农机具牵引力电子测试系统的研究与分析

刘 成

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 451460）

0 引言

随着农业的快速发展，我国农业技术和农业装备取得了巨大进步。在此背景下，相关技术性人员不断加强研究，随后出现了拖拉机悬挂机构和悬挂农具，将其运用到具体农业实践中，产生了积极作用。与此同时，国内外一些高校也加强了对农机具测试装置的深入研究，经过对相关学者、专家理论知识的总结和多次实验之后，成功研制出了新式农机具测试装置。但是从其应用效果来看，仍然存在着一定缺陷。就目前形势来看，国内外并未对此形成一种规模性产品[1-4]。本文针对之前所应用的相关装置进行改造和升级，以下将进行具体阐述。

1 农机具牵引力

1.1 农机具牵引力概述

从农业机械内涵来看，其主要是指在整个农业生产活动中所使用到的各种机构较为复杂的机械和农具的总称。在开展田间作业时，除了包含少量的自走式机器和专用机器之外，多会将其中的动力部分进行综合性处理，组成一套通用式拖拉机。将不同工作部分进行拆离，形成一个较为独立式的机器，当需要进行相关作业时，再对其进行有效连接。笔者针对相关调查和研究后发现，作业机和拖拉机的连接方式，主要包括了悬挂式、半悬挂式、牵引式等多种内容。其中，应用较为广泛的便是悬挂式机器。从牵引式农机特点来看，在开展测量工作时，只需要借助到拉力传感器或机械式拉力表的积极作用，并将其放置在拖拉机和农具之间即可完成规定任务和目标。将作业机运用到田间作业时，其速度、阻力、部件位置都会进行变动和调整，从而无法保持在相对较为稳定的状态中。从该方面特点来看，作业机械的力学平衡也是表现出了较为明显的动态性平衡的特点。从其影响来看，会在很大程度上影响着作业机械的工作稳定性、动力消耗以及作业质量等多方面内容。而对于牵引力位置来讲，其主要是会影响到作业机械的平衡状态。因此，在进行相关研究时，需要综合考虑到该方面影响因素。

1.2 牵引力传感器的结构

综合对牵引力传感器内部结构研究可以发现，在测力装置方面，主要包含了上悬臂梁式测力传感器、框架、下测力传感器和连接板四个主要部分组合而成。其中，上传感器需要和拖拉机悬挂机构上拉杆部分进行连接。框架上部分存在着一个构件，其能够和农具上挂接点进行连接。在下传感器方面，其呈现出了较为明显的“一”字形结构特点。具体来看，其两边呈现出了“销状”性结构的弹性元件，其两端会和拖拉机悬挂机构两下拉杆进行有效连接，组成一种较为完整的结构。从其特点来看，安装过程较为简单，可操作性强，能够快速实现商品化。

2 牵引力传感器的测力原理

1）悬挂牵引阻力测试。在进行该部分内容操作时，主要利用的是东方红-802和悬挂四铧犁的积极作用，共同组成测试系统，其耕深为210mm～230mm。

2）测力装置应用。在进行CLx30型测力装置应用过程中，需要将其和东方红-802或者拖拉机悬挂机构进行有效连接，确保整个系统能够处于稳定运行状态中。安排相关工作人员加强动态化监控，如果其中发现了任何不合理的问题，可以对其进行及时有效的调整，从而避免不必要的事故发生。

3）数据采集卡。在选择数据采集卡时，需要结合数据量、工作时间、数据采集卡存储量等多方面内容进行综合性考虑。不同数据卡性能指标不同，产生的效果也会有所差异，这些都是在选择数据采集卡时，需要重点考虑到的问题。

4）微机。在微机方面的内容，主要包含了两种类型：①单板机和CX-1危机信号分析仪。从这种分析仪器特点来看，其中包含了数据采集接口，对其进行调整之后，能够直接完成数据收集和采集工作。其中所出现的最大值、最小值和偏差都会进行直接展示，从而有效减轻了工作人员的工作压力，提升了工作效率。②对台式笔记本的应用和上述系统原理相同。

3 测试系统的组成及原理

3.1 测试系统的组成

本文在研究过程中，主要是将悬挂四铧犁作为研究对象，针对农机具牵引力测试系统的基本特点，对其进行简要分析。该系统包含了大多数农机所共有的特性，为此便可以将其作为个例，对整个测试系统组成结构及其设计原理等方面内容进行分析。在该系统中，主要包含了悬挂四铧犁、牵引力传感器、动态应变仪等多种系统和部件。在测试系统应用中，每一部件都发挥了其自身独有的作用。

