CN104304139B - 一种虾池自动巡航精量投饲装置 - Google Patents

Abstract

一种虾池自动巡航精量投饲装置，包括设置在虾池沿岸的环形折线式轨道以及沿轨道运动并进行饲料投放的自动投饲装置；所述环形折线式轨道包括设置在虾池中顶端伸出水面的支架以及设置在支架顶端的环形拉线；所述自动投饲装置包括投饲船、设置在投饲船上的投料机以及设置在投饲船和投料机之间的传感控制系统，所述投饲船的底面上设置有与轨道中的拉线相配合的卡线器。本发明不仅可以完成饲料的沿岸自动进行均匀投喂，而且对投喂时间、投喂量和距离虾池岸边的投喂距离进行设置与调整，满足虾的不同成长阶段的投喂要求。

Description

一种虾池自动巡航精量投饲装置

技术领域

本发明涉及水面养殖技术领域，特别是一种应用于虾池中用于投放饲料的装置。

背景技术

由于虾的觅食特性比较特殊，喜欢在池塘岸边觅食，所以一般要求虾池在投喂时要沿岸均匀投料。目前，由于缺少专业的投饲设备，实际操作中，多为人工带料沿岸间隔地进行抛洒。人工投喂劳动强度大，且投料难以均匀，投料效果差。随着社会的发展，劳动力成本不断上升，导致虾的养殖成本也大为提高，在很大程度上限制了虾养殖业的发展。

发明内容

本发明为解决虾养殖过程中的投饲问题，提供一种可以沿虾池岸边自动进行均匀投放饲料的装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种虾池自动巡航精量投饲装置，包括设置在虾池沿岸的环形折线式轨道以及沿轨道运动并进行饲料投放的自动投饲装置；所述环形折线式轨道包括设置在虾池中顶端伸出水面的支架以及设置在支架顶端的环形拉线；所述自动投饲装置包括投饲船、设置在投饲船上的投料机以及设置在投饲船和投料机之间的传感控制机构，所述投饲船的底面上设置有与轨道中的拉线相配合的卡线器。

上述虾池自动巡航精量投饲装置，所述支架包括相配装的支撑部和用于安装拉线的顶伸部，所述支架顶伸部的上部设置有竖向用于放置拉线的挂线槽，挂线槽的顶端通过穿接在支架顶伸部顶端的螺栓封口。

上述虾池自动巡航精量投饲装置，所述支架挂线槽内固定焊接有用于引导拉线穿过的弧形引导支架。

上述虾池自动巡航精量投饲装置，所述卡线器至少设置有两组，两组卡线器分别设置在投饲船靠近虾池岸边一侧的前后两端；每组卡线器分别包括一对垂直于投饲船底向下并平行设置的两根定位轴，定位轴的外圆周上通过轴承安装有绕定位轴旋转的圆柱棒；两圆柱棒之间的间距大于轨道中支架顶端的宽度。

上述虾池自动巡航精量投饲装置，所述投料机包括盛装饲料的料箱、用于控制出料的出料电机和用于控制甩料的甩料电机；所述出料电机和甩料电机的受控端连接传感控制机构的输出端。

上述虾池自动巡航精量投饲装置，所述投饲船底部设置有受传感控制机构控制的推进电机及桨叶。

上述虾池自动巡航精量投饲装置，所述传感控制机构包括用于实时测量投料机中饲料重量的重量传感器以及控制投料机投饲和投饲船行走的控制装置；所述控制装置包括输入设备、电源模块、微控制器、驱动电路、A/D转换电路以及液晶显示电路，所述输入设备的输出端连接为微控制器，微控制器的输入端经A/D转换电路连接重量传感器的信号端；微控制器的输出端连接液晶显示电路，微控制器还通过驱动电路分别与投料机和投饲船的受控端连接；所述电源模块的输出端连接微控制器的电源端。

上述虾池自动巡航精量投饲装置，所述控制装置还包括与微控制器连接的遥控电路，遥控电路通过无线信号连接遥控器。

上述虾池自动巡航精量投饲装置，所述控制装置还包括与微控制器连接的电压测量电路，电压测量电路的输入端连接电源模块。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得的技术进步效果如下：

