一种便携式手持力学切割测试仪控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种便携式手持力学切割测试仪控制系统。包括单片机及与该单片机连接的用于采集植物的茎秆受切割时的力学数据的力学传感器、用于显示剪切机构切割植物时切割曲线的显示模块、用于存储所述力学传感器采集到的力学数据的存储模块、用于控制所述剪切机构进行切割工作的切割模块；还包括一与所述单片机连接的用于实现切割过程报警的报警模块。本实用新型专利技术实现了数据的采集、处理、显示、传输、储存一体化的设计，从而能够在硬件结构上极大地降低了仪器整体重量和体积，且本实用新型专利技术通过将力传感器采集到的数据反馈到单片机上，处理分析后比较得出刀片的运动是否过载，如果单片机判定过载，则自动启动保护措施。

A portable control system for handheld mechanical cutting tester

The utility model relates to a portable handheld mechanical cutting tester control system. A mechanical sensor consisting of a single chip computer and a mechanical data for cutting the stem of a plant, a display module for cutting the cutting curve when the cutting mechanism is cut by the shearing mechanism, a storage module for storing the mechanical data collected by the mechanical sensor, and used for controlling the shear mechanism. A cutting module for cutting work is also included, and an alarm module is connected with the microcontroller to realize alarm during cutting process. The utility model has realized the integrated design of data collection, processing, display, transmission and storage, so that the overall weight and volume of the instrument can be greatly reduced on the hardware structure, and the utility model feedback the data collected by the force sensor to the single chip computer, and then compares the motion of the blade after analysis and analysis. Overload, if the microcontroller determines overload, it will automatically start protective measures.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式手持力学切割测试仪控制系统
本技术涉及对各种农作物茎秆力学性能指标的采集设备
，特别一种便携式手持力学切割测试仪控制系统。
技术介绍
进入二十一世纪，我们国家提出了建设社会主义新农村这一概念。建设社会主义新农村离不开农业机械化。如今国家十分重视农机研究和推广，农机补贴大大促进了农民购买和使用农机的积极性，农机研究和制造形式一片大好。为了研制出更好的农机产品，特别是农作物移栽和收获等农业机械，必须掌握其服务对象农作物茎秆的力学性能，为该类农机产品的研制提供理论依据。农作物茎秆的力学性能是评价作物力学特性的重要指标，也是设计农业机械的重要参数和依据。随着农业生产方式的转变及农业现代化进程的推进,农业工程学科应用领域正不断扩展,农业物料力学特性广泛应用在农业工程的各个领域,同时在基础理论、应用、实验等各方面研究都取得了长足进展,而且在农业工程新技术推广中逐步发现,茎秆作物在整个生产、作业过程中有许多技术问题涉及到相关作物的力学性质,因此需要对其进行基础及试验研究,了解各种物性参数、力学性质,获取可供生产实际参考的理论依据和特性指标。对农业物料力学性能的研究，已发展成为一门重要的力学分支—农业物料力学，目前对农作物茎秆力学性能指标的研究主要依靠万能试验机，可做拉伸、压缩、弯曲、剪切等实验，但由于其体积庞大，价格昂贵且不能在无电力能源的田间进行现场测试，限制了其应用范围，为此我们研究设计了一款“智能手持式万能植物茎杆试验仪”，该款实验仪可从力学机理上研究茎秆作物生物力学抗倒伏特性,运用物理机械方法,进行了不同生长期、不同节间的各种茎秆生物力学指标的测定,得出了同一生长期内各指标沿节间的变化情况以及同一节间的各指标在不同生长期内的变化趋势;并且该仪器体积小，可在田间无电力能源的条件下使用。由稳定的51单片机对剪切仪进行控制，能够提高数据采集的精确性与可靠性。并利用所采集到的数据来定量地评价各种类作物的抗倒伏性。这对茎秆作物的优种筛选、寻求抗倒伏途径、机械化生产及农产品深加工等生产和作业环节有着重要的指导意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，实现了数据的采集、处理、显示、传输、储存一体化的设计，从而能够在硬件结构上极大地降低了仪器整体重量和体积，且本技术通过将力传感器采集到的数据反馈到单片机上，处理分析后比较得出刀片的运动是否过载，如果单片机判定过载，则自动启动保护措施。为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，包括单片机及与该单片机连接的用于采集植物的茎秆受切割时的力学数据的力学传感器、用于显示剪切机构切割植物时切割曲线的显示模块、用于存储所述力学传感器采集到的力学数据的存储模块、用于控制所述剪切机构进行切割工作的切割模块；还包括一与所述单片机连接的用于实现切割过程报警的报警模块。