便携式割草机设计

便携式割草机设计（精选4篇）

便携式割草机设计 第1篇

割草机广泛应用于农、牧、园艺及园林等行业, 但结构简单、仿形性好和操作方便的割草机械很少, 因此设计了一种便携式电动割草机, 以满足狭小地带和复杂地形的需要, 同时也可用于小面积草坪 (如公园、住宅小区和学校等) , 更显出其操作的灵活性。

1 结构与工作原理

1.1 总体结构

割草机整体主要由割草工作头 (1) 、传动装置 (2) 、电机 (3) 和支架 (4) 等组成, 如图1所示。

割草工作头可安装几种不同的割刀, 分别用于不同的地貌。对于石头较多或杂草较矮、稀疏的果园, 可选择尼龙刀片;对于地面平坦、无石头或杂草稍硬又较难切断的地方, 可选用2齿刀片和4齿刀片等刀具;对于杂草较硬或稀疏的罐木, 可选用8齿或多齿刀片。

支架高度可调, 对于箱体设计, 割草工作头及轴架可以拆下来, 放在箱体中, 工作时可进行安装, 整个割草机大约在7kg左右, 携带方便。利用手推式把手, 可以任意旋转方向, 工作时不需要很高的劳动强度。

1.2 工作原理

割草机工作原理如图2所示。电动机带动主轴转动, 主轴由两个轴承支撑, 再由一对锥齿轮进行一级减速, 小锥齿轮作成一个齿轮轴, 轴端固定割草头进行割草工作。3个轮子固定在一支承板上, 由板与壳体的高度决定割草高度。板上有高度轴与壳体的套筒配合, 由螺钉卡紧, 机身整体质量在5kg左右, 携带方便。

1.3 性能参数

性能参数如表1所示。

2 电动机的选择

便携式割草机需要较轻的质量, 所以电动机质量选择在5kg以下, 并且割草头转速应为4000～6000r/min左右。

2.1 电动机功率

考虑便携式割草机的多项功能功率应在1kW以上, 当割草时功率只可用几百瓦就可以了, 割各种林木时功率应在1kW以上。

2.2 电动机转速

旋转轴的工作转速为n=4 000～6 000r/min, 按推荐的合理传动比范围, 取齿轮传动的传动i=1～2, 故电动机转速的可选范围为4 000～12 000r/min。可根据地区差异、地貌及种植的花草树种的不同, 选择不同的电机。

3 传动比的计算

3.1 总传动比

根据选定电动机的满载转速nm和工作机主动轴的转速np, 可得传动的总传动比为i=nm/np。计算出总传动比后, 应合理地限制传动件的圆周速度以减小动载荷、降低传动精度等级。分配传动比应使各传动件的尺寸协调, 结构合理, 避免互相干涉碰撞。进行传动件的设计计算时, 应先推算出各轴的转速、功率和转矩。

3.2 各轴转速

式中nm—电动机的满载转速 (r/min) ;

n1—主轴和割草头工作轴的转速 (r/min) ;

i—电动机至主轴的传动比。

3.3 各轴的输入功率

P1=Ped×η01

P2=Ped×η12×η01

式中 Ped—电动机的输出功率 (W) ;

P1, P2—输入轴和割草头轴的输入功率 (W) ;

η01, η12—电动机轴与输入轴与割草头轴间的传动效率。

4 刀片的设计

刀片采用一体式, 方便安装, 材料为65Mn/T8/T8A, 硬度为HRC 45±1。多齿刀片如图3所示。

5 结语

在便携式割草机的设计上, 采用了无支撑、圆盘刀的切割方式, 依靠刀片的高速旋转完成切割。不同作业采用相应的刀片, 从而简化了结构。同时, 该机具有设计合理、结构简单、质量轻、操作容易等特点, 适合非规则地块割草的需要。

参考文献

[1]张永志, 王运泰, 辛宗生.中幼林抚育与机械化[J].林业机械与木工设备, 1999, (6) :4-6.

[2]赵平.我国固林绿化机械前景展望[J].林业机械与木工设备, 1999 (1) :33.

[3]朱龙根.简明机械零件设计手册[M].北京:机械工业出版社, 1997.

[4]方健.机械结构设计[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[5]杨永才.机械设计新标准手册[K].北京:北京科学技术出版社, 1993.

