玉米是我国重要的谷类作物,在饲料、食用和工业生产中占据着重要地位。育种的好坏决定着玉米产量、品质的高低,针对现阶段育种工作出现的劳动强度大、数据记录紊乱、进口设备价格高昂等问题,设计一种快速便捷的玉米小区测产系统。本文所设计的玉米含水率测量装置采用电容式水分传感器,将两片薄铜箔作为测量电极分别镶嵌到测量桶桶身和中轴预留的槽间隙中,可实现电容式水分传感器与卸料桶相结合,既能实现测产系统含水率的测量,又能将粮箱中样品卸出,是一种新型的电容式水分传感器结构。旋转料桶与称重粮箱、四角重量传感器和温度传感器一起构成信息采集的机械结构,并对测试电路和控制系统进行设计,所设计的测产系统能够“一键式”完成对玉米籽粒样品重量、水分、容重和亩产数据的采集和存贮。主要研究工作包括以下几个方面。(1)玉米小区育种测产系统结构设计。完成滑动摩擦角试验。完成扭矩测量试验,得到旋转料桶旋扭矩范围为0~2.3N·m,扭矩较小,可以选择扭矩较小步进电机,满足测产系统低功耗需求。玉米小区育种测产系统由触屏计算机、入料口、称重粮箱、重量传感器、步进电机、旋转料桶、粮食收集盒、移动地轮、旋转仓挡板、壳体等组成。对关键零部件壳体、称重粮仓、旋转料仓结构进行计算,确保后续安装和试验数据的精度。(2)水分测量部件结构设计,设计了旋转料桶,将两片薄铜箔作为测量电极分别镶嵌到测量桶桶身和中轴预留的槽间隙中,可实现电容式水分传感器与卸料桶相结合。完成电容测量电路;对重量传感器测量原理分析,采用四个传感器并联测量的方式,完成重量测量电路设计;根据测产系统工作要求完成主控电路、温度测量电路、电源电路、电机电路设计。(3)玉米小区育种测产系统软件设计,由测产控制总体系统设计、称重子程序、电容子程序和系统控制软件界面组成。采用C语言编程,实现对温度测量电路、称重测量电路、电容测量电路、电机测量电路等信号的接收、模数转换处理,并将结果通过RS232串口通信到触屏计算机进行数据的显示、存贮和打印。(4)验证试验,分析玉米籽粒在16.4℃、22.1℃、22.4℃、26.0℃温度下含水率与温度、电容值之间的关系,建立样品含水率与电容值、温度之间的拟合方程,R2=0.9704,相关性较强。与标准烘干法测得值相比,回归方程得出的结果误差较小,满足测产设备含水率测量高精度的要求。进行重量测量电路试验,试验值与实际参考值误差最大为0.17%;对电容式水分传感器测量电路进行样品水分验证,对比测产装置试验测量值和样品真实水分值的误差值最大误差值为1.37%,测量误差较小,说明检测电路设计的合理性,满足测产系统测量高精度的要求。所设计的小区测产系统将实现快速、准确的测量小区玉米产量。