CN107318321B - 一种插秧机精量施肥控制装置和插秧机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插秧机精量施肥控制装置和插秧机，主控制单元内设置有存储模块，在存储模块内存储有施肥控制程序，施肥控制程序包括株距、株距对应的最大插秧速度R1、最大插秧速度R1对应的施肥电机转速R2、最大插秧速度R1对应的施肥量A(kg/亩)；如果在显示控制单元中设定实际施肥量为a及株距，主控制单元实际检测的实际插秧速度为r1时，施肥电机的理论转速r2；主控制单元根据r2＝(R2×a×r1)÷(A×R1)计算得出施肥电机的理论转速r2。本发明可以实现精量施肥控制。

Description

一种插秧机精量施肥控制装置和插秧机

技术领域

本发明涉及农用机械领域，特别涉及一种插秧机精量施肥控制装置和插秧机。

背景技术

插秧机是将稻苗植入稻田中的一种农业机械。进行种植时，首先以插秧爪从苗床中取出数株稻苗植入田中的泥土，在插秧机的后方设置有施肥装置，施肥装置用于对稻田施肥。

如图1所示，CN205378527U号专利公开了一种插秧机船板，插秧机船板1的底部设有多个起垄器2；插秧机船板1上开设有施肥孔4，施肥孔4位于两个相邻的起垄器2之间，插秧机船板1的施肥孔4内固定设有导管5。导管5既可以导送肥料颗粒，还能够对螺旋轴起到支撑定位的作用。施肥孔4处的插秧机船板1的底部设有开沟器6和覆土板7。开沟器6具有锥形部，锥形部位于施肥孔4的前方(以插秧机作业时的行驶方向为前方)，开沟器6开出施肥沟，引导肥料进入施肥沟，在插秧机船板1本体上的施肥孔4的周围设有若干施肥装置8的安装座9。

上述技术方案不足在于：

1、开沟器6与稻田接触面为平面，施肥孔4竖直布置，施肥孔4位于接触面上。当开沟器6沉于稻田的肥沟内，肥土会倒灌至施肥孔4内，容易造成施肥孔4被堵塞，造成施肥不均匀。

2、由于开沟器6与稻田接触面为平面，施肥孔4位于接触面上。当肥料从施肥孔4排出后，容易被开沟器6刮走，使施肥深度和位置不确定，造成施肥不均匀。

3、由于开沟器6与稻田接触面为平面，施肥孔4位于接触面上。肥料从施肥孔4排出后，无法尽快覆盖，造成被水流冲走。另外，在实际应用中开沟器6也容易挂草。

4、由于开沟器6安装在插秧机船板1上，无法调节施肥深度，无法调节施肥深度与插秧深度比值，更无法实现施肥深度大于插秧深度。

CN105850315A号专利公开了插秧机精量施肥控制装置和CN204860030U号专利公开了一种水稻插秧智能施肥装置，上述现有技术均没有解决准确控制施肥量的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种插秧机精量施肥控制装置和插秧机。

一方面，本发明提供了一种插秧机精量施肥控制装置，包括第一转速传感器、显示控制单元、主控制单元、施肥电机；第一转速传感器检测插秧速度，主控制单元的输入端连接第一转速传感器；施肥电机与施肥输送机构的施肥螺杆连接，施肥电机驱动施肥螺杆转动，主控制单元的输出端连接施肥电机，主控制单元控制施肥电机转速；显示控制单元与主控制单元采用串口连接，进行数据通讯；

主控制单元内设置有存储模块，在存储模块内存储有施肥控制程序，施肥控制程序包括株距、株距对应的最大插秧速度R1、最大插秧速度R1对应的施肥电机转速R2、最大插秧速度R1对应的施肥量A(kg/亩)；如果在显示控制单元中设定实际施肥量为a及株距，主控制单元实际检测的实际插秧速度为r1时，施肥电机的理论转速r2；主控制单元根据r2＝(R2×a×r1)÷(A×R1)计算得出施肥电机的理论转速r2。

