CN108561495B - 一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置及其减振方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置及其减振方法，本发明通过设置在声波电机板内的压电式振动传感器将蔬菜移栽机振动所产生的噪音频率转化为电信号，并以此电信号为部分动力源对振动进行减缓，既减小了能量的消耗，又降低了蔬菜移栽机的噪音污染；同时，设置在底座上的压电式加速度传感器对底座的加速度信息进行检测并将检测到的加速度信息传输给微处理器，微处理器在接收到加速度信息后，通过整流电路控制电磁铁的极性，从而依靠电磁铁与永久磁铁Ⅱ之间的电磁力对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓。

Description

一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置及其减振方法
技术领域
本发明属于农业机械设备技术领域，具体涉及一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置及其减振方法。
背景技术
蔬菜移栽机器一般都在较差的路面和场地行驶或作业，作业环境恶劣。在行驶或作业过程中，移栽机受轮胎与地面间作用力，产生强烈的冲击振动，从而带来噪音污染、振动冲击。研究表明,振动的有害作用在频率16~1500HZ之间和震幅高于120dB时，而农业机械的振动频率在0~1000HZ之间，主要以垂直方向为主，工作状态下震幅一般高于100dB；而非作业时间，则处于低频高幅状态；若长时间处于两种状态下，驾驶员会产生疲劳、反应迟钝、听力下降、操作不当等情况，严重影响蔬菜移栽机操作者的身心健康。目前，国内多以被动式座椅悬架系统进行减振，但却作用有限，仍有许多未能解决的实际问题。
随着国内外环保法规对振动控制指标的不断提高，减振技术已经成为社会一大研究热点。根据农业机械工作和非工作状态的振动冲击特点及噪音能源问题的研究，针对现有的座椅悬架系统及减振器存在的诸多问题，本发明探求了新的解决方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置及其减振方法，本发明以振动所产生的噪音为部分动力源对振动进行减缓，既减小了能量的消耗，又降低了蔬菜移栽机的噪音污染。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置，该声波减振装置与蔬菜移栽机相连，用于对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓，该声波减振装置包括底座、支撑弹簧、移动底板、压电式加速度传感器、连接轴、声波电机板以及微处理器，所述底座与蔬菜移栽机相连，所述底座和所述移动底板两者平行设置且两者的中心轴线重合，所述底座与所述移动底板两者在中心位置处通过支撑弹簧相连，所述底座与所述移动底板之间还设置有若干组曲柄连杆机构，若干组所述曲柄连杆机构沿所述支撑弹簧的中心轴线均匀分布，所述曲柄连杆机构包括连接底座、连接杆、移动轨道、移动滑块、电磁铁，所述连接底座固定连接在所述底座的下端面上，所述连接杆的两端分别通过一根连接轴与所述连接底座和所述移动滑块铰接，所述移动轨道设置在所述移动滑块的外侧且所述移动滑块可在所述移动轨道内滑动，所述移动滑块与所述支撑弹簧两者的中心轴线垂直，所述移动滑块在远离所述支撑弹簧的一侧设置有电磁铁，所述移动轨道在远离所述支撑弹簧的一端设置有声波电机板，所述声波电机板内设置有压电式振动传感器、声波感应装置以及信号放大器，所述声波感应装置包括壳体、永久磁铁Ⅰ、振膜、永久磁铁Ⅱ以及感应线圈，所述壳体的一端设置有开口且所述壳体的开口端安装有振膜，所述壳体的封闭端嵌设在所述声波电机板内，所述永久磁铁Ⅰ设置在所述壳体的内部且所述永久磁铁Ⅰ的其中一个磁极端固定连接在所述壳体的底部内壁上，所述感应线圈位于所述永久磁铁Ⅰ的另一个磁极端且所述感应线圈绕设在所述振膜位于壳体内侧的一端，所述振膜在位于壳体外侧的一端设置有永久磁铁Ⅱ，所述感应线圈的两端通过所述信号放大器后与所述压电式振动传感器相连；