本发明通过相配合的轨道和自动投饲装置，不仅可以完成饲料的沿岸自动进行均匀投喂，而且对投喂时间、投喂量和距离虾池岸边的投喂距离进行设置与调整，满足虾的不同成长阶段的投喂要求，极大地减少了养殖成本，降低了劳动强度，提高了喂养效率。

附图说明

图1为本发明所述环形折线式轨道的结构示意图；

图2为本发明所述支架的结构示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为本发明所述弧形引导支架的结构示意图；

图5为本发明所述自动投饲装置的主视图；

图6为本发明所述自动投饲装置的左视图；

图7为本发明所述应变式重量传感器的结构示意图；

图8为本发明所述控制装置的结构框图；

图9为本发明所述电源转换模块的电路图；

图10为本发明所述电压测量电路的电路图；

图11为本发明所述所述A/D转换电路的电路图；

图12为本发明所述投饲船驱动电路的电路图；

图13为本发明所述投料机驱动电路的电路图；

图14为本发明所述液晶显示电路的电路图；

图15为本发明投饲作业的流程图。

图中各标号表示为：1.环形折线轨道，11.支架，111.支撑部，112.顶伸部，113.挂线槽，114.弧形引导支架，115.螺栓，12.拉线，2.自动投饲装置，21.投饲船，211.推进电机，22.投料机，221.料箱，222.出料电机，223.甩料电机，23.传感控制机构，231.重量传感器，232.控制装置，233.传感器支架，24.卡线器，241.角钢架。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明包括环形折线式轨道1和自动投饲装置2；环形折线式轨道1沿虾池岸边设置，自动投饲装置沿轨道运动并完成饲料投放作业。

环形折线式轨道1的结构如图1所示，包括若干支架11和一环形拉线12；支架11设置在虾池中，支架的上部伸出水面用于定位环形拉线。支架将拉线支离水面一定高度，从而建立沿岸环形折线式轨道。本实施例中拉线采用细钢丝绳或者尼龙绳，两个端头通过绑扎连接形成环形拉线。在实际使用过程中还可通过调整支架与岸边的远近改变轨道的离岸距离，从而控制自动投饲装置与岸边的距离，以实现根据虾的成长阶段对投喂距离的调整。

其中，支架11的结构如图2和图3所示，包括相配装的支撑部111和顶伸部112，顶伸部用于安装拉线，支撑部用于支撑顶伸部和拉线。本实施例中支撑部采用角钢制作，顶伸部采用圆钢制作，角钢的顶端和圆钢的底端焊接在一起构成支架。角钢的部分底部插入虾池底部的泥土中对支架进行固定，圆钢的上部伸出水面安装拉线。圆钢的上部开设有竖向挂线槽113，挂线槽内放置拉线，挂线槽113的顶端通过穿接在支架顶伸部顶端的螺栓115封口，以便于安装和拆卸。

本发明为保证自动投饲装置能够在支架处顺利通过，还在支架挂线槽113内固定焊接了弧形引导支架114，如图4所示。本实施例中弧形引导支架为铁质圆弧段，拉线绑扎在铁质圆弧段上，使位于支架处的拉线呈现弧形以便于自动投饲装置通过。

自动投饲装置2用于实现饲料的投喂工作，其结构如图5和图6所示，包括投饲船21、投料机22、传感控制机构23以及卡线器24，投料机22、传感控制机构23设置在投饲船上，卡线器24设置在投饲船底面上。

投饲船21为运动主体，用于支撑投料机和传感控制机构。本实施例中，投饲船采用高稳定性的双体船结构，为整个装置提供浮力，投饲船的底部装有防水推进电机211及桨叶，可以在传感控制机构的控制下行进或后退。推进电机采用型号为HX-L型船用电动挂桨机，该型推进电机的额定电压为12V、额定功率为200W，可以产生足够的推力。

投料机22包括料箱221、出料机构、出料电机222、甩料机构以及甩料电机223，料箱221用于盛放饲料，出料电机222和甩料电机223在传感控制机构的控制下分别控制出料机构和甩料机构完成出料和甩料作业。出料电机采用GW370型12V、3.6W低速直流电机，甩料电机采用ZYTD型12V、20W高速直流电机。

