專利名稱：一種施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及一種施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
農(nóng)作物的生長需要施肥，而我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，施肥機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。目前，施肥機(jī)的應(yīng)用存在操作不便的問題。操作者使用施肥機(jī)在田間進(jìn)行施肥作業(yè)時，需要一邊操作，一邊觀察施肥情況，操作者的工作強(qiáng)度大，工作效率低，因而需要在施肥機(jī)上安裝施肥監(jiān)測裝置。中國專利號C擬650121Y公開了一種氣吸式播種機(jī)的施肥監(jiān)測儀，該實用新型使用紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管分別固定在氣吸式播種機(jī)的施肥管兩側(cè)的通孔中，通過接收二極管的導(dǎo)通與截止來監(jiān)測施肥狀態(tài)。該專利使用了紅外發(fā)射二極管與紅外接收二極管來監(jiān)測施肥。由于肥料的易潮、腐蝕、粘性等特性，以及田里工作環(huán)境易受泥土灰塵影響，實際上排肥管不宜采用紅外傳感器。電容傳感器作為近年來發(fā)展迅速的傳感檢測系統(tǒng)，具有可靠性高、結(jié)構(gòu)簡便、易維護(hù)、抗干擾性強(qiáng)且能夠?qū)崿F(xiàn)在線非接觸測量等優(yōu)點，已在汽車、航天、化工等行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)監(jiān)測方面，已有用電容測量法監(jiān)測土壤水分的報道。如CN1071011A 公開了一種土壤水分電容監(jiān)測器，該發(fā)明專利通過測量裝在檢測管中的圓柱形電容傳感器的電容值來測定土壤中水分的含量，但在監(jiān)控施肥狀態(tài)中應(yīng)用甚少。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電容傳感器的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠有效地監(jiān)控施肥機(jī)的排肥管堵塞的狀況。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括控制電路和傳感裝置，所述控制電路與所述傳感裝置連接，所述傳感裝置包括電容傳感器；所述電容傳感器包括兩個極板，兩個極板固定于施肥機(jī)的排肥管內(nèi)，各通過一根導(dǎo)線與控制電路連接。兩個極板對稱安裝在排肥管內(nèi)，其表面緊貼排肥管內(nèi)壁；每個極板的橫截面為弧度為120° -160°的圓弧。所述電容傳感器還包括一個圓環(huán)柱狀的屏蔽層，所述屏蔽層緊貼排肥管內(nèi)壁； 兩個極板對稱安裝在屏蔽層內(nèi)，其表面緊貼屏蔽層內(nèi)壁；每個極板的橫截面為弧度為 120° -160° 的圓弧。所述極板在平行于排肥管軸向的方向上的長度為2cm-km。所述電容傳感器位于排肥管內(nèi)靠近排肥開溝器的一端。所述傳感裝置還包括編碼速度傳感器，所述編碼速度傳感器包括碼盤和紅外對管，所述碼盤安裝在施肥機(jī)的排肥器的傳動軸上，位于所述紅外對管的發(fā)射端和接收端之間。所述控制電路包括
電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將電容傳感器輸出的電容量的變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的變化；報警模塊，用于輸出告警；驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動報警模塊；單片機(jī)，用于讀取電容傳感器、編碼速度傳感器的輸出信號，及實現(xiàn)對報警模塊的控制；電源模塊，用于為系統(tǒng)供電；開關(guān)模塊，用于控制電源模塊；所述開關(guān)模塊與所述電源模塊連接；所述報警模塊與所述驅(qū)動模塊連接；所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器與電容傳感器連接；所述單片機(jī)分別與驅(qū)動模塊、電源模塊、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器、編碼速度傳感器連接。所述報警模塊包括肥箱排空指示燈、排肥管堵塞指示燈；所述排肥管堵塞指示燈的個數(shù)與排肥管的個數(shù)相同。本發(fā)明的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理如下當(dāng)施肥機(jī)工作時，單片機(jī)檢測編碼速度傳感器及電容傳感器的輸出值，若檢測到編碼速度傳感器輸出的轉(zhuǎn)速值不為零，同時電容傳感器輸出的電容值達(dá)到最大閾值，單片機(jī)則通過驅(qū)動模塊驅(qū)動與該電容傳感器相對應(yīng)的排肥管堵塞指示燈進(jìn)行報警；若單片機(jī)檢測到編碼速度傳感器出的轉(zhuǎn)速值不為零，電容傳感器輸出的電容值達(dá)到最小閾值，單片機(jī)則通過驅(qū)動模塊驅(qū)動肥箱排空指示燈進(jìn)行報警；若編碼速度傳感器輸出的轉(zhuǎn)速值不為零， 電容傳感器輸出的電容值處于最大閾值與最小閾值之間，則不產(chǎn)生報警。