費時，開發(fā)研制新型的節(jié)能降耗的播種機械將成為必然。</p><p>　　4、發(fā)展自動化、智能化更高的播種機械。目前國外正在發(fā)展一些新的播種技術(shù)，如日本提出適合蔬菜的靜電

125、播種，英國提出適合于蔬菜的液體播種、適合于牧草的超音速播種，還有目前廣泛應(yīng)用的種子帶播種等。例如液壓等新技術(shù)在國外播種機的應(yīng)用也日益廣泛。美國塞科爾5000型氣壓式播種機用液壓馬達驅(qū)動風(fēng)機；東德A—697型精密播種機裝有供驅(qū)動排種錐體的液壓馬達，當(dāng)?shù)剌喕瑒訒r，液壓馬達啟動，以保證排種錐體的轉(zhuǎn)速與機器前進速度相協(xié)調(diào)，同時也用以操作開溝器的升降，在大寬幅的播種機上還用液壓折疊機架，以便安全運輸</p><p>　　近

126、年來，隨著立體農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)、精細農(nóng)業(yè)口號的提出，我國的農(nóng)業(yè)機械裝備的類型、功能也在不斷變化，應(yīng)用領(lǐng)域壓在逐年擴大。電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展以及先進的制造技術(shù)、新材料的涌現(xiàn)，推動農(nóng)業(yè)機械特別是播種機械向智能化和自動化的方向發(fā)展，使得原來傳統(tǒng)機械本來無法作業(yè)的項目也逐漸實現(xiàn)了機械化。農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)、自動化技術(shù)和智能化技術(shù)的相互補充、相互促進，與生物技術(shù)一起推動了播種機械化發(fā)展史的迅速前行。</p><p>　　1

127、.3機電一體化與農(nóng)業(yè)機械</p><p>　　采用機電一體化技術(shù)的農(nóng)業(yè)機械，極大的改進了農(nóng)業(yè)機械的質(zhì)量和性能，使得農(nóng)業(yè)機械更具智能化。目前，國外越來越多的播種機采用機電一體化技術(shù)，提高了播種機的工作可靠性、簡化操作、減輕勞動強度、減少輔助時間、提高勞動生產(chǎn)率。</p><p>　　1966年，Dickey－John公司就在播種機上采用了光電傳感器用于監(jiān)視單行播種。80年代，又采用了基于雷達

128、的測速儀用來測量行走速度、播種精度和谷物漏播的監(jiān)視裝置，利用微處理器控制肥料分配與噴灌，以及一個液晶顯示器用于顯示發(fā)動機速度、拖拉機滑移率、行走速度和每小時的工作面積[3]。</p><p>　　美國80年代中期研制出一種播種機監(jiān)視系統(tǒng)—Pioneer Ⅰ，該監(jiān)視系統(tǒng)可以用于所有類型的播種機，包括谷物條播機、氣吸式播種機和蔬菜播種機。排種傳感器和速度傳感器傳遞數(shù)據(jù)，顯示某行工作正常；同時LCD顯示播種面積、速度、

129、每行播種量和粒距。并能實現(xiàn)故障報警[4]。</p><p>　　1982年，日本研制出一套排種系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一圓盤式排種器和一個周期性驅(qū)動電路組成，周期時間同種子和種道分離時間相一致，種子在種道上的運輸由電磁設(shè)備控制，這樣種子被連續(xù)排至種溝[5]。</p><p>　　日本90年代初又研制了一套電磁操作的排種裝置，用于電子控制的氣力精播機。該系統(tǒng)由一個高性能的電磁閥、一個數(shù)據(jù)采集與控制器和

130、一個排種器組成。該控制系統(tǒng)主要用于控制電磁閥的動作，排種性能可以根據(jù)種子下落間隔進行調(diào)整。試驗室測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能保證較好的排種精度，調(diào)整排種參數(shù)更加容易，而且全面提高了播種機的使用效率[6]。</p><p>　　日本近年來在研究蔬菜播種機施肥和排種的排量自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先獲取地輪地轉(zhuǎn)速信號，并根據(jù)這個信號控制排肥和排種軸地轉(zhuǎn)速來控制排量。這樣排種和排肥不受拖拉機速度地影響[7]。</p>

