食用菌生料接種機(jī)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　控制電路選用TI公司生產(chǎn)的DSP控制器，型號為TMS320LF2407A，電路設(shè)計(jì)主要包括液晶顯示、按鍵設(shè)置和電機(jī)的控制。

　　液晶顯示可以直觀的看到設(shè)置的參數(shù)，包括幾層培養(yǎng)基，幾層菌種;由于DSP控制器的運(yùn)算速度非?？?，機(jī)器周期很短，12864液晶屏的控制器難與其同步，采用的解決方案是在DSP數(shù)據(jù)接口與LCD數(shù)據(jù)接口之間使用三態(tài)總線收發(fā)器74LS245進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖;同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)方面根據(jù)兩者時(shí)序關(guān)系，在程序中加入DSP等待狀態(tài)周期，延長DSP輸出信號的持續(xù)時(shí)間。

　　按鍵設(shè)置按鍵部分可以設(shè)置培養(yǎng)基和菌種層數(shù)的加、減及確定輸入的動(dòng)作。該接種機(jī)一共用到了四個(gè)電機(jī)：培養(yǎng)基料輸送電機(jī)、菌種推送電機(jī)、菌種切片電機(jī)和裝袋出料電機(jī)，各個(gè)電機(jī)的啟停設(shè)置獨(dú)立的開關(guān)，簡單、直觀，防止工作人員誤操作。

　　培養(yǎng)基料輸送電機(jī)選用的是直流電機(jī)，啟停設(shè)置獨(dú)立的按鈕，利用脈沖調(diào)寬原理改變NE555輸出的有限制，從而實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的調(diào)速，脈沖頻率的選擇會直接影響電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。通過實(shí)際驗(yàn)證，頻率選為3.75kHz時(shí)，該接種機(jī)輸送速度為0.4 m/s，時(shí)基電路調(diào)速原理如圖7所示，VD3為續(xù)流二極管，保證電樞電流的穩(wěn)定性，同時(shí)防止電樞自感電動(dòng)勢對功放管的損壞。

　　菌種推送電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)，用軟件法實(shí)現(xiàn)電機(jī)通電換相控制，用DSP的PWM1～PWM4分別向四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的A、B、C、D相發(fā)送控制脈沖。設(shè)計(jì)定時(shí)器T1的周期為步進(jìn)脈沖的周期，當(dāng)周期中斷時(shí)，通過修改比較方式控制寄存器的相應(yīng)位，來控制某相通電、斷電，實(shí)現(xiàn)換相，依次完成4次換相，步進(jìn)電機(jī)就會正向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距角，控制字反序，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，完成菌種推送工作。

　　菌種切片電機(jī)和裝袋出料電機(jī)均選用異步電機(jī)，對電機(jī)啟停的控制采用SPWM技術(shù)，依靠DSP控制器產(chǎn)生的三相互差120°的3對SPWM波實(shí)現(xiàn)對逆變器開關(guān)的控制，調(diào)速控制是通過采集電機(jī)的負(fù)載電流獲得電流反饋量。

　　電流傳感器選用霍爾器件，檢測定子電流時(shí)，需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的量是兩路輸入電流，因此需要2個(gè)通道并行轉(zhuǎn)換完成信號的傳輸，經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，由于DSP控制芯片的I/O基準(zhǔn)電壓是3.3V，需要進(jìn)行偏移轉(zhuǎn)化到0～3.3V，才能輸入到DSP中，經(jīng)過數(shù)據(jù)比對，選用的偏移函數(shù)為：Vout=1.65+0.5VI。電路原理如圖8所示。

　　菌種切片電機(jī)通過曲柄搖臂滑塊機(jī)構(gòu)完成上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，裝袋出料電機(jī)完成分層步種，根據(jù)接種菌種不同，培養(yǎng)基和菌種比例不一樣，切塊速度和分層數(shù)量也不同，因此需要檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速。采用光電式旋轉(zhuǎn)編碼器檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)碼盤旋轉(zhuǎn)，通過光柵作用，持續(xù)不斷的開放或封閉光通道接收裝置的輸出端，就可以得到頻率與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖序列，經(jīng)過濾波后進(jìn)入DSP接口，通過對脈沖計(jì)數(shù)得到電機(jī)轉(zhuǎn)速，電路原理如圖9所示。

3 結(jié)論

　　本文提供了一種食用菌生料接種機(jī)的設(shè)計(jì)方案，以現(xiàn)行的生產(chǎn)工藝及現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備為基礎(chǔ)，采用電機(jī)學(xué)和DSP控制相關(guān)知識，設(shè)計(jì)電路原理圖，完成培養(yǎng)基料的輸送、菌種自動(dòng)切片和分層、定量接種至最后人工裝袋的工作流程，該自動(dòng)接種機(jī)的投入使用可以提高接種效率，減少人員使用量和菌種污染率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

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　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第12期第61頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。