CN106342456B - 智能配肥排种电动播种装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的智能配肥排种电动播种装置到一种农机作业装置及其控制装置，是由气吸式电动排种器、自动配比混合施肥器和控制装置构成，多个气吸式电动排种器并排等距安装于农机的前方且均与农机的储种箱连通，自动配比混合施肥器安装于气吸式电动排种器的后方，且控制装置分别与气吸式电动排种器、自动配比混合施肥器电路联接。本发明结构简单，成本低，故障率低，精简了排种器的传动系统，提高排种器工作的可靠性和精度；使排种盘转动可以达到均匀排种的目的；设计安装了具有三个独立区间的肥料箱，每个区间对应的排肥器都具有独立的直流电机，使得不同的肥料能够按照不同配比施肥，从而能够保证生产作物营养的合理吸收，能够避免混肥不均的问题。

Description

智能配肥排种电动播种装置

技术领域

本发明涉及到一种农机作业装置及其控制装置，尤其涉及到一种智能配肥排种电动播种装置。

背景技术

随着农业机械化水平的不断发展，免耕播种技术已经广泛应用到农业生产中，显著的提高了作业效率。但是传统的播种机通过地轮的链传动来控制排种器的工作，经常出现打滑现象，使种间距离不均匀，进而影响播种质量，影响粮食产量。传统的株距调节方式一般采用机械调节的方式，调节麻烦，精度不高，而且传统的播种机机械结构复杂，作业中容易出现机械故障。目前，我国农业施肥普遍采用复合肥料，但是，复合肥料养分固定，难以满足各类土壤和各种作物的不同要求，现有同类装置不能完成氮、磷、钾分开放置，在作业时根据地域要求混施；排种器是播种机的核心工作部件，现有的气吸式精量排种器的传动系统是通过地轮带动链条、齿轮等传动部件驱动排种器完成播种作业，其传动机构复杂，工作可靠性差，排种精度低，所以无法实现在转速允许范围内的所有转速，无法实现任意值的株距；传统的排肥器需要提前将不同肥料混合之后投入排肥器，由于提前混合肥料需要投入更大的人力物力，且会有混肥不均的问题，进而影响施肥质量，严重影农业的作业精度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述问题，提供了一种智能配肥排种电动播种装置。

本发明的智能配肥排种电动播种装置，是由气吸式电动排种器、自动配比混合施肥器和控制装置构成，多个气吸式电动排种器并排等距安装于农机的前方且均与农机的储种箱连通，自动配比混合施肥器安装于气吸式电动排种器的后方，且控制装置分别与气吸式电动排种器、自动配比混合施肥器电路联接。

作为本发明的进一步改进，气吸式电动排种器，是由端盖、排种盘、壳体和排种器电机构成，端盖、排种盘和壳体依次通过排种器转轴同轴连接，且端盖与壳体固定；端盖上设有呈弧形凸起的气吸室，该气吸室于端盖外壁设有负压管路、于端盖的内侧和排种盘的一侧盘面密封配合；排种盘的盘面环周均匀分布有吸种孔且排种盘的边缘设有轮齿，排种器电机的输出轴上固定有主动齿轮，排种盘通过轮齿与主动齿轮相啮合；壳体内设有弧形的分隔板将壳体内部空间分为吸种室和落种区，吸种室与气吸室位置对应且与排种盘的另一侧盘面相接，落种区的下方设有出口滑板，该出口滑板上设有落种挡块；壳体外设有种仓，该种仓一端与储种箱连通、另一端通过排种口与吸种室连通，排种口处设有排种口调节板；壳体内设有刮种板，该刮种板的一端固定、另一端位于吸种室内且紧挨排种盘的盘面，刮种板迎向吸种孔运动方向的一侧设有刮种齿。

作为本发明的进一步改进，排种器转轴的一端为六方形阶梯轴，该六方形阶梯轴嵌入排种盘中心处且端头抵于端盖中心孔，排种器转轴的一端穿过且动配合有球轴承，该球轴承外周与壳体固定；端盖与排种盘之间设有密封圈压盘和减磨密封圈、密封圈压盘中心与排种器转轴的六方形阶梯轴的端头固定并将减磨密封圈压设于排种盘上，且减磨密封圈上设有与气吸室对应的通气孔。

作为本发明的进一步改进，自动配比混合施肥器是由肥料箱底部安装有多个排肥器构成，肥料箱的前方侧壁和后方侧壁的底部均向内倾斜，两个横向隔断将肥料箱分为三个独立区间，三个独立区间于肥料箱的底部均连通有一个或一个以上且数量相等的排肥器，三个分别位于不同独立区间底部的排肥器为一组，排肥器的组数与气吸式电动排种器的数量相等且每组内的排肥器成一条直线排列。

