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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于物理農(nóng)業(yè)的數(shù)控高壓靜電電源設(shè)計(jì)與制作
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 植物種子充高壓靜電在物理農(nóng)業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用。給植物種子充高壓靜電，能夠提高種子的發(fā)芽率和產(chǎn)量。通過(guò)查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)并制作了一種通過(guò)單片機(jī)編程，控制可控硅觸發(fā)電路，同時(shí)可產(chǎn)生方波，控制高壓產(chǎn)生電路。經(jīng)試驗(yàn)，此高壓靜電電源能夠滿足不同種子充高壓靜電的需求。
- 詳細(xì)介紹：
- 該裝置用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)了直流電源在0-110V增/減調(diào)節(jié)，同時(shí)能夠產(chǎn)生脈沖寬度為64us，精確達(dá)到0.4us高壓信號(hào)，,高壓靜電可達(dá)0-45KV的；應(yīng)用光電耦合器件，能夠?qū)崿F(xiàn)了“冷地”與“熱地”隔離；高壓輸出電壓與可變直流電源電壓成10：1關(guān)系，降低了高壓變壓器制作材料成本，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)智能化控制。其具有可靠性高、操作方便、精度高、直觀等特點(diǎn)。完全代替了目前利用手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器來(lái)改變高壓輸出的靜電電源，實(shí)現(xiàn)了智能化控制，與比市場(chǎng)同類產(chǎn)品比較便宜近千元。經(jīng)試驗(yàn)證明，在20kv和25kv各時(shí)間條件下處理小麥種子，其在萌發(fā)期的各項(xiàng)生理指標(biāo)表現(xiàn)出極其顯著的效果，同時(shí)利用該裝制處理其他植物種子，均獲得了同樣的效果的。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：在現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中，為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，聲、光、電、磁等物理肥料已經(jīng)廣泛得到應(yīng)用，植物種子充高壓靜電是其中的一種。但目前大部分高壓靜電電源，通過(guò)機(jī)械調(diào)接改變可控硅的觸發(fā)角，不論是電源電壓的調(diào)節(jié)精確度還是電壓的輸出靈敏度都比較低，而本設(shè)計(jì)利用數(shù)控原理，通過(guò)單片機(jī)編程來(lái)控制直流電源輸出，使輸出直流電壓在0V-200V范圍內(nèi)隨意增減變化，高壓輸出能夠達(dá)到45KV。 基本思路：系統(tǒng)由TA89C-52單片機(jī)及鍵盤、輔助電源模塊、零點(diǎn)檢測(cè)模塊、顯示模塊、方波發(fā)生器模塊、可控硅控制模塊、高壓產(chǎn)生等模塊組成。由于高壓電路產(chǎn)生的靜電可能干擾TA89C-52單片機(jī)，所以單片機(jī)采用獨(dú)立5V專用冷地輔助電源；高壓產(chǎn)生電路的驅(qū)動(dòng)電路采用12V熱地輔助電源；在15625Hz方波發(fā)生器模塊與高壓產(chǎn)生模塊之間設(shè)計(jì)了光電耦合器電路，實(shí)現(xiàn)了“冷地”與“熱地”隔離；根據(jù)電磁輻射干擾原理，利用一個(gè)密閉的金屬盒屏蔽整個(gè)TA89C-52單片機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步確保TA89C-52單片機(jī)工作穩(wěn)定。 創(chuàng)新點(diǎn)：利用單片機(jī)編程，達(dá)到了數(shù)控目的，同時(shí)提高了高壓靜電電壓的輸出精度；“冷地”與“熱地”完全隔離，提高了使用的安全性和可靠性。 技術(shù)關(guān)鍵：控制程序編寫；0-110V直流輸出電壓和零點(diǎn)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)；高壓靜電屏蔽技術(shù)應(yīng)用。 主要技術(shù)指標(biāo)：①導(dǎo)通角控制精度可達(dá)到π/22727，直流控制電壓精度可達(dá)0.0375V；②高壓電源工作范圍AC170V—AC260V；③靜電電源范圍DC:0V—45KV。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性：①用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)了直流電源在0-110V增/減調(diào)節(jié)，并且能夠產(chǎn)生高壓信號(hào)，脈沖寬度可精確到0.4us,高壓靜電達(dá)0-45KV的；②應(yīng)用光電耦合器件，能夠?qū)崿F(xiàn)了“冷地”與“熱地”隔離； 先進(jìn)性：①與傳統(tǒng)的電路相比,具有可靠性高、操作方便、精度高、直觀等特點(diǎn)。②經(jīng)試驗(yàn)證明，在20kv和25kv各時(shí)間條件下處理小麥種子，其在萌發(fā)期的各項(xiàng)生理指標(biāo)表現(xiàn)出極其顯著的效果
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 獲得學(xué)校第十一屆挑戰(zhàn)杯一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 作品處在中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 含有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專有技術(shù)轉(zhuǎn)讓的設(shè)備買賣
作品可展示的形式
- 實(shí)物和演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：用戶安裝時(shí)，可將高壓電源箱體后高壓輸出端與負(fù)載的高壓輸入端相連，面板前端高壓接地和負(fù)載地相連；使用時(shí)，本裝置電源接200V交流電，首先開(kāi)啟“電源開(kāi)關(guān)”，然后開(kāi)啟“高壓開(kāi)關(guān)”。此時(shí)，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，高壓輸出為零。按“升壓”按鈕可使輸出電壓升高，按“降壓”按鈕可使高壓降低，高壓顯示器顯示當(dāng)前高壓值，用戶依顯示調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到用戶需要的電壓值。“復(fù)位”開(kāi)關(guān)可使系統(tǒng)復(fù)位，回到初始狀態(tài)，高壓輸出為零。關(guān)機(jī)時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉“高壓開(kāi)關(guān)”，后關(guān)閉“電源開(kāi)關(guān)”。 適用范圍：該高壓靜電電源裝置適用于現(xiàn)代物理農(nóng)業(yè)肥料技術(shù)中，作為對(duì)種子施加高壓靜電場(chǎng)的電源，可提高植物種子的發(fā)芽率。同時(shí)可以在醫(yī)療衛(wèi)生單位、教學(xué)科研單位做高壓電源使用。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：利用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)精確控制；與傳統(tǒng)的電路相比較,具有高精度和高可靠性等特點(diǎn)；高壓輸出電壓與可變直流電源電壓成10：1關(guān)系，降低了高壓變壓器制作材料成本；安裝方便，實(shí)現(xiàn)智能化控制，與比市場(chǎng)同類產(chǎn)品比較便宜近千元。
同類課題研究水平概述
- 該裝置與傳統(tǒng)的電路相比,具有可靠性高、操作方便、精度高、直觀等特點(diǎn)。完全代替了目前利用手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器來(lái)改變高壓輸出的靜電電源，實(shí)現(xiàn)了智能化控制，與比市場(chǎng)同類產(chǎn)品比較便宜近千元。經(jīng)試驗(yàn)證明，在20kv和25kv各時(shí)間條件下處理小麥種子，其在萌發(fā)期的各項(xiàng)生理指標(biāo)表現(xiàn)出極其顯著的效果，同時(shí)利用該裝制處理其他植物種子，均獲得了同樣的效果的
