CN104604410A - 测量点状注肥精度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量点状注肥精度的装置和方法，其中装置包括：基架、步进电机、施肥轮盘；步进电机的旋转轴上套设有主动轮；施肥轮盘的中轴上套设有从动轮；主动轮与从动轮通过链条连接；施肥轮盘的侧面上均匀分布施肥针；中轴的顶部通过第一导管与药液箱连通，中轴的侧壁开设有出肥口，中轴转动以使出肥口与施肥针连通；电磁阀与第一导管连通，以使第一导管在电磁阀的作用下导通或封闭；空气压缩泵与稳压罐连通，稳压罐与药液箱通过第二导管连通，稳压罐在压力调节阀的作用下保持气压恒定；控制器用于控制步进电机的转速以及电磁阀的开闭；检测单元与各个施肥针连接，用于检测各个施肥针内流出的药液流量。

Description

测量点状注肥精度的装置和方法

技术领域

本发明涉及农业机械测试技术，尤其涉及一种测量点状注肥精度的装置和方法。

背景技术

随着耕地面积的减少和人口剧烈增长，化肥在保障粮食生产和经济发展中的作用受到了空前的关注，合理的化肥用量不但可以增加粮食产量，而且可以减少对环境的污染。

但是现有的液肥机械结构简陋，不能灵活、精确调整液肥的施肥量，肥料过多造成环境污染和肥效流失；肥料过少又导致农作物发育不良。因此，为了有效控制液肥用量，减少肥效流失，亟需研制一种能够精确、高效控制液肥机械注肥量的测试装置，以提高变量施肥机械施肥量的精确性。

发明内容

本发明提供一种测量点状注肥精度的装置和方法，通过测量点状注肥精度的装置在不同控制参数作用下，测试每个施肥针流出的药液流量，得到施肥量和控制参数的对应关系，从而将此对应关系作为田间变量施肥的数据参考，提高了变量施肥机械施肥量的精确性。

本发明提供一种测量点状注肥精度的装置，包括：基架，在所述基架的一端固定设置有步进电机，另一端水平固定设置有施肥轮盘；所述步进电机的旋转轴上套设有主动轮；所述施肥轮盘的中轴上套设有从动轮；所述主动轮与所述从动轮通过链条连接；所述施肥轮盘的侧面上均匀分布至少两个施肥针；所述中轴的顶部通过第一导管与药液箱连通，以使药液流入到所述中轴内，所述中轴的侧壁开设有出肥口，所述中轴在所述步进电机的作用下转动，以使所述出肥口与任一所述施肥针连通；

所述装置还包括：电磁阀、空气压缩泵、稳压罐、压力调节阀、控制器、 检测单元；所述电磁阀与所述第一导管连通，以使所述第一导管在所述电磁阀的作用下导通或封闭；所述空气压缩泵与所述稳压罐连通，所述稳压罐与所述药液箱通过第二导管连通，所述稳压罐在所述压力调节阀的作用下保持气压恒定；所述控制器用于控制所述步进电机的转速以及所述电磁阀的开闭；所述检测单元与各个所述施肥针连接，用于检测各个所述施肥针内流出的药液流量。

本发明还提供一种测量点状注肥精度的方法，包括：控制器接收用户输入的控制参数信息，所述控制参数信息包括：步进电机启动时间、步进电机转速、电磁阀开启/关闭时间、压力参数；所述步进电机启动时间先于所述电磁阀开启时间；

所述控制器根据所述控制参数信息，控制步进电机的旋转速度、控制电磁阀的开闭、控制压力调节阀的开度，以使测量点状注肥精度的装置的各个施肥针在所述步进电机、所述电磁阀、所述压力调节阀的作用下流出药液；所述检测单元采集并检测所述各个施肥针流出的药液流量，以确定所述控制参数信息对应的所述各个施肥针流出的药液流量。

