基于压力传感器的玉米田残膜打捆设备自动卸料控制系统设计与试验

《Scientific Reports》：Automatic unloading control system for corn field residual film baling device based on a load cell

　　

摘要

玉米田残膜容易与玉米茬缠绕，导致不同收获期回收的膜捆杂质含量差异较大。这种不一致性会造成同规格膜捆质量不均，难以确定卸料时机，并可能导致打捆设备过载损坏。为解决这一问题，基于HZC-H1压力传感器开发了一套玉米田残膜打捆设备自动卸料控制系统。该系统通过监测膜捆质量，确定卸料时机，提醒驾驶员停机并执行自动卸料。首先进行力学分析，计算打捆带的弹性变形以确定传感器安装位置，确保打捆带与压力传感器感压面充分接触，使膜捆重量能够及时、准确地传递至传感器。随后采用惠斯通全桥电路将外部受力转换为电压信号，并通过CYBSQ-12多通道信号放大器将压力传感器输出的微弱电信号转换为单片机可识别的模拟信号。最后，以该模拟信号作为控制输入，采用Arduino UNO R3作为主控单元，实现对电动推杆的精确启停控制，从而实现膜捆自动卸料与驾驶员提示。田间试验表明，实测膜捆质量与预设值的相对误差不超过4%，说明所提出系统满足作业精度要求。本研究为残膜回收设备智能化升级及回收膜捆标准化提供了理论支持与实践参考。