CN112335386A - 一种蕉园变量施肥机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蕉园变量施肥机，包括机架、变量排肥机构、驱动装置、超声波传感器和控制装置；所述变量排肥机构装于机架上；所述驱动装置装于机架上，并与变量排肥机构相连接；所述超声波传感器装于机架上，用于检测香蕉树的位置及香蕉树根系的位置信息；所述控制装置装于机架上，并与超声波传感器信号连接，通过接收超声波传感器的位置信息，并通过其内置的程序判断是否发送施肥命令至驱动装置；所述变量排肥机构在驱动装置的驱动下能够根据香蕉树根系的不同位置进行变量施肥。本发明能够在植株根系不同位置排放不同的施肥量，避免肥料过量偏施，有助于香蕉植株的吸收，实现智能化变量排肥。

Description

一种蕉园变量施肥机
技术领域
本发明涉及蕉园施肥的技术领域，尤其是指一种蕉园变量施肥机。
背景技术
施肥技术的提高是减少种植成本和保证果实高产优质的重要手段，关键环节在于施肥机械的科学性和先进性；现如今我国蕉园施肥机械自动化程度较低，满足不了蕉园对施肥机械的技术要求。蕉园大部分位于丘陵山区，道路崎岖，施肥作业环境严峻复杂，很多农业机械甚至无法正常到达蕉园，大中型施肥机械更加不适合香蕉施肥作业，因此大多数蕉园进行机械化施肥作业时采用的是小型开沟施肥一体机。
市场上普遍的机器都是通过汽油发动机带动地轮和开沟刀运动，开沟刀通过链条与排肥轴相连，开沟的同时进行施肥。这样的机械化施肥虽然能减少人工劳动力，但是会导致肥料的过施。香蕉虽然是喜肥植株，但要根据香蕉的生长特性来进行施肥，在香蕉不同的发育时期，所需的肥量和种类也有所不同，因此香蕉施肥必须遵守“勤施薄施、关键重施”的原则；其次也要根据香蕉植株的位置来进行施肥，在香蕉根系多的地方多施肥，有助于香蕉植株的吸收，没有根系的地方不施肥，可减少肥料的浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种蕉园变量施肥机，根据香蕉的种植模式以及其根系的分布特征，采取非连续正态施肥的方法进行施肥，即由香蕉的次生根位置处启动施肥，当运动至其原生根处排肥量最大，在没有香蕉根系的地方不施肥，遵守“勤施薄施、关键重施”的原则，实现香蕉的变量排肥。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种蕉园变量施肥机，包括机架、变量排肥机构、驱动装置、超声波传感器和控制装置；所述变量排肥机构装于机架上；所述驱动装置装于机架上，并与变量排肥机构相连接，用于驱动变量排肥机构的槽轮外芯沿其轴向往复运动，通过改变变量排肥机构的槽轮内芯的有效工作长度，进而改变施肥量的多少；所述超声波传感器装于机架上，并位于变量排肥机构的排肥口的前方，用于探测香蕉树的位置；所述控制装置装于机架上，并与超声波传感器信号连接，通过接收超声波传感器的位置信息，并通过其内置的程序判断是否发送施肥命令至驱动装置；所述变量排肥机构在驱动装置的驱动下在香蕉树根系的不同位置进行变量施肥。
进一步，所述变量排肥机构包括肥箱、排肥器外壳、排肥管、槽轮组件、排肥轴、带座轴承、链轮、两个半圆形垫片、第一连接法兰和第二连接法兰；所述肥箱装于机架的上侧，其底部开有通孔；所述排肥器壳体装于机架的下侧，其顶部的通孔与肥箱的通孔相连通，其上加工有用于安装槽轮组件的安装孔，其底部的通孔与排肥管相连接；所述槽轮组件安装在排肥器壳体的安装孔内，包括套装在一起的槽轮外芯和槽轮内芯，其中，所述槽轮内芯的一端加工有端盖，所述端盖贴合在安装孔的一端上，所述槽轮内芯的外周面上均布有多个径向板，肥箱内的肥料通过通孔掉落在径向板之间的空间内；所述排肥轴的一端与端盖相连接，其另一端通过带座轴承装于机架的下侧；所述链轮