作为本发明的进一步改进，排肥器是由排肥器箱体、排肥器电机、外槽轮和外槽轮挡圈构成，排肥器箱体的顶部与肥料箱连通、底部设有排肥口、内部上方横向设有外槽轮且外槽轮和排肥口之间设有弧形的调节挡板，该外槽轮的一端通过安装于排肥器箱体外侧壁的减速器与排肥器电机传动配合、外槽轮另一端与外槽轮挡圈的一端套接且间隙配合，所述的外槽轮挡圈的另一端穿过排肥器箱体侧壁且于端头固定有螺旋拧手。

作为本发明的进一步改进，控制装置包括上位机、排种器下位机和施肥下位机，上位机安装于农机驾驶室中，多个排种器下位机分别安装于气吸式电动排种器中，多个施肥下位机安装于自动配比混合施肥器中，且上位机分别与排种器下位机和施肥下位机通信。

作为本发明的进一步改进，上位机包括总控制屏、上位机控制器和上位机通信模块，总控制屏与上位机控制器双向电路联接、上位机通信模块与上位机控制器双向电路联接；总控制屏为GLM_70W_C型号电阻式触摸屏，上位机控制器为STM32F103C8T6微处理器，上位机通信模块为SZ05-STD型ZigBee通讯模块；总控制屏的TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与上位机控制器的UART2_RX引脚、UART2_TX引脚和VSS_2引脚联接；上位机通信模块的TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与上位机控制器的UART1_RX引脚、UART1_TX引脚和VSS_2引脚联接。

作为本发明的进一步改进，排种器下位机包括排种器下位机控制器、排种器下位机通信模块、排种器电机光电编码器、排种器电机驱动电路和排种器电机，排种器下位机通信模块与排种器下位机控制器双向电路联接，排种器下位机控制器的输入端与排种器电机光电编码器的输出端电路联接，排种器电机光电编码器安装在排种器电机上，排种器下位机控制器的输出端与排种器电机驱动电路的输入端电路联接，排种器电机驱动电路的输出端与排种器电机的输入端电路联接；排种器下位机控制器为STC12C5A60S2芯片、排种器下位机通信模块为SZ05-STD型ZigBee通讯模块、排种器电机光电编码器为GTH08型光电编码器、排种器电机驱动电路为光耦隔离电路、排种器电机为GW600涡轮螺杆减速电机；排种器下位机通信模块的TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与排种器下位机控制器的RXD引脚、TXD引脚和VSS_2引脚联接；排种器电机光电编码器的VCC引脚连接5V电源、A相引脚与排种器下位机控制器的INT1引脚联接且通过10K上拉电阻与VCC联接、GND引脚与排种器下位机控制器的GND引脚联接；排种器电机驱动电路包括TLP521-1光耦，TLP521-1光耦输入侧的发光二极管的阴极与5V电源联接，发光二极管的阳极与排种器下位机控制器的PWM输出引脚联接；TLP521-1光耦输出侧的光敏三极管的集电极与S9013型三极管的基极联接，光敏三极管的发射极与12V电源地联接；S9013型三极管的集电极与MOS管栅极联接，MOS管的源极与12V电源地联接；排种器电机的一端与12V电源正极相连接、另一端与MOS管的漏级相连接。

作为本发明的进一步改进，施肥下位机包括施肥下位机通信模块、施肥下位机控制器、排肥器电机驱动电路和测速编码器构成，施肥下位机通信模块与施肥下位机控制器双向电路联接，施肥下位机控制器的输出端与排肥器电机驱动电路的输入端电路联接，排肥器电机驱动电路的输出端与排肥器电机电路联接，排肥器电机上安装有测速编码器，测速编码器的输出端与施肥下位机控制器的输入端电路联接；施肥下位机通信模块为SZ05-ZIGBEE嵌入式无线通信模块，施肥下位机控制器为STC15W4K60S4单片机，施肥下位机控制器的P0.0口、P0.1口和GND口分别与施肥下位机通信模块的TX1口、RX1口和GND口联接；排肥器电机的数量和测速编码器的数量均为三个，且每个排肥器电机均安装有一个测速编码器；三个测速编码器的脉冲输出端分别与施肥下位机控制器的P3.2口、P3.3口和P3.7口联接；排肥器电机驱动电路分为三条分别与三个排肥器电机联接的子驱动电路，每个子驱动电路中包含有一个光耦P521-1，光耦P521-1输入侧的发光二极管的阴极均与VCC电源联接，发光二极管的阳极分别与施肥下位机控制器的P2.1、P2.2和P2.3口联接；光耦P521-1输出侧的光敏三极管的集电极与VDD电源联接，光敏三极管的发射极与N型MOS管的栅极联接，N型MOS管的源极与均VSS电源地联接；排肥器电机的一端均与VDD电源相连接、另一端分别与三个子驱动电路中的N型MOS管的漏级联接。