[6]李德玉.机械工程材料学[M].北京:中国农业出版社, 1984.

便携式设备的防盗报警系统设计论文 第2篇

1.系统总体设计

便携式设备报警系统整体设计过程中将以移动手机网络短信的形式将相关报警信息发送到便携式设备持有者的设备终端，然后利用GPS网络定位技术对便携式设备归属地进行跟踪定位，并将其具体位置移动情况与便携式设备持有者的联接网络进行实时互动。而防盗系统则可以在相关便携式设备不正常运行时自动开启设备停止或者设备持有者系统远程遥控等功能，并在设备内部相关构件出现运行风险时进行报警信息的及时发送，保证设备持有者信息的有效接受。同时该系统利用多信号采集模块设置的.方式将整体设备情况与设备持有者、警务机构等相关机构进行了有效连接，在保证系统可重构功能的同时，也可以促使设备持有者的各项需求得到充分的满足。

2.系统硬软件设计

2.1系统硬件设计

在整体便携式系统硬件设计过程中，GSM技术的有效应用非常重要，由于便携式设备运行范围的限制，其在移动过程中会受到一定物理因素的影响，从而促使整体系统的稳定运行受到约束，因此可在无线控制系统的基础上，利用相关硬件设备最大限度的保障系统的稳定运行。在实际设计过程中，便携式设备硬件设计系统主要有热释电红外传感器、限位开关、LED闪光灯、触发蜂鸣器、SIM900A模块等，在实际运行中一旦出现设备被盗情况可依次触动相关设备，从而启动设备报警机制，而SIM900A模块则可以将相关报警信息以文字的形式传输到设备持有者信息终端，SIM900A模块可以通过相关机制的有效运行可将数据化信息转化为具体的文字模式，进而在手机等便捷信息传输设备的稳定运行下，便于便携式设备防盗定位功能的有效实施。

2.2系统软件设计

该便携式防盗定位系统主要软件程序主要包括接收发送报警信息、设备GPS定位、设备远程控制等几个部分，其中系统初始化过程中整体系统处于低耗能状态，即待机阶段。在便携式设备出现盗抢情况时可利用中断信号的设置促使整体设备进入待机阶段，然后在相应的中断服务支持子程序的运行下，可利用适当位置的位置标识进行中断信息的保留，并在整体时间运行完毕后实施中断程序，并将整体运行命令转移到相应的处理程序中，并在整体事件处理完毕后执行系统归零任务。即整体任务运行流程依次为初始化模块设备、系统模块调用、防盗模块调用、GPS模块调用、GSM模块调用、运行情况监测等过程，结合相关函数的有效配置及设置，可促使SIM900A、GPS等相关模块顺利执行防盗系统中所需命令，从而保证整体系统的顺利运行。

3.系统应用实践

3.1短信定位功能测试

短信定位系统功能测试过程中需要借用设备持有者信息接收终端及便携式设备内部安装的卡进行，为了节省系统测试负担，现阶段仅利用上述两个模块独立运行测试，其在设备持有者信息接收终端接收到相关信息后会通过SIM卡进行定位信息的自动获取，然后在整体网络平台顺利运行的情况下进行位置信息的有效传输，同时在网络GPS定位软件的正常运行下，设备持有者也可以对定位信息进行实时监控管理。

3.2声光及短信报警功能测试

声光报警功能测试主要通过触发点相关控制模块的促使进行，即通过设置相应的触发位置及控制模块调整，结合声光报警器的启动响应，对蜂鸣器的发声情况、LED灯的点亮情况进行综合判定分析。短信报警测试与声光报警功能测试相同，其都需要利用触发点及控制模块内相关硬件设备的控制，进行短信报警显示功能测试，在短信发送设备将相关信息发送到便携式设备持有者的相关网络终端后，会随之利用设备回执的方式促使报警信号相应或者结束，一般在系统会在等待一段时间后进行间隔报警措施。

3.3数据误差处理

在上述设备系统测试完成后可在同样的触发点位置进行重复测试，以降低系统测试误差概率，在后续测试过程中可适当增加触发点的设置，如在一定区域内设置10触发点进行定位数据获取，然后在获得具体的定位数据后可进行数据处理措施，可获得500组数据，将上述数据与真实数据进行比较分析之后可得到具体的误差数值，在得到具体的误差数值之后可利用相关数据的经纬误差得到最终误差系数，即为-0.00029,0.00031.基于上述经纬误差系数可进行误差补偿措施，进而进行数据误差补偿数据的修正处理，即利用SIM900A模块将修正数值进行终端输入，然后进行修改量添加，降低系统误差。

