農機具牽引力電子測試系統的研究與分析

劉 成

（鄭州鐵路職業技術學院，河南 鄭州 451460）

0 引言

隨著農業的快速發展，我國農業技術和農業裝備取得了巨大進步。在此背景下，相關技術性人員不斷加強研究，隨后出現了拖拉機懸掛機構和懸掛農具，將其運用到具體農業實踐中，產生了積極作用。與此同時，國內外一些高校也加強了對農機具測試裝置的深入研究，經過對相關學者、專家理論知識的總結和多次實驗之后，成功研制出了新式農機具測試裝置。但是從其應用效果來看，仍然存在著一定缺陷。就目前形勢來看，國內外并未對此形成一種規模性產品[1-4]。本文針對之前所應用的相關裝置進行改造和升級，以下將進行具體闡述。

1 農機具牽引力

1.1 農機具牽引力概述

從農業機械內涵來看，其主要是指在整個農業生產活動中所使用到的各種機構較為復雜的機械和農具的總稱。在開展田間作業時，除了包含少量的自走式機器和專用機器之外，多會將其中的動力部分進行綜合性處理，組成一套通用式拖拉機。將不同工作部分進行拆離，形成一個較為獨立式的機器，當需要進行相關作業時，再對其進行有效連接。筆者針對相關調查和研究后發現，作業機和拖拉機的連接方式，主要包括了懸掛式、半懸掛式、牽引式等多種內容。其中，應用較為廣泛的便是懸掛式機器。從牽引式農機特點來看，在開展測量工作時，只需要借助到拉力傳感器或機械式拉力表的積極作用，并將其放置在拖拉機和農具之間即可完成規定任務和目標。將作業機運用到田間作業時，其速度、阻力、部件位置都會進行變動和調整，從而無法保持在相對較為穩定的狀態中。從該方面特點來看，作業機械的力學平衡也是表現出了較為明顯的動態性平衡的特點。從其影響來看，會在很大程度上影響著作業機械的工作穩定性、動力消耗以及作業質量等多方面內容。而對于牽引力位置來講，其主要是會影響到作業機械的平衡狀態。因此，在進行相關研究時，需要綜合考慮到該方面影響因素。

1.2 牽引力傳感器的結構

綜合對牽引力傳感器內部結構研究可以發現，在測力裝置方面，主要包含了上懸臂梁式測力傳感器、框架、下測力傳感器和連接板四個主要部分組合而成。其中，上傳感器需要和拖拉機懸掛機構上拉桿部分進行連接。框架上部分存在著一個構件，其能夠和農具上掛接點進行連接。在下傳感器方面，其呈現出了較為明顯的“一”字形結構特點。具體來看，其兩邊呈現出了“銷狀”性結構的彈性元件，其兩端會和拖拉機懸掛機構兩下拉桿進行有效連接，組成一種較為完整的結構。從其特點來看，安裝過程較為簡單，可操作性強，能夠快速實現商品化。

2 牽引力傳感器的測力原理

1）懸掛牽引阻力測試。在進行該部分內容操作時，主要利用的是東方紅-802和懸掛四鏵犁的積極作用，共同組成測試系統，其耕深為210mm～230mm。

2）測力裝置應用。在進行CLx30型測力裝置應用過程中，需要將其和東方紅-802或者拖拉機懸掛機構進行有效連接，確保整個系統能夠處于穩定運行狀態中。安排相關工作人員加強動態化監控，如果其中發現了任何不合理的問題，可以對其進行及時有效的調整，從而避免不必要的事故發生。

3）數據采集卡。在選擇數據采集卡時，需要結合數據量、工作時間、數據采集卡存儲量等多方面內容進行綜合性考慮。不同數據卡性能指標不同，產生的效果也會有所差異，這些都是在選擇數據采集卡時，需要重點考慮到的問題。

4）微機。在微機方面的內容，主要包含了兩種類型：①單板機和CX-1危機信號分析儀。從這種分析儀器特點來看，其中包含了數據采集接口，對其進行調整之后，能夠直接完成數據收集和采集工作。其中所出現的最大值、最小值和偏差都會進行直接展示，從而有效減輕了工作人員的工作壓力，提升了工作效率。②對臺式筆記本的應用和上述系統原理相同。

3 測試系統的組成及原理

3.1 測試系統的組成

本文在研究過程中，主要是將懸掛四鏵犁作為研究對象，針對農機具牽引力測試系統的基本特點，對其進行簡要分析。該系統包含了大多數農機所共有的特性，為此便可以將其作為個例，對整個測試系統組成結構及其設計原理等方面內容進行分析。在該系統中，主要包含了懸掛四鏵犁、牽引力傳感器、動態應變儀等多種系統和部件。在測試系統應用中，每一部件都發揮了其自身獨有的作用。