131、<p>　　1995年，波蘭科學(xué)家開發(fā)了一套UKS-1型排種器地電子控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)與s078 polonez 播種機配套使用，也可以用于具有相同結(jié)構(gòu)的其他播種機。該系統(tǒng)可根據(jù)工作幅寬、地輪半徑及不同機型進行編程。使用該系統(tǒng)可以提高工作效率，改進操作條件[8]。</p><p>　　國內(nèi)精密播種機監(jiān)控系統(tǒng)的研究起步較晚，主要是引進國外的產(chǎn)品。1996年山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了精密播種機工況自動監(jiān)視及播

132、種量數(shù)顯系統(tǒng)；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)近幾年也將虛擬儀器用于農(nóng)機控制檢測對農(nóng)機的各項性能進行控制檢測。</p><p>　　1.3.1機電一體化技術(shù)與播種機械的結(jié)合</p><p>　　準(zhǔn)確而精密的播種不但可以節(jié)省種子，節(jié)省田間移苗、補苗所需要的勞動力，而且有利于作物生長，便于田間管理。在國外，不但玉米、甜菜、大豆等作物大量采用精密播種，而且部分傳統(tǒng)的谷物條播也采用精密播種，據(jù)介紹準(zhǔn)確而精密的播種可以

133、比傳統(tǒng)的播種方式增產(chǎn)10-30％。精密播種是一種先進的播種技術(shù)，需要有更先進的排種、送種的機械裝置，更需要有精確度較高的控制系統(tǒng)。氣吸式播種機對種子要求不嚴(yán)格，容易達到精密點播，作業(yè)速度也比機械式高，因此在玉米、大豆、棉花等作物的精密播種機上采用的越來越普遍。近幾年來，，在農(nóng)業(yè)新技術(shù)領(lǐng)域，隨著旱作農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)口號的提出，對播種機械提出了更高的要求。例如，它需要播種機械根據(jù)土壤肥力等條件的變化來決定不同的播種密度和不同的播種深

134、度；甚至更根據(jù)作物生長的需水量來來嚴(yán)格控制播種時水的用量。這種更具質(zhì)量化、智能化的播種要求都要求有精確、智能的控制系統(tǒng)，和機械控制系統(tǒng)相比較，電氣控制系統(tǒng)更能滿足未來播種機械的需求，所以要進一步提高精密播種質(zhì)量，采用機電一體化技術(shù)是開發(fā)質(zhì)量化、智能化農(nóng)業(yè)機械的必由之路。</p><p>　　所謂機電一體化技術(shù)是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)與機械技術(shù)結(jié)合而成的綜合技術(shù)，一般由以下幾部分組成：機械本體部分、動力

135、部分、傳感部分、驅(qū)動部分、執(zhí)行部分、控制及信息處理部分。近年來，由于計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣控制元件的不斷完善，大量的電氣元件被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械，并且都達到了理想的預(yù)期目標(biāo)。早在80年代初，西方國家就開始將電子技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械的轉(zhuǎn)速測量，聯(lián)合收割機的損失監(jiān)視、速度控制，噴灌流速的測量等，并不斷致力于降低產(chǎn)品造價、改進工作性能及改善農(nóng)業(yè)環(huán)境影響的研究。這類系統(tǒng)一般包括傳感器、顯示屏、控制單元、執(zhí)行機構(gòu)、專家系統(tǒng)等。從目前農(nóng)業(yè)機械的發(fā)

136、展趨勢看來，在未來的農(nóng)業(yè)機械發(fā)展領(lǐng)域，機電一體化技術(shù)將被廣泛的應(yīng)用于各種類型的農(nóng)業(yè)機械，將使傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械發(fā)生質(zhì)的飛躍。將極大的提高播種的質(zhì)量，節(jié)省能源，提高勞動生產(chǎn)率。 </p><p>　　1.4氣動射種研究現(xiàn)狀</p><p>　　刁培松教授根據(jù)我國現(xiàn)階段對播種機械的高質(zhì)量化、智能化的要求，提出了氣動射種這一概念，目前在播種領(lǐng)域國內(nèi)外還沒有相關(guān)氣動射種的研究。本研究將對氣動射種的可行