本实施例的测量点状注肥精度的装置和方法，通过步进电机带动施肥轮盘的中轴转动，并在中轴侧壁开设出肥口，以使出肥口在步进电机控制参数的作用下依次与各个施肥针连通，并结合空气压缩泵、稳压罐和压力调节阀的压力调节作用控制各个施肥针的药液流量，通过检测单元检测各个施肥针内流出的药液流量，得到在不同控制参数作用下的施肥量和控制参数之间的对应关系，从而作为田间变量施肥的数据参考，大大提高了田间实际变量轮状施肥机械施肥量的精确性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的测量点状注肥精度的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的测量点状注肥精度的装置的剖面结构示意图；

图3a为本发明实施例二提供的测量点状注肥精度的装置的一种结构示意图；

图3b为本发明实施例二提供的测量点状注肥精度的装置的另一种结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的测量点状注肥精度的方法的流程图。

具体实施方式

图1为本发明实施例一提供的测量点状注肥精度的装置的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的测量点状注肥精度的装置的剖面结构示意图；如图1-2所示，本实施例提供一种测量点状注肥精度的装置，包括：基架1，在基架1的一端固定设置有步进电机2，另一端水平固定设置有施肥轮盘3；步进电机2的旋转轴上套设有主动轮4；施肥轮盘3的中轴5上套设有从动轮6；主动轮4与从动轮6通过链条7连接；所述施肥轮盘3的侧面上均匀分布至少两个施肥针8；中轴5的顶部通过第一导管9与药液箱10连通，以使药液流入到中轴5内，中轴5的侧壁开设有出肥口，中轴5在步进电机2的作用下转动，以使出肥口与任一施肥针8连通。

该测量点状注肥精度的装置还包括：电磁阀11、空气压缩泵12、稳压罐13、压力调节阀14、控制器15、检测单元；电磁阀11与第一导管9连通，以使第一导管9在电磁阀11的作用下导通或封闭；空气压缩泵12与稳压罐13连通，稳压罐13与药液箱10通过第二导管16连通，稳压罐13在压力调节阀14的作用下保持气压恒定；控制器15用于控制步进电机2的转速以及电磁阀11的开闭；检测单元与各个施肥针8连接，用于检测各个施肥针8内流出的药液流量。

具体的，该测量点状注肥精度的装置可以模拟田间变量轮状注肥机的工作原理，在田间注肥过程中，拖拉机牵引变量轮状注肥机前行，变量轮状注肥机以自走轮形式在田间滚动，液肥通过施肥针注入土壤，完成田间注肥。本发明采用相对运动原理，为了便于检测各个施肥针8的药液流出量，该测试装置保持施肥轮盘3不动，设置施肥轮盘3轴心位置处的中轴5在步进电机2的旋转，从而模拟实际田间作业的变量轮状注肥机的注肥轮的旋转运动；而步进电机2的转速可以作为实际田间作业的变量轮状注肥机的牵引机车的车速的参考量，因此基于该测量点状注肥精度 的装置，通过检测各个施肥针8内流出的药液流量，可以得到步进电机2、电磁阀11、压力调节阀14的设定值与药液流量之间的匹配关系，从而精准控制田间实际作业的轮状注肥机的注肥量。

本实施例的测量点状注肥精度的装置，通过步进电机带动施肥轮盘的中轴转动，并在中轴侧壁开设出肥口，以使出肥口在步进电机控制参数的作用下依次与各个施肥针连通，并结合空气压缩泵、稳压罐和压力调节阀的压力调节作用控制各个施肥针的药液流量，通过检测单元检测各个施肥针内流出的药液流量，得到在不同控制参数作用下的施肥量和控制参数之间的对应关系，从而作为田间变量施肥的数据参考，大大提高了田间实际变量轮状施肥机械施肥量的精确性。

进一步的，在上述实施例一所示方案的基础上，该测量点状注肥精度的装置还包括：

过滤器17；过滤器17与第一导管9连通，以使第一导管9内的药液经过过滤器17的过滤流入中轴5内。对于液体肥料来说不可避免的会存在农药浑浊物，而过滤器17可以有效过滤掉农药浑浊物，保证从施肥针8流出的药液的畅通性和流量的精准度。