3.2 測試系統中主要模塊的設計

3.2.1 測試系統中的應交儀模塊

在應交儀模塊中，其主要包括了橋路、放大器、振蕩器等部分內容所組合而成。根據具體測試工作要求來看，對應變片可以進行串聯、并聯或者混接處理。同時，如果有需要的話，也可以對其進行半橋或者全橋電路的組合。在整個系統中，放大器和振蕩器作為其中致為關鍵的部件，在很大程度上影響著最終的測試結果。為此，需要對該部分內容給予足夠重視度。從其影響來看，受這兩個部件影響最大的便是應變儀的靈敏度、線性度、輸出大小以及數值的精準度等方面內容。

針對各方面影響因素和需要著重注意的內容，本次設計所應用的是一種便攜式儀器。該儀器將電阻應變儀、平均值以及數據整理儀等多種儀器和電源部分進行有效連接，其產生的積極效果較為明顯。從其特點來看，體積小、質量輕，能夠被廣泛應用在各種農機具測量工作中。在傳統測量工作中，經常會利用到電測車的積極作用，對農機具進行跟蹤和記錄。而在該系統中，則避免了電測車跟蹤任務的應用。即使在水田測試工作中，也能夠得到較為廣泛的應用。

3.2.2 測試系統中的數據采集模塊

在進行該系統設計時，數據采集卡方面主要利用到了16位精度ADC的積極作用。在模擬信號通道方面，總是會受到一些外界環境的干擾，如微弱信號、噪聲、高頻率波等方面影響。為此，對其進行了放大電路和可編程增益放大電路設計。在數字電路部分的設計中，主要是利用到了EP2C8Q208、FPGA和車載導航儀的積極作用。其中，在進行數據采集模塊設計時，需要將EP2C8Q208作為核心。在其應用過程中，可以很明顯發現：FPGA時序性較為嚴格，車載導航儀運行速度快、可編程性能良好的優勢較為明顯。針對具體工作內容，只需要將系統在不同控制狀態下的信號引入到FPGA系統中，結合其獨具特色的容量大、可現場編程的優勢和特征，針對現場中所涉及到的各種數據和內容進行現場修訂。從其影響來看，這能夠在很大程度上提升工作效率，節省了許多不必要的工作環節，從而進一步提升系統設計的合理性、科學性和靈活性。另外，還會利用到DSP系統的積極作用。該系統中會存在著一個較為重要的預處理功能。將其運用到該系統中，能夠有效提升數據處理的精準率。若能夠在開展PCB系統布線工作中，考慮到濾波、接地和信號走線等多方面影響因素，還可以在一定程度上有效提升數據采集卡的可靠性和準確性。

3.2.3 測試系統中的信號分析儀模塊

信號分析儀模塊主要包含了計算機系統、接入接口、轉化器、微型打印機等組成部分。其中，TP801單板計算機作為整個模塊的核心所在，借助到其他輔助系統和模塊的積極作用，能夠有效提升信號分析效果和質量。當接收到模擬量信號之后，可以將其傳輸到插口中。之后，結合具體工作需求和系統運行狀況，對系統著重出現的各種數據進行采樣和數據模塊轉化工作。將其轉化為相應的數字量，并傳輸到單板機P10接口之后，便可以有序開展后續工作內容。在完成了上述工作內容之后，便可以對所輸入的各種數據進行運算和運用，這些被運算過的數據和結果會被打印和錄制。如果有需要的話，還可以借助到大數據系統的積極作用，將該部分所出現的各種數據和信息及時傳輸到數據庫系統中，為后期工作順利開展提供充足數據支撐。數據內容主要包括了最大值、最小值、平均值、系數、概率分布圖等多方面內容，其中每一項數據都可能會在某種程度上影響著系統運行，為此，便需要加強對每個數據的登記和管理。隨后，當脈沖量經過信號作用傳輸到插口以后，便可以對脈沖進行整形和傳輸工作，將其送至CTC部分，進行時鐘計數處理。在完成了上述內容之后，其便可以通過單板機部分進行運算處理，在這部分所形成的各種數據和信息都會被保存在打印機上。打印結果要做好記錄和保存工作，另外，所出現的脈沖個數、危機信號等都會對數據準確性產生一定影響。若想進一步提升分析儀的效果，還需要對其進行實時性檢測，避免一些不必要問題的發生，進而提升數據的實時性和準確性。

4 電子測試系統軟件的應用

在電子測試系統軟件運用中，主要是將計算機Windows98／2000操作系統作為基礎性條件，同時輔助于其他系統和部件的積極作用，將Visual、Basic6.0中文版編制作為功能性系統，確保電子測試工作得以有序開展。從該軟件特點來看，各種數據都可以實現自動化采集，并且具備了數據收集、分析、統計、計算、回歸分析等多達10余種功能。其中，在開展具體工作中，數據采集功能可以結合具體工作需求進行有效調整和改進。

5 結束語

總體來看，在此次所設計的電子測試系統中，其所涉及到的測試系統儀器相對較少。借助計算機軟件的積極作用，對各種數據采集、分析進行有效處理，從而在一定程度上有效提升了數據測量的精準度。在該系統應用過程中，其操作較為簡單、功能豐富且全面，是一種較為先進的測試方法。在今后工作中，相關工作人員還需要結合具體工作需求，進行深入研究。