通过紧定螺钉固定在排肥轴上，并位于槽轮内芯与带座轴承之间，且该链轮通过链条与搭载的开沟机链轮相连接，通过排肥轴旋转带动槽轮内芯及槽轮外芯旋转，并将槽轮内芯上的肥料通过排肥管排出；所述槽轮外芯内周面上形成有多个与槽轮内芯的径向板间隙配合的凹槽，其远离槽轮内芯端盖的一端的外周面贴合在安装孔的另一端上，防止排肥器壳体内的肥料漏出，且其远离槽轮内芯端盖的一端连接有两个半圆形垫片，该两个半圆形垫片卡入第一连接法兰的环形槽口，通过两个半圆形垫片使槽轮外芯能够相对第一连接法兰旋转；所述第一连接法兰通过第二连接法兰与驱动装置相连接，通过驱动装置驱动槽轮外芯沿轴向做往复运动，进而改变槽轮内芯的有效工作长度，实现变量施肥。
进一步，所述驱动装置为步进电缸。
进一步，所述控制装置包括液晶显示屏、单片机、驱动器和电源模块；所述液晶显示屏与单片机相连接，通过液晶显示屏手动输入香蕉树需要的施肥量以及施肥的长度信息，所述单片机与超声波传感器信号连接，通过单片机接收超声波传感器的信号，并通过其内置的程序判断此时香蕉树的距离是否符合发送施肥命令的距离，所述驱动器与驱动装置信号连接，通过接收单片机的施肥命令，控制驱动装置带动槽轮外芯根据施肥的长度信息沿轴向往复运动设定的距离，使变量排肥机构在香蕉树根系的不同位置进行变量施肥。
进一步，所述单片机、驱动器和电源模块装于控制箱中，所述液晶显示屏装于控制箱的上侧，所述控制箱装于机架的上侧，并位于驱动装置的上方。
进一步，所述控制箱上还设有手动开关，通过操作手动开关向单片机发送脉冲信号，由单片机向驱动器发送施肥指令，进而使驱动装置带动槽轮外芯沿轴向往复运动，实现手动变量排肥。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
本发明的施肥机在排肥轴速度恒定的情况下，通过控制槽轮外芯沿其轴向运动，通过改变槽轮内芯的有效工作长度，使其根据香蕉的种植模式以及其根系的分布特征，在植株根系不同位置排放不同的施肥量，避免肥料过量偏施，有助于香蕉植株的吸收，实现智能化变量排肥，提高化肥利用率。
附图说明
图1为本发明的施肥机的结构示意图。
图2为本发明的施肥机的机架下方的部件相连接的结构示意图。
图3为本发明的施肥机的控制箱内部的结构示意图。
图4为本发明的施肥机的槽轮内芯和槽轮外芯连接的结构示意图。
图5为本发明的施肥机的槽轮外芯的结构示意图。
图6为本发明的施肥机的槽轮内芯的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示，本实施例所述的蕉园变量施肥机，包括机架1、变量排肥机构、驱动装置、超声波传感器4和控制装置；所述变量排肥机构装于机架1上；所述驱动装置为步进电缸3，装于机架1上，并与变量排肥机构相连接，用于驱动变量排肥机构的槽轮外芯204沿其轴向往复运动，通过改变变量排肥机构的槽轮内芯205的有效工作长度，进而改变施肥量的多少；所述超声波传感器4通过支架装于机架1上，并位于变量排肥机构的排肥口的前方，用于探测香蕉树的位置，该超声波传感器4在水平方向上与排肥口的距离取决于传感器波束角、施肥机前进速度、控制装置的单片机501响应频率及排肥口与地面的距离；所述控制装置装于机架1上，并与超声波传感器4信号连接，通过接收超声波传感器4的位置信息，并通过其内置的程序判断是否发送施肥命令至步进电缸3；所述变量排肥机构在步进电缸3的驱动下能够在香蕉树根系的位置不同进行变量施肥。