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果1、本發(fā)明的施肥機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，采用電容傳感器判斷排肥管是否堵塞，克服了現(xiàn)有的基于紅外傳感器的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)容易受到影響的缺點，具有可靠性高，使用壽命長的優(yōu)點。2、本發(fā)明的施肥機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)采用電容傳感器監(jiān)控排肥管是否堵塞，結(jié)合監(jiān)控傳動軸轉(zhuǎn)速的編碼速度傳感器，能及時自動監(jiān)測施肥機(jī)的肥箱排空或排肥管堵塞狀況，提高了工作效率，保證了施肥質(zhì)量。2、本發(fā)明的施肥機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，每個排肥管均安裝一個電容傳感器，且每個電容傳感器均對應(yīng)一個排肥管堵塞指示燈，使操作者很容易識別故障出處，操作方便，減少操作者的勞動強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明的第一個實施例的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成示意圖。圖2為本發(fā)明的第一個實施例的控制電路框圖。圖3為本發(fā)明的第一個實施例的電容傳感器安裝在施肥機(jī)上的示意圖。圖4為本發(fā)明的第一個實施例的電容傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明的第一個實施例的編碼速度傳感器的示意圖。圖6為本發(fā)明的第二個實施例的電容傳感器安裝在施肥機(jī)上的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1如圖1所示，本實施例的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括控制箱1、電容傳感器2和編碼速度傳感器3?？刂齐娐吩O(shè)于殼體11內(nèi)，5個電容傳感器2、編碼速度傳感器3分別與控制電路連接。殼體11表面設(shè)有開關(guān)121、5個排肥管堵塞指示燈1251、肥箱排空指示燈1252。如圖2所示，本發(fā)明的控制電路包括開關(guān)模塊121、電源模塊122、單片機(jī)123、驅(qū)動模塊124、報警模塊125、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器126 ；單片機(jī)123用于讀取電容傳感器2、編碼速度傳感器3的輸出信號，及實現(xiàn)對報警模塊125的控制；報警模塊125用于輸出告警；驅(qū)動模塊1 用于驅(qū)動報警模塊125 ；電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器1 用于將電容傳感器2輸出的電容量的變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的變化；電源模塊122用于為系統(tǒng)供電；開關(guān)模塊121用于控制電源模塊； 所述開關(guān)模塊121與所述電源模塊122連接；所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器1 與電容傳感器2連接；所述單片機(jī)123分別與電源模塊122、驅(qū)動模塊124、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器126、編碼速度傳感器3連接。報警模塊125包括設(shè)于殼體1表面的5個排肥管堵塞指示燈1251 (與5個電容傳感器一一對應(yīng))、肥箱排空指示燈1252。如圖3所示，電容傳感器2安裝于施肥機(jī)的排肥管4內(nèi)靠近排肥開溝器5的一端。 本實施例的施肥機(jī)有5個排肥管4，每個排肥管4內(nèi)都固定安裝有一個電容傳感器2。如圖 4所示，電容傳感器2包括兩個極板21，各通過一根導(dǎo)線22與控制電路的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器 126連接。所述極板21為薄銅板，對稱固定安裝在排肥管4內(nèi)，其表面緊貼排肥管4內(nèi)壁； 每個極板21的橫截面為圓弧，弧度優(yōu)選為120°，極板21在平行于排肥管4軸向的方向上的長度優(yōu)選為2cm。當(dāng)排肥管4內(nèi)無肥料通過時，電容傳感器2的兩極板21之間的介質(zhì)為空氣，此時電容值為Ctl ；當(dāng)排肥管堵塞時，電容傳感器的兩極板之間充滿肥料，此時的電容值為C1,(由于肥料的介電常數(shù)大于空氣的介電常數(shù)，因此Ctl < C1)；當(dāng)排肥管正常工作時， 電容傳感器2的電容值為C2，Ctl < C2 < C1。如圖5所示，編碼速度傳感器3包括紅外對管31和100線合金碼盤32，所述碼盤 32安裝在施肥機(jī)的排肥器的傳動軸6上，位于所述紅外對管31的發(fā)射端和接收端之間。施肥機(jī)作業(yè)時，傳動軸6帶動碼盤32 —起轉(zhuǎn)動，紅外對管31對100線合金碼盤32進(jìn)行探測， 產(chǎn)生脈沖信號，脈沖信號的周期反映排肥速度。