采茶机控制板

功能构成​

动力系统控制功能​

动力系统控制是采茶机控制板的核心功能之一，主要针对采茶机的发动机或电动机进行精准调控。对于配备发动机的采茶机，控制板通过调节油门开度控制发动机转速，采用脉宽调制（PWM）技术改变电磁油门执行器的驱动信号占空比，实现转速的线性调节。在启动阶段，控制板控制发动机平稳提速，避免因转速突变对机械部件造成冲击；作业过程中，根据茶叶采摘需求和地形变化，实时调整转速，确保采茶效率与机械稳定性。针对电动机驱动的采茶机，控制板利用变频调速技术，改变电机输入电源的频率和电压，实现电机转速和扭矩的灵活调节，适应不同茶叶品种、生长密度下的采摘作业。同时，控制板还具备动力系统状态监测功能，通过传感器实时采集发动机转速、机油压力、电动机电流、温度等参数，当检测到异常时，及时调整动力输出或发出报警提示，保障动力系统安全稳定运行。​

采摘作业调节功能​

为满足多样化的采摘需求，采茶机控制板支持多种采摘作业参数调节。切割深度调节功能通过控制切割刀具的升降电机，实现对切割刀具高度的精确控制。控制板接收操作人员通过操作面板输入的深度指令，或根据预设的作业模式，驱动升降电机运转，带动丝杆或液压机构调整刀具位置，确保茶叶采摘时保留合适的芽叶长度，避免过度采摘或采摘不足影响茶叶品质和产量。采摘速度调节则依据茶叶生长状况和作业效率要求，控制采茶机行进速度和切割刀具的工作频率。在茶叶生长密集区域，降低行进速度并提高切割频率，保证采摘质量；在稀疏区域，则适当提高行进速度，提升作业效率。此外，控制板还可调节采茶机的集叶装置工作状态，如控制风机转速调整集叶风力，确保采摘后的茶叶能够及时、顺畅地收集到集叶箱中，防止茶叶散落。​

安全保护功能​

采茶机控制板集成多重安全保护机制，确保作业过程中的人员与设备安全。防碰撞保护功能利用超声波传感器、红外传感器或雷达传感器实时监测采茶机前方和周边障碍物。当检测到障碍物距离小于安全阈值时，控制板立即发出减速或停止指令，控制动力系统降低采茶机行进速度或停止运行，并通过声光报警装置提醒操作人员，避免碰撞事故发生。防倾倒保护通过倾角传感器实时监测采茶机的倾斜角度，当采茶机在斜坡作业或因地面不平导致倾斜角度超过安全范围（如 15° - 20°）时，控制板迅速切断动力输出，防止采茶机倾倒造成设备损坏和人员伤亡。此外，控制板还具备过流保护、过压保护、过热保护等电路保护功能，当检测到电路电流、电压异常或关键部件温度过高时，自动切断故障电路电源，避免因电气故障引发火灾等严重事故。同时，设置紧急停止按钮，操作人员在遇到紧急情况时，可一键触发控制板停止采茶机所有运行功能，保障人身安全。​

智能监测与交互功能​

现代采茶机控制板搭载智能监测与交互系统，提升作业智能化水平。作业状态监测功能通过各类传感器实时采集采茶机的工作参数，如采摘面积、采摘重量、作业时长、燃油消耗等，并将数据传输至控制板的主控芯片。主控芯片对数据进行分析处理后，通过显示屏实时显示给操作人员，便于其掌握作业进度和设备运行状况。智能诊断功能可对采茶机的故障进行自动检测和分析，当设备出现异常时，控制板根据传感器采集的数据和预设的故障诊断算法，快速定位故障点，并在显示屏上显示故障代码和相应的解决方案，指导操作人员进行维修。在交互方面，控制板支持多种操作方式，除传统的按键式操作面板外，还可配备触摸屏，操作人员通过触摸操作即可完成参数设置、模式切换等功能。部分高端产品的控制板集成蓝牙、Wi-Fi 通信模块，可与手机 APP 或远程监控平台连接，实现远程参数设置、作业状态查看、故障报警推送等功能，管理人员可通过手机或电脑实时掌握多台采茶机的运行情况，进行远程调度和管理，提高茶园作业的智能化和信息化水平。​