防缠绕接头18，防缠绕接头18设置于中轴5与第一导管9的连接处，可以有效防止第一导管9在随中轴5的旋转过程中发生缠绕，保证药液流通的畅通性。

此外，电磁阀11可以采用二位三通电磁阀，使得药液流通管路(即第一导管9)内的空气可以通过二位三通电磁阀的一出口处排出，保证药液流通的畅通性，进一步保证各个施肥针8流出药液的流量均匀性和精准性，同时，二位三通电磁阀具有可靠性高、使用寿命长的优点，有效保证该测量点状注肥精度的装置的可靠性。

压力表19，压力表19与稳压罐13连接，显示稳压罐13的气压值。 

进一步的，控制器15内设置有用于控制信号收发的设备，控制信号收发设备为红外无线传输模块或者ZigBee无线传输模块。具体的控制器15可以通过无线或者有线的控制方式控制电磁阀11、压力调节阀14和步进电机2工作。对于无线的控制方式，采用红外无线传输模块/ZigBee无线传输模块与各个被控设备间进行控制参数的传递；对于有线的控制方式，采用串口连接盒 将控制器15(例如：可编程逻辑控制器PLC)以及各个被控对象：控制电磁阀11、压力调节阀14和步进电机2等连接。此外，还包括与控制器15连接的用户交互控制屏幕20，该用户交互控制屏幕20用于接收用户的控制参数设定值，同时实时显示各项控制指标及控制曲线并呈现给用户参考，用户交互控制屏幕20可以采用Samkoon人机界面触摸屏。

进一步的，检测单元为流量传感器，用于检测各个施肥针8内流出的药液流量。此外，由于流量传感器的价格较高，可以采用试验烧杯及称重秤配合检测各个施肥针8的药液流出量，在上述实施例的基础上，如图3a所示，在每个施肥针8的出药口放置药液收集烧杯21，并通过称重秤测量每个烧杯21中的药液质量来检测每个施肥针8药液流量的连续性及均匀性。如图3b所示，在施肥针8的出药口设置烧杯21传送带22，在药液从施肥针8出药口流出的同时，传送带22及烧杯21与步进电机2协调运动，以使中轴5每转动一周，施肥针8的药液流入一个烧杯21中，通过采集传送带22上各个烧杯21中的药液质量来检测单个施肥针8出口的流量均匀性。

本实施例的测量点状注肥精度的装置，通过步进电机带动施肥轮盘的中轴转动，并在中轴侧壁开设出肥口，以使出肥口在步进电机控制参数的作用下依次与各个施肥针连通，并结合空气压缩泵、稳压罐和压力调节阀的压力调节作用控制各个施肥针的药液流量，通过检测单元或者通过药液收集器皿及称重秤配合检测各个施肥针内流出的药液流量，得到在不同控制参数作用下的施肥量和控制参数之间的对应关系，从而作为田间变量施肥的数据参考，大大提高了田间实际变量轮状施肥机械施肥量的精确性。

图4为本发明实施例一提供的测量点状注肥精度的方法的流程图，如图4所示，本实施例提供的测量点状注肥精度的方法，是采用基于上述实施例的测量点状注肥精度的装置的测量点状注肥精度的方法，包括：

步骤101、控制器接收用户输入的控制参数信息。

具体的，控制器接收用户输入的控制参数信息，其中控制参数信息包括：步进电机启动时间、步进电机转速、电磁阀开启/关闭时间、压力参数；步进电机启动时间先于电磁阀开启时间，以使步进电机运行稳定后，开启电磁阀，保证药液流通的均匀性、稳定性。控制参数信息还包 括：步进电机运转周期、电磁阀开关周期等。

步骤102、控制器根据控制参数信息，控制步进电机的旋转速度、控制电磁阀的开闭、控制压力调节阀的开度，以使测量点状注肥精度的装置的各个施肥针在步进电机、电磁阀、压力调节阀的作用下流出药液。