3.2 测试系统中主要模块的设计

3.2.1 测试系统中的应交仪模块

在应交仪模块中，其主要包括了桥路、放大器、振荡器等部分内容所组合而成。根据具体测试工作要求来看，对应变片可以进行串联、并联或者混接处理。同时，如果有需要的话，也可以对其进行半桥或者全桥电路的组合。在整个系统中，放大器和振荡器作为其中致为关键的部件，在很大程度上影响着最终的测试结果。为此，需要对该部分内容给予足够重视度。从其影响来看，受这两个部件影响最大的便是应变仪的灵敏度、线性度、输出大小以及数值的精准度等方面内容。

针对各方面影响因素和需要着重注意的内容，本次设计所应用的是一种便携式仪器。该仪器将电阻应变仪、平均值以及数据整理仪等多种仪器和电源部分进行有效连接，其产生的积极效果较为明显。从其特点来看，体积小、质量轻，能够被广泛应用在各种农机具测量工作中。在传统测量工作中，经常会利用到电测车的积极作用，对农机具进行跟踪和记录。而在该系统中，则避免了电测车跟踪任务的应用。即使在水田测试工作中，也能够得到较为广泛的应用。

3.2.2 测试系统中的数据采集模块

在进行该系统设计时，数据采集卡方面主要利用到了16位精度ADC的积极作用。在模拟信号通道方面，总是会受到一些外界环境的干扰，如微弱信号、噪声、高频率波等方面影响。为此，对其进行了放大电路和可编程增益放大电路设计。在数字电路部分的设计中，主要是利用到了EP2C8Q208、FPGA和车载导航仪的积极作用。其中，在进行数据采集模块设计时，需要将EP2C8Q208作为核心。在其应用过程中，可以很明显发现：FPGA时序性较为严格，车载导航仪运行速度快、可编程性能良好的优势较为明显。针对具体工作内容，只需要将系统在不同控制状态下的信号引入到FPGA系统中，结合其独具特色的容量大、可现场编程的优势和特征，针对现场中所涉及到的各种数据和内容进行现场修订。从其影响来看，这能够在很大程度上提升工作效率，节省了许多不必要的工作环节，从而进一步提升系统设计的合理性、科学性和灵活性。另外，还会利用到DSP系统的积极作用。该系统中会存在着一个较为重要的预处理功能。将其运用到该系统中，能够有效提升数据处理的精准率。若能够在开展PCB系统布线工作中，考虑到滤波、接地和信号走线等多方面影响因素，还可以在一定程度上有效提升数据采集卡的可靠性和准确性。

3.2.3 测试系统中的信号分析仪模块

信号分析仪模块主要包含了计算机系统、接入接口、转化器、微型打印机等组成部分。其中，TP801单板计算机作为整个模块的核心所在，借助到其他辅助系统和模块的积极作用，能够有效提升信号分析效果和质量。当接收到模拟量信号之后，可以将其传输到插口中。之后，结合具体工作需求和系统运行状况，对系统着重出现的各种数据进行采样和数据模块转化工作。将其转化为相应的数字量，并传输到单板机P10接口之后，便可以有序开展后续工作内容。在完成了上述工作内容之后，便可以对所输入的各种数据进行运算和运用，这些被运算过的数据和结果会被打印和录制。如果有需要的话，还可以借助到大数据系统的积极作用，将该部分所出现的各种数据和信息及时传输到数据库系统中，为后期工作顺利开展提供充足数据支撑。数据内容主要包括了最大值、最小值、平均值、系数、概率分布图等多方面内容，其中每一项数据都可能会在某种程度上影响着系统运行，为此，便需要加强对每个数据的登记和管理。随后，当脉冲量经过信号作用传输到插口以后，便可以对脉冲进行整形和传输工作，将其送至CTC部分，进行时钟计数处理。在完成了上述内容之后，其便可以通过单板机部分进行运算处理，在这部分所形成的各种数据和信息都会被保存在打印机上。打印结果要做好记录和保存工作，另外，所出现的脉冲个数、危机信号等都会对数据准确性产生一定影响。若想进一步提升分析仪的效果，还需要对其进行实时性检测，避免一些不必要问题的发生，进而提升数据的实时性和准确性。

4 电子测试系统软件的应用

在电子测试系统软件运用中，主要是将计算机Windows98／2000操作系统作为基础性条件，同时辅助于其他系统和部件的积极作用，将Visual、Basic6.0中文版编制作为功能性系统，确保电子测试工作得以有序开展。从该软件特点来看，各种数据都可以实现自动化采集，并且具备了数据收集、分析、统计、计算、回归分析等多达10余种功能。其中，在开展具体工作中，数据采集功能可以结合具体工作需求进行有效调整和改进。

5 结束语

总体来看，在此次所设计的电子测试系统中，其所涉及到的测试系统仪器相对较少。借助计算机软件的积极作用，对各种数据采集、分析进行有效处理，从而在一定程度上有效提升了数据测量的精准度。在该系统应用过程中，其操作较为简单、功能丰富且全面，是一种较为先进的测试方法。在今后工作中，相关工作人员还需要结合具体工作需求，进行深入研究。