卡线器24至少有两组，均设置在投饲船21的底面上，与轨道中的拉线12相配合；用于卡装在轨道的上方，保证自动投饲装置在行走过程中不偏离拉线，实现自动投饲装置的沿岸自动行使功能。当然，卡线器也可以设置多组，匀布在投饲船21底面靠近虾池岸边的一侧。

本实施例中卡线器共设置两组，两组卡线器分别设置在投饲船靠近虾池岸边一侧的前后两端。每组卡线器24分别包括一对垂直于投饲船底向下并平行设置的两根定位轴，定位轴的顶端通过角钢架241安装在投饲船上；定位轴的外圆周上通过轴承安装有直径较大的圆柱棒，圆柱棒能够在外力作用下绕定位轴旋转，两圆柱棒之间的间距大于轨道中支架顶端的宽度，如图6所示，以便于自动投饲装置能够顺利通过。

传感控制机构23包括重量传感器231和控制装置232。重量传感器231通过传感器支架233设置在投料机的下方，用于实时测量投料机中饲料的重量并传输给控制装置；控制装置232安装在投饲船的前端，用于控制投料机投饲和投饲船行走。

本实施例中，重量传感器231采用应变式重量传感器，应变式重量传感器的结构如图7所示，包括成桥式连接的四个应变电阻，第一应变电阻和第二应变电阻的连接端与电源正极连接，第三应变电阻和第四应变电阻的连接端与电源负极连接；第一应变电阻和第三应变电阻的连接端以及第二应变电阻和第四应变电阻的连接端分别与控制装置的输入端连接。

本发明的控制装置是自动投饲装置的核心，控制装置的结构框图如图8所示。包括电源模块、微控制器、驱动电路、A/D转换电路、液晶显示电路、遥控电路、电压测量电路、输入设备以及微控制器外围电路；所述微控制器的输入端分别与输入设备、电源模块、A/D转换电路、遥控电路以及电压测量电路连接，微控制器的输出端分别与驱动电路和液晶显示电路连接；A/D转换电路的输入端连接重量传感器的信号端，驱动电路的输出端分别连接投料机的出料电机、甩料电机以及投饲船的推进电机的受控端。

电源模块包括输出电压为12V、容量为50AH的可充电铅蓄电池以及电源转换模块。电源转换模块用于将12V将为5V直流电压为微控制器供电。

电源转换模块的电路图如图9所示，包括芯片LM2575、12V电源接线端子、第五电容C5、第六电容C6、二极管D5以及电感L1。12V电源接线端子的VCC端连接芯片LM2575的VIN输入端，芯片LM2575的OUTPUT输出端经电感L1输出5V直流电；电感L1与芯片LM2575的连接端连接二极管D5的负极，二极管D5的正极接地；电感L1的另一端经第五电容C5接地。12V电源接线端子的VCC端还经第六电容C6接地。

电压测量电路的电路图如图10所示。包括第十六电阻R16，第十六电阻R16的一端接DC12V电源端，另一端接地，第十六电阻R16的可调端连接微控制器的输入端。电压测量电路用于实时检测可充电铅蓄电池的电压值，当蓄电池的电压值低于设定值时，微控制器发出报警信号，提醒作业人员对可充电铅蓄电池进行充电。

A/D转换电路用于将重量传感器所传输的信号转换为微控制器所能识别的信号后传输给微控制器；A/D转换电路的输入端连接重量传感器的两个信号端，A/D转换电路的输出端连接微控制器的输入端。

A/D转换电路的电路图如图11所示，具体包括芯片HX117、第一电容C1~第四电容C4、第一电阻R1~第三电阻R3以及三极管Q1。其中芯片HX117的INA-输入端连接重量传感器的信号负输出端，INA+输入端经第一电阻R1连接重量传感器的信号正输出端，INA-输入端和INA+输入端之间还连接有第一电容C1。芯片HX117的的DVDD电源端连接5V电源，5V电源还经第四电容C4接地。PNP三极管的基极连接芯片HX117的BASE端，发射极连接5V电源，集电极连接芯片HX117的AVDD端。芯片HX117的AVDD端和AGND端之间并联连接第二电容C2，第二电容C2的两端并联连接由第二电阻R2和第三电阻R3串联连接构成的串联支路，第二电阻R2和第三电阻R3的串接点连接芯片HX117的VFB端。芯片HX117的AGND端和VBG端之间还连接有第三电容C3。芯片HX117的DOUT输出端与微控制器的输入端连接。