进一步地，包括第二转速传感器，第二转速传感器实时检测施肥螺杆转速，主控制单元的输入端连接第一转速传感器，获得施肥电机的实际转速；当施肥电机的实际转速偏离主控制单元计算得到的施肥电机的理论转速r2一定范围时，主控制单元微调施肥电机电压值，使施肥电机的实际转速值接近施肥电机的理论转速值。

进一步地，当施肥电机的实际转速与施肥电机的理论转速r2相差±5转时，主控制单元微调施肥电机电压值，使施肥电机的实际转速值接近施肥电机的理论转速值。

进一步地，当出现施肥螺杆堵死，施肥电机堵转时，主控制单元会自行排除堵转故障，当无法排除堵转故障时，显示控制单元自动报警提醒。

进一步地，包括发动机、第一变速器、第二变速器、插秧机行驶系统、插秧装置、档位传感器；发动机动力首先传递给第一变速器，第一变速器一部分动力传递给插秧机行驶系统，另一部分动力通过第二变速器传递给插秧装置；档位传感器检测第二变速器档位，主控制单元的输入端连接档位传感器，主控制单元获取档位传感器信号获得株距值。

进一步地，在插秧机上安装行驶速度传感器，行驶速度传感器检测插秧机行驶速度，主控制单元的输入端连接行驶速度传感器；主控制单元通过计算插秧机行驶速度与插秧速度比值获得株距值。

进一步地，施肥输送机构包括肥料箱，在肥料箱内安装有肥料传感器，肥料传感器用于检测肥料箱内的肥料量；主控制单元的输入端连接肥料传感器；当肥料箱缺肥，主控制单元也会自动报警进行提醒。

另外，本发明还提供了一种插秧机，包括上述的插秧机精量施肥控制装置。

本发明提供的一种插秧机精量施肥控制装置和插秧机，实现精准控制施肥量，避免施肥螺杆堵死或堵转造成施肥不准确，避免用户设定株距值与实际株距值不一致，造成施肥不准确等问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的插秧机船板示意图；

图2为本发明的一种插秧机示意图；

图3为本发明的拆除施肥装置的插秧机示意图；

图4为本发明的插秧装置示意图；

图5为图2的施肥装置示意图；

图6为图2的插秧爪旋转轴速度传感器结构示意图；

图7为图2的发动机动力传递路线图；

图8为图5的开沟滑草板与输送管安装示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明所述的前方是指插秧机行驶前进方向，也就是插秧机的驾驶室方向。

本发明所述的后方是指插秧机行驶前进的反方向。

本发明所述的株距是指插秧机向前行驶时，前后秧苗之间的距离。

如图2至图8所示，本发明优选了一种插秧机。如图2所示，在车体10上安装有发动机、第一变速器、第二变速器、插秧机行驶系统(图中未示出)，在车体10上设置有驾驶室11，在车体10下方安装有前车轮13和后车轮14，在驾驶室11位置安装有显示控制单元12。在插秧机的后方安装有插秧装置和施肥装置16。

如图7所示，发动机动力传递路线如下：发动机动力首先传递给第一变速器，第一变速器一部分动力传递给插秧机行驶系统，另一部分动力通过第二变速器传递给插秧传动轴26(如图3所示)。如图3和图4所示，插秧传动轴26驱动插秧爪传动轴24，插秧爪传动轴24通过齿轮箱或者链条驱动插秧爪旋转轴21旋转，插秧爪旋转轴21驱动插秧爪15旋转，实现插秧作业。操纵第一变速箱档位，可以控制插秧机行驶速度和插秧速度。操纵第二变速箱档位，可以控制插秧速度和秧苗株距，秧苗株距由插秧机行驶速度和插秧速度比值决定，也就是由第二变速箱速比决定，在第二变速箱上安装有档位传感器。