4.总结

综上所述，在整体网络式便携式设备防盗定位系统中，GSM、GPS、SIM技术发挥着至关重要的作用，其可以通过便携式设备的运行情况分析进行报警信息的有效传输，同时结合相应的设备实时定位措施对设备的安全运行提供了全面的保障。通过防盗系统运行测试可得出各个独立模块精确运行的特点，而由于各项模块的独立运行这一优良特性，可促使其在实际使用中相关模块的独立应用，从而降低设备防盗经济损耗。

参考文献

数显便携式测色仪设计 第3篇

关键词： 测色； 色度空间； 颜色传感器； 白平衡

中图分类号： TH787 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2015.04.015

Abstract： In order to make the results of teeth color measurement in the field of dental cosmetic more accurate， this paper has designed a color monitoring instrument， which is based on the colorimetry principle. It used the white-balance adjustment method， technology of integrated digital circuit and design of handheld structure. The source of the instrument was LED light. The core was a mega128 microcontroller. TCS230 programmable color sensor was used to gather the color signal， and C language was used to realize the collection， the storage and the display of the color data. In the experiment of comparison of the measured color with the international standard color card， we analyzed several factors， which affected the accuracy of the measurement. The instrument had a series of advantages， such as high measuring accuracy， high stability， low-power consumption and easy to carry. In short， the instrument has promising applications and broad market.

Keywords： color measurement； chromaticity space； color sensor； white-balance

引 言

测色仪器可应用于军事、彩色打印、牙科、油漆、纺织印染、化妆品和印刷材料等各个领域，对提高产品的品质起到了重要的作用。国际上许多研究机构及生产商从事测色仪器的研究，几家大的公司主要有美国德塔、美国爱色丽、日本柯尼卡美能达 、美国亨特立和美国锡莱-亚太拉斯[1]。国内的测色仪种类不多，以光电积分式色差仪为主，可分为便携式和台式两种。便携式仪器具有体积小、功耗低、适合现场测量、精度高等优势。

随着生活品质的不断提高，人们对于牙齿的治疗要求已经不再仅限于满足修复功能上的应用，而是进一步提高了对其美观度的要求[2]。为使牙齿颜色测量更加便捷、准确，文章设计了一款数字便携式测色仪，具有测量精度高、外形小巧、成本低、功耗低、稳定性好等特点。

1 测色仪测量原理

1.1 系统的颜色识别原理

本系统采用基于RGB三原色的颜色传感器测量方法，通过测量物体反射光的相对光谱功率分布，得到物体表面的反射光谱。颜色传感器直接将光信号转换为数字信号输出，再与 CIE 光谱三刺激值加权相乘，积分后求出样品表面颜色的三刺激值、色坐标、色差等其他参数。系统的信号显示、存储、传输均采用数字式的，有抗干扰能力强、精度高等优势，实现了牙齿不同区域颜色的高分辨率测量。

1.2 RGB色度空间

TCS230传感器是基于色度学原理进行颜色识别的。自然界中所有物体对光都有一定的吸收与反射功能，由于本身的物理或化学特性，物体将会吸收某些波长的光而同时反射其他波长的光。我们通常看到的物体颜色，是由于物体本身吸收了白光中的一部分有色光，而将另外一部分有色光反射出来到达人眼中产生的颜色感觉，感觉信息被转换为神经冲动传送到大脑，在大脑中进行处理，形成了色觉。

根据三原色学说，每一种颜色都可以由红、绿、蓝三原色按不同分量相加混合而成，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测物体的颜色。

1.3 TCS230识别颜色原理

TCS230传感器是由硅光电二极管阵列、滤光器和电流频率转换器组成的。芯片上集成有64个光电二极管，这64个光电二极管可分为4种类型。其中16个光电二极管带有红色滤波器；16个光电二极管带有绿色滤波器；16个光电二极管带有蓝色滤波器；其余16个不带有任何滤波器，可以透过全部的光信息。这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性，从而增加颜色识别的精确度；另一方面，相同颜色的16个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列中，可以消除颜色的位置误差。