作为本发明的进一步改进，排种器电机与排肥器电机均为直流电机。

本发明的智能配肥排种电动播种装置，结构简单，成本低，故障率低，精简了排种器的传动系统，提高排种器工作的可靠性和精度；用直流减速电机直接驱动排种盘完成排种作业，使排种盘转动可以达到均匀排种的目的，还可以通过调节电机的转速来调整最适合种子生长的间距；实现了电动精量排种，省略了复杂的传动机构，提高播种质量、增加机具工作可靠性、降低产品成本，且达到了增产的目的；设计安装了具有三个独立区间的肥料箱，每个区间对应的排肥器都具有独立的直流电机，从而能够独立控制流速，使得不同的肥料能够按照不同配比施肥，达到变量配肥的目的，从而能够保证生产作物营养的合理吸收，又能避免过量施肥造成的化肥浪费，成本增加，环境污染等问题，还能够避免混肥不均和作业效率低下的问题。

附图说明

图1为本发明的智能配肥排种电动播种装置的气吸式电动排种器的总体结构图；

图2为本发明的智能配肥排种电动播种装置的气吸式电动排种器的拆装图；

图3为本发明的智能配肥排种电动播种装置的气吸式电动排种器的排种盘与壳体配合结构图；

图4~图6为本发明的智能配肥排种电动播种装置的气吸式电动排种器的刮种板与壳体配合结构图；

图7为本发明的智能配肥排种电动播种装置的气吸式电动排种器的排种盘调节轴的结构图；

图8~图9为本发明的智能配肥排种电动播种装置的发明的气吸式电动排种器的排种口调节板与壳体配合结构图；

图10为本发明的的智能配肥排种电动播种装置的自动配比混合施肥器的结构图；

图11为本发明的智能配肥排种电动播种装置的自动配比混合施肥器的肥料箱的俯视图；

图12为本发明的智能配肥排种电动播种装置的自动配比混合施肥器的排肥器的剖视图；

图13为本发明的智能配肥排种电动播种装置的自动配比混合施肥器的排肥器的结构图；

图14为本发明的智能配肥排种电动播种装置的自动配比混合施肥器的排肥器的结构图（无排肥器箱体）。

图15为本发明的智能配肥排种电动播种装置的控制装置的模块图；

图16为本发明的智能配肥排种电动播种装置的上位机控制器的电路图；

图17为本发明的智能配肥排种电动播种装置的上位机通信模块的电路图；

图18为本发明的智能配肥排种电动播种装置的总控制屏的电路图；

图19为本发明的智能配肥排种电动播种装置的装置的排种器下位机控制器的电路图；

图20为本发明的智能配肥排种电动播种装置的装置的排种器电机驱动电路的电路图；

图21为本发明的智能配肥排种电动播种装置的装置的排种器下位机通信模块的电路图；

图22为本发明的智能配肥排种电动播种装置的装置的排种器下位机控制器与电容式接近开关的联接电路图；

图23为本发明的智能配肥排种电动播种装置的装置的排种器电机光电编码器的电路图；

图24为本发明的智能配肥排种电动播种装置的装置的上位机电源的电路图；

图25为本发明的智能配肥排种电动播种装置的装置的排种器下位机电源的电路图；

图26为本发明的可配比式施肥器智能排肥控制装置的施肥下位机控制器的电路图；

图27为本发明的可配比式施肥器智能排肥控制装置的施肥下位机通信模块的电路图；

图28为本发明的可配比式施肥器智能排肥控制装置的排肥器电机测速接口模块的电路图；

图29为本发明的可配比式施肥器智能排肥控制装置的排肥器电机驱动电路和施肥下位机电源接入电路图；

图30为本发明的可配比式施肥器智能排肥控制装置的施肥下位机通信模块的无线通信指示灯的电路图；

图31为本发明的可配比式施肥器智能排肥控制装置的施肥下位机电源转换器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的智能配肥排种电动播种装置，作进一步说明：

本发明的智能配肥排种电动播种装置，是由气吸式电动排种器、自动配比混合施肥器和控制装置构成，多个气吸式电动排种器并排等距安装于农机的前方且均与农机的储种箱连通，自动配比混合施肥器安装于气吸式电动排种器的后方，且控制装置分别与气吸式电动排种器、自动配比混合施肥器电路联接。气吸式电动排种器与混合施肥器中的排肥器均与地垄对齐。