其中，所述变量排肥机构包括肥箱201、排肥器外壳202、排肥管203、槽轮组件、排肥轴207、带座轴承208、链轮209、两个半圆形垫片210、第一连接法兰211和第二连接法兰212；所述肥箱201装于机架1的上侧，其底部开有通孔；所述排肥器壳体装于机架1的下侧，其顶部的通孔与肥箱201的通孔相连通，其上加工有用于安装槽轮组件的安装孔，其底部的通孔与排肥管203相连接；所述槽轮组件安装在排肥器壳体的安装孔内，包括套装在一起的槽轮外芯204和槽轮内芯205，其中，所述槽轮内芯205的一端加工有端盖2052，所述端盖2052贴合在安装孔的一端上，所述槽轮内芯205的外周面上均布有多个径向板2051，肥箱201内的肥料通过通孔掉落在径向板2051之间的空间内；所述排肥轴207的一端与端盖2052相连接，其另一端通过带座轴承208装于机架1的下侧，所述链轮209通过紧定螺钉固定在排肥轴207上，并位于槽轮内芯205与带座轴承208之间，且该链轮209通过链条与搭载的开沟机链轮209相连接，通过排肥轴207旋转带动槽轮内芯205及槽轮外芯204旋转，并将槽轮内芯205上的肥料通过排肥管203排出；所述槽轮外芯204内周面上形成有多个与槽轮内芯205的径向板2051间隙配合的凹槽2041，其远离槽轮内芯205端盖2052的一端的外周面贴合在安装孔的另一端上，以防止排肥器壳体内的肥料漏出，且其远离槽轮内芯205端盖2052的一端连接有两个半圆形垫片210，该两个半圆形垫片210卡入第一连接法兰211的环形槽口，通过两个半圆形垫片210使槽轮外芯204能够相对第一连接法兰211旋转；所述第一连接法兰211通过第二连接法兰212与步进电缸3相连接，通过步进电缸3驱动槽轮外芯204沿轴向做往复运动，以改变槽轮外芯204的凹槽2041与槽轮内芯205的径向板2051沿轴向的配合长度，槽轮内芯205未与槽轮外芯204配合的部分即为槽轮内芯205的有效工作长度，通过改变其有效工作长度，改变掉落在槽轮内芯205上肥料的多少，实现变量施肥。
所述控制装置包括单片机501、驱动器502、手动开关504、液晶显示屏505和用于供电的电源模块503；所述单片机501、驱动器502和电源模块503装于控制箱5中，所述液晶显示屏505和手动开关504布置于控制箱5的上侧；其中，所述液晶显示屏505与单片机501相连接，所述单片机501与超声波传感器4信号连接，所述驱动器502与步进电缸3信号连接。
本实施例的施肥机在施肥作业开始前，根据香蕉所处的生长时期，通过液晶显示屏505手动输入香蕉树需要的施肥量以及施肥的长度信息，然后开始施肥作业。
施肥机具有自动和手动两种模式，当施肥机为自动模式时：首先通过超声波传感器4根据其发射的声波到接受到声波的时间差来确定反射物的距离，如果超声波传感器4传感器没有探测到香蕉树，则步进电缸3处于最大伸长状态，槽轮内芯205的有效工作长度为零，即槽轮内芯205的径向板2051与槽轮外芯204的凹槽2041沿轴向的配合长度处于最大值，即使排肥轴207在不断旋转，也不会排出肥料；当超声波传感器4探测到香蕉树，由超声波传感器4将模拟值反馈给单片机501处理，此时单片机501内置的程序判断此刻香蕉树的距离已符合发送施肥命令的距离，此时变量排肥机构的排肥口也基本处于香蕉树次生根的位置，由单片机501发送施肥指令至驱动器502，此时步进电缸3开始缩短，并带动槽轮外芯204沿轴向向步进电缸3一侧运动，从而使槽轮内芯205的有效工作长度由零开始慢慢变大，即槽轮内芯205的径向板2051与槽轮外芯204的凹槽2041沿轴向的配合长度慢慢减小，施肥量也由零开始慢慢变大，当施肥机行进到香蕉树中心位置时，即原生根最多的地方，施肥量达到最大，槽轮内芯205有效工作长度也达到最大，施肥机继续往前运动，步进电缸3开始伸长，槽轮内芯205有效工作长度开始减小，施肥量开始减少，直至为零，实现自动的变量排肥。