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TCS230颜色传感器可将光信号转变为频率信号发送给单片机。可以通过可编程引脚S2、S3来选择颜色滤波器。当传感器选择某一种颜色的滤波器时，入射光中只有该原色被允许通过，从而可以测得该原色的光强值。同理，选择其他滤波器就可以得到其他两原色光强值。通过测量三原色的值，就可以分析得到投射到传感器上光的颜色[3]。图1为TCS230传感器结构图。

2 系统组成

系统主要由稳压电源、LED阵列光源、颜色传感器、单片机、液晶显示屏和按键组成，设备的组成如图2所示。光源发出的光经准直透镜照射到被测物体（牙齿）上[4]，由被测物漫反射回来的光线被光电传感器接收，传感器将采集颜色的光强信号转换成频率信号，直接送入单片机进行分析计算，量化出R、G、B的值。将R、G、B的色值分别与色卡数据存储芯片中的各个标准色卡的R、G、B值做差，差值平方和最小的标准色卡即代表被测物颜色。系统由液晶显示屏显示所测颜色对应的三基色值和比色卡色号。

光源采用正白光高亮LED，其光谱分布与自然光接近[5]。在该光源照明条件下，被测物颜色最接近目视颜色，便于颜色的计算；频率输出比较稳定，适合作基准光源；LED的光能效率高，发热小，利于测色仪功耗的降低，可满足长时间使用的要求[6]。

3 电路设计

为了满足设备高性能低功耗的特点，系统采用mega128单片机测量TCS230传感器输出的频率[7]，采用液晶模块来显示颜色比对结果，并用按键进行初始化白平衡，LED发光二极管作为基准光源。电路设计原理图如图3所示。

4 软件设计

4.1 系统总体流程

系统采用嵌入式C语言对程序进行整体设计[8]。程序主要包含调白平衡子程序及颜色识别子程序。其中白平衡子程序用于对颜色进行标定；颜色识别子程序用于对颜色进行检测。程序首先对系统进行初始化设置，包括mega128的系统时钟、端口、定时器、终端、串行口等的初始化设置，传感器的输出比例因子、通信参数以及使能输出引脚的设置，随后进入欢迎使用界面，进入键盘监视程序，等待用户进行颜色测量操作。系统软件流程如图4所示。

4.2 白平衡的调整

理论上，白光是由红光、绿光和蓝光等量混合而成的，但实际上我们平时所用的光源都是非标准的。非标准白光（R、G、B值不相等）在物体上反映出来的光强分量是不同的，并且TCS230传感器对R、G、B三色的敏感程度也是不相同的，这就导致TCS230输出的R、G、B值并不相等。因此在试验前一定要对白平衡做出调整。

在颜色检测系统中，白平衡按键是必不可少的，其主要作用是对颜色检测系统进行白平衡补偿。当白平衡按键被按下时，当前的R、G、B输入值作为白平衡校正值存储到EEPROM存储器中。当系统上电时，系统会从EEPROM存储器中读取该校正值，并用来校正R、G、B值原始数据，直到白平衡按键再次被按下，新的校正值被修改为止[9]。白平衡子程序流程图如图5所示。

将测得的R、G、B三个波段的光强信号进行白平衡等处理，分别求出真实的R、G、B三色值，将R、G、B的色值分别与色卡数据存储芯片中的各个标准色卡的R、G、B值做差，与三个色值的差值平方和最小的标准色卡即代表被测物颜色。

4.3 颜色识别子程序

设置定时器为一固定时间（例如10 ms），然后选通三种颜色的滤波器，计算这段时间内TCS230的输出脉冲数，计算出一个比例因子，通过这个比例因子可以把这些脉冲数变为255。在实际测试时，使用同样的时间进行计数，把测得的脉冲数再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所对应的R、G、B的值。具体的颜色识别子程序流程如图6所示。

