CN108419715A - 一种基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，所述的控制方法基于一种投料装置，所述的投料装置包括行车支架和设置在行车支架上用于对应层的禽类养殖栏内投料的料斗，所述的行车支架通过第一步进电机驱动，所述的料斗通过第二步进电机驱动内设的饲料计量输出机构出料；所述的第一步进电机和第二步进电机通过一控制单元来控制；所述的控制方法为：根据对应层的禽类养殖栏内的禽类的情况来控制第一步进电机和第二步进电机动作，使行车支架在预设的速度和饲料计量输出机构在预设的出料速度下，向禽类养殖栏的食槽提供饲料。本发明的目的是提供一种基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，该方法投料精准，可以实现对同一栏禽类的针对性的精确化喂养。
Description
技术领域
本发明涉及禽类养殖领域，特别是一种基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法。
背景技术
中国专利ZL201210595318.X公开了一种鸡饲料自动喂料车，包括出料箱，出料箱的上端通过固定杆、轴承固定车轴，车轴的两端通过轴承固定车轮，中间固定大链轮，车轮压在吊轨上，吊轨固定房顶上；出料箱的内底部固定喂料筒，喂料筒内有绞龙，喂料筒的底部出料口，出料口上固定落料管的一端，落料管的另一端对准鸡架上的喂料槽；与所述的大链轮通过链条啮合的小链轮固定在行走电机上，行走电机固定在所述的出料箱上；所述的绞龙由固定在出料箱上的喂料电机拖动。它结构简单，自动化程度高，省时省力。
但是现在其存在的问题是：喂料不够精准。
在禽类饲养领域中，比较具有代表性的就是鸡的饲养，规模化的养殖场越来越要求饲料投喂的精准性，比如如果一只鸡一次投喂80g饲料可以达到最高的肉料比，如果投喂量只有75g或者达到85g，其肉料比就会显著降低，长期不精准的投料喂养，必然会导致禽类抵抗免疫力、肉料比严重下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，该方法投料精准，可以实现对同一栏禽类的针对性的精确化喂养。
本发明提供的技术方案为：一种基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，所述的控制方法基于一种投料装置，所述的投料装置包括行车支架和设置在行车支架上用于对应层的禽类养殖栏内投料的料斗，所述的行车支架通过第一步进电机驱动，所述的料斗通过第二步进电机驱动内设的饲料计量输出机构出料；所述的第一步进电机和第二步进电机通过一控制单元来控制；
所述的控制方法为：根据对应层的禽类养殖栏内的禽类的情况来控制第一步进电机和第二步进电机动作，使行车支架在预设的速度和饲料计量输出机构在预设的出料速度下，向禽类养殖栏的食槽提供饲料。
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的行车支架通过第一步进电机控制分为多档可选的前行或后退。
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的出料速度分为多档出料速度供用户选择和设定。
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的出料的预设位置根据用于需要自行设置。
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的禽类的情况包括禽类生长状况、禽类密度、禽类的种类；
根据禽类养殖栏的禽类生长状况、禽类密度、禽类的种类，计算得到总共需要投料的总重量；根据总重量计算得到第一步进电机的平均速度和第二步进电机的平均速度；
当行车支架运行到任意位置时，根据该位置不同层的禽类养殖栏的禽类的情况，计算得到不同层的禽类养殖栏所需要的饲料重量；
根据需求量最大的那一层的禽类养殖栏饲料重量，计算得到第一步进电机的即时速度和第二步进电机的即时速度；将第一步进电机的即时速度与第一步进电机的平均速度之差的绝对值与第二步进电机的即时速度与第二步进电机的平均速度之差的绝对值相加得到评估值，选择评估值最小时的第一步进电机的即时速度和第二步进电机的即时速度为该位置时的第一步进电机和第二步进电机的运行速度。
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的控制方法还涉及远程终端；
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的控制单元包括控制面板、控制器，所述的控制器与第一步进电机和第二步进电机电连接，所述的控制面板用于供用户选择预设在控制器内的控制指令或供用户自定义输入控制指令，所述的控制指令用于控制第一步进电机和第二步进电机动作。
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的饲料计量输出机构包括绞龙，所述的绞龙设置在料斗的出口位置，所述的绞龙通过所述的第二步进电机驱动。
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的行车支架的首尾端设有车头行程开关和车尾行程开关，所述的控制单元设置在行车支架上，所述的控制单元还包括用于控制第一步进电机和第二步进电机的多个功率控制器，所述的功率控制器与控制器相连；
当车头行程开关和车尾行程开关接收到触碰产生的信号后，控制行车支架返回投料。
在上述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法中，所述的第二步进电机为999级可调的步进电机.
