一種便攜式棉花打頂機(jī)的設(shè)計(jì)與研究

湯正 朱其祥

摘 要：該文系統(tǒng)介紹了一種基于雙向DC-DC變換器的便攜式棉花打頂機(jī)。本設(shè)計(jì)由可控硅構(gòu)成靜態(tài)開關(guān)，當(dāng)電池對(duì)棉花打頂機(jī)作為的負(fù)載進(jìn)行放電時(shí)，DC-DC變換器以Boost工作模式運(yùn)行；當(dāng)220V家用電源對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，DC-DC變換器以Buck工作模式運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)電池的充放電功能。由此設(shè)計(jì)出一種手持式小型棉花打頂機(jī)，極大提高棉花打頂機(jī)的便攜性。本設(shè)計(jì)具有低成本、高性能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：棉花打頂機(jī)；便攜；雙向DC-DC變換器；充放電

中圖分類號(hào) S224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）10-0130-02

1 引言

棉花是我國(guó)最主要的幾種經(jīng)濟(jì)性農(nóng)作物之一。棉花的種植管理相對(duì)玉米、大豆而言特別費(fèi)工，所以其經(jīng)濟(jì)效益也較為有限，在一定的程度上影響了農(nóng)戶在棉花種植方面的積極性。棉花打頂是棉花栽培和生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，目前主要有人工打頂、化學(xué)打頂和機(jī)械打頂3種方式。

傳統(tǒng)上人工打頂（用手掐頂尖）勞動(dòng)強(qiáng)度大，打頂作業(yè)時(shí)間緊，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。在種植密度較大時(shí)，作業(yè)效率低的問(wèn)題尤為突出。

化學(xué)打頂是通過(guò)噴施生長(zhǎng)點(diǎn)抑制劑來(lái)限制棉花無(wú)限生長(zhǎng)，省時(shí)省力。但該方法受施用劑量、噴劑質(zhì)量的影響較大，對(duì)棉花的正常生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)造成一定影響，并且化學(xué)試劑會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染。目前還不是主要的打頂方法。

機(jī)械打頂技術(shù)近來(lái)備受關(guān)注。例如，石河子大學(xué)研究設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)第一代3MD-12棉花打頂機(jī)。但由于受田間作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、仿形精度、響應(yīng)時(shí)間等因素的影響，前期準(zhǔn)備工作量較大，且打頂機(jī)需要拖拉機(jī)帶動(dòng)作業(yè)，易對(duì)棉田造成一定的損耗。

由此，我們將雙向DC-DC變換器應(yīng)用于打頂作業(yè)，設(shè)計(jì)出一種便捷式可手持的小型棉花打頂機(jī)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成 本設(shè)計(jì)由電池盒、電機(jī)、開關(guān)、鋸齒形圓盤刀片、把柄等主要部分組成。圓盤刀片安裝在刀盒中，刀盒寬度小于刀片的半徑，功效較高。電機(jī)安裝在刀盒的上方，與刀片軸連接。開關(guān)安裝在把柄上，電池盒安裝在背帶上，與電機(jī)之間有穿過(guò)把柄內(nèi)部的電線連接。把柄采用伸縮式結(jié)構(gòu)，在其尾部設(shè)置伸縮長(zhǎng)度調(diào)節(jié)旋鈕和指棱，并且開關(guān)與指棱靠近，握持省力，可實(shí)現(xiàn)單手操作。

為了提高安全性，本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制的開路檢測(cè)模塊、過(guò)壓保護(hù)模塊，并且上述刀盒的前端收窄為擋片。電池盒內(nèi)放置可充電電池、雙向DC-DC變換器和單片機(jī)控制電路。

2.2 雙向DC-DC模塊設(shè)計(jì) 雙向DC-DC變換器（Bidirectional DC-DC Converter—BDC）是一個(gè)DC-DC變換器的雙象限運(yùn)行，是在保持變換器兩端的直流電壓極性不變的情況下，根據(jù)應(yīng)用需要改變電流方向，實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)的DC-DC變換器。圖1為BDC的二端口示意圖。從各種基本的變換拓?fù)鋪?lái)看，可將其看做兩個(gè)單向DC-DC變換器反向并聯(lián)連接，通過(guò)改變兩個(gè)單元的工作狀態(tài)調(diào)節(jié)能量的雙向流動(dòng)，因此雙向DC-DC變換器在功能上相當(dāng)于兩個(gè)單向DC-DC變換器。

[（I1