專利名稱：水稻直播機(jī)排種器排種狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，是一種利用紅外發(fā)射和接收技術(shù)檢測 水稻直播機(jī)排種口種子下落狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水稻直播機(jī)能夠減少水稻播種的工作量和種子量，但由于播種量現(xiàn)在一般
為每穴2 6粒，如出現(xiàn)漏播將嚴(yán)重影響出苗率，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量，因此對排 種口的排種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種監(jiān)控準(zhǔn)確的水稻直播機(jī)排 種器排種狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種水稻直播機(jī)排種器排種狀態(tài) 的監(jiān)測系統(tǒng)，其包括分別設(shè)于排種管相對兩側(cè)的紅外發(fā)射管及紅外接收管、與 紅外接收管連接的比較器及連接比較器的控制系統(tǒng)，紅外接收管根據(jù)種子落下 的情況將接收紅外發(fā)射管的信號結(jié)果傳送至比較器，比較器根據(jù)預(yù)設(shè)的參考電 壓與信號電壓進(jìn)行比較后輸出一種子狀態(tài)脈沖信號，控制系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號對 播種量及播種穴數(shù)進(jìn)行計算，確定水稻直播機(jī)排種口的排種情況。
控制系統(tǒng)包括對脈沖進(jìn)行計數(shù)及對兩個脈沖之間的時間間隔進(jìn)行計算的脈 沖計數(shù)模塊。
控制系統(tǒng)還包括種子監(jiān)測模塊，其用于監(jiān)測比較器在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是否有脈 沖信號產(chǎn)生，當(dāng)有脈沖信號產(chǎn)生時，判定直播機(jī)開始播種作業(yè)，否則，判定直 播機(jī)停止播種作業(yè)。
控制系紐 漏播的漏播測定模塊(控制系統(tǒng)還包括用于測定直播機(jī)的播種時間、位置坐標(biāo)及行走速度的GPS 接收機(jī)。
紅外發(fā)射管為紅外發(fā)射二極管，紅外接收管為紅外接收三級管，紅外發(fā)射
二極管的正極與紅外接收三級管的集電極連接至一電源VCC,紅外發(fā)射二極管的
負(fù)極與紅外接收三級管的發(fā)射極分別通過一電阻接地，其中紅外接收三級管的
發(fā)射極還連接至比較器。
比較器的正輸入端連接至紅外接收三級管的發(fā)射極，負(fù)輸入端接收一預(yù)設(shè) 夫去由《 給山^^&山拙工、化太w',士/古導(dǎo)
紅外接收管的數(shù)量為多個，比較器也為多個，且比較器的數(shù)量與紅外接收 管一致，其中多個紅外接收管根據(jù)種子落下的情況將接收紅外發(fā)射管的信號結(jié)
處理后輸出一種子狀態(tài)脈沖信號。
多個紅外接收管的集電極均連接至一電源vcc,發(fā)射極分別通過一電阻接
地，其中，多個發(fā)射極還連接至多個比較器，各個比較器的正輸入端分別連接 至各紅外接收三級管的發(fā)射極，各個比較器的負(fù)輸入端均接收一預(yù)設(shè)參考電壓， 各個輸出端進(jìn)行線與后輸出種子狀態(tài)脈沖信號。
紅外接收管的數(shù)量為五，其分為上下兩排布置，其中上排布置三個，下排
布置兩個，紅外接收管間的間距為2腿。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
本發(fā)明通過紅外發(fā)射管及紅外接收管對下落的種子進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)有種子落 下時，有一個或者幾個紅外接收管被遮擋，被遮擋的紅外接收管工作狀態(tài)發(fā)生 變化，紅外接收管將信號傳送至比較器，比較器進(jìn)行信號比較等處理后輸出低 電平，對比較器的輸出脈沖信號進(jìn)行分析、判斷和計數(shù)處理，確定水稻直播機(jī) 排種口的排種情況、排種量和排種速度，結(jié)合水稻直播機(jī)的行走速度，計算出 種子的穴距等參數(shù)，結(jié)合GPS的空間位置信息，判斷排種故障和報警，因此可 根據(jù)本傳感器輸出的低脈沖信號判斷落下種子的狀態(tài)，監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確，能及時