如图3和图4所示，插秧装置与车体10之间安装有两个连杆17，两个连杆17、插秧装置、车体10构成平行四边形机构，升降油缸27两端分别与车体10和连杆17铰接，在平行四边形机构的作用下，可以使插秧装置水平升降。

插秧装置包括苗台25、插秧传动轴26、苗量调节杆19、苗量调节旋转轴20、插秧爪传动轴24、插秧爪旋转轴21、插秧爪15。苗量调节杆19驱动苗量调节旋转轴20旋转，使苗台25上下升降调节苗量。插秧传动轴26驱动插秧爪传动轴24，插秧爪传动轴24通过齿轮箱或者链条驱动插秧爪旋转轴21旋转，插秧爪旋转轴21驱动插秧爪15旋转，插秧爪15从苗台25中取苗，实现插秧作业。在插秧爪旋转轴21上安装有第一转速传感器，第一转速传感器用于检测插秧爪旋转轴21转速。

如图2和图6所示，第一转速传感器包括感应齿轮150和检测元件151，感应齿轮150安装在插秧爪旋转轴21上，检测元件151安装在插秧装置上。

如图3和图4所示，在插秧装置下方安装有浮舟22，浮舟调节旋转轴23与浮舟22连接，在插秧装置上安装有插秧深度调节杆19，插秧深度调节杆19驱动浮舟调节旋转轴23旋转，带动浮舟22上下升降，使插秧装置上下升降调节插秧深度。由于施肥装置16安装在插秧装置上，插秧装置上下升降，施肥装置16也随之升降调节施肥深度。浮舟22上下升降，不仅调节了插秧深度，而且还调节了施肥深度。

如图2和图5所示，插秧机施肥装置16安装在插秧装置上，其包括施肥输送机构，施肥输送机构包括支架160、肥料箱161、软管162、输送管163、施肥螺杆165、进料管164、施肥电机170、第二转速传感器169。肥料箱161和输送管163安装在支架160上，施肥螺杆165位于输送管163内，施肥电机170与施肥螺杆165连接，施肥电机170驱动施肥螺杆165转动，进料管164与输送管163中部连接；输送管163向前倾斜安装，软管162两端与肥料箱161和进料管164连接。施肥电机170自带有减速器，施肥电机170通过减速器驱动施肥螺杆165转动。为了检测肥料箱161内的肥料量，在肥料箱161内安装有肥料传感器，肥料传感器用于检测肥料箱161内的肥料量。第二转速传感器169用于检测施肥螺杆165转速，从而可以得出施肥电机170的实际转速。

由于插秧机施肥装置16安装在包括插秧装置上，插秧深度调节杆19通过调节浮舟22高度，使插秧装置升降，实现调节插秧深度。由于插秧机施肥装置16安装在包括插秧装置上，插秧深度调节杆19调节浮舟22高度，插秧机施肥装置16也随之升降，施肥深度随插秧深度同步升降。施肥深度和插秧深度不相等，本发明优选采用施肥深度大于插秧深度，可使肥料施到秧苗根下部侧面，泥面以下45mm，促进秧苗根部充分吸取，提高肥料利用率和水稻产量。本发明也可以采用施肥深度小于插秧深度。

为了调节施肥深度与插秧深度差值，包括施肥深度调节板166，支架160通过施肥深度调节板166与插秧装置上。在施肥深度调节板166上下方向安装有多排螺栓孔，当需要调低施肥深度与插秧深度差值时，可以将施肥深度调节板166上层螺栓孔与支架160连接，当需要调高施肥深度与插秧深度差值时，可以将施肥深度调节板166下层螺栓孔与支架160连接。因此，通过调节可以调节施肥深度与插秧深度差值，实现施肥深度大于或小于插秧深度。