当施肥机为手动模式时，施肥人员根据经验估算施肥机离香蕉树的距离，当符合施肥距离时，即变量排肥机构的排肥口到达香蕉树次生根位置时，通过操作手动开关504向单片机501发送脉冲信号，单片机501会运行已设定好的程序，通过驱动器502驱动步进电缸3带动槽轮外芯204伸缩，即施肥量由零开始慢慢变大，当施肥机行进到香蕉树中心位置时，即原生根最多的地方，施肥量达到最大，槽轮内芯205有效工作长度也达到最大，实现手动变量排肥。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种蕉园变量施肥机，其特征在于：包括机架、变量排肥机构、驱动装置、超声波传感器和控制装置；所述变量排肥机构装于机架上；所述驱动装置装于机架上，并与变量排肥机构相连接，用于驱动变量排肥机构的槽轮外芯沿其轴向往复运动，通过改变变量排肥机构的槽轮内芯的有效工作长度，进而改变施肥量的多少；所述超声波传感器装于机架上，并位于变量排肥机构的排肥口的前方，用于探测香蕉树的位置；所述控制装置装于机架上，并与超声波传感器信号连接，通过接收超声波传感器的位置信息，并通过其内置的程序判断是否发送施肥命令至驱动装置；所述变量排肥机构在驱动装置的驱动下在香蕉树根系的不同位置进行变量施肥。
2.根据权利要求1所述的蕉园变量施肥机，其特征在于：所述变量排肥机构包括肥箱、排肥器外壳、排肥管、槽轮组件、排肥轴、带座轴承、链轮、两个半圆形垫片、第一连接法兰和第二连接法兰；所述肥箱装于机架的上侧，其底部开有通孔；所述排肥器壳体装于机架的下侧，其顶部的通孔与肥箱的通孔相连通，其上加工有用于安装槽轮组件的安装孔，其底部的通孔与排肥管相连接；所述槽轮组件安装在排肥器壳体的安装孔内，包括套装在一起的槽轮外芯和槽轮内芯，其中，所述槽轮内芯的一端加工有端盖，所述端盖贴合在安装孔的一端上，所述槽轮内芯的外周面上均布有多个径向板，肥箱内的肥料通过通孔掉落在径向板之间的空间内；所述排肥轴的一端与端盖相连接，其另一端通过带座轴承装于机架的下侧；所述链轮通过紧定螺钉固定在排肥轴上，并位于槽轮内芯与带座轴承之间，且该链轮通过链条与搭载的开沟机链轮相连接，通过排肥轴旋转带动槽轮内芯及槽轮外芯旋转，并将槽轮内芯上的肥料通过排肥管排出；所述槽轮外芯内周面上形成有多个与槽轮内芯的径向板间隙配合的凹槽，其远离槽轮内芯端盖的一端的外周面贴合在安装孔的另一端上，防止排肥器壳体内的肥料漏出，且其远离槽轮内芯端盖的一端连接有两个半圆形垫片，该两个半圆形垫片卡入第一连接法兰的环形槽口，通过两个半圆形垫片使槽轮外芯能够相对第一连接法兰旋转；所述第一连接法兰通过第二连接法兰与驱动装置相连接，通过驱动装置驱动槽轮外芯沿轴向做往复运动，进而改变槽轮内芯的有效工作长度，实现变量施肥。
3.根据权利要求1所述的蕉园变量施肥机，其特征在于：所述驱动装置为步进电缸。
4.根据权利要求1所述的蕉园变量施肥机，其特征在于：所述控制装置包括液晶显示屏、单片机、驱动器和电源模块；所述液晶显示屏与单片机相连接，通过液晶显示屏手动输入香蕉树需要的施肥量以及施肥的长度信息，所述单片机与超声波传感器信号连接，通过单片机接收超声波传感器的信号，并通过其内置的程序判断此时香蕉树的距离是否符合发送施肥命令的距离，所述驱动器与驱动装置信号连接，通过接收单片机的施肥命令，控制驱动装置带动槽轮外芯根据施肥的长度信息沿轴向往复运动设定的距离，使变量排肥机构在香蕉树根系的不同位置进行变量施肥。
5.根据权利要求4所述的蕉园变量施肥机，其特征在于：所述单片机、驱动器和电源模块装于控制箱中，所述液晶显示屏装于控制箱的上侧，所述控制箱装于机架的上侧，并位于驱动装置的上方。
6.根据权利要求5所述的蕉园变量施肥机，其特征在于：所述控制箱上还设有手动开关，通过操作手动开关向单片机发送脉冲信号，由单片机向驱动器发送施肥指令，进而使驱动装置带动槽轮外芯沿轴向往复运动，实现手动变量排肥。
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