HX117芯片是一款专为高精度重量传感器而设计的24位差分AD转换器，具有64和128倍可选增益，HX117芯片不停地进行AD转换，转换完成后，DOUT端口从高电平变低电平，此时便可以在PD_SCK引脚输入脉冲信号，在DOUT端口依次读取转换后的每位AD值，如此循环。

驱动电路在微控制器的控制下以改变PWM的方式调节各电机转速，驱动电路主要包括投饲船驱动电路和投料机驱动电路。

投饲船驱动电路如图12所示，采用由两片BST7960芯片构成的H桥驱动电路对推进电机M1进行驱动。第一BST7960芯片的IN输入端和INH输入端分别接收微控制器输出的PB6信号和PG2信号，第一BST7960芯片的SR端和IS端经第五电阻R5接地，第一BST7960芯片的VS电源端接直流12V，第一BST7960芯片的OUT输出端连接推进电机M1，用于控制推进电机进行正转，即控制投饲船前进；第二BST7960芯片的IN输入端和INH输入端分别接收微控制器输出的PB7信号和PG3信号，第二BST7960芯片的SR端和IS端经第六电阻R6接地，第二BST7960芯片的VS电源端接直流12V，第二BST7960芯片的OUT输出端连接推进电机M1，用于控制推进电机进行反转，即控制投饲船前后退。

投料机驱动电路如图13所述，采用由L298电机驱动芯片构成的电路对出料电机M2和甩料电机M3进行驱动。芯片L298的IN1输入端和IN3输入端分别连接微控制器输出的PB5信号和PB6信号，ENA输入端和ENB输入端分别连接微控制器输出的PG1信号和PG2信号。芯片L298的+VSS端接直流12V电源，+VS端接直流5V电源，SENSEA端、SENSEB端以及GND端接地。

液晶显示电路主要用于对输入信号、投料机料箱中饲料的重量、各电机的转速、投饲船的行驶速度等信号进行显示，其电路图如图14所示，主要包括芯片12864和第十电阻R10。芯片12864的BLA端接电源VCC，BLK端接地，V0端连接第十电阻R10可调端，第十电阻R10的另外两端分别连接VCC+和VCC-。

遥控电路用于与遥控器配合实现对投饲船和投料机进行远方控制，遥控电路中的发送芯片和接收芯片分别采用PT2262和PT2272，其构成4位的暂存遥控控制位。

输入设备采用矩阵键盘，用于完成时间、重量初始值、单次投料时间和投料量、出料电机速度和甩料电机速度的设置，设定值均保存在微控制器的EEPROM中，掉电重启之后不需要重新设置。当然，也可通过与遥控电路通信的遥控器对上述信息进行设置。

本发明中微控制器采用ATmega128A单片机，ATmega128A单片机的外围电路包括时钟电路、看门狗电路。时钟电路采用DS1302时钟芯片，通过相应端口对其进行读写，完成时间的读取和设定。看门狗电路主要采用DS1232芯片构成，用于监测系统运行。

通过本发明的控制装置可以实现以下功能：

1）定时启动投饲功能：用于完成自动化投喂，减少人工操作量。控制装置在实际运行过程中，通过比较从时钟模块中读取的时间和预设于微控制器中的定时时间是否吻合，决定能否启动。当时间吻合后，微控制器首先使能驱动推进电机，3s后，再使能出料电机及甩料电机，开始投料作业。

推进电机的速度设定值为零负载，即没有虾料时的推进值；微控制器给出的推进PWM值为设定推进值和附加推进值之和，附加推进值根据料箱中虾料的质量不同，分为若干个档次，这样保证在不同负载的情况下，自动投饲装置的行驶速度保持一致。

2）设定重量投料功能：

为实现对投料量的精确控制，可通过设定投料重量来控制投料机投放饲料的重量。传感控制机构在启动后，不断读取重量传感器的值，并计算其与初始值之差，得出投料量，当投料重量达到设定值后，控制装置控制投料机自动停止投喂。