为了解决了开沟滑草板和覆泥板挂草技术难题。由于插秧机施肥装置位于插秧爪后方，如果开沟滑草板和和覆泥板挂草会造成秧苗被杂草刮倒。另外，为了解决了施肥不均匀，施肥深度不一致等技术难题。如图5所示，插秧机施肥装置16还包括开沟滑草板167，开沟滑草板167竖直安装在输送管163的排肥口端，开沟滑草板167向插秧机行驶前方延伸；开沟滑草板167包括第一斜边B和第二斜边A，第一斜边B和第二斜边A相连接形成钝角，输送管163向前倾斜安装，输送管163的排肥口位于第一斜边B上，第二斜边A位于第一斜边B前方；第一斜边B与水平面形成第一夹角R1，第二斜边A与水平面形成第二夹角R2。第二夹角R2小于25度。

开沟滑草板167与稻田接触部位是一个钝角，输送管163的排肥口倾斜，可以防止输送管163的排肥口被堵塞。由于第二夹角小于25度，经过多次试验证明，开沟滑草板不挂草。如果第二夹角大于25度，开沟滑草板必然挂草。同时在水流冲击下可将泥土迅速覆盖肥料，防止肥料被水流冲走，因此，本发明的开沟滑草板167不尽具有开沟功能，还可以初步覆盖肥料功能，防止肥料被水流冲走，实现施肥均匀，施肥深度一致。

为了防止开沟滑草板167挂草，在进一步地技术方案中，开沟滑草板167包括左侧板和右侧板，输送管163位于左侧板和右侧板之间，左侧板和右侧板通过螺钉固定。左侧板为左侧面，右侧板为右侧面，第一斜边B和第二斜边A圆弧过渡，第一斜边B与左侧面及右侧面圆弧过渡，第二斜边A与左侧面及右侧面圆弧过渡。开沟滑草板167包括第三斜边C，第二斜边A和第三斜边C圆弧过渡形成钝角，第三斜边C与左侧面及右侧面圆弧过渡。

为了防止肥料被水流冲走，使肥料尽快被泥土覆盖，在进一步地技术方案中，覆泥板168安装在开沟滑草板167上，覆泥板168向插秧机行驶后方延伸且超过输送管163的排肥口。覆泥板168包括第一板1680、第二板1681、刮泥板1684，第一板1680和第二板1681为弧形结构，第一板1680安装在开沟滑草板167上，第二板1681相对第一板1680竖直布置连接，第二板1681末端向输送管163的排肥口后方延伸，刮泥板1684位于输送管163的排肥口后方，刮泥板1684向前倾斜与第二板1681末端下表面连接，刮泥板1684向前倾斜角度R3小于25度。

为了防止覆泥板刮走肥料，在进一步技术方案中，刮泥板1684的最低位置高于第一斜边B和第二斜边A相连接形成钝角位置。

为了提高覆泥板168强度，防止覆泥板168被折断，在进一步技术方案中，覆泥板168包括加强板1682和固定板1683，加强板1682安装在第二板1681的上表面且位于刮泥板1684上方，固定板1683安装在第二板1681的下表面和刮泥板1684上表面上。

本发明插秧机还包括插秧机精量施肥控制装置，插秧机精量施肥控制装置包括第一转速传感器、第二转速传感器169、显示控制单元、主控制单元、施肥电机170。主控制单元的输入端连接第一转速传感器和第二转速传感器，主控制单元采用第一转速传感器和第二转速传感器信号。主控制单元的输出端连接施肥电机170，主控制单元控制施肥电机170转速，从而控制插秧机施肥量。显示控制单元与主控制单元采用串口连接，进行数据通讯。显示控制单元可以根据农户需要设定株距和实际施肥量。显示控制单元实时显示施肥螺杆165转速、插秧机开启或关闭状态、插秧机堵转状态、插秧速度、施肥量等信息。

主控制单元内设置有存储模块，在存储模块内存储有施肥控制程序，根据不同株距设置不同的施肥控制程序，每个株距对应一个施肥控制程序。如表1所示，施肥控制程序包括株距、株距对应的最大插秧速度R1、最大插秧速度R1对应的施肥电机转速R2、最大插秧速度R1对应的施肥量A(kg/亩)。