如图1所示，本发明的气吸式电动排种器，是由端盖1、排种盘2、壳体3和排种器电机4构成，其中，端盖1、排种盘2和壳体3依次通过排种器转轴5同轴连接，即排种盘2的两侧盘面分别为端盖1和壳体3，且端盖1与壳体3固定，排种盘2由排种器电机4带动相对于端盖1和壳体3转动，其中排种器电机4为直流减速电机。

如图2所示，排种器转轴5的一端为六方形阶梯轴，该六方形阶梯轴嵌入排种盘2中心处且端头抵于端盖1中心孔，排种器转轴5的一端穿过且动配合有球轴承19，该球轴承19外周与壳体3固定。

如图1和图2所示，在端盖1上设有环绕端盖1的中心孔的呈弧形凸起（马蹄形）的气吸室6，端盖1被分为气吸室6部分（对应壳体3的吸种室9）和非气吸室6部分（对应壳体3的落种区10），该气吸室6于端盖1外壁设有负压管路7，于端盖1的内侧和排种盘2的一侧盘面密封配合，为了保证密封性，在端盖1与排种盘2之间还设有密封圈压盘20和减磨密封圈21、密封圈压盘20中心与排种器转轴5的六方形阶梯轴的端头固定并将减磨密封圈21压设于排种盘2上，并且减磨密封圈21上设有与气吸室6对应的通气孔22。

如图2~图3所示，排种盘2的盘面环周均匀分布有吸种孔17且排种盘2的边缘设有轮齿，排种器电机4的输出轴上固定有主动齿轮8，排种盘2通过轮齿与主动齿轮8相啮合。

如图4所示，壳体3内设有弧形的分隔板将壳体3内部空间分为吸种室9和落种区10，吸种室9与气吸室6位置对应且与排种盘2的另一侧盘面相接形成吸种室9空间，在壳体3外设有种仓13，该种仓13通过排种口14与吸种室9连通，并且在排种口14的下方还开有种子清理口，该种子清理口平时由密封盖密封，本装置工作完毕还剩余有多余种子时，打开种子清理口将剩余种子清理掉。

如图4~图6所示，壳体3上设有刮种板16，在壳体3的一侧设有刮种板调节码盘47，刮种板16的一端与壳体3固定、另一端通过排种盘调节轴48固定在刮种板调节码盘47上，这一端的刮种板16设有长圆形孔，而如图7所示，排种盘调节轴48为偏心轴，这样当排种盘调节轴48转动时，刮种板16能够上下微调，起到不同的刮种效果，而为了调整方便，在排种盘调节轴48位于刮种板调节码盘47的端固定一根调节指针，能够依照刮种板调节码盘47所显示刻度定量地进行调整（刻度需要预先测量并设定），该刮种板16的工作部分位于吸种室9内且紧挨排种盘2的盘面，且在迎向吸种孔17运动方向的一侧设有刮种齿18，刮种齿18是一段锯齿形曲线，在刮掉多余种子时，借助于刮种齿18的锯齿工作面，对种子施加一逐渐增大的间断的撞击力，使种子受到的力忽大忽小，忽有忽无，形成暂时消除外力的瞬间，使原先吸附较牢的一粒种子能有机会恢复到稳定牢固的吸附状态。而在多次反复的撞击力的作用下将吸孔上其他吸附不牢的多余的种子刮掉。

如图8~图9所示，排种口14处设有排种口调节板15，其固定在壳体3的调节轴上，并通过蝶帽螺栓压紧，该排种口调节板15能够利用遮挡排种口14大小的方法设定排种口14的实际排种流量。

如图4所示，落种区10的下方设有出口滑板11，该出口滑板11上设有落种挡块12，起到引导种子下落的目的，防止种子突然脱离排种盘2后由于惯性飞溅。

如图10所示，自动配比混合施肥器是由肥料箱23底部安装有多个排肥器24构成，肥料箱23的前方侧壁和后方侧壁的底部均向内倾斜，两个横向隔断将肥料箱23分为三个独立区间，三个独立区间于肥料箱23的底部均连通有一个或一个以上且数量相等的排肥器24，三个分别位于不同独立区间底部的排肥器24为一组，排肥器的组数与气吸式电动排种器的数量相等且每组内的排肥器24成一条直线排列，均与地垄对齐。

为了保证肥料的流动性肥料箱23的前方侧壁和后方侧壁的底部均向内倾斜，即肥料箱23的横截面为上部矩形下部倒梯形，倒梯形的两个腰向内倾斜60°左右。

图11~图14所示，上述的排肥器24是由排肥器箱体25、排肥器电机26、外槽轮27和外槽轮挡圈28构成的，其中排肥器箱体25的顶部与肥料箱23连通，排肥器箱体25底部设有排肥口29，并且排肥器箱体25内外槽轮27和排肥口29之间设有弧形的调节挡板30，用于导向肥料，排肥器箱体25内横向设有挡板转轴，调节挡板20的上边沿与该挡板转轴铰接，并且调节挡板20上边沿的一端于排肥器箱体25外固定有一个调节杆的一端，该调节杆的另一端设有一个卡孔且中部也通过连接件与调节挡板20固定，而在排肥器箱体25侧壁与卡孔的对应位置设有多个凸棱，调节杆通过将卡孔固定于不同位置的凸棱上来改变调节挡板20与排肥口29之间的缝隙。