137、性進行了初步的研究，并初步對氣動射種的各種基本因素，比如射種壓力、噴嘴大小、高壓氣流的流速、射種腔體的密封要求、噴嘴離地面的高度等進行初步摸索，雖然氣動射種屬于比較先進的播種方式，較傳統(tǒng)的接觸式播種方式具有較多的優(yōu)越性，但它尚處于理論探討和試驗階段，仍需要投入更多的人力、物力和財力進行更多的試驗研究，以達到實際性的應(yīng)用。</p><p><b>　　1.5主要研究內(nèi)容</b></p&g

138、t;<p>　　本課題綜合了機械技術(shù)、電子技術(shù)和PLC控制技術(shù)，對氣動射種領(lǐng)域進行初步研究，為播種方式提供一種新的思路，所以研究的內(nèi)容也僅僅是做初步的基礎(chǔ)性研究。</p><p>　　1、 針對氣動射種的特點設(shè)計一套可行的機械試驗性裝置，并用本套裝置進行試驗研究。</p><p>　　2、 對具體的試驗裝置做出一套便于修改的控制電路，實現(xiàn)對排種和氣動射種的控制。實驗裝置用精密

139、的電氣化元件PLC控制器控制排種和氣動射種。精確度上達到了良好的預(yù)期效果</p><p>　　3、 進行具體試驗，對本套裝置的排種器進行排種試驗，同時利用本套裝置做氣動射種的試驗。找出射種深度和具體壓力、射種時間的關(guān)系，確定影響射種深度的參數(shù)，建立數(shù)學(xué)模型。</p><p>　　4、 根據(jù)試驗結(jié)果找出本套裝置需要完善的地方。</p><p>　　如果本項研究的初步試

140、驗獲得成功，將繼續(xù)進行以下深入的研究：</p><p>　　1、研究種子的耐沖擊和耐磨擦特性。種子在射入土壤的過程中，會受到強烈的沖擊和劇烈的磨擦。播種質(zhì)量要求，對種子的沖擊和磨擦應(yīng)當(dāng)不影響種子的正常發(fā)芽和生長。影響對種子的沖擊和磨擦的主要因素是射入速度和土壤的物理特性，在一定的土壤條件下，對種子的沖擊和磨擦取決于射入速度。通過理論分析和試驗尋找出種子在一定的土壤條件下，種子能夠正常發(fā)芽、出苗的最高射種速度。這個

141、速度稱為耐沖擊速度，記為。</p><p>　　2、實驗研究滿足直接射種的土壤臨界狀態(tài)的物理特性參數(shù)。例如當(dāng)某種土壤的物理特性參數(shù)優(yōu)于臨界特性參數(shù)時，則可以直接射種；當(dāng)某種土壤的物理特性參數(shù)次于臨界特性參數(shù)時，通過改善土壤的物理特性參數(shù)（如耕、松耕、改變土壤含水量等）實現(xiàn)直接射種。如果改變土壤的物理特性參數(shù)后，土壤特性優(yōu)于臨界物理特性參數(shù)，則可以直接射種，否則不能直接射種，要對種子進行防護處理。</p>

142、;<p>　　3、種子防護研究。對于不能直接射種的種子，應(yīng)對其進行防護處理，提高其耐沖擊和耐磨擦特性。</p><p>　　4、射種器的基本形式與設(shè)計參數(shù)研究</p><p><b>　　1.6本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了國內(nèi)外播種機的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢，以及機電一體化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械的一些情況。指出氣動

143、射種是一種先進的非接觸的播種形式，是對農(nóng)業(yè)播種領(lǐng)域的另一種嘗試，并對它的研究現(xiàn)狀和未來進行初步概述。</p><p>　　第二章 機械裝置的設(shè)計</p><p><b>　　2.1總體設(shè)計方案</b></p><p>　　氣動射種裝置是將機械技術(shù)、電子技術(shù)、PLC等技術(shù)綜合應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的一種新型機電一體化裝置，可分為氣動射種裝置和電氣控

144、制兩大部分。試驗的基本過程分為PLC控制步進電機排種、電磁鐵控制排種活塞送種和氣動電磁閥控制高壓氣流射種三個部分。本套裝置僅針對單粒種子進行試驗，所以排種機構(gòu)采用窩眼式排種器，用步進電機驅(qū)動窩眼式排種器排種。在試驗過程中要實現(xiàn)送種和射種的高度協(xié)調(diào)配合，就必須有一套精確的控制機構(gòu)。PLC以其精確的控制和眾多優(yōu)越于單片機的性能而被用于射種裝置的控制系統(tǒng)。具體的工作循環(huán)流程為：PLC控制步進電機排種—開啟排種閥－關(guān)閉排種閥－開啟電磁閥－氣動射