表1：施肥量对应表

如果，在显示控制单元中设定实际施肥量为a，主控制单元实际检测的实际插秧速度为r1的时，施肥电机的理论转速r2；

r2＝(R2×a×r1)÷(A×R1)

例如：设定实际施肥量为a为30(kg/亩)，设定株距为10，对应的最大插秧速度R1为870(rpm)，最大插秧速度对应的施肥电机转速R2为360(rpm)，最大插秧速度对应的施肥量A为45(kg/亩)；第一转速传感器检测的插秧速度r1为870(rpm)

施肥电机的理论转速r2＝(R2×a×r1)÷(A×R1)＝(360×30×870)÷(45×870)＝240(rpm)。

主控制单元经过上述公式计算得出施肥电机的理论转速r2为240(rpm)，主控制单元向施肥电机170发出控制指令。

第二转速传感器169实时检测施肥螺杆165转速，从而可以得出施肥电机170的实际转速。主控制单元获取第二转速传感器169信号，获得施肥电机170的实际转速，当施肥电机170的实际转速偏离主控制单元计算得到的施肥电机的理论转速r2一定范围时，例如施肥电机170的实际转速与理论施肥电机170转速的偏差在±5度左右，主控制单元微调施肥电机170电压值，使施肥电机170的实际转速值接近理论施肥电机170转速值。由于配备了第二转速传感器169，实现了闭环控制，提高了施肥控制精度。当施肥螺杆165发生堵转或者即将发生堵转时，第二转速传感器169将施肥螺杆165的实时转速发送给主控制单元，主控制单元通过计算得出施肥螺杆165发生堵转或者即将发生堵转，通过计算得出需要发送多大的扭矩命令给施肥电机170，让施肥螺杆165自行排除堵转现象。当出现施肥螺杆165堵死，施肥电机170堵转时，主控制单元会自行排除堵转故障，当无法排除堵转故障时，显示控制单元自动报警提醒。

为了获取株距，避免用户设定株距值与实际株距值不一致，造成施肥不准确。例如，用户设定的株距值为10，用户在操作插秧机时，将第二变速箱的档位拨在株距为12的位置，造成施肥不准确。在进一步技术方案中，插秧机精量施肥控制装置还包括档位传感器，主控制单元的输入端连接档位传感器，主控制单元获取档位传感器信号就可以得出株距值。

另外，在插秧机上安装行驶速度传感器，行驶速度传感器检测插秧机行驶速度，主控制单元的输入端连接行驶速度传感器。主控制单元通过计算插秧机行驶速度与插秧速度比值，可以得出株距。

为了检测肥料箱161内的肥料量，在进一步技术方案中，在每个肥料箱161还配备了肥料传感器，肥料传感器用于检测肥料箱161内的肥料量。主控制单元的输入端连接肥料传感器。一旦肥料箱161缺肥，主控制单元也会自动报警进行提醒。

以上未描述的技术是本领域技术人员的公知常识。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种插秧机精量施肥控制装置，其特征在于，包括第一转速传感器、显示控制单元、主控制单元、施肥电机；第一转速传感器检测插秧速度，主控制单元的输入端连接第一转速传感器；施肥电机与施肥输送机构的施肥螺杆连接，施肥电机驱动施肥螺杆转动，主控制单元的输出端连接施肥电机，主控制单元控制施肥电机转速；显示控制单元与主控制单元采用串口连接，进行数据通讯；

主控制单元内设置有存储模块，在存储模块内存储有施肥控制程序，施肥控制程序包括株距对应的最大插秧速度R1、最大插秧速度R1对应的施肥电机转速R2、最大插秧速度R1对应的施肥量A(kg/亩)；如果在显示控制单元中设定实际施肥量为a及株距，主控制单元实际检测的实际插秧速度为r1时，施肥电机的理论转速r2；主控制单元根据r2＝(R2×a×r1)÷(A×R1)计算得出施肥电机的理论转速r2；