在排肥器箱体25的内部上方横向设有外槽轮27，外槽轮27的一端通过安装于排肥器箱体25外侧壁的减速器31与排肥器电机26传动配合，外槽轮27另一端与外槽轮挡圈28的一端套接且间隙配合，外槽轮挡圈28的另一端穿过排肥器箱体25侧壁且于端头固定有螺旋拧手32。

如图15所示，控制装置包括上位机33、排种器下位机34和施肥下位机35，上位机33安装于农机驾驶室中，多个排种器下位机34分别安装于气吸式电动排种器中，一个排种器下位机34控制一个气吸式电动排种器，多个施肥下位机35安装于自动配比混合施肥器中，一个施肥下位机35控制一组（三个）排肥器24内的排肥器电机26，且上位机33分别与排种器下位机34和施肥下位机（35）通信。

上位机33包括总控制屏36、上位机控制器37和上位机通信模块38，总控制屏36与上位机控制器37双向电路联接、上位机通信模块38与上位机控制器37双向电路联接；总控制屏36为GLM_70W_C型号电阻式触摸屏，该总控制屏36使用5V直流输入，整机功耗3.6W，通信接口为TTL串口，可支持232、485、CAN总线等接口，稳定性好，可长时间开机工作。上位机安装在机车驾驶室内，提供人机交互界面，发送和接收各种信号指令。

如图16~图18所示，上位机控制器37为STM32F103C8T6微处理器，上位机通信模块38为SZ05-STD型ZigBee通讯模块；总控制屏36的TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与上位机控制器37的UART2_RX引脚、UART2_TX引脚和VSS_2引脚联接；上位机通信模块38的TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与上位机控制器37的UART1_RX引脚、UART1_TX引脚和VSS_2引脚联接。

如图15所示，排种器下位机34安装于气吸式电动排种器中，其包括排种器下位机控制器39、排种器下位机通信模块40、排种器电机光电编码器41、排种器电机驱动电路42和排种器电机4，排种器下位机通信模块40与排种器下位机控制器39双向电路联接，排种器下位机控制器39的输入端与排种器电机光电编码器41的输出端电路联接，排种器电机光电编码器41安装在排种器电机4上，排种器下位机控制器39的输出端与排种器电机驱动电路42的输入端电路联接，排种器电机驱动电路42的输出端与排种器电机4的输入端电路联接；

如图19所示，排种器下位机控制器39为STC12C5A60S2芯片、采用STC12C5A60S2芯片作为下位机的控制核心，主要负责完成对排种器电机的转速控制，发送与接收数据的处理，并将排种器的工作状况通过排种器下位机通信模块40传输给上位机。该STC12C5A60S2芯片具有60K用户程序存储空间，运行高速可靠，8路10位高速A/D转换，工作电压在5.5-3.3V之间。它具有双串口，独立波特率发生器，实现了与上位机1和排种器下位机34之间的通信需求。

如图21所示，排种器下位机通信模块40为SZ05-STD型ZigBee通讯模块，其TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与排种器下位机控制器39的RXD引脚、TXD引脚和VSS_2引脚联接。

如图23所示，排种器电机光电编码器41为GTH08型光电编码器，其对电机速度进行测量，该排种器电机光电编码器41工作电压5-24V，采用集电极输出类型，最大相应频率100KHZ，空轴径，全贯通，一圈1024个脉冲，共有ABZ三相输出。排种器电机光电编码器41的VCC引脚连接5V电源、A相引脚与排种器下位机控制器39的INT1引脚联接且通过10K上拉电阻与VCC联接、GND引脚与排种器下位机控制器39的GND引脚联接。

如图20所示，排种器电机驱动电路42为光耦隔离电路，包括TLP521-1光耦，TLP521-1光耦输入侧的发光二极管的阴极与5V电源联接，发光二极管的阳极与排种器下位机控制器39的PWM输出引脚联接；TLP521-1光耦输出侧的光敏三极管的集电极与S9013型三极管的基极联接，光敏三极管的发射极与12V电源地联接；S9013型三极管的集电极与MOS管栅极联接，MOS管的源极与12V电源地联接；排种器电机4为GW600涡轮螺杆减速电机，其一端与12V电源正极相连接、另一端与MOS管的漏级相连接。