设计要点​

电路设计要点​

动力驱动电路根据动力源类型设计不同方案。发动机油门控制采用电磁油门驱动电路，通过主控芯片输出 PWM 信号经功率放大驱动执行器；直流电机驱动用 H 桥电路配合 PWM 调速，交流电机则采用变频驱动电路，均配备过流、过压、欠压保护。传感器信号处理电路针对模拟和数字传感器分类设计，模拟信号经放大、滤波、模数转换，数字信号经接口适配后输入主控芯片，同时采用屏蔽线和隔离布局增强抗干扰能力。电源电路采用多级稳压滤波，通过隔离变压器、AC-DC 模块、DC-DC 芯片输出稳定电压，设置电源监测和备用电源实现掉电保护。通信与显示电路根据需求选择蓝牙、Wi-Fi 等通信模块，优化天线布局保障通信；显示器件按需选用数码管、液晶显示屏或触摸屏，搭配对应驱动芯片实现清晰显示。​

元件选型要点​

主控芯片依功能选 8 位或 32 位，前者满足基础控制，后者实现复杂智能功能。传感器选型兼顾精度、可靠性与环境适应性，温度传感器可选热敏电阻或数字型，压力传感器选压阻或压电式，位置传感器依精度需求选电位器、磁致伸缩或光栅尺。通信模块按距离和功能选蓝牙、Wi-Fi 或 4G/5G 模块，确保稳定传输与数据安全。​

电磁兼容性（EMC）设计要点​

硬件上采用多层 PCB 板，分区布局强弱电电路，加粗强电线路、屏蔽敏感线路，端口设滤波电路，布置去耦电容。软件上优化算法，滤波关键信号，合理设置中断，采用数据校验与冗余设计，PCB 布局遵循原则缩短信号路径，降低电磁干扰。​

结构与防护设计要点​

控制板采用模块化结构，外壳达 IP65 以上防护等级，电路板涂三防漆，接口防水密封，内部设减震装置，发热元件配散热结构，确保在恶劣环境稳定运行。​

组成元件​

主控芯片​

主控芯片集成 CPU、RAM、ROM、定时器等模块，执行程序代码，处理传感器数据、操作指令与通信信息，输出控制信号，协调各功能模块运行。​

动力驱动芯片​

动力驱动芯片将主控信号转换为功率信号，控制发动机油门或电机运转，依动力源类型选择适配芯片，实现动力系统精准控制。​

传感器元件​

温度、压力、位置、倾角、防碰撞等各类传感器采集关键数据，经处理后输入主控芯片，为控制和保护提供依据。​

通信模块​

通信模块实现控制板与外部的数据交互，依需求选蓝牙、Wi-Fi 或 4G/5G 模块，确保通信稳定、数据安全。​

显示与按键元件​

显示元件选用数码管、液晶显示屏或触摸屏，搭配驱动芯片展示工作参数、故障信息等；按键元件分机械与触摸两类，机械按键需去抖动，触摸按键搭配触摸芯片，实现人机交互。​

工作原理​

系统启动与初始化​

采茶机接通电源后，电源电路转换并输出稳定电压，主控芯片启动初始化程序，配置内部模块，加载固件与参数，并对各功能模块自检。若检测到故障，通过显示屏显示故障代码、蜂鸣器报警，提示检修。​

作业控制过程​

操作人员通过操作面板或远程终端设置作业参数，主控芯片接收指令后，驱动动力系统按设定运行，同时根据传感器反馈的茶叶生长、地形等信息，实时调整动力输出、采摘速度、切割深度等参数。如遇茶叶密集，降低行进速度、提高切割频率；在斜坡作业，依据倾角传感器数据调整动力，确保稳定。​

安全保护执行​

作业中，安全保护功能持续监测。防碰撞传感器检测到障碍物，主控芯片立即控制采茶机减速或停止；倾角传感器检测到倾斜超范围，切断动力防倾倒；电路保护功能实时监测电流、电压、温度，异常时迅速切断故障电路，全方位保障安全。​

智能交互实现​

具备智能功能的采茶机，通过通信模块与手机 APP 或远程平台连接。操作人员可远程启停设备、调整参数，实时查看作业数据；控制板将故障信息等实时推送，管理人员可远程调度多台设备，实现智能化管理。