本发明在采用上述技术方案后，其具有的有益效果为：
本发明通过控制单元控制第一步进电机驱动行车支架实现精确化行车，同时通过第二步进电机控制每一个料斗进行单独的投料，这样实现了同一饲养栏中的不同位置的禽类针对性的投料，其投料精准度非常高。
作为本发明的进一步改进，该饲料计量输出机构采用绞龙作为饲料输出的输出装置，其结构简单，工作可靠性好，通过第二步进电机驱动，会输出经过精确计量的饲料。
作为本发明的进步改进，通过设置带控制器、通信器和触摸屏的控制单元，用以实现远程控制、预设程序控制以及不同预设程序的选择以及自定义操作。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1的料斗的侧视图；
图3是本发明实施例1的控制原理方框图；
图4是本发明实施例1的控制电路图；
图5是本发明实施例1的行车支架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
在阐述本发明的方法之前，本发明先详细的阐述本发明的投料装置的具体结构，如图1-3所示，示出了一种基于步进电机的禽类养殖精准投料装置，包括设置在禽类养殖栏上的自驱动的行车支架1，所述的行车支架1的两侧设有3层用以向禽类食槽内投料的料斗2；所述的行车支架1通过设置在行车支架1上的第一步进电机3驱动，每一个料斗2的出口位置均设有由第二步进电机4控制的饲料计量输出机构。
需要说明的是，在实际应用中，料斗2的层数可以自由设定，与禽类养殖栏的层数一致即可。料斗2的形状设计具体为：包括料仓21、料斗嘴22，所述的料斗2的出口设置在料斗嘴22上，最下层的料斗2上方的料斗2均设有用于下方相邻料斗2供料的下料嘴23，料斗嘴22与竖直面呈一定的角度，如30-60°，其出口设置在禽类食槽的上方，而下料嘴23是设置在下一个料斗2的料仓21的正上方，在补充饲料时，只需要从最上方的料斗2加料即可。
行车支架1的行车部件一般选择为轮式结构，在本实施例中为设置在行车支架1下方的行车轮11，行车轮11优选设置为塑料行车轮11，其具有绝缘、静音的功能。而行车轮11通过第一步进电机3驱动使行车支架1沿外设的行车轨移动，行车轨设置在禽类养殖栏的顶部。一般来说，行车轮11和第一步进电机3之间还可以设置一个减速机。
如果要实现精确化的投料，那么通过第一步进电机3控制行车支架1的行车速度，通过第二步进电机4控制在设定速度下的饲料输出速度，这样就可以精确的控制饲料的投送量。可以做到在一个非常小的距离范围内，其饲料的投送量是非常精准的。
在本实施例中，所述的饲料计量输出机构除了第二步进电机4外，还包括绞龙5，所述的绞龙5设置在料斗2的出口位置，所述的绞龙5通过所述的第二步进电机4驱动。
在实际应用中，本领域中任何实现精确物料输出的装置都是可行的，比如在食品包装行业内的计量输出装置等。但是本实施例选择绞龙5作为饲料计量输出机构的输出核心组件，其结构简单、故障率低，并且运行非常稳定。
作为本实施例的精确化控制的另外一个重要方面，如何实现不间断的稳定供电是本实施例的一个改进处，在本实施例中通过滑触式供电机构10来供电，所述的行车支架1上设有与滑触式供电机构10配合的导电滑块6，所述的导电滑块6分别与第一步进电机3和第二步进电机4电连接。在电气设备领域中滑触供电是常用的，最常见的是高铁的接触式供电。但是具体到本实施例中，将滑触供电应用到饲料投料装置中，可以有效解决传统的装置供电不稳定导致的一系列问题。
本发明采用第一步进电机3和第二步进电机4的核心在于，实现精确化的供料，因为步进电机的转动参数是可以通过精确的数据进行计量的。
因此通过控制单元来对第一步进电机3和第二步进电机4进行精确化的控制就变得可以期待。具体来说，所述的控制单元包括控制器7，所述的控制单元还包括液晶面板9，所述的液晶面板9用于供用户选择预设在控制器7内的控制指令或供用户自定义输入控制指令，所述的控制指令用于控制第一步进电机3和第二步进电机4动作。本发明的控制单元是设置在防尘控制箱13内的。
本实施例的控制器7也可以内置预先编制好的控制程序，用户可以选择不同的模式来进行投料控制。