145、種－關(guān)閉電磁閥－步進電機排種，重復(fù)上述循環(huán)?？傮w設(shè)計方案如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 實驗裝置的總體方案 </p><p><b>　　2.2裝置總體設(shè)計</b></p><p>　　本套裝置設(shè)計成兩大部分：機械排種、送種裝置和電氣控制部分。機械排種、送種裝置又可分為 動力部件和執(zhí)行機構(gòu)兩部分，只要集中在一個整體的機架內(nèi)，機架

146、至于車架之上；電氣控制系統(tǒng) 獨立于機械排種、送種裝置之外，其目的是不僅便于進行接線、檢修等操作而且使該裝置的安全系數(shù)大大提高；因?qū)俪醪降膶嶒炐匝芯?，高壓氣體壓縮機暫時獨立于兩大部分之外，用高壓輸氣管道進行連接。</p><p>　　裝置的工作過程為：步進電機動作驅(qū)動排種器的主軸實現(xiàn)排種，經(jīng)過一定的延時后，排種電磁鐵吸合將種子送入種腔，然后電磁鐵斷電在自然狀態(tài)，排種活塞在復(fù)位彈簧的作用下閉合，氣動電磁閥得電吸合實現(xiàn)

147、高壓輸氣，射種完畢后松開電磁閥。一個完整的射種過程就完成了。</p><p>　　2.3 行走裝置的設(shè)計</p><p>　　在研制的初級階段，以實現(xiàn)該播種方式為目標(biāo)，設(shè)計一個單行播種的裝置。隨著播種的成功，逐步擴展到多行播種。行走裝置包括車架裝置和機架裝置。</p><p>　　車架裝置是推動播種裝置前進以保證連續(xù)播種，單行播種裝置應(yīng)用手推地輪裝置，利用四個地輪和

148、人的動力前進播種；車架總體結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。車架豎梁設(shè)置滑道，使得機架可以上下滑動，便于調(diào)節(jié)噴嘴離地面的高度。根據(jù)人的身高，作業(yè)時扶手的頂部到地面的垂直距離設(shè)置約為760mm；根據(jù)作業(yè)時人體和機器的平衡習(xí)慣，扶手在水平方向的投影距離約為310mm。</p><p>　　機架裝置用來放置各種播種部件，如排種腔體 、牽引電磁鐵等射種部件。機架總體結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示。</p><p>　　

149、圖2-2 車架側(cè)視圖 圖2-3 機架側(cè)視圖</p><p>　　2.4射種裝置的設(shè)計</p><p>　　本裝置的關(guān)鍵部件為射種元件，其性能直接決定了試驗的成功與否。這一部分對密封性有很高的要求，進氣腔體和排種腔都要求承受1-2MPa的壓力，同時還要保證其它地方無氣體溢出。排種部分要順利的將種子排入排種腔，而不會被排種閥帶回。本研究先初步設(shè)計一種射種器，進

150、行射種實現(xiàn)的實驗。在此基礎(chǔ)上進行如下實驗研究，建立相關(guān)的模型，然后再進行射種器的改進設(shè)計，經(jīng)過多次反復(fù)，獲得射種器的設(shè)計參數(shù)，用于指導(dǎo)射種器的設(shè)計。</p><p>　　射種器的主要硬件構(gòu)成部件有種子排種閥、腔體、噴嘴、和用于產(chǎn)生氣體的二位二通電磁閥。從輸種管下來的種子在排種閥下移的時候掉進種子腔體。由于種子腔體是一個圓柱形，噴嘴是一個漏斗形的用彈性塑料制造，種子只能掉落在噴嘴的最底部，無法停留在上面的任何一個位

151、置，在噴嘴最底部開了一個直徑小于種子的小口，使種子不能靠自身的重力滑落到加速管中，只能等待高壓氣體壓入加速管中。二位二通電磁閥向腔體中輸送高壓氣體，把噴嘴上面的種子壓入加速管中，并在加速管中對種子進行加速，使種子產(chǎn)生巨大的動能，直接射入土壤中。射種器的總體結(jié)構(gòu)圖如圖2-4所示。</p><p>　　在此裝置中，排種閥除了使種子進入腔體外，還起著密封氣體的作用。另外，種子在噴嘴最部，用自身的體積封住噴嘴底部的小口，