所述压电式加速度传感器与微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端与电磁铁相连。
进一步的，所述信号放大器与所述感应线圈之间设置有直流偏置电路；所述直流偏置电路的输入端与所述信号放大器相连，所述直流偏置电路的输出端与所述感应线圈相连。
进一步的，所述直流偏置电路包括二极管D1、直流电源U1、电容C1、电阻R1，所述信号放大器串接在所述直流电源U1的正极与所述二极管D1的正极之间，所述直流电源U1的负极与所述二极管D1的负极之间串接有电容C1，所述电阻R1和所述感应线圈均并联在所述电容C1的两端。
进一步的，所述微处理器与所述电磁铁之间设置有用于改变电磁铁的极性及磁性强弱的整流电路。
进一步的，所述移动滑块的底部设置有磁性材料Ⅰ，所述移动底板的顶部设置有磁性材料Ⅱ，所述磁性材料Ⅰ与所述磁性材料Ⅱ两者相对磁极的极性相反。
进一步的，所述微处理器设置在所述底座的下端面上。
一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置的减振方法，包括以下步骤：
步骤一：蔬菜移栽机通过底座与该声波减振装置相连，蔬菜移栽机发生振动时，该声波减振装置中的若干组曲柄连杆机构也随之发生振动，移动滑块在底座和连接杆的带动下在移动轨道内来回滑动，设置在底座与移动底板之间的支撑弹簧对蔬菜移栽机的振动进行初步减缓，设置在底座上的压电式加速度传感器对底座的加速度信息进行检测并将检测到的加速度信息传输给微处理器，同时，设置在声波电机板内的压电式振动传感器将蔬菜移栽机振动所产生的噪音频率转化为电信号；
步骤二：步骤一所产生的电信号依次经过信号放大器和直流偏置电路后进入感应线圈，感应线圈与永久磁铁Ⅰ两者所产生的磁场相互排斥，故感应线圈向远离永久磁铁Ⅰ的一侧运动从而通过振膜推动声波电极板上的永久磁铁Ⅱ向靠近电磁铁的一端移动；同时，微处理器在接收到加速度信息后，通过整流电路控制电磁铁的极性，从而依靠电磁铁与永久磁铁Ⅱ之间的电磁力对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置在声波电机板内的压电式振动传感器将蔬菜移栽机振动所产生的噪音频率转化为电信号，并以此电信号为部分动力源对振动进行减缓，既减小了能量的消耗，又降低了蔬菜移栽机的噪音污染；同时，设置在底座上的压电式加速度传感器对底座的加速度信息进行检测并将检测到的加速度信息传输给微处理器，微处理器在接收到加速度信息后，通过整流电路控制电磁铁的极性，从而依靠电磁铁与永久磁铁Ⅱ之间的电磁力对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明中声波电机板的剖视图；
图4是本发明中声波感应装置的结构示意图；
图5是本发明中直流偏置电路的电路图；
图6是本发明中整流电路的电路图；
