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1包衣機基本結構及工作過程
BY－150型種子包衣機是一種智能化的種子精細加工包衣處理設備，主要由種子定量供給組件、定量加液組件、定量加粉組件及電氣控制系統等部分組成。精確控制供種量、進液量和進粉量三者的比例是包衣流程的關鍵。設備開啟時對種子進行質量設定，然后打開進料門，將種子加入稱重桶內;在稱重操作完成后，打開下料門，種子進入混合桶中;加液管依次打開液閥、氣閥，將藥液定量注入到混合桶內，同時包衣藥粉在推進螺桿機構的控制下進行定量加粉;經過一定時間的攪拌混合后，打開出料門，將處理后的種子送出，完成整個包衣流程。在整個包衣流程中，通過稱重桶內的高精度稱重傳感器對供種量進行檢測;通過加液管內的液位傳感器對進液量進行檢測。各傳感器在測點處輸出的信號量可作為包衣流程中各動作開啟和完成的標志，保證包衣流程的有序進行。通過定時器控制勻速旋轉的加粉電機，即可實現藥粉投放的定量控制。
2檢測控制系統硬件設計
2．1系統總體結構
綜合包衣機的工作流程，整個檢測控制系統主要由包衣機控制主板、多傳感器信號檢測板、執行器控制板和液晶觸摸屏構成
。多傳感器信號檢測板實現對稱重傳感器和液位傳感器信號的采集;執行器控制板可實現對電機設備啟停的開關量控制;用戶通過液晶觸摸屏進行包衣參數設置、包衣過程啟停、包衣狀態顯示等操作。包衣機控制主板采用RS－485方式與多傳感器信號檢測板和執行器控制板進行通訊，采用RS－232方式與液晶觸摸屏進行通訊。
2．2包衣機控制主板
包衣機控制主板選用RealARM6410開發板。該開發板以ARM11內核的S3C6410芯片作為控制核心，包含電源模塊、晶振模塊、復位電路、485通信模塊和232通信模塊等外部設備，可以裝載和運行LINUX操作系統，具有處理運算能力強、耗電低、擴展性強等特點。將RealARM6410開發板作為包衣機的控制主板，可以很好地保證系統在包衣過程中的可靠性和穩定性。
2．3多傳感器信號檢測板
多傳感器信號檢測板選用意法半導體公司出產的32位高性能STM32F103C6T6作為微控制器。該微控制器的核心是ARMCortex－M3處理器，最高CPU時鐘為72MHz，具有良好的精密性、可靠性和運算速度。本設計中針對供種量和進液量兩種參數信息，分為兩個檢測模塊進行硬件開發。
2．3．1供種量檢測模塊
供種量檢測模塊包含2路稱重傳感器信號放大電路用以檢測稱重桶中種子的質量，原理如圖3所示。本設計中采用上海大和衡器有限公司出產的UH－53型稱重傳感器，該傳感器具有準確度高、抗偏載能力強和長期穩定性好等優點。為了增加檢測模塊的抗干擾性，保證種子質量的檢測精度，采用AnalogDe-vices公司具有低噪聲、低失調電壓和高共模抑制比特點的AD8608型CMOS精密運算放大器構成兩級差分放大電路。放大電路第一級由兩個同相輸入運算放大器電路并聯，第二級串聯一個差分輸入的運算放大器。這樣的連接方式可以很好地抑制輸入電壓中的共模成分。參照稱重傳感器的額定輸出，可以取放大倍數為500倍。為了減少第二級運放共模誤差造成的影響，第一級運放的增益要盡可能高。因此，將第一級放大倍數設定為500。經過取值和計算。放大電路的輸出端經過一個分壓電路后，接入STM32芯片上帶有A/D轉換通道的I/O接口。
2．3．2進液量檢測模塊
進液量檢測模塊包含上液位和下液位傳感器檢測電路。Uup為上液位傳感器信號，Udown為下液位傳感器信號。Control1為控制主板發送的補液信號，Control2為控制主板發送的加液信號。動作執行之前Control1、Control2都為低電平，以加液動作為例，當液面高于上液位傳感器時，Uup、Udown都為低電平。Uup通過光耦開關電路，在PA3處輸出高電平到STM32芯片的I/O接口上;Udown通過光耦開關電路，在PA4處輸出低電平到到STM32芯片的I/O接口上。此時Control2發送一個高電平信號，使RS鎖存器2輸出高電平，經過繼電器驅動電路后使加液電機運轉;然后使Control2變回低電平，在液面介于上下液位傳感器之間時，Uup為高電平、Udown為低電平，PA4處仍為低電平，使RS鎖存器2的輸出保持之前的高電平狀，加液電機保持運轉。當液面低于下液位傳感器時，Uup、Udown都為高電平，PA4變為高電平，使RS鎖存器2輸出低電平，加液電機停止;在此過程中補液電機一直保持停止狀態，直到單片機通過Control1發送補液信號時再進入補液動作。通過采用主板信號控制動作啟動、傳感器檢測電路直接控制動作結束的方式，可以有效避免藥液的過量添加，保證了進液控制的穩定性。
2．4液晶觸摸屏
液晶觸摸屏采用廣州微嵌計算機科技有限公司的WQT系列產品，它由400MHz的ARM9高速CPU、數字LED背光顯示和高精度電阻式觸摸屏等部分構成，有良好的兼容性和友好的人機操作界面。該液晶屏具備數據顯示、數據監控和觸摸控制等基本功能，并且采用雙口獨立通訊，可通過自定義的通訊協議實現與主板之間的信息傳輸。
2．5執行器控制板
執行器控制板采用與傳感器信號采集板相同的STM32F103C6T6微控制器，通過設計繼電器驅動電路，實現對加粉、門控等電機啟停的開關量控制。開關量控制信號經由一階RC低通濾波器和線性光電耦合器組成的電路后，可有效地濾除信號中的干擾成分?？刂菩盘柾ㄟ^三極管進行放大，可驅動繼電器的開合。
3檢測控制系統軟件設計
包衣機在開啟電源并初始化完成后，通過液晶觸摸屏設置包衣流程的總批次、種子質量以及種藥混合時間等包衣參數。在包衣機控制主板系統平臺上進行軟件開發，每隔一定時間在485總線上采用輪詢的方式與多傳感器信號檢測板和執行器控制板進行通信;系統參照用戶設定的各項參數以及稱重和液位傳感器實際檢測到的參數信息，發送電機控制命令，進行各批次的種子包衣處理動作;每個動作之間通過適當的延時銜接，可實現包衣機各工作部件的有機組合和包衣流程的有序進行。
4結論
本種子包衣機檢測控制系統實現了對供種量和進液量參數信息的檢測，為包衣流程的進行提供了良好的依據。在供種量檢測模塊的硬件選型和電路設計中，采用盡可能多的抗干擾措施，保證了在復雜的現場環境中種子質量的檢測精度。在進液量檢測模塊的設計中，通過采用主板信號控制動作啟動、傳感器檢測電路直接控制動作結束的方式，可以有效保證進液控制的穩定性。液晶觸摸屏實現了包衣參數設置、包衣流程啟停和包衣狀態顯示等功能，為用戶提供了簡單直觀的人機交互手段，并且具有良好的可靠性和性價比。經過在現場的調試應用，本系統穩定可靠、抗干擾性好，可以滿足預期的精度要求，具有良好的包衣效果。
作者：桑杰 趙春宇 朱成剛 單位：上海交通大學電子信息與電氣工程學院
