單片機(jī)控制下的自動(dòng)香蕉秸稈破碎機(jī)設(shè)計(jì),農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文

單片機(jī)控制下的自動(dòng)香蕉秸稈破碎機(jī)設(shè)計(jì),農(nóng)業(yè)機(jī)械化論文當(dāng)前普遍使用的香蕉秸稈處理方式方法是在收獲香蕉后采用人工砍伐和挖掘，將香蕉秸稈搬到田邊路旁堆放或運(yùn)走進(jìn)行燃燒。該方式方法勞動(dòng)強(qiáng)度高，消耗損費(fèi)大量的人力，而且香蕉樹與香蕉頭堆放到田邊占用很大場(chǎng)地，減少了耕地的利用率，且嚴(yán)重污染香蕉園內(nèi)外的生態(tài)環(huán)境。通過使用脫水香蕉秸稈破碎機(jī)，可有效解決勞動(dòng)力缺乏問題，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工人勞動(dòng)舒適性和勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕廢物和廢氣對(duì)人體的危害、提高資源再回收利用率，增加果農(nóng)收益，保證莊園的環(huán)境衛(wèi)生，合適低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求。1自動(dòng)秸稈粉碎機(jī)的方案設(shè)計(jì)粉碎機(jī)主要由步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)及粉碎系統(tǒng)等組成。華而不實(shí)，步進(jìn)電機(jī)、液壓系統(tǒng)是最主要的機(jī)械部分。步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)主要完成送料經(jīng)過，并且配合液壓系統(tǒng)完成香蕉秸稈的切割。液壓系統(tǒng)將秸稈切割為預(yù)先設(shè)計(jì)好的長(zhǎng)度，最后送進(jìn)粉碎系統(tǒng)，完成整個(gè)粉碎經(jīng)過。香蕉秸稈粉碎機(jī)的工作原理簡(jiǎn)圖如此圖1所示?！緢D1】工作流程如下:①電機(jī)。油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，工作回初始位置。②進(jìn)料。綠色信號(hào)燈點(diǎn)亮的時(shí)候，通過步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)將原料通過傳送帶向下一個(gè)工作平臺(tái)傳送，直至紅色信號(hào)燈點(diǎn)亮停轉(zhuǎn)。③切割。由光電傳感器傳來信號(hào)，閘刀工作，將香蕉秸稈切斷。④粉碎。切斷后秸稈自動(dòng)落入粉碎箱，電機(jī)啟動(dòng)開場(chǎng)粉碎。⑤自動(dòng)卸載。當(dāng)閘刀切割后回到初始位置綠燈亮，步進(jìn)電機(jī)開場(chǎng)運(yùn)作。上述②至⑤連續(xù)進(jìn)行，即完成香蕉秸稈粉碎的工作經(jīng)過。2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為步距角，控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，進(jìn)而到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)，能夠通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，進(jìn)而到達(dá)調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)在本自動(dòng)系統(tǒng)中通過單片機(jī)的控制完成送料。通過傳感器4的檢測(cè)向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，單片機(jī)接收信號(hào)后發(fā)出脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī);步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)送香蕉秸稈到達(dá)指定位置后，傳感器3檢測(cè)到物體后斷電，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，閘刀切割香蕉秸稈，香蕉秸稈被切斷，閘刀恢復(fù)初始位置時(shí)刻，傳感器1發(fā)出信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)開場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且重復(fù)以上經(jīng)過，單獨(dú)設(shè)置步進(jìn)電機(jī)開關(guān)，以便更好地操作。步進(jìn)電機(jī)控制部分電路如此圖2所示。【圖2】3液壓控制系統(tǒng)液壓系統(tǒng)由信號(hào)控制和液壓動(dòng)力兩部分組成，信號(hào)控制部分用于驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力部分中的控制閥動(dòng)作。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)送香蕉秸稈到達(dá)傳感器2時(shí)(見圖1)，傳感器2發(fā)出脈沖，根據(jù)秸稈的高度液壓控制閘刀的高度以便香蕉秸稈通過閘刀口;當(dāng)步進(jìn)電機(jī)將秸稈運(yùn)送到傳感器3時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)，閘刀切割;閘刀切割后恢復(fù)到初始位置，傳感器1發(fā)出脈沖，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)的控制部分示意圖如此圖3所示?！