如图22所示，排种器下位机34还包括电容式接近开关49，该电容式接近开关49为LJC30A3-H-Z/BY 型电容式接近开关，安装于排种器处，电容式接近开关49的工作电压为5-36V，其VCC引脚接入5V电压、GND引脚连接5V电源地，输出引脚用一个10K下拉电阻连接至下位机控制器的I/O口（本发明中为P1.0）。

如图25所示，该排种器下位机34中还设有必要的电源、开关以及时钟电路等。

如图15所示，施肥下位机35包括施肥下位机通信模块43、施肥下位机控制器44、排肥器电机驱动电路45和测速编码器46构成，施肥下位机通信模块43与施肥下位机控制器44双向电路联接，施肥下位机控制器44的输出端与排肥器电机驱动电路45的输入端电路联接，排肥器电机驱动电路45的输出端与排肥器电机26电路联接，排肥器电机26上安装有测速编码器46，测速编码器46的输出端与施肥下位机控制器44的输入端电路联接。

如图26~图27所示，施肥下位机35安装于排肥器中，施肥下位机通信模块43为SZ05-ZIGBEE嵌入式无线通信模块，施肥下位机控制器44为STC15W4K60S4单片机，施肥下位机控制器44的P0.0口、P0.1口和GND口分别与施肥下位机通信模块43的TX1口、RX1口和GND口联接。

如图28所示，排肥器电机26的数量为三个，分别安装于氮、磷、钾排肥器上，并且测速编码器46的数量也为三个，每个排肥器电机26均安装有一个测速编码器46用于分别对排肥器电机26测速，如图7所示，三个测速编码器46的脉冲输出端分别与施肥下位机控制器44的P3.2口、P3.3口和P3.7口该三个口为脉宽调制接口联接，三个测速编码器46（电路图中未画出）通过电机测速接口模块（接线桩）与施肥下位机控制器44电路联接。

如图29所示，排肥器电机驱动电路和施肥下位机电源接入电路图中排肥器电机驱动电路45分为三条分别与三个排肥器电机26联接的子驱动电路用于分别驱动三个排肥器电机26，每个子驱动电路中包含有一个光耦P521-1，光耦P521-1输入侧的发光二极管的阴极均与VCC电源联接，发光二极管的阳极分别与施肥下位机控制器44的P2.1、P2.2和P2.3口联接；光耦P521-1输出侧的光敏三极管的集电极与VDD电源联接，光敏三极管的发射极与N型MOS管的栅极联接，N型MOS管的源极与均VSS电源地联接；排肥器电机26的一端均通过接线桩与VDD电源相连接、另一端分别通过接线桩与三个子驱动电路中的N型MOS管的漏级联接。排肥器电机26均为直流电机。

如图30所示，为施肥下位机通信模块的无线通信指示灯，其与施肥下位机通信模块43电路联接，用于显示无线数据传输状态，本装置中还包括有电源转换电路，直流电源从如图29所示的排肥器电机驱动电路和施肥下位机电源接入电路中的接线桩1、2端接入，然后再通过接线桩1、2端接入至图31所示的施肥下位机电源转换器，输出所需要的电压。

为了扩展丰富功能，本施肥下位机35还包含有串口通信电路等。

本发明的智能配肥排种电动播种装置，其具体使用方法如下：

上位机33安装于农机驾驶室中，排种器下位机34安装于气吸式电动排种器中，施肥下位机35安装于自动配比混合施肥器中，且上位机33分别与排种器下位机34和施肥下位机35通信。

通过上位机33中的总控制屏36设定农机行驶速度、不同肥料的配比信息、施肥量信息、以及作业株距，然后通过上位机通信模块38将农机行驶速度、不同肥料的配比信息、施肥量信息传输至施肥下位机35，将农机行驶速度和作业株距传输至排种器下位机34；施肥下位机35中的施肥下位机控制器44通过解析计算来根据农机的行驶速度、不同肥料的配比信息和施肥量信息来分别控制一组排肥器24的排肥器电机26（分别对应氮磷钾三种肥料），此过程中各测速编码器46将测得的排肥器电机26的转速信息反馈给施肥下位机控制器44，施肥下位机控制器44通过PID算法对三个排肥器电机26的转速进行精确控制。

排种器下位机控制器39将上位机33传来的农机行驶速度和作业株距传输参数经过处理后通过排种器电机驱动电路42控制排种器电机4的运行速度，此过程中排种器电机光电编码器41将排种器电机4反馈给排种器下位机控制器39，并且排种器下位机控制器39使用PID算法对排种器电机4的转速进行控制，提高排种精确度，同时，排种器下位机34将气吸式电动排种器的工作状况传输到上位机33，以便及时的了解和掌握气吸式电动排种器工作状态。