152、也起到密封氣體的作用。</p><p>　　圖2-4氣動射種元件示意圖</p><p>　　1－二位二通電磁閥 2－接頭 3－十字槽凹穴六角螺栓 4－平墊圈 5－螺桿 6－六角螺母 7－復(fù)位彈簧 8－壓板 9－腔體 10－排種活塞</p><p>　　11－密封墊 12－噴嘴噴嘴 </p><p>　　2.5送

153、種機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　1、送種機構(gòu)的設(shè)計要求：順利地送種。種子送入種腔后，排種活塞返回時不至于將種子帶回，這樣將不能實現(xiàn)排種。本套機構(gòu)采用種子的自重送種：種子經(jīng)過落種口進入送種腔后，隨著活塞的向下運動種子也在自重和排種閥壓板的作用下進入射種腔，通過控制活塞在腔體內(nèi)的時間，可以控制排種準(zhǔn)確度。由于振動和種子自重的原因，種子會落入腔體中，經(jīng)過一定的時間后，排種電磁鐵斷電，排種活塞恢復(fù)到初始狀態(tài)，完成一次排

154、種。</p><p>　　2、排種活塞的設(shè)計：送種閥的作用不僅是排種還有密封送種腔體的作用。所以送種閥下端設(shè)計成錐形，上端為圓柱形，起壓種作用以免種子粘在腔壁上。如圖4中10所示。</p><p>　　3、送種腔體的設(shè)計：腔體的設(shè)計示意圖如2-5所示：</p><p>　　圖2-5送種腔體示意圖</p><p>　　1－送種腔 2－

155、射種腔</p><p>　　送種腔體采用有機玻璃加工而成，選材的原因：一是有玻璃鋼是一種透明的材料，這樣在具體的試驗過程中可以方便的觀察種子在排種腔中的運動狀態(tài)，可以方便的調(diào)節(jié)具體的參數(shù)如：排種時間、壓力等來控制排種，同時對試驗結(jié)果的分析也有重要的作用。二是可以較好的密封。排種活塞采用45#鋼制作，與送種腔體不屬于同一種材料，這樣在密封方面可以很好的實現(xiàn)。送種腔的下部設(shè)計成錐形是考慮到種子能順利的進入排種閥的錐面

156、上。射種腔的設(shè)計充分考慮到順利排種和盡量減少氣體的壓力損失。①試驗對象綠豆的直徑最大為3mm，所以為了保證種子能順利地排出腔體，由于所以若要種子落在射種腔里，就需要射種腔的直徑D與排種閥的直徑d之差：D-d≥3mm。② 考慮到氣體管道截面突然擴大而造成的損失：氣體通過管道截面突然擴大處的流動情況如圖2－6所示。在突然擴大的1～2截面之間，流動分為兩個區(qū)域：Ⅰ區(qū)是流動核心區(qū)；Ⅱ區(qū)是渦流區(qū)</p><p>　　圖2－

157、6截面擴大時流體運動情況示意圖</p><p>　　在兩個區(qū)域的界面上，流體質(zhì)點不斷進行交換，在兩個區(qū)域速度分布都在發(fā)生劇烈地變化，而在渦流區(qū)速度的大小及方向均在急劇地改變著。在突然擴大截面1－1上，核心區(qū)流體壓強按靜壓強分布規(guī)律，在渦流區(qū)內(nèi)壓強不遵循靜壓強分布規(guī)律（在近似計算中假定按靜壓強分布規(guī)律在工程上是準(zhǔn)確的）。假定流經(jīng)管道截面突然擴大的流體是不可壓縮的穩(wěn)定紊流運動。由于1～2截面間距離短，忽略沿程損失及管

158、道切向應(yīng)力的作用。根據(jù)1-1、2-2的伯努利方程、動量方程和連續(xù)方程得出：能量損失：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　或 </p><p>　　其中、為突然擴大局部阻力系數(shù)，v1、v2為在兩個截面的流體速度。在式2-1中</p><p>

