基于物理农业的数控高压静电场电源设计

1．1．6 辅助电源电路
为了避免高压电路对单片机系统的影响，辅助电源电路由两个完全独立的降压变压器T3和T4产生，如图5所示。LM7805稳压集成电路产生5 V电源为AT89C52和检测电路提供工作电源，12 V电源由LM7812集成稳压器产生，为高压激励电路提供专用“热地”电源。5 V电源和12 V电源分别由开关K2和K1控制。LED1指示高压电路工作状态，提高使用安全性。

2 系统软件
主程序框图如图6所示，初始化主要对单片机INT0，T0，T1进行初始化，并设定T0用于产生频率为15 625 Hz的方波，而T1用于产生定时可控的初始值。

如图7所示，INT0中断请求信号由交流电负半周向正半周过渡的零点提供。当零点监测电路送来信号时，开启定时器0，使定时器0按用户预设的时间定时。
图8是定时器0的中断服务程序流程图，输出负脉冲。当定时时间到用户预设时间时，关闭定时器0，输出低电平，图中用L表示；输出低电平延时1 ms后才输出高电平，图中用H表示，完成负脉冲输出，该负脉冲用于触发晶闸管导通。

图9是定时器1程序流程图，主要功能是产生15 625 Hz方波，是高压产生电路的信号源。程序安排控制位翻转，当控制位为高电平时，输出高电平H，设定T1定时时间为信号要求的高电平H时间，而当控制位为低电平L时，输出低电平L，并设定T1定时时间为信号要求的低电平时间。

3 安装与使用
用户安装时，可将高压电源的高压输出E．H．T端与高压静电箱体的阳极输入端相连，高压接地E．H．TGND端负载地相连。使用时，接通200 V／50 Hz交流电源，首先开启“电源开关”，然后开启“高压开关”。此时，系统处于初始状态，高压输出为零。按“升压”按钮可使输出电压升高，按“降压”按钮可使高压降低，高压显示器显示当前高压值，用户依显示调节输出电压，达到用户需要的电压值。“复位”开关可使系统复位，回到初始状态，高压输出为零。关机时，应先关闭高压开关，后关闭低压开关。

4 实验测试
种子的发芽率是指种子在适宜的发芽环境中，发芽种子占全部催芽种子粒数的百分比。种子的发芽势是指种子在适宜的发芽环境中，在规定的时间内发芽种子占全部催芽种子粒数的百分比。应用该高压静电场电源制作的植物种子高压静电场装置，分别对小麦、油菜和南瓜种子在浸种前进行实验。
4．1 高压静电场作用油菜种子
调整高压静电源电压，产生不同的电场对油菜种子处理15 min，其结果如表1所示。

结果表明：处理后的油菜种子，其发芽率高达90％～99％，发芽势达94％，较未经处理的对照组均提高5％～8％。
4．2 高压静电场作用巨型南瓜种子
将高压静电电压调整在50 kV／m，对巨型南瓜种子在浸种前进行了不同的作用时间，其结果如表2所示。
结果显示：巨型南瓜种子浸种前1．5 h采用50 kV的高压静电场处理，其发芽势达54 9／6，比未经处理的对照组高出10个百分点；发芽率为66．5％，比未经处理的对照组高出16个百分点。
4．3 高压静电场作用小麦种子
调整高压静电源使其分别输出20 kV／m，25 kV／m，30 kV／m和35 kV／m，分别处理5 min，10 min，15 min和20 min，其结果如表3所示。

结果显示：对小麦在萌发期的各项生理指标表现出极显著的效果，20 kV，25 kV各时间条件下处理的小麦种子，在萌发期的各项生理指标均有促进作用。

5 结语
在现代农业生产中，物理农业已经得到广泛应用，利用高压静电场处理种子也是近年来发展起来新技术。本文所设计的高压静电场电源由系统控制、零点检测、晶闸管触发和高压产生电路组成，能够产生0～55 kV的高压静电。经对油菜、巨型南瓜和小麦种子在浸种前试验，种子的发芽率和发芽势均有显著提高。高压静电场电源也能够满足多种种子对高压静电场处理的需求。