本實施例的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理如下單片機(jī)將排肥管4排空時的檢測到電容值Ctl作為電容傳感器2的最小輸出閾值，將排肥管4堵塞時檢測到的電容值C1作為電容傳感器的最大閾值；當(dāng)施肥機(jī)工作時，單片機(jī)檢測編碼速度傳感器3及電容傳感器2的輸出值，若檢測到編碼速度傳感器3輸出的轉(zhuǎn)速值不為零，同時電容傳感器2輸出的電容值達(dá)到最大閾值，單片機(jī)則通過驅(qū)動模塊1 驅(qū)動與該電容傳感器2相對應(yīng)的排肥管堵塞指示燈1251進(jìn)行報警；若單片機(jī)檢測到編碼速度傳感器3輸出的轉(zhuǎn)速值不為零，電容傳感器 2輸出的電容值達(dá)到最小閾值，單片機(jī)則通過驅(qū)動模塊IM驅(qū)動肥箱排空指示燈1252進(jìn)行報警；若編碼速度傳感器3輸出的轉(zhuǎn)速值不為零，電容傳感器2輸出的電容值為C2 (Ctl < C2 < C1),則不產(chǎn)生報警。實施例2
本實施例除了電容傳感器外，其余部分均與實施例1相同，在此不再贅述。本實施例的電容傳感器的結(jié)構(gòu)如圖6所示，電容傳感器2包括一個圓環(huán)柱狀的屏蔽層23，及兩個極板21。所述極板21為薄銅板，對稱安裝在屏蔽層23內(nèi)，其表面緊貼屏蔽層23內(nèi)壁，所述極板21各通過一根導(dǎo)線22與控制電路的單片機(jī)連接。每個極板21的橫截面為圓弧，弧度優(yōu)選為160°，極板21在平行于排肥管軸向的方向上的長度優(yōu)選為km。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括控制電路和傳感裝置，所述控制電路與所述傳感裝置連接，其特征在于，所述傳感裝置包括電容傳感器；所述電容傳感器包括兩個極板，兩個極板固定于施肥機(jī)的排肥管內(nèi)，各通過一根導(dǎo)線與控制電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，兩個極板對稱安裝在排肥管內(nèi)，其表面緊貼排肥管內(nèi)壁；每個極板的橫截面為弧度為120° -160°的圓弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述電容傳感器還包括一個圓環(huán)柱狀的屏蔽層，所述屏蔽層緊貼排肥管內(nèi)壁；兩個極板對稱安裝在屏蔽層內(nèi)，其表面緊貼屏蔽層內(nèi)壁；每個極板的橫截面為弧度為120° -160°的圓弧。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述極板在平行于排肥管軸向的方向上的長度為2cm4cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述電容傳感器位于排肥管內(nèi)靠近排肥開溝器的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感裝置還包括編碼速度傳感器，所述編碼速度傳感器包括碼盤和紅外對管，所述碼盤安裝在施肥機(jī)的排肥器的傳動軸上，位于所述紅外對管的發(fā)射端和接收端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路包括電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于將電容傳感器輸出的電容量的變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的變化；報警模塊，用于輸出告警；驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動報警模塊；單片機(jī)，用于讀取電容傳感器、編碼速度傳感器的輸出信號，及實現(xiàn)對報警模塊的控制；電源模塊，用于為系統(tǒng)供電；開關(guān)模塊，用于控制電源模塊；所述開關(guān)模塊與所述電源模塊連接；所述報警模塊與所述驅(qū)動模塊連接；所述電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器與電容傳感器連接；所述單片機(jī)分別與驅(qū)動模塊、電源模塊、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器、編碼速度傳感器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述報警模塊包括肥箱排空指示燈、排肥管堵塞指示燈；所述排肥管堵塞指示燈的個數(shù)與排肥管的個數(shù)相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種施肥機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，包括控制電路和傳感裝置，所述控制電路與所述傳感裝置連接，所述傳感裝置包括電容傳感器；所述電容傳感器包括兩個極板，所述極板固定于施肥機(jī)的排肥管內(nèi)，所述極板各通過一根導(dǎo)線與控制電路連接；所述傳感裝置還包括編碼速度傳感器，所述編碼速度傳感器安裝于施肥機(jī)的排肥器的傳動軸上。本發(fā)明能及時自動監(jiān)測施肥機(jī)的肥箱排空或排肥管堵塞狀況，并且具有可靠性高、使用壽命長的優(yōu)點，提高了工作效率，保證了施肥質(zhì)量，減少了操作者的勞動強(qiáng)度。
文檔編號G01N27/22GK102349388SQ20111020922
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者嚴(yán)乙桉, 何杰, 周志艷, 羅錫文, 苗峻齊, 資雙飛, 陸華忠 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)