食用菌生料接种机的设计及实现

　　控制电路选用TI公司生产的DSP控制器，型号为TMS320LF2407A，电路设计主要包括液晶显示、按键设置和电机的控制。

　　液晶显示可以直观的看到设置的参数，包括几层培养基，几层菌种;由于DSP控制器的运算速度非常快，机器周期很短，12864液晶屏的控制器难与其同步，采用的解决方案是在DSP数据接口与LCD数据接口之间使用三态总线收发器74LS245进行数据缓冲;同时在软件设计方面根据两者时序关系，在程序中加入DSP等待状态周期，延长DSP输出信号的持续时间。

　　按键设置按键部分可以设置培养基和菌种层数的加、减及确定输入的动作。该接种机一共用到了四个电机：培养基料输送电机、菌种推送电机、菌种切片电机和装袋出料电机，各个电机的启停设置独立的开关，简单、直观，防止工作人员误操作。

　　培养基料输送电机选用的是直流电机，启停设置独立的按钮，利用脉冲调宽原理改变NE555输出的有限制，从而实现对直流电机的调速，脉冲频率的选择会直接影响电机运转的稳定性。通过实际验证，频率选为3.75kHz时，该接种机输送速度为0.4 m/s，时基电路调速原理如图7所示，VD3为续流二极管，保证电枢电流的稳定性，同时防止电枢自感电动势对功放管的损坏。

　　菌种推送电机选用步进电机，用软件法实现电机通电换相控制，用DSP的PWM1～PWM4分别向四相步进电机驱动器的A、B、C、D相发送控制脉冲。设计定时器T1的周期为步进脉冲的周期，当周期中断时，通过修改比较方式控制寄存器的相应位，来控制某相通电、断电，实现换相，依次完成4次换相，步进电机就会正向转动一个齿距角，控制字反序，实现步进电机反转，完成菌种推送工作。

　　菌种切片电机和装袋出料电机均选用异步电机，对电机启停的控制采用SPWM技术，依靠DSP控制器产生的三相互差120°的3对SPWM波实现对逆变器开关的控制，调速控制是通过采集电机的负载电流获得电流反馈量。

　　电流传感器选用霍尔器件，检测定子电流时，需要进行A/D转换的量是两路输入电流，因此需要2个通道并行转换完成信号的传输，经过电阻转换为相应的电压信号，由于DSP控制芯片的I/O基准电压是3.3V，需要进行偏移转化到0～3.3V，才能输入到DSP中，经过数据比对，选用的偏移函数为：Vout=1.65+0.5VI。电路原理如图8所示。

　　菌种切片电机通过曲柄摇臂滑块机构完成上下往复运动，装袋出料电机完成分层步种，根据接种菌种不同，培养基和菌种比例不一样，切块速度和分层数量也不同，因此需要检测电机转速。采用光电式旋转编码器检测电机转速，电机旋转时带动码盘旋转，通过光栅作用，持续不断的开放或封闭光通道接收装置的输出端，就可以得到频率与转速成正比的脉冲序列，经过滤波后进入DSP接口，通过对脉冲计数得到电机转速，电路原理如图9所示。

3 结论

　　本文提供了一种食用菌生料接种机的设计方案，以现行的生产工艺及现有的生产设备为基础，采用电机学和DSP控制相关知识，设计电路原理图，完成培养基料的输送、菌种自动切片和分层、定量接种至最后人工装袋的工作流程，该自动接种机的投入使用可以提高接种效率，减少人员使用量和菌种污染率，降低企业生产成本。

　　参考文献：

　　[1]刘金沅.杏鲍菇固态接种机及其控制系统设计[D].宁夏大学,2010.

　　[2]刘长荣.多功能自动装袋机的设计[J].农机化研究,2005,9(5):116-118.

　　[3]徐铁柱.基于DSP的交流电动机变频调速控制系统[J].电气传动自动化,2003,25(1):69-72.

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第12期第61页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。