本发明的控制原理如下：如图4和5：第一步进电机3和第二步进电机4分别通过不不同的控制单元进行控制，第一步进电机3通过MCU控制，第二步进电机4通过一个或两个CPU控制，MCU和CPU通过SR485通信总线进行通信；所述的控制单元还包括用于控制第一步进电机3和第二步进电机4的功率控制器，所述的功率控制器与MCU相连；液晶面板9通过RJ45信息插座连接器连接至MCU和CPU；行车支架1的首尾设置车头行程开关8和车尾行程开关12或者其他类型的开关并通过接口连接至MCU。第一步进电机3每一转进行10000步细分配合程式算法来达到行车距离的精准位置需进行位置精准投料；行车程可设定自动投料、自动返回、返回投料，自动投料过进到尾部时会触碰到尾部行程开关这时电脑识别到车已走到尾部然后进行自动回车，回车过程也可设定回车投料，回车到头部会触碰到车头行程开关这时电脑识别车已返回到开始端，这时电脑数据进行复零等待下一次投料操作，行车电机配程式运算可一直显示车在任何一下精准的位置以达到投料位置更精确；行车可设置行车距离及投料距离由0到99米长度作为基准，按不同长度的导轨自行设定；行车速度分为5档可设定，1档每分钟行走4米，2档每分钟可行走6米，3档每分钟可行走8米，4档每分钟可行走10米，5档第分钟可行走12米，可根据不同禽类需要设定相应档位达到投料的均匀及精度。
第二步进电机4的数量为8个，每组电机可分999级可调，同样是电机每转一圈细分10000步，投料的精度都是在克数来算，精准度非常高。第一组电机都可单独调节不同需求的车速，转速等于投料的精度，在1000千级可调情况下可想的精度要求。投料系统配合行车系统可设定在任意一个距离点投料或结束投料。每组电机可设定任何不同位置投料或结束投料。每组电机可任意设定投料量。
作为本实施例的进一步拓展，本装置还可以搭载多个摄像头来进行禽类食槽内的物料的监控，这样可以更为科学的判断整个禽类养殖栏中不同位置的禽类的饮食状况，为饲养人员提供关于禽类健康等方面的数据参考。
本发明的方法具体为：根据对应层的禽类养殖栏内的禽类的情况来控制第一步进电机和第二步进电机动作，使行车支架在预设的速度和饲料计量输出机构在预设的出料速度下，向禽类养殖栏的食槽提供饲料；其中，所述的禽类的情况包括禽类生长状况、禽类密度、禽类的种类。而在实际应用中，禽类的情况并不仅仅限于上述的三个参数，在实际饲养过程中，禽类生长状况包括禽类的生长时间、健康状态、性别等。禽类的种类也是本发明的一个重要的考量因素，以鸡为例，根据功能性鸡可以分为蛋鸡、肉鸡，根据种属可以分为三黄鸡、河田鸡、白耳黄鸡等，种类不同，其投料量也是应当计入精确考量的。
作为本实施例的进一步优选，第一步进电机的控制和第二步进电机的控制参考以下策略：
根据禽类养殖栏的所有的禽类生长状况、禽类密度、禽类的种类，计算得到总共需要投料的总重量；根据总重量计算得到第一步进电机的平均速度和第二步进电机的平均速度；具体来说，首先通过总重量计算得到多对的第一步进电机的速度和第二步进电机的速度，从多对第一步进电机的速度和第二步进电机的速度之中选择第一步进电机的速度和第二步进电机的速度差值最小的那一组数据作为第一步进电机的平均速度和第二步进电机的平均速度；
当行车支架运行到任意位置时，根据该位置不同层的禽类养殖栏的禽类的情况，计算得到该任意位置的不同层的禽类养殖栏所需要的饲料重量；
根据需求量最大的那一层的禽类养殖栏饲料重量，计算得到第一步进电机的即时速度和第二步进电机的即时速度；将第一步进电机的即时速度与第一步进电机的平均速度之差的绝对值与第二步进电机的即时速度与第二步进电机的平均速度之差的绝对值相加得到评估值，选择评估值最小时的第一步进电机的即时速度和第二步进电机的即时速度为该位置时的第一步进电机和第二步进电机的运行速度。
这么设计的目的在于，首先考虑到的是，在常规养殖中，伺养者并不倾向将禽类采用密度不均匀的方式养殖，或者将周龄明显不同的禽类混养，基于这种常规，那么可以通过上述的方法选择一组数据作为第一步进电机的平均速度和第二步进电机的平均速度，以此为基准，评估不同位置时的不同层的禽类情况，并优先考虑需求量最大的那一层，计算出第一步进电机的即时速度和第二步进电机的即时速度，这样对于步进电机的速度调节幅度是最小的。