對播種量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，能有效減少漏播的情況出現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明的原理框圖2為紅外發(fā)射和紅外接收原理圖3為紅外發(fā)射管和紅外接收管在排種口上的空間布置圖； 圖4為比較器的輸入輸出原理圖。 圖5為控制系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述。
如圖1所示， 一種水稻直播機(jī)排種器排種狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)，其包括分別設(shè) 于排種管相對兩側(cè)的紅外發(fā)射管Dl及紅外接收管、與紅外接收管連接的比較器 及連接比較器的控制系統(tǒng)，紅外接收管根據(jù)種子落下的情況將接收紅外發(fā)射管 的信號結(jié)果傳送至比較器，比較器根據(jù)預(yù)設(shè)的參考電壓與信號電壓進(jìn)行比較后 輸出一種子狀態(tài)脈沖信號，控制系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號對播種量及播種穴數(shù)進(jìn)行計 算，確定水稻直播機(jī)排種口的排種情況。
沖計數(shù)模塊。
控制系統(tǒng)還包括種子監(jiān)測模塊，其用于監(jiān)測比較器在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是否有脈 沖信號產(chǎn)生，當(dāng)有脈沖信號產(chǎn)生時，判定直播機(jī)開始播種作業(yè)，否則，判定直 播機(jī)停止播種作業(yè)。
控制系統(tǒng)還包括根據(jù)穴距脈沖間隔時間是否超出預(yù)設(shè)間隔時間來判斷是否 漏播的漏播測定模塊。
控制系統(tǒng)還包括用于測定直播機(jī)的播種時間、位置坐標(biāo)及行走速度的GPS 接收機(jī)。
如圖2所示，紅外發(fā)射管為紅外發(fā)射二極管，紅外接收管為紅外^^妻收三級管。
紅外發(fā)射二極管的正極與紅外接收三級管的集電極連接至一電源vcc,紅外 發(fā)射二極管的負(fù)極與紅外接收三級管的發(fā)射極分別通過一電阻接地，其中紅外接收三級管的發(fā)射極還連接至比較器。
比較器的正輸入端連接至紅外接收三級管的發(fā)射極，負(fù)輸入端接收一預(yù)設(shè) 參考電壓，輸出端輸出種子狀態(tài)脈沖信號。
如圖2及圖4所示，紅外接收管的數(shù)量為多個，比較器也為多個，且比較 器的數(shù)量與紅外接收管一致，其中多個紅外接收管根據(jù)種子落下的情況將接收 紅外發(fā)射管的信號結(jié)果傳送至多個比較器，比較器根據(jù)預(yù)設(shè)的參考電壓與信號 電壓進(jìn)行比較及線與處理后輸出一種子狀態(tài)脈沖信號。
如圖2所示，多個紅外接收管的集電極均連接至一電源VCC,發(fā)射極分別通 過一電阻接地，其中，多個發(fā)射極還連接至多個比較器。
各個比較器的正輸入端分別連接至各紅外接收三級管的發(fā)射極，各個比較 器的負(fù)輸入端均接收一預(yù)設(shè)參考電壓，各個輸出端進(jìn)行線與后輸出種子狀態(tài)脈 沖信號。
如圖3所示，紅外接收管的數(shù)量為五個，其分為上下兩排布置，其中上排 布置三個，下排布置兩個。紅外4矣收管間的間距為2mm。
紅外發(fā)射和紅外接收的原理如圖2和圖3所示，當(dāng)沒有種子落下時，紅外 發(fā)射管和紅外接收管之間沒有阻擋，比較器的輸出為高電平，當(dāng)有種子落下時， 有一個或者多個紅外接收管被阻擋，相應(yīng)的紅外輸出為低電平，經(jīng)過比較器的 線與后信號比較器輸出低電平。即當(dāng)有種子落下時，比較器輸出一個低脈沖信 號。
控制系統(tǒng)部分如圖5所示，包含脈沖計凝:沖莫塊、種子監(jiān)測模塊、漏播測定 模塊、GPS接收機(jī)、人機(jī)接口界面及MCU和相關(guān)的電路組成。其中，
脈沖計數(shù)模塊用于計數(shù)脈沖及對兩個脈沖之間的時間間隔進(jìn)行計算；
種子監(jiān)測模塊用于監(jiān)測比較器在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是否有脈沖信號產(chǎn)生，當(dāng)有脈 沖信號產(chǎn)生時，判定直播機(jī)開始播種作業(yè)，否則，判定直播機(jī)停止播種作業(yè)；
漏播測定模塊根據(jù)穴距脈沖間隔時間是否超出預(yù)設(shè)間隔時間來判斷是否漏
播；
GPS接收機(jī)用于測定直播機(jī)的播種時間、位置坐標(biāo)及行走速度。本實(shí)施例中，水稻直播機(jī)有10個排種口，需對10路脈沖進(jìn)行計數(shù)，并對