159、　?。?-2） </p><p>　?。?-1）是一個理論近似表達式，局部壓力阻力系數(shù)（2-2）僅與截面積之比有關(guān)。</p><p>　　所以如果想要減少壓力損失就需要縮小兩個截面之差，根據(jù)①②的分析，取射種腔的直徑為：40mm。具體的形狀如圖2－6所示，這樣既可以減小兩個截面之差，又可以滿足順利排種的需要。</p><p>　　2

160、.6其它附屬設(shè)備的設(shè)計、選擇及注意事項</p><p>　　2.6.1噴嘴的設(shè)計</p><p>　　確定噴嘴噴口面積對整個水射流系統(tǒng)有著重要的作用。若噴口面積偏大，則會使噴射平均動能大大下降，若噴口面積偏小，又會產(chǎn)生相應(yīng)的回流，也會使噴嘴動能下降。這就要求合理的設(shè)計噴嘴的噴口尺寸。一般的射流噴嘴噴口設(shè)計成圓形，這樣也是為了減小能量的損失，在保證能排出種子的前提下噴口直徑越小越好。試驗是以

161、綠豆種子為對象，必須保證噴嘴出口能容納下一粒綠豆。綠豆的最大直徑為3mm，具體的尺寸：出口尺寸為d2＝6mm，噴嘴的入口尺寸設(shè)計為d1＝14mm。噴嘴作為一種能量轉(zhuǎn)換的機械元件，其能量轉(zhuǎn)換效率也是設(shè)計時應(yīng)該考慮的關(guān)鍵參數(shù)。液流由高壓泵增壓后通過高壓管到達高壓噴嘴，由高壓噴嘴將其轉(zhuǎn)化為高壓高速氣流，在此轉(zhuǎn)換過程中存在流量損失，而流過噴嘴液流的實際流量與理論流量之比，也就是噴嘴的流量系數(shù)集中反映了這種損失。</p><p

162、>　　下面按照高壓氣流在流道中的性質(zhì)，采用連續(xù)方程和歐拉方程推導(dǎo)高壓氣流噴嘴流量系數(shù)的表達式。</p><p>　　如圖2-7所示為高壓氣射流噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖，在噴嘴流道中流過的高壓氣流屬于不可壓穩(wěn)定無漩流，對此流動建立如圖2-8所示的柱坐標(biāo)系，在離進水口X處的截面上，其流量：</p><p>　　圖2－7噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　圖2-8噴嘴流道中

163、流過的高壓氣流所建立的柱坐標(biāo)系</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 ——截面的平均流速；</p><p><b>　　——截面的截面積。</b></p><p>　　在噴嘴中流動的高壓氣流不僅是不可壓縮穩(wěn)定無漩流，而且瞬間壓強P滿足關(guān)系式于是其速度壓強分布如圖

164、2-9所示，存在的損失僅是摩擦損失，其值一般都是很小的。因此截面的平均流速和壓強P的關(guān)系可以利用非粘性流體的連續(xù)方程</p><p>　　圖2-9 i-i截面的流速、壓強分布</p><p><b>　　和歐拉方程</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　以噴嘴中

165、流體的性質(zhì)為邊界條件積分求得。結(jié)果為</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　——拉普拉斯標(biāo)符號；</p><p><b>　　——氣流密度；</b></p><p><b&

166、gt;　　——截面上勢函數(shù)。</b></p><p>　　在式2-5中，當(dāng)以x軸為基準(zhǔn)線時，僅為摩擦引起的水頭損失。假設(shè)在進口1-1截面上，，則從進口1-1截面到任意截面，根據(jù)噴嘴中氣流特點由量綱法</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　式中 ——摩擦阻力系數(shù)</p><p>

167、　　于是從進口到出口的過程中</p><p><b>　　得出</b></p><p><b>　　(2-7)</b></p><p>　　假設(shè)噴嘴中的氣流為理想流動，則＝0，于是</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中

168、 ——理想流動時0-0截面處的平均速度。</p><p>　　那么高壓氣體從噴嘴中流出而形成高壓射流時，其實際出流為</p><p><b>　　(2-9)</b></p><p><b>　　理想出流：</b></p><p><b>　　（2-10）</b></p&

169、gt;<p>　　式中 ——理想流動時0-0截面的流量，其流量系數(shù)</p><p><b>　　(2-11)</b></p><p>　　從2-11可以看出，射流噴嘴的流量系數(shù)與孔口出流的孔口流量系數(shù)相同，也僅與噴嘴的摩擦阻力系數(shù)有關(guān)，即流量系數(shù)是噴嘴自身阻力引起的能量損失，噴嘴的摩擦阻力越小，流量系數(shù)越大，液流在噴嘴中的能量損失也越小[15][16]