当然，也可能出现极端的情况，比如在某个位置养殖密度特别大或者禽类周龄明显小，这种调节方式也是有效的，能够将第一步进电机的调节幅度和第二步进电机的调节幅度控制在合理的范围内。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，所述的控制方法基于一种投料装置，所述的投料装置包括行车支架和设置在行车支架上用于对应层的禽类养殖栏内投料的料斗，其特征在于：所述的行车支架通过第一步进电机驱动，所述的料斗通过第二步进电机驱动内设的饲料计量输出机构出料；所述的第一步进电机和第二步进电机通过一控制单元来控制；
所述的控制方法为：根据对应层的禽类养殖栏内的禽类的情况来控制第一步进电机和第二步进电机动作，使行车支架在预设的速度和饲料计量输出机构在预设的出料速度下，向禽类养殖栏的食槽提供饲料。
2.根据权利要求1所述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，其特征在于，所述的行车支架通过第一步进电机控制分为多档可选的前行或后退。
3.根据权利要求1所述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，其特征在于，所述的出料速度分为多档出料速度供用户选择和设定。
4.根据权利要求1所述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，其特征在于，所述的出料的预设位置根据用于需要自行设置。
5.根据权利要求1所述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，其特征在于：所述的禽类的情况包括禽类生长状况、禽类密度、禽类的种类；
根据禽类养殖栏的禽类生长状况、禽类密度、禽类的种类，计算得到总共需要投料的总重量；根据总重量计算得到第一步进电机的平均速度和第二步进电机的平均速度；
当行车支架运行到任意位置时，根据该位置不同层的禽类养殖栏的禽类的情况，计算得到不同层的禽类养殖栏所需要的饲料重量；
根据需求量最大的那一层的禽类养殖栏饲料重量，计算得到第一步进电机的即时速度和第二步进电机的即时速度；将第一步进电机的即时速度与第一步进电机的平均速度之差的绝对值与第二步进电机的即时速度与第二步进电机的平均速度之差的绝对值相加得到评估值，选择评估值最小时的第一步进电机的即时速度和第二步进电机的即时速度为该位置时的第一步进电机和第二步进电机的运行速度。
6.根据权利要求1所述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，其特征在于：所述的控制单元包括控制面板、控制器，所述的控制器与第一步进电机和第二步进电机电连接，所述的控制面板用于供用户选择预设在控制器内的控制指令或供用户自定义输入控制指令，所述的控制指令用于控制第一步进电机和第二步进电机动作。
7.根据权利要求1所述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，其特征在于：所述的饲料计量输出机构包括绞龙，所述的绞龙设置在料斗的出口位置，所述的绞龙通过所述的第二步进电机驱动。
8.根据权利要求6所述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，其特征在于：所述的行车支架的首尾端设有车头行程开关和车尾行程开关，所述的控制单元设置在行车支架上，所述的控制单元还包括用于控制第一步进电机和第二步进电机的多个功率控制器，所述的功率控制器与控制器相连；
当车头行程开关和车尾行程开关接收到触碰产生的信号后，控制行车支架返回投料。
9.根据权利要求6所述的基于步进电机的禽类养殖精准投料控制方法，其特征在于：所述的第二步进电机为999级可调的步进电机。
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