兩個脈沖之間的時間間隔進(jìn)行計算，本系統(tǒng)采用megal28單片機(jī)實(shí)現(xiàn)其功能。 IO路比較器發(fā)送的脈沖信號中8 5^婁入到單片機(jī)的8個外部中斷引腳上，另外 兩^4妻入單片機(jī)的輸入捕捉引腳上；SDcard和GPS接收機(jī)都接到megal28的SPI 功能引腳上，利用PB7端口和PB6端口分別作為它們的片選端，以對不同的設(shè) 備進(jìn)行操作；人機(jī)接口界面由液晶LCD19264、獨(dú)立按鍵和聲光報警裝置組成， 其中液晶LCD19264占用PC端口和PF端口，按鍵占用PA0-PA5，光報警占用 PA6端口 ， 聲報警占用PA7端口 。
播種開始和結(jié)束的判斷原理當(dāng)MCU上電時，MCU同時監(jiān)測IO路監(jiān)測信號 板，當(dāng)IO路中有6路在2秒內(nèi)都有脈沖信號產(chǎn)生時，認(rèn)為直播機(jī)開始播種作業(yè)， 此時MCU開始監(jiān)控運(yùn)行，利用中斷方式，對所有IO路信號進(jìn)行監(jiān)測，利用定時 器得到每路播種口的播種量、穴數(shù)等參數(shù)；當(dāng)10路信號在2秒內(nèi)都沒有脈沖信 號時，認(rèn)為播種結(jié)束。
每穴播種量測定依據(jù)實(shí)驗(yàn)和排種機(jī)理分析，當(dāng)排種輪轉(zhuǎn)速在20~40 r p m之間，種子下落產(chǎn)生的脈沖間隔為100us 2ms,穴距脈沖間隔為10ms~ 30ms， 因此可以利用穴距的時間間隔區(qū)分穴距和種距。如果兩個脈沖時間間距小于 5ms，認(rèn)為前面^番出的種子為同一穴中，當(dāng)月永沖間隔大于5ms時，認(rèn)為新的一穴 開始播種了 。利用這種方法測定每穴的播種量和累積得到總的播種穴數(shù)。
漏播測定依據(jù)實(shí)驗(yàn)和排種機(jī)理分析，當(dāng)排種輪轉(zhuǎn)速在10-40r pm之間， 穴距脈沖間隔為10ms ~ 30ms,如果大于脈沖間隔40ms時，肯定產(chǎn)生了 一個漏播， 由于漏播的原因多種多樣，當(dāng)產(chǎn)生一個漏播信號時，只進(jìn)行漏播計數(shù)，當(dāng)漏播 計數(shù)大于3時，MCU發(fā)出漏播報警信號。
直播機(jī)的播種時間和位置坐標(biāo)、行走速度測定直接解析直播機(jī)的GPS接 收機(jī)的輸出信號可得到直播機(jī)當(dāng)前的播種時間和位置坐標(biāo)、行走速度。
人機(jī)界面人機(jī)界面包括LCD19264液晶顯示部分、聲音報警、光報警及4定 盤部分。當(dāng)直播機(jī)開始作業(yè)時，LCD19264循環(huán)顯示每個播種口的播種狀態(tài)，包 括播種量、穴距、總播種量等；當(dāng)發(fā)生漏播報警時，聲光報警會產(chǎn)生動作；鍵盤的作用是查看直播機(jī)播種的歷史記錄或者顯示指定播種口的播種狀態(tài)，清除 報警等。
數(shù)據(jù)保存采用SDcard,為了便于計算機(jī)查看，在系統(tǒng)中移植FATFS文件系 統(tǒng)，當(dāng)播種開始時，以當(dāng)前的時間信息作為文件名新建一個文件，數(shù)據(jù)保存格 式為為年月日時分秒、直播機(jī)GPS坐標(biāo)位置，排種口 1、平均播種量、穴數(shù)、 排種速度、穴距、總排種量、漏播穴數(shù)；排種口 2、平均播種量、穴數(shù)、排種速 度、穴距、總排種量、漏播穴數(shù)；排種口 3......、排種口 10、平均播種量、穴數(shù)、
排種速度、穴距、總排種量、漏播穴數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)量為4K字節(jié)時，保存一次，之 后重新建立新文件，依次保存，當(dāng)播種結(jié)束時，進(jìn)行一次數(shù)據(jù)分析和結(jié)果存儲。
權(quán)利要求