5 对比实验与结果分析

为使测色仪的测色效果更加直观，选取标准色卡中5种颜色进行试验。表1为被测标准色卡理论的R、G、B值及实验测得的R、G、B值的对比实验数据。

根据表1可以看出，经实验测量的颜色数值与理论的标准值有偏差，但偏差不大。

6 结 论

通过多次测量并对实验数据进行分析得到影响实验数据准确性的因素主要有：对颜色识别准确度影响的一个主要因素是外界光线的干扰，所以传感器和光源要在一个密闭、无反射的环境中进行检测；被测材料的透光性越好、厚度越薄、颜色质量越纯的物体，测量结果与实际颜色值越接近；待测物体反射到颜色传感器上的光越强，测量结果越接近于其本身颜色，所以被测物体应尽量放在传感器感光范围距离较近并且感光效果较好的位置。

参考文献：

[1] 周炜，李卫东.国内外电脑测色仪的发展现状[J].上海纺织科技，2013，41（1）：1-3.

[2] 许丽娟，汪大林.测色仪器在口腔领域的应用和研究[J].国际口腔医学杂志，2010，37（5）：600-603.

[3] 卢川英，于浩成，孙敬辉，等.基于TCS230传感器的颜色检测系统[J].吉林大学学报：信息科学版：2008，26（6）：621-626.

[4] 杨振，李广云，贺磊.光学准直测量方法与精度分析[J].红外与激光工程，2011，40（2）：282-286.

[5] 甘彬，冯红年，金尚忠.大功率白色发光二极管的特性研究[J].光学仪器，2005，27（5）：33-37.

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[7] 汤剑锋.ATmega128单片机仿真系统设计及实现[J].荆楚理工学院学报，2009，24（7）：25-31.

[8] 谭浩强.C程序设计[M].3版.北京：清华大学出版社，2008：20-30.

[9] 王方.基于颜色传感器的尿液分析仪的研究与设计[D].长春：吉林大学，2014：30-31.

（编辑：张磊）

一种便携式多参数环境监测仪的设计 第4篇

摘要：介绍一种基于MSP430系列超低功耗单片机的多参数环境监测仪，详细阐明了环境参数传感器的选取、监测仪软硬件的设计与实现方法。该仪器充分利用MSP430单片机自身资源，具有小型便携、高性能、低功耗、可编程等优点，可广泛应用于诸多领域的环境参数监测与保护。

关键词：MSP430单片机 环境参数 监测仪 低功耗

本文以智能建筑为应用背景，介绍一种通用性很强的便携式多参数环境监测仪。它以MSP430F437超低功耗单片机为核心，配置新式的微型低功耗传感器，实现了建筑物内温度、湿度、光照度、有害气体浓度等参数的采集处理、存储、通信等功能。文中详细阐明了传感器的选取、硬件结构、软件流程等相关技术，并指出该仪器的特点和优势。

1 传感器的选取

传感器是决定监测仪精度的关键元件。传感器的选择主要依据工作环境、测量精度、线性度、互换性、灵敏度、响应速度、稳定性、功耗、体积大小以及易于与MCU接口等。本监测仪选用的.各类传感器分别为：集成温度传感器TMP35、集成湿度传感器HM1500、热线型半导体气敏传感器MR511以及集成光照度传感器TSL253。与同类产品相比，它们在上述方面有一定的优点，很适合便携式仪表使用。

TMP35电压输出量与被测温度T成线性关系，其式如(1);HM1500输出量为电压，与被测湿度%RH成正比，且与温度T有关系，其式如(2);MR511内有温度补偿，其输出电压与被测气体浓度C成近似线性关系(线性度≤±5%)，其式如(3)，式中Nc为器件灵敏度，环境湿度为Vc的值有影响;TSL253电压输出量与被测光照度Ee成正比，且与温度T有关，其式如(4)，式中Ne为传感器的灵敏等。

VT=[10×T](mV) (1)

VRH=[600×(%RH+38.5)/(39.1-0.056T)](mV) (2)

Vc=[Nc×C](mV) (3)

Vec=[(Nc×Ee) ×(1.05-0.002T)](mV) (4)

上述各式说明，高精度的监测必须考虑传感器的非线性、温湿度影响、测量误差及环境误差等问题，尤其要着重解决测量中的非线性及温湿度补偿。在布置印刷电路板时尽量减少引线电阻和分布电容以降低测量误差。在电路设计上要加线性化处理电路及温湿度补偿电路，或借助于单片机系统，由软件查表等方法进行处理、修正(用软件实现传感器的校正补偿功能可降低仪器功耗)。如有可