步骤103、检测单元采集并检测各个施肥针流出的药液流量，以确定控制参数信息对应的各个施肥针流出的药液流量。

具体的，在用户交互控制屏幕上输入控制参数信息，空气压缩泵启动，压力调节阀控制在压力参数设定值，步进电机通过主动轮、从动轮、链条构成的链轮传动系统带动施肥轮盘中的中轴转动，施肥轮盘固定不动，步进电机启动时间先于电磁阀开启时间，因此在步进电机转动N圈时，电磁阀打开，在空气压缩泵、稳压罐的压力作用下，药液从药液箱通过过滤器、电磁阀进入中轴中，随着中轴转动分流到各个施肥针。步进电机转动N+M(N、M均为整数)圈后，电磁阀关闭，药液停止流入，采集每个施肥针的药液流量来检测每个施肥针的流量连续性及均匀性。

为检测单个施肥针出口的流量均匀性，可以设置控制参数信息使得中轴每转动一周，采集并检测一次施肥针的流量；或者进一步的，如图3b所示，在施肥针的出药口设置烧杯和传送带机构，在药液从施肥针出药口流出的同时，传送带及烧杯与步进电机协调运动，以使中轴每转动一周，施肥针的药液流入一个烧杯中，通过采集传送带上各个烧杯中的药液质量来检测单个施肥针出口的流量均匀性。

本实施例的测量点状注肥精度的方法，通过控制器接收用户输入的控制参数信息，并根据控制参数信息，控制步进电机的旋转速度、控制电磁阀的开闭、控制压力调节阀的开度，以使测量点状注肥精度的装置的各个施肥针在步进电机、电磁阀、压力调节阀的作用下流出药液；检测单元采集并检测各个施肥针流出的药液流量，以确定控制参数信息对应的各个施肥针流出的药液流量，得到在不同控制参数作用下的施肥量和控制参数之间的对应关系，从而作为田间变量施肥的数据参考，大大提高了田间实际变量轮状施肥机械施肥量的精确性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种测量点状注肥精度的装置，其特征在于，包括：

基架，在所述基架的一端固定设置有步进电机，另一端水平固定设置有施肥轮盘；所述步进电机的旋转轴上套设有主动轮；所述施肥轮盘的中轴上套设有从动轮；所述主动轮与所述从动轮通过链条连接；所述施肥轮盘的侧面上均匀分布至少两个施肥针；所述中轴的顶部通过第一导管与药液箱连通，以使药液流入到所述中轴内，所述中轴的侧壁开设有出肥口，所述中轴在所述步进电机的作用下转动，以使所述出肥口与任一所述施肥针连通；

所述装置还包括：电磁阀、空气压缩泵、稳压罐、压力调节阀、控制器、检测单元；所述电磁阀与所述第一导管连通，以使所述第一导管在所述电磁阀的作用下导通或封闭；所述空气压缩泵与所述稳压罐连通，所述稳压罐与所述药液箱通过第二导管连通，所述稳压罐在所述压力调节阀的作用下保持气压恒定；所述控制器用于控制所述步进电机的转速以及所述电磁阀的开闭；所述检测单元与各个所述施肥针连接，用于检测各个所述施肥针内流出的药液流量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：过滤器；所述过滤器与所述第一导管连通，以使所述第一导管内的药液经过所述过滤器的过滤流入所述中轴内。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器内设置有用于控制信号收发的设备，所述控制信号收发设备为红外无线传输模块或者ZigBee无线传输模块。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，还包括与所述控制器连接的用户交互控制屏幕。

5.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，还包括：防缠绕接头，所述防缠绕接头设置于所述中轴与所述第一导管的连接处。

6.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述检测单元为流量传感器。

7.一种使用权利要求1至6中任一项所述测量点状注肥精度的装置的测量点状注肥精度的方法，其特征在于，包括：

控制器接收用户输入的控制参数信息，所述控制参数信息包括：步进电机启动时间、步进电机转速、电磁阀开启/关闭时间、压力参数；所述步进电机启动时间先于所述电磁阀开启时间；

所述控制器根据所述控制参数信息，控制步进电机的旋转速度、控制电磁阀的开闭、控制压力调节阀的开度，以使测量点状注肥精度的装置的各个施肥针在所述步进电机、所述电磁阀、所述压力调节阀的作用下流出药液；所述检测单元采集并检测所述各个施肥针流出的药液流量，以确定所述控制参数信息对应的所述各个施肥针流出的药液流量。