在本技术一实施例中，所述力学传感器为微型拉压力传感器。在本技术一实施例中，所述显示模块采用OLED显示屏。在本技术一实施例中，所述单片机为一8位单片机。在本技术一实施例中，所述单片机为51单片机，采用3.3V-5V供电，所述报警模块为5V有源蜂鸣器。在本技术一实施例中，所述切割模块包括步进电机和传动机构，步进电机通过传动机构驱动所述剪切机构进行切割工作。在本技术一实施例中，所述步进电机为42步进电机。在本技术一实施例中，所述剪切机构包括定刀片和动刀片，定刀片由2片不锈钢片组成，2片不锈钢片中间留有空隙以供动刀片穿过，动刀片为一片可更换的不锈钢片，以适应不同植物而更换不同刃口形状的不锈钢片。在本技术一实施例中，所述传动机构为双轨传动机构，该双轨传动机构由上托板、下托板、双滑轨组成，步进电机的电机轴与下托板组成丝杆结构，下托板套于双滑轨上，上托板通过铜柱与下托板相连，力学传感器接于上托板上，动刀片通过连接头与力学传感器相接，电机轴通过丝杠提升或下放行程托板，从而带动力学传感器跟随动刀片运动。相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：1、本技术在控制系统上实现了数据的采集、处理、显示、传输、储存一体化的设计，从而能够在硬件结构上极大地降低了仪器整体重量和体积，突破传统切割试验台“体积大、重量高，移动性差”的局限性，突破性的实现了手持式的构想；2、本技术采用的是闭环式的控制系统设计，通过将力传感器采集到的数据反馈到单片机上，处理分析后比较得出刀片的运动是否过载，如果单片机判定过载，则自动启动保护措施；3、在单片机智能判断刀片运动是否过载的这一重自动化保护系统外，还加入了蜂鸣器和按键系统，可以实现对使用者预警并由使用者人工判断刀片运动是否发生了过载现象，从而手动启动保护措施，做到了人工和自动化的双重保险。附图说明图1是本技术一实施例力学切割测试仪控制系统工作原理简图。图2是本技术一实施例力学切割测试仪控制系统工作流程图。图3是本技术一实施例力学切割测试仪控制系统的液晶显示模块与单片机的引脚连接图。图4是本技术一实施例力学切割测试仪控制系统的SD卡读写模块与单片机引脚连接图。图5是本技术一实施例力学切割测试仪控制系统的单键触摸开关的原理图。图6是本技术一实施例力学切割测试仪控制系统采用的单片机最小系统电路图。图7是本技术一实施例力学切割测试仪控制系统所绘制出的力-位移曲线图。图8是本技术一实施例力学切割测试仪控制系统的蜂鸣器的原理图。图9是本技术一实施例力学切割测试仪的传动机构示意图。图10是本技术一实施例力学切割测试仪剪切机构示意图。图中：1-双滑轨，2-上托板，3-下托板，4-电机轴，5-铜柱，6-力学传感器，7-连接头，8-定刀片，9-动刀片。具体实施方式下面结合附图，对本技术的技术方案进行具体说明。本技术的一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，包括单片机及与该单片机连接的用于采集植物的茎秆受切割时的力学数据的力学传感器、用于显示剪切机构切割植物时切割曲线的显示模块、用于存储所述力学传感器采集到的力学数据的存储模块、用于控制所述剪切机构进行切割工作的切割模块；还包括一与所述单片机连接的用于实现切割过程报警的报警模块。所述力学传感器为微型拉压力传感器。所述显示模块采用OLED显示屏。所述单片机为一8位单片机。所述单片机为51单片机，采用3.3V-5V供电，所述报警模块为5V有源蜂鸣器。所述切割模块包括步进电机和传动机构，步进电机通过传动机构驱动所述剪切机构进行切割工作。所述步进电机为42步进电机。所述剪切机构包括定刀片和动刀片，定刀片由2片不锈钢片组成，2片不锈钢片中间留有空隙以供动刀片穿过，动刀片为一片可更换的不锈钢片，以适应不同植物而更换不同刃口形状的不锈钢片。所述传动机构为双轨传动机构，该双轨传动机构由上托板、下托板、双滑轨组成，步进电机的电机轴与下托板组成丝杆结构，下托板套于双滑轨上，上托板通过铜柱与下托板相连，力学传感器接于上托板上，动刀片通过连接头与力学传感器相接，电机轴通过丝杠提升或下放行程托板，从而带动力学传感器跟随动刀片运动。以下为本技术的一具体实施例。本技术是一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，包括能切割各种植物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，其特征在于：包括单片机及与该单片机连接的用于采集植物的茎秆受切割时的力学数据的力学传感器、用于显示剪切机构切割植物时切割曲线的显示模块、用于存储所述力学传感器采集到的力学数据的存储模块、用于控制所述剪切机构进行切割工作的切割模块；还包括一与所述单片机连接的用于实现切割过程报警的报警模块。

【技术特征摘要】
1.一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，其特征在于：包括单片机及与该单片机连接的用于采集植物的茎秆受切割时的力学数据的力学传感器、用于显示剪切机构切割植物时切割曲线的显示模块、用于存储所述力学传感器采集到的力学数据的存储模块、用于控制所述剪切机构进行切割工作的切割模块；还包括一与所述单片机连接的用于实现切割过程报警的报警模块。2.根据权利要求1所述的一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，其特征在于：所述力学传感器为微型拉压力传感器。3.根据权利要求1所述的一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，其特征在于：所述显示模块采用OLED显示屏。4.根据权利要求1所述的一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，其特征在于：所述单片机为一8位单片机。5.根据权利要求1所述的一种便携式手持力学切割测试仪控制系统，其特征在于：所述单片机为51单片机，采用3.3V-5V供电，所述报警模块为5V有源蜂鸣器。6.根据权利要求1所述的一种便携式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德祥，洪培瑶，李金伟，方兵，吴良培，程童，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：新型
国别省市：福建,35