170、。</p><p>　　在此，為了盡可能的減小噴嘴的流量系數(shù)，采用圖2-8所示的噴嘴形狀，同時在加工過程中提高內(nèi)孔的加工精度，減小摩擦阻力。</p><p>　　2.6.2 種箱設(shè)計</p><p>　　種箱用于盛放待播的種子，隨著播種的不斷進行，種箱里的種子應(yīng)該自動下滑，其形狀采用播種機普遍使用的方形形狀，種箱下端用適當(dāng)?shù)腻F度過渡，種箱尺寸的大小根據(jù)播種裝置的整體

171、尺寸進行合理的設(shè)計。本設(shè)計中種子箱的形狀如圖2-10所示。</p><p>　　2.6.3 輸種管設(shè)計</p><p>　　輸種管是連接排種漏斗和排種腔體的柔性過渡管，其作用是將種子從排種漏斗輸送到排種腔體并為下一步的射種做準(zhǔn)備。輸種管應(yīng)有一定的彈性，以便保證和排種漏斗連接時的可靠性。結(jié)構(gòu)形狀如圖2-11所示。</p><p>　　圖2-10 種箱

172、 圖2-11 排種管</p><p>　　2.6.4排種器機械結(jié)構(gòu)</p><p>　　窩眼式精密排種器的機械結(jié)構(gòu)如圖2-12所示。步進電機控制控制排種軸的轉(zhuǎn)動，排種口下方連接排種漏斗。其中窩眼的直徑大小由種子的類型決定，以綠豆為例，綠豆的直徑最大為6mm左右，所以窩眼的直徑選擇6mm。窩眼式精密排種器上的窩眼徑向角度應(yīng)該由步進電機的步踞角來確定，以便實現(xiàn)

173、精密排種。通過對排種器進行多次排種試驗，排種器每次排出1?；騼闪７N子。 </p><p>　　圖2-12 排種器總體示意圖</p><p>　　1－步進電機 2－種箱 3－窩眼式槽輪 4－機架蓋板 5-排種器 </p><p><b>　　2.7 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了氣動射種實

174、驗裝置的車架裝置、機架裝置、氣動射種裝置的設(shè)計過程，并對氣動射種中的某些關(guān)鍵部件進行理論分析，力求使實驗裝置變得簡化，為以后實驗過程中更換某些不合理的部件或者檢修提供方便。</p><p>　　第三章 氣動射種裝置的電路設(shè)計</p><p>　　3.1 控制裝置的設(shè)計</p><p>　　本裝置中的控制主要是對牽引電磁閥、步進電動機、二位二通電磁閥的通電、延時及斷電

175、的控制。初步應(yīng)用PLC控制器進行控制，其控制流程圖如圖6所示。具體控制過程為：系統(tǒng)初始化，牽引電磁鐵和步進電動機同時得電工作，通電延時5秒，電磁鐵斷電，延時5秒；二位二通電磁閥得電，延時2秒，電磁閥斷電，一個循環(huán)結(jié)束，系統(tǒng)控制進入下一個循環(huán)。如圖3-1所示 </p><p>　　圖3-1 控制流程圖</p><p>　　3.1.1控制電路綜述</p><p>　　根

176、據(jù)裝置的動作順序，控制電路采取開環(huán)控制：直接對氣動電磁閥和牽引電磁鐵進行控制，同時對步進電機進行起?？刂啤＞唧w的控制過程為：（1）步進電機的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動一定的角度實現(xiàn)排種后停止，等待下一次的脈沖信號（2）牽引電磁鐵通電吸合將種子排入射種腔中，然后斷電復(fù)位；（3）氣動電磁閥通電吸合實現(xiàn)一次射種后斷電復(fù)位。一次射種完成后進入下一次射種循環(huán)。這是一個循環(huán)過程，期間并沒有反饋信息，所以無論是軟件還是硬件的設(shè)計都應(yīng)該采取簡單可靠的方式設(shè)計。從步進電