图中标记：1、底座，2、连接杆，3、支撑弹簧，4、移动底板，5、连接底座，6、压电式加速度传感器，7、连接轴，8、移动轨道，9、移动滑块，10、电磁铁，11、声波电机板，12、微处理器，13、压电式振动传感器，14、声波感应装置，15、信号放大器，16、壳体，17、永久磁铁Ⅰ，18、振膜，19、永久磁铁Ⅱ，20、感应线圈。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置，该声波减振装置与蔬菜移栽机相连，用于对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓，如图1和图2所示，该声波减振装置包括底座1、支撑弹簧3、移动底板4、压电式加速度传感器6、连接轴7、声波电机板11以及微处理器12，底座1与蔬菜移栽机相连，底座1和移动底板4两者平行设置且两者的中心轴线重合，底座1与移动底板4两者在中心位置处通过支撑弹簧3相连，支撑弹簧3对蔬菜移栽机的振动进行初步减缓，为了达到最佳的使用效果，支撑弹簧3采用弹性系数较大的弹簧，底座1与移动底板4之间还设置有若干组曲柄连杆机构，若干组曲柄连杆机构沿支撑弹簧3的中心轴线均匀分布，曲柄连杆机构包括连接底座5、连接杆2、移动轨道8、移动滑块9、电磁铁10，连接底座5固定连接在底座1的下端面上，连接杆2的两端分别通过一根连接轴7与连接底座5和移动滑块9铰接，移动轨道8设置在移动滑块9的外侧且移动滑块9可在移动轨道8内滑动，移动滑块9与支撑弹簧3两者的中心轴线垂直，移动滑块9在远离支撑弹簧3的一侧设置有电磁铁10，移动轨道8在远离支撑弹簧3的一端最外侧设置有声波电机板11，如图3所示，声波电机板11内设置有压电式振动传感器13、声波感应装置14以及信号放大器15，如图4所示，声波感应装置14包括壳体16、永久磁铁Ⅰ17、振膜18、永久磁铁Ⅱ19以及感应线圈20，壳体16的一端设置有开口且壳体16的开口端安装有振膜18，壳体16的封闭端嵌设在声波电机板11内，永久磁铁Ⅰ17设置在壳体16的内部且永久磁铁Ⅰ17的其中一个磁极端固定连接在壳体16的底部内壁上，感应线圈20位于永久磁铁Ⅰ17的另一个磁极端且感应线圈20绕设在振膜18位于壳体16内侧的一端，振膜18在位于壳体16外侧的一端设置有永久磁铁Ⅱ19，感应线圈20的两端通过信号放大器15后与压电式振动传感器13相连；信号放大器15与感应线圈20之间设置有直流偏置电路；直流偏置电路的输入端与信号放大器15相连，直流偏置电路的输出端与感应线圈20相连，如图5所示，直流偏置电路包括二极管D1、直流电源U1、电容C1、电阻R1，信号放大器15串接在直流电源U1的正极与二极管D1的正极之间，直流电源U1的负极与二极管D1的负极之间串接有电容C1，电阻R1和感应线圈20均并联在电容C1的两端。压电式加速度传感器6与微处理器12的输入端电连接，微处理器12的输出端与电磁铁10相连。微处理器12设置在底座1的下端面上。微处理器12与电磁铁10之间设置有用于改变电磁铁10的极性及磁性强弱的整流电路，如图6所示，整流电路包括继电器K1、滑动变阻器R2、整流桥Ⅰ以及整流桥Ⅱ，继电器K1为双刀单掷继电器，继电器K1的输入端与微处理器12电源接口的火线端相连，继电器K1的两个输出端分别与整流桥Ⅰ和整流桥Ⅱ的其中一个交流输入端相连，整流桥Ⅰ和整流桥Ⅱ的另一个交流输入端均通过滑动变阻器R2后与微处理器12电源接口的零线端相连，整流桥Ⅰ和整流桥Ⅱ的两个直流电输出端均连接在电磁铁10的电磁线圈的两端，整流桥Ⅰ和整流桥Ⅱ的结构不完全不同，如图6所示，当继电器K1的两个档位分别接通时，电磁铁10的极性相反，同时，滑动变阻器R2可采用电控式，通过控制器12来调节R2的大小，达到对电磁铁10极性大小的精确控制，此处需要说明的是，整流桥为本领域常规技术，而本发明所采用的整流电路与常规整流电路不同且该整流电路仅为实现本发明目的的其中一种实施方式。
进一步优化本方案，移动滑块9的底部设置有磁性材料Ⅰ，移动底板4的顶部设置有磁性材料Ⅱ，磁性材料Ⅰ与磁性材料Ⅱ两者相对磁极的极性相反，从而在两者之间产生阻力以阻碍移动滑块9运动，以达到辅助减振的效果。
一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置的减振方法，包括以下步骤：