可以采用GPS、霍尔传感器等装置与上位机上位机控制器37的输入端联接，提供农机的运行速度。

Claims (9)

1.智能配肥排种电动播种装置，是由气吸式电动排种器、自动配比混合施肥器和控制装置构成，其特征在于多个气吸式电动排种器并排等距安装于农机的前方且均与农机的储种箱连通，自动配比混合施肥器安装于气吸式电动排种器的后方，且控制装置分别与气吸式电动排种器、自动配比混合施肥器电路联接；所述的气吸式电动排种器，是由端盖（1）、排种盘（2）、壳体（3）和排种器电机（4）构成，端盖（1）、排种盘（2）和壳体（3）依次通过排种器转轴（5）同轴连接，且端盖（1）与壳体（3）固定；端盖（1）上设有呈弧形凸起的气吸室（6），该气吸室（6）于端盖（1）外壁设有负压管路（7）、于端盖（1）的内侧和排种盘（2）的一侧盘面密封配合；排种盘（2）的盘面环周均匀分布有吸种孔（17）且排种盘（2）的边缘设有轮齿，排种器电机（4）的输出轴上固定有主动齿轮（8），排种盘（2）通过轮齿与主动齿轮（8）相啮合；壳体（3）内设有弧形的分隔板将壳体（3）内部空间分为吸种室（9）和落种区（10），吸种室（9）与气吸室（6）位置对应且与排种盘（2）的另一侧盘面相接，落种区（10）的下方设有出口滑板（11），该出口滑板（11）上设有落种挡块（12）；壳体（3）外设有种仓（13），该种仓（13）一端与储种箱连通、另一端通过排种口（14）与吸种室（9）连通，排种口（14）处设有排种口调节板（15）；壳体（3）内设有刮种板（16），该刮种板（16）的一端固定、另一端位于吸种室（9）内且紧挨排种盘（2）的盘面，刮种板（16）迎向吸种孔（17）运动方向的一侧设有刮种齿（18）。

2.根据权利要求1所述的智能配肥排种电动播种装置，其特征在于排种器转轴（5）的一端为六方形阶梯轴，该六方形阶梯轴嵌入排种盘（2）中心处且端头抵于端盖（1）中心孔，排种器转轴（5）的一端穿过且动配合有球轴承（19），该球轴承（19）外周与壳体（3）固定；端盖（1）与排种盘（2）之间设有密封圈压盘（20）和减磨密封圈（21）、密封圈压盘（20）中心与排种器转轴（5）的六方形阶梯轴的端头固定并将减磨密封圈（21）压设于排种盘（2）上，且减磨密封圈（21）上设有与气吸室（6）对应的通气孔（22）。

3.根据权利要求1所述的智能配肥排种电动播种装置，其特征在于自动配比混合施肥器是由肥料箱（23）底部安装有多个排肥器（24）构成，肥料箱（23）的前方侧壁和后方侧壁的底部均向内倾斜，两个横向隔断将肥料箱（23）分为三个独立区间，三个独立区间于肥料箱（23）的底部均连通有一个或一个以上且数量相等的排肥器（24），三个分别位于不同独立区间底部的排肥器（24）为一组，排肥器的组数与气吸式电动排种器的数量相等且每组内的排肥器（24）成一条直线排列。

4.根据权利要求3所述的智能配肥排种电动播种装置，其特征在于排肥器（24）是由排肥器箱体（25）、排肥器电机（26）、外槽轮（27）和外槽轮挡圈（28）构成，排肥器箱体（25）的顶部与肥料箱（23）连通、底部设有排肥口（29）、内部上方横向设有外槽轮（27）且外槽轮（27）和排肥口（29）之间设有弧形的调节挡板（30），该外槽轮（27）的一端通过安装于排肥器箱体（25）外侧壁的减速器（31）与排肥器电机（26）传动配合、外槽轮（27）另一端与外槽轮挡圈（28）的一端套接且间隙配合，所述的外槽轮挡圈（28）的另一端穿过排肥器箱体（25）侧壁且于端头固定有螺旋拧手（32）。

5.根据权利要求1所述的智能配肥排种电动播种装置，其特征在于控制装置包括上位机（33）、排种器下位机（34）和施肥下位机（35），上位机（33）安装于农机驾驶室中，多个排种器下位机（34）分别安装于气吸式电动排种器中，多个施肥下位机（35）安装于自动配比混合施肥器中，且上位机（33）分别与排种器下位机（34）和施肥下位机（35）通信。