緢D3】4粉碎機(jī)系統(tǒng)4．1粉碎機(jī)由圖1可知，原料被切割過后自動(dòng)進(jìn)入了粉碎桶中。由壓力傳感器檢測(cè)到壓力后發(fā)出脈沖，粉碎機(jī)開場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且通過螺旋輸送機(jī)構(gòu)自動(dòng)將粉碎后的秸稈傳送入裝置9中;當(dāng)傳感器組的所有傳感器都有感應(yīng)，通過與非芯片74HC00單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。4．2傳感器組當(dāng)原料被送入粉碎桶的時(shí)候，粉碎機(jī)開場(chǎng)工作，傳感器組用于檢測(cè)粉碎桶中原料的容量;當(dāng)傳感器組的所有傳感器都檢測(cè)到信號(hào)則由與非門74HC00芯片向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)(見圖5，華而不實(shí)引腳CH1、CH2、CH3分別是圖1中傳感器組中的3個(gè)傳感器)，單片機(jī)隨即控制步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn);傳感器組與傳感器1都沒有信號(hào)時(shí)，總電源斷電，粉碎機(jī)停止工作。5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5．1系統(tǒng)程序流程香蕉秸稈粉碎機(jī)是一套全自動(dòng)控制工作的設(shè)備，每一步的運(yùn)行都是基于上一步的結(jié)果或者后續(xù)步驟的完成信號(hào)，所以整個(gè)構(gòu)造聯(lián)絡(luò)嚴(yán)密，前后不可分離。系統(tǒng)的程序流程圖如此圖4所示?！緢D4】5．2基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)單片機(jī)的控制電路是結(jié)合反相器ULN2003A芯片、與非門74HC00芯片以及STC89C51芯片的功能構(gòu)成的電路。在控制經(jīng)過中，傳感器就是開關(guān)，單片機(jī)接收傳感器以及其他芯片發(fā)來的信號(hào)并對(duì)信號(hào)做相應(yīng)的處理。通過此組合系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，得以完成秸稈粉碎機(jī)的運(yùn)算控制操作。為了實(shí)現(xiàn)香蕉秸稈粉碎機(jī)的自動(dòng)控制，單片機(jī)采用控制電路組成的系統(tǒng)進(jìn)行控制。其I/O接線順序功能圖如此圖5和圖6所示。轉(zhuǎn)換條件和輸出分別表示如下:X0:啟動(dòng)開關(guān)?？刂普麄€(gè)電路的電源。X1:高壓空氣開關(guān)。吹掃臺(tái)面、粉碎桶，保持裝置中無雜物。X2:光電傳感器4。檢測(cè)原料有無，控制步進(jìn)電機(jī)工作。X3:高度傳感器2。檢測(cè)秸稈的高度，調(diào)節(jié)閘刀的高度。X4:光電傳感器1。檢測(cè)閘刀能否恢復(fù)初始位置，控制步進(jìn)電機(jī)工作。X5:光電傳感器3。檢測(cè)秸稈有無，控制步進(jìn)電機(jī)工作。X6:獨(dú)立步進(jìn)電機(jī)工作開關(guān)。X7:傳感器組。檢測(cè)粉碎箱秸稈有無，控制步進(jìn)電機(jī)工作;。X10:停止開關(guān)?！緢D5-6】6結(jié)束語(yǔ)本項(xiàng)目基于單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、液壓系統(tǒng)等設(shè)計(jì)，可有效緩解勞動(dòng)力缺乏、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工人勞動(dòng)舒適性和勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕廢物和廢氣對(duì)人體的危害、提高資源再回收利用率、增加果農(nóng)收益、保證莊園的環(huán)境衛(wèi)生，符合低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的要求。經(jīng)機(jī)器加工后的脫水香蕉秸稈可轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦湍茉?，用作養(yǎng)殖飼料、生產(chǎn)食用菌的基料以及工業(yè)原料。以下為參考文獻(xiàn):［1］楊華，許繼宏．香蕉副產(chǎn)品的凈化處理與綜合利用［J］．云南農(nóng)業(yè)科技，2006(4):62－64．［2］吳建明．粉碎節(jié)能理論與輥壓機(jī)［J］．國(guó)外金屬礦選礦，1993(10):36－42．［3］郝靜，張凱，趙衛(wèi)兵．錘擊式破碎機(jī)的構(gòu)造及主要參數(shù)設(shè)計(jì)［J］．農(nóng)機(jī)化研究，2018，31(11):165－168．［4］M．D．弗拉維爾．碎磨回路的設(shè)計(jì)和裝備［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1990．［5］馬少健，陳炳．辰顎式破碎機(jī)破碎物料影響因素的研究［C］//第四屆全國(guó)粉體工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集．