步骤一：蔬菜移栽机通过底座1与该声波减振装置相连，蔬菜移栽机发生振动时，该声波减振装置中的若干组曲柄连杆机构也随之发生振动，移动滑块9在底座1和连接杆2的带动下在移动轨道8内来回滑动，设置在底座1与移动底板4之间的支撑弹簧3对蔬菜移栽机的振动进行初步减缓，设置在底座1上的压电式加速度传感器6对底座1的加速度信息进行检测并将检测到的加速度信息传输给微处理器12，同时，设置在声波电机板11内的压电式振动传感器13将蔬菜移栽机振动所产生的噪音频率转化为电信号；
步骤二：步骤一所产生的电信号依次经过信号放大器15和直流偏置电路后进入感应线圈20，感应线圈20与永久磁铁Ⅰ17两者所产生的磁场相互排斥，故感应线圈20向远离永久磁铁Ⅰ17的一侧运动从而通过振膜18推动声波电极板上的永久磁铁Ⅱ19向靠近电磁铁10的一端移动；同时，微处理器12在接收到加速度信息后，通过整流电路控制电磁铁10的极性，从而依靠电磁铁10与永久磁铁Ⅱ19之间的电磁力对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓。
当蔬菜移栽机和曲柄连杆机构共同向下振动时，移动滑块9沿移动轨道8向外侧运动，设置在声波电机板11内的压电式振动传感器13将蔬菜移栽机振动所产生的噪音频率转化为电信号，电信号依次经过信号放大器15和直流偏置电路后进入感应线圈20，感应线圈20与永久磁铁Ⅰ17两者所产生的磁场相互排斥，故感应线圈20向远离永久磁铁Ⅰ17的一侧运动从而通过振膜18推动声波电极板上的永久磁铁Ⅱ19向靠近电磁铁10的一端移动；同时，设置在底座1上的压电式加速度传感器6对底座1的加速度信息进行检测并将检测到的加速度信息传输给微处理器12，微处理器12在接收到加速度信息后，通过整流电路控制电磁铁10的极性，使电磁铁10与永久磁铁Ⅱ19两者的极性相同，并根据加速度的大小来调节电磁铁10的磁性强弱，总的来说，加速度越大，电磁铁10的磁性越强，两者之间具体的对应关系需本领域技术人员通过多次实验测得，在此处不做进一步限定，从而依靠电磁铁10与永久磁铁Ⅱ19之间的斥力阻碍移动滑块9沿移动轨道8向外侧运动，对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓；装置熄火后，声波电极板11内的感应线圈和电磁铁10均失去极性，振膜回至出发点，该声波减振装置停止工作。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置，该声波减振装置与蔬菜移栽机相连，用于对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓，其特征在于：该声波减振装置包括底座（1）、支撑弹簧（3）、移动底板（4）、压电式加速度传感器（6）、连接轴（7）、声波电机板（11）以及微处理器（12），所述底座（1）与蔬菜移栽机相连，所述底座（1）和所述移动底板（4）两者平行设置且两者的中心轴线重合，所述底座（1）与所述移动底板（4）两者在中心位置处通过支撑弹簧（3）相连，所述底座（1）与所述移动底板（4）之间还设置有若干组曲柄连杆机构，若干组所述曲柄连杆机构沿所述支撑弹簧（3）的中心轴线均匀分布，所述曲柄连杆机构包括连接底座（5）、连接杆（2）、移动轨道（8）、移动滑块（9）、电磁铁（10），所述连接底座（5）固定连接在所述底座（1）的下端面上，所述连接杆（2）的两端分别通过一根连接轴（7）与所述连接底座（5）和所述移动滑块（9）铰接，所述移动轨道（8）设置在所述移动滑块（9）的外侧且所述移动滑块（9）可在所述移动轨道（8）内滑动，所述移动滑块（9）与所述支撑弹簧（3）两者的中心轴线垂直，所述移动滑块（9）在远离所述支撑弹簧（3）的一侧设置有电磁铁（10），所述移动轨道（8）在远离所述支撑弹簧（3）的一端设置有声波电机板（11），所述声波电机板（11）内设置有压电式振动传感器（13）、声波感应装置（14）