包括第二转速传感器，第二转速传感器实时检测施肥螺杆转速，主控制单元的输入端连接第二转速传感器，获得施肥电机的实际转速；当施肥电机的实际转速偏离主控制单元计算得到的施肥电机的理论转速r2一定范围时，主控制单元微调施肥电机电压值，使施肥电机的实际转速值接近施肥电机的理论转速值；

包括发动机、第一变速器、第二变速器、插秧机行驶系统、插秧装置、档位传感器；发动机动力首先传递给第一变速器，第一变速器一部分动力传递给插秧机行驶系统，另一部分动力通过第二变速器传递给插秧装置；档位传感器检测第二变速器档位，主控制单元的输入端连接档位传感器，主控制单元获取档位传感器信号获得株距值；

当施肥电机的实际转速与施肥电机的理论转速r2相差±5转时，主控制单元微调施肥电机电压值，使施肥电机的实际转速值接近施肥电机的理论转速值；

当出现施肥螺杆堵死，施肥电机堵转时，主控制单元会自行排除堵转故障，当无法排除堵转故障时，显示控制单元自动报警提醒；

施肥输送机构包括肥料箱，在肥料箱内安装有肥料传感器，肥料传感器用于检测肥料箱内的肥料量；主控制单元的输入端连接肥料传感器；当肥料箱缺肥，主控制单元也会自动报警进行提醒。

2.一种插秧机精量施肥控制装置，其特征在于，包括第一转速传感器、显示控制单元、主控制单元、施肥电机；第一转速传感器检测插秧速度，主控制单元的输入端连接第一转速传感器；施肥电机与施肥输送机构的施肥螺杆连接，施肥电机驱动施肥螺杆转动，主控制单元的输出端连接施肥电机，主控制单元控制施肥电机转速；显示控制单元与主控制单元采用串口连接，进行数据通讯；

主控制单元内设置有存储模块，在存储模块内存储有施肥控制程序，施肥控制程序包括株距对应的最大插秧速度R1、最大插秧速度R1对应的施肥电机转速R2、最大插秧速度R1对应的施肥量A(kg/亩)；如果在显示控制单元中设定实际施肥量为a及株距，主控制单元实际检测的实际插秧速度为r1时，施肥电机的理论转速r2；主控制单元根据r2＝(R2×a×r1)÷(A×R1)计算得出施肥电机的理论转速r2；

包括第二转速传感器，第二转速传感器实时检测施肥螺杆转速，主控制单元的输入端连接第二转速传感器，获得施肥电机的实际转速；当施肥电机的实际转速偏离主控制单元计算得到的施肥电机的理论转速r2一定范围时，主控制单元微调施肥电机电压值，使施肥电机的实际转速值接近施肥电机的理论转速值；

当施肥电机的实际转速与施肥电机的理论转速r2相差±5转时，主控制单元微调施肥电机电压值，使施肥电机的实际转速值接近施肥电机的理论转速值；

当出现施肥螺杆堵死，施肥电机堵转时，主控制单元会自行排除堵转故障，当无法排除堵转故障时，显示控制单元自动报警提醒；

在插秧机上安装行驶速度传感器，行驶速度传感器检测插秧机行驶速度，主控制单元的输入端连接行驶速度传感器；主控制单元通过计算插秧机行驶速度与插秧速度比值获得株距值；

施肥输送机构包括肥料箱，在肥料箱内安装有肥料传感器，肥料传感器用于检测肥料箱内的肥料量；主控制单元的输入端连接肥料传感器；当肥料箱缺肥，主控制单元也会自动报警进行提醒。

3.一种插秧机，其特征在于，包括如权利要求1至2任意一项所述的插秧机精量施肥控制装置。