3）遥控功能

考虑到在添料及自动投饲装置检修时，自动投饲装置需要行驶到指定位置，自动投饲装置还设置了遥控功能。遥控器不仅可以手动实现自动投饲装置的启停，还可以对自动投饲装置的行驶速度进行调节，达到对投料均匀度的控制。

本发明实现饲料投喂作业的流程如图15所示，具体如下所述：

首先，将自动投饲装置放置在轨道中，使环形拉线位于自动投饲装置的卡线器中。

第二，对自动投饲装置的控制装置进行初始化。初始化的过程可通过矩阵键盘完成，也可通过遥控器完成。初始化的内容包括：自动投饲装置系统时间的设定、重量初始值的设定、单次投料时间的设定、单次投料量的设定、出料电机速度的设定、甩料电机速度的设定、推进电机速度的设定以及遥控功能启动或停止的设定。

第三，控制装置对投料机料箱内的饲料重量以及系统时间进行读取，判断是否达到单次投饲时间的设定值；如达到单次投饲的设定时间，则进行单次投料量设定值的读取并启动推进电机，使投饲船开始行进；如没有达到单次投饲时间，则继续进行系统时间的读取。

第四，当推进电机行进3s后，微控制器启动投料机的出料电机和甩料电机进行工作；并通过重量传感器返回的投料机料箱实时值，对是否达到投料量设定值进行判断，当达到投料量设定值时，微控制器发出电机停止指令，所有电机停止工作，一次投喂作业完成。

Claims (6)

1.一种虾池自动巡航精量投饲装置，其特征在于：包括设置在虾池沿岸的环形折线式轨道（1）以及沿轨道运动并进行饲料投放的自动投饲装置（2）；所述环形折线式轨道包括设置在虾池中顶端伸出水面的支架（11）以及设置在支架顶端的环形拉线（12）；所述自动投饲装置（2）包括投饲船（21）、设置在投饲船上的投料机（22）以及设置在投饲船（21）和投料机（22）之间的传感控制机构（23），所述投饲船（21）的底面上设置有与轨道中的拉线（12）相配合的卡线器（24）；

所述支架（11）包括相配装的支撑部（111）和用于安装拉线的顶伸部（112），所述支架顶伸部的上部设置有竖向用于放置拉线的挂线槽（113），挂线槽（113）的顶端通过穿接在支架顶伸部顶端的螺栓封口；

所述支架挂线槽（113）内固定焊接有用于引导拉线穿过的弧形引导支架（114）；

所述卡线器（24）至少设置有两组，两组卡线器分别设置在投饲船靠近虾池岸边一侧的前后两端；每组卡线器分别包括一对垂直于投饲船底向下并平行设置的两根定位轴，定位轴的外圆周上通过轴承安装有绕定位轴旋转的圆柱棒；两圆柱棒之间的间距大于轨道中支架顶端的宽度。

2.根据权利要求1所述的虾池自动巡航精量投饲装置，其特征在于：所述投料机（22）包括盛装饲料的料箱、用于控制出料的出料电机和用于控制甩料的甩料电机；所述出料电机和甩料电机的受控端连接传感控制机构的输出端。

3.根据权利要求2所述的虾池自动巡航精量投饲装置，其特征在于：所述投饲船底部设置有受传感控制机构控制的推进电机及桨叶。

4.根据权利要求3所述的虾池自动巡航精量投饲装置，其特征在于：所述传感控制机构（23）包括用于实时测量投料机中饲料重量的重量传感器以及控制投料机投饲和投饲船行走的控制装置；所述控制装置包括输入设备、电源模块、微控制器、驱动电路、A/D转换电路以及液晶显示电路，所述输入设备的输出端连接微控制器，微控制器的输入端经A/D转换电路连接重量传感器的信号端；微控制器的输出端连接液晶显示电路，微控制器还通过驱动电路分别与投料机和投饲船的受控端连接；所述电源模块的输出端连接微控制器的电源端。

5.根据权利要求4所述的虾池自动巡航精量投饲装置，其特征在于：所述控制装置还包括与微控制器连接的遥控电路，遥控电路通过无线信号连接遥控器。

6.根据权利要求5所述的虾池自动巡航精量投饲装置，其特征在于：所述控制装置还包括与微控制器连接的电压测量电路，电压测量电路的输入端连接电源模块。