以及信号放大器（15），所述声波感应装置（14）包括壳体（16）、永久磁铁Ⅰ（17）、振膜（18）、永久磁铁Ⅱ（19）以及感应线圈（20），所述壳体（16）的一端设置有开口且所述壳体（16）的开口端安装有振膜（18），所述壳体（16）的封闭端嵌设在所述声波电机板（11）内，所述永久磁铁Ⅰ（17）设置在所述壳体（16）的内部且所述永久磁铁Ⅰ（17）的其中一个磁极端固定连接在所述壳体（16）的底部内壁上，所述感应线圈（20）位于所述永久磁铁Ⅰ（17）的另一个磁极端且所述感应线圈（20）绕设在所述振膜（18）位于壳体（16）内侧的一端，所述振膜（18）在位于壳体（16）外侧的一端设置有永久磁铁Ⅱ（19），所述感应线圈（20）的两端通过所述信号放大器（15）后与所述压电式振动传感器（13）相连；
所述压电式加速度传感器（6）与微处理器（12）的输入端电连接，所述微处理器（12）的输出端与电磁铁（10）相连；
所述微处理器（12）与所述电磁铁（10）之间设置有用于改变电磁铁（10）的极性及磁性强弱的整流电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置，其特征在于：所述信号放大器（15）与所述感应线圈（20）之间设置有直流偏置电路；所述直流偏置电路的输入端与所述信号放大器（15）相连，所述直流偏置电路的输出端与所述感应线圈（20）相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置，其特征在于：所述直流偏置电路包括二极管D1、直流电源U1、电容C1、电阻R1，所述信号放大器（15）串接在所述直流电源U1的正极与所述二极管D1的正极之间，所述直流电源U1的负极与所述二极管D1的负极之间串接有电容C1，所述电阻R1和所述感应线圈（20）均并联在所述电容C1的两端。
4.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置，其特征在于：所述移动滑块（9）的底部设置有磁性材料Ⅰ，所述移动底板（4）的顶部设置有磁性材料Ⅱ，所述磁性材料Ⅰ与所述磁性材料Ⅱ两者相对磁极的极性相反。
5.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置，其特征在于：所述微处理器（12）设置在所述底座（1）的下端面上。
6.根据权利要求1所述的一种用于蔬菜移栽机上的声波减振装置的减振方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：蔬菜移栽机通过底座（1）与该声波减振装置相连，蔬菜移栽机发生振动时，该声波减振装置中的若干组曲柄连杆机构也随之发生振动，移动滑块（9）在底座（1）和连接杆（2）的带动下在移动轨道（8）内来回滑动，设置在底座（1）与移动底板（4）之间的支撑弹簧（3）对蔬菜移栽机的振动进行初步减缓，设置在底座（1）上的压电式加速度传感器（6）对底座（1）的加速度信息进行检测并将检测到的加速度信息传输给微处理器（12），同时，设置在声波电机板（11）内的压电式振动传感器（13）将蔬菜移栽机振动所产生的噪音频率转化为电信号；
步骤二：步骤一所产生的电信号依次经过信号放大器（15）和直流偏置电路后进入感应线圈（20），感应线圈（20）与永久磁铁Ⅰ（17）两者所产生的磁场相互排斥，故感应线圈（20）向远离永久磁铁Ⅰ（17）的一侧运动从而通过振膜（18）推动声波电极板上的永久磁铁Ⅱ（19）向靠近电磁铁（10）的一端移动；同时，微处理器（12）在接收到加速度信息后，通过整流电路控制电磁铁（10）的极性，从而依靠电磁铁（10）与永久磁铁Ⅱ（19）之间的电磁力对蔬菜移栽机上发生的振动进行减缓。
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