1、一種水稻直播機(jī)排種器排種狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括分別設(shè)于排種管相對兩側(cè)的紅外發(fā)射管及紅外接收管、與紅外接收管連接的比較器及連接比較器的控制系統(tǒng)，紅外接收管根據(jù)種子落下的情況將接收紅外發(fā)射管的信號結(jié)果傳送至比較器，比較器根據(jù)預(yù)設(shè)的參考電壓與信號電壓進(jìn)行比較后輸出一種子狀態(tài)脈沖信號，控制系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號對播種量及播種穴數(shù)進(jìn)行計算，確定水稻直播機(jī)排種口的排種情況。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)包括對脈沖進(jìn) 行計數(shù)及對兩個脈沖之間的時間間隔進(jìn)行計算的脈沖計數(shù)才莫塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)還包括種子監(jiān) 測模塊，其用于監(jiān)測比較器在預(yù)設(shè)時間內(nèi)是否有脈沖信號產(chǎn)生，當(dāng)有脈沖信號 產(chǎn)生時，判定直播機(jī)開始播種作業(yè)，否則，判定直播機(jī)停止播種作業(yè)。
4、 才艮據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)還包括才艮據(jù)穴 距脈沖間隔時間是否超出預(yù)設(shè)間隔時間來判斷是否漏播的漏播測定模塊。
5、 才艮據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)還包括用于測 定直播機(jī)的播種時間、位置坐標(biāo)及行走速度的GPS接收機(jī)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于紅外發(fā)射管 為紅外發(fā)射二極管，紅外接收管為紅外接收三級管，紅外發(fā)射二極管的正極與 紅外接收三級管的集電極連接至一電源VCC,紅外發(fā)射二極管的負(fù)極與紅外接收 三級管的發(fā)射極分別通過一電阻接地，其中紅外接收三級管的發(fā)射極還連接至 比較器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于比較器的正輸入端連接 至紅外接收三級管的發(fā)射極，負(fù)輸入端接收一預(yù)設(shè)參考電壓，輸出端輸出種子 狀態(tài)脈沖信號。
8、 4艮據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于紅外接收管的數(shù)量為多 個，比較器也為多個，且比較器的數(shù)量與紅外接收管一致，其中多個紅外接收管根據(jù)種子落下的情況將接收紅外發(fā)射管的信號結(jié)果傳送至多個比較器，比較 器根據(jù)預(yù)設(shè)的參考電壓與信號電壓進(jìn)行比較及線與處理后輸出一種子狀態(tài)脈沖 信號。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于多個紅外接收管的集電 極均連接至一電源VCC,發(fā)射極分別通過一電阻接地，其中，多個發(fā)射極還連接 至多個比較器，各個比較器的正輸入端分別連接至各紅外接收三級管的發(fā)射極， 各個比較器的負(fù)輸入端均接收一預(yù)設(shè)參考電壓，各個輸出端進(jìn)行線與后輸出種 子狀態(tài)脈沖信號。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于紅外接收管的數(shù) 量為五，其分為上下兩排布置，其中上排布置三個，下排布置兩個，紅外接收 管間的<間距為2mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水稻直播機(jī)排種器排種狀態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)，其包括分別設(shè)于排種管相對兩側(cè)的紅外發(fā)射管D1及紅外接收管、與紅外接收管連接的比較器及連接比較器的控制系統(tǒng)，紅外接收管根據(jù)種子落下的情況將接收紅外發(fā)射管的信號結(jié)果傳送至比較器，比較器根據(jù)預(yù)設(shè)的參考電壓與信號電壓進(jìn)行比較后輸出一種子狀態(tài)脈沖信號，控制系統(tǒng)根據(jù)脈沖信號對播種量及播種穴數(shù)進(jìn)行計算，確定水稻直播機(jī)排種口的排種情況。本發(fā)明監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確，能及時對播種量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，能有效減少漏播的情況出現(xiàn)。
文檔編號G05B19/048GK101441455SQ200810220179
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者可欣榮, 慶 李, 王在滿, 羅錫文, 趙祚喜 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)