177、機動作停止到送種電磁鐵動作，中間需要有一段時間的延時，這樣才能保證種子落入進種口。送種電磁鐵的通電和斷電之間也有延時，這個時間并不確定還需要具體試驗過程中隨時的調(diào)整，通過對試驗結(jié)果的分析來確定最佳的時間，因為時間的長短關(guān)系到射種腔里面的氣壓大小的問題。電磁閥的通、斷電延時也需要在試驗過程中調(diào)整。</p><p>　　3.2 步進電機的選擇</p><p>　　3.2.1  步進電

178、機的基本原理</p><p>　　步進電機是純粹的數(shù)字控制電動機，它將電脈沖信號作為角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的控制電脈沖數(shù)及其頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電相序即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。</p><p>　　步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛

179、應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。  步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（稱為“步距角”），它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)

180、速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差（精度為100%）的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 3.2.2  步進電機的優(yōu)點</p><p>　　1、步進電機的角位移與輸入的脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比，它沒有累計誤差，具有良好的跟隨性。</p><p>　　2、由步進電機與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，即非常簡單、廉價，又非常可靠，同時，可以與角度反饋環(huán)節(jié)組

181、成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　3、步進電機的動態(tài)響應(yīng)快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。</p><p>　　4、動作靈敏： 步進電機因為加速性能優(yōu)越,所以可做到瞬時起動、停止、正反轉(zhuǎn)之快速、頻繁的定位動作。  5、開回路控制、不必依賴傳感器定位： 步進電機的控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單，不需要速度感應(yīng)器(ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機)及位置傳感器(SENS

182、OR)，就能以輸入的脈波做速度及位置的控制。也因其屬開回路控制，故最適合于短距離、高頻度、高精度之定位控制的場合下使用。  6、中低速時具備高轉(zhuǎn)矩： 步進電機在中低速時具有較大的轉(zhuǎn)矩，故能夠較同級伺服電機提供更大的扭力輸出。  7 、高信賴性： 使用步進電機裝置與使用離合器、減速機及極限開關(guān)等其它裝置相較，步進電機的故障及誤動作少，所以在檢查及保養(yǎng)時也較簡單容易。 

183、 8、小型、高功率： 步進電機體積小、扭力大，盡管于狹窄的空間內(nèi)，仍可順利做安裝，并提供高轉(zhuǎn)矩輸出。</p><p>　　9、高精度的定位： 步進電機最大特征即是能夠簡單的做到高精度的定位控制。以5相步進電機為例：其定位基本單位(分辨率)為0.72°(全步級)/0.36°(半步級)，是非常小的；停止定位精度誤差皆在±3分(±0.05°)以內(nèi)，

184、且無累計誤差，故可達到高精度的定位控制。(步進電機的定位精度是取決于電機本身的機械加工精度)  10、位置及速度控制： 步進電機在輸入脈沖信號時，可以依輸入的脈沖數(shù)做固定角度的回轉(zhuǎn)進而得到靈活的角度控制(位置控制)，并可得到與該脈沖信號周波數(shù)(頻率)成比例的回轉(zhuǎn)速度。 </p><p>　　3.2.3 驅(qū)動控制系統(tǒng)組成</p><p>　　使用、控制步

185、進電機必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下：</p><p><b>　　1、脈沖信號的產(chǎn)生</b></p><p>　　脈沖信號一般由單片機或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。</p><p><b>　　2、信號分配</b></p><

186、;p>　　感應(yīng)子式步進電機以二、四相電機為主，二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為,步距角為1.8度；二相八拍為,步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度）。</p><p><b>　　3、功率放大</b></p>

187、<p>　　功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。步進電機在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。平均電流越大電機力矩越大，要達到平均電流大這就需要驅(qū)動系統(tǒng)盡量克服電機的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式，到目前為止，驅(qū)動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細分?jǐn)?shù)等。</p><p><b>　　4、細分驅(qū)動器</b&g

188、t;</p><p>　　在步進電機步距角不能滿足使用的條件下，可采用細分驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機，細分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉(zhuǎn)的，如下圖示。</p><p>　　3.2.4、步進電機的應(yīng)用</p><p>　　（一）步進電機的選擇</p><p>　　步進電機有步距角（涉及到相數(shù)）、

189、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。</p><p><b>　　1、步距角的選擇</b></p><p>　　電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9

190、度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度 （三相電機）等。</p><p><b>　　2、靜力矩的選擇</b></p><p>　　步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要