6.根据权利要求5所述的智能配肥排种电动播种装置，其特征在于上位机（33）包括总控制屏（36）、上位机控制器（37）和上位机通信模块（38），总控制屏（36）与上位机控制器（37）双向电路联接、上位机通信模块（38）与上位机控制器（37）双向电路联接；总控制屏（36）为GLM_70W_C型号电阻式触摸屏，上位机控制器（37）为STM32F103C8T6微处理器，上位机通信模块（38）为SZ05-STD型ZigBee通讯模块；总控制屏（36）的TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与上位机控制器（37）的UART2_RX引脚、UART2_TX引脚和VSS_2引脚联接；上位机通信模块（38）的TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与上位机控制器（37）的UART1_RX引脚、UART1_TX引脚和VSS_2引脚联接。

7.根据权利要求5所述的智能配肥排种电动播种装置，其特征在于排种器下位机（34）包括排种器下位机控制器（39）、排种器下位机通信模块（40）、排种器电机光电编码器（41）、排种器电机驱动电路（42）和排种器电机（4），排种器下位机通信模块（40）与排种器下位机控制器（39）双向电路联接，排种器下位机控制器（39）的输入端与排种器电机光电编码器（41）的输出端电路联接，排种器电机光电编码器（41）安装在排种器电机（4）上，排种器下位机控制器（39）的输出端与排种器电机驱动电路（42）的输入端电路联接，排种器电机驱动电路（42）的输出端与排种器电机（4）的输入端电路联接；排种器下位机控制器（39）为STC12C5A60S2芯片、排种器下位机通信模块（40）为SZ05-STD型ZigBee通讯模块、排种器电机光电编码器（41）为GTH08型光电编码器、排种器电机驱动电路（42）为光耦隔离电路、排种器电机（4）为GW600涡轮螺杆减速电机；排种器下位机通信模块（40）的TXD引脚、RXD引脚和GND引脚分别与排种器下位机控制器（39）的RXD引脚、TXD引脚和VSS_2引脚联接；排种器电机光电编码器（41）的VCC引脚连接5V电源、A相引脚与排种器下位机控制器（39）的INT1引脚联接且通过10K上拉电阻与VCC联接、GND引脚与排种器下位机控制器（39）的GND引脚联接；排种器电机驱动电路（42）包括TLP521-1光耦，TLP521-1光耦输入侧的发光二极管的阴极与5V电源联接，发光二极管的阳极与排种器下位机控制器（39）的PWM输出引脚联接；TLP521-1光耦输出侧的光敏三极管的集电极与S9013型三极管的基极联接，光敏三极管的发射极与12V电源地联接；S9013型三极管的集电极与MOS管栅极联接，MOS管的源极与12V电源地联接；排种器电机（4）的一端与12V电源正极相连接、另一端与MOS管的漏级相连接。

8.根据权利要求5所述的智能配肥排种电动播种装置，其特征在于施肥下位机包括施肥下位机通信模块（43）、施肥下位机控制器（44）、排肥器电机驱动电路（45）和测速编码器（46）构成，施肥下位机通信模块（43）与施肥下位机控制器（44）双向电路联接，施肥下位机控制器（44）的输出端与排肥器电机驱动电路（45）的输入端电路联接，排肥器电机驱动电路（45）的输出端与排肥器电机（26）电路联接，排肥器电机（26）上安装有测速编码器（46），测速编码器（46）的输出端与施肥下位机控制器（44）的输入端电路联接；施肥下位机通信模块（43）为SZ05-ZIGBEE嵌入式无线通信模块，施肥下位机控制器（44）为STC15W4K60S4单片机，施肥下位机控制器（44）的P0.0口、P0.1口和GND口分别与施肥下位机通信模块（43）的TX1口、RX1口和GND口联接；排肥器电机（26）的数量和测速编码器（46）的数量均为三个，且每个排肥器电机（26）均安装有一个测速编码器（46）；三个测速编码器（46）的脉冲输出端分别与施肥下位机控制器（44）的P3.2口、P3.3口和P3.7口联接；排肥器电机驱动电路（45）分为三条分别与三个排肥器电机（26）联接的子驱动电路，每个子驱动电路中包含有一个光耦P521-1，光耦P521-1输入侧的发光二极管的阴极均与VCC电源联接，发光二极管的阳极分别与施肥下位机控制器（44）的P2.1、P2.2和P2.3口联接；光耦P521-1输出侧的光敏三极管的集电极与VDD电源联接，光敏三极管的发射极与N型MOS管的栅极联接，N型MOS管的源极与均VSS电源地联接；排肥器电机（26）的一端均与VDD电源相连接、另一端分别与三个子驱动电路中的N型MOS管的漏级联接。

9.根据权利要求7或8所述的智能配肥排种电动播种装置，其特征在于排种器电机（4）与排肥器电机（26）均为直流电机。