CN112385382A - 施肥装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种施肥装置及其控制方法，施肥装置包括控肥管、排肥机构、吹气机构、挡肥件和驱动机构；控肥管形成有进气口、进肥口和施肥口，进肥口位于进气口和施肥口之间；吹气机构连通进气口，用于向控肥管内吹气；排肥机构的排肥口连通进肥口；挡肥件活动安装于控肥管，挡肥件具有阻挡肥料自施肥口处流出控肥管的闭合状态、以及与闭合状态相对的开启状态，驱动机构与挡肥件动力耦合连接。本发明提供的施肥装置及其控制方法，通过吹气机构和挡肥件的共同作用，可以实现冲压式定点施肥，不但可以有效减少非植株位置肥料使用量，提高了肥料利用率，还减小了传统的肥料自由下落时间，提高了施肥作业效率。

Description

施肥装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业智能装备技术领域，尤其涉及一种施肥装置及其控制方法。

背景技术

目前玉米的施肥方式通常是采用条状施肥方式，由于条状施肥会在非植株位置进行施肥，故存在肥料利用率较低的问题。

发明内容

本发明提供一种施肥装置及其控制方法，用以解决现有的条状施肥方式存在肥料利用率较低的问题。

本发明提供一种施肥装置，包括控肥管、排肥机构、吹气机构、挡肥件和驱动机构；

所述控肥管形成有进气口、进肥口和施肥口，所述进肥口位于所述进气口和所述施肥口之间；

所述吹气机构连通所述进气口，用于向所述控肥管内吹气；

所述排肥机构的排肥口连通所述进肥口；

所述挡肥件活动安装于所述控肥管，所述挡肥件具有阻挡肥料自所述施肥口处流出所述控肥管的闭合状态、以及与所述闭合状态相对的开启状态，所述驱动机构与所述挡肥件动力耦合连接。

根据本发明提供一种的施肥装置，所述控肥管设置有切口，所述切口位于所述进肥口和所述施肥口之间；

所述挡肥件转动安装于所述切口处，在所述挡肥件处于所述闭合状态时，所述挡肥件的部分自所述切口处转入所述控肥管内，在所述挡肥件处于所述开启状态时，所述挡肥件转至所述控肥管外。

根据本发明提供一种的施肥装置，所述驱动机构位于所述控肥管外，所述驱动机构包括：

安装支架，所述安装支架设置于所述控肥管的外管壁；

转轴，所述转轴转动安装于所述安装支架，所述转轴与所述挡肥件连接；

杠杆，所述杠杆转动安装于所述安装支架，所述杠杆具有第一端和第二端，所述杠杆的支点到所述第一端的距离大于所述杠杆的支点到所述第二端的距离，所述第二端与所述转轴动力耦合连接；以及，

驱动件，所述驱动件与所述第一端动力耦合连接；

其中，所述转轴、所述杠杆和所述挡肥件三者的转动轴线方向一致。

根据本发明提供一种的施肥装置，所述驱动机构还包括传动件和连接件，所述连接件与所述转轴连接；

所述传动件的两端分别转动连接所述连接件与所述第二端。

根据本发明提供一种的施肥装置，所述排肥机构与所述控肥管的连接处活动安装有输肥挡板，所述输肥挡板具有阻挡肥料自所述进肥口处流入所述控肥管内的阻挡状态、以及与所述阻挡状态相对的释放状态。

根据本发明提供一种的施肥装置，所述控肥管沿上下向延伸，所述进气口和所述施肥口分别形成于所述控肥管的上端和下端；

所述输肥挡板安装于所述进肥口处，所述输肥挡板的上端转动连接所述施肥口的上内侧缘，以使所述输肥挡板可上下翻转。

根据本发明提供一种的施肥装置，所述排肥机构包括肥箱、排肥器和排肥管，所述排肥器安装于所述肥箱的底部，所述排肥器位于所述控肥管的一侧且位于所述进肥口的上方，所述排肥器通过所述排肥管连通所述进肥口。

根据本发明提供一种的施肥装置，所述施肥装置还包括控制器，所述控制器电性连接所述排肥机构、所述吹气机构和所述驱动机构。

根据本发明提供一种的施肥装置，所述施肥装置还包括牵引机构和限位传感器，所述限位传感器、所述控肥管、所述排肥机构和所述吹气机构均安装于所述牵引机构，所述限位传感器用于确定作物的位置。

本发明还提供一种施肥装置的控制方法，包括：

在控肥管移动至距离目标单株作物预设距离处时，启动排肥机构和吹气机构，并驱动挡肥件至开启状态，以进行施肥；

在对所述目标单株作物施肥完成后，关闭所述排肥机构和所述吹气机构，并驱动所述挡肥件至闭合状态。

本发明提供的施肥装置及其控制方法，通过吹气机构和挡肥件的共同作用，可以实现冲压式定点施肥，不但可以有效减少非植株位置肥料使用量，提高了肥料利用率，还减小了传统的肥料自由下落时间，提高了施肥作业效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的施肥装置的结构示意图；

图2是图1中施肥装置部分的结构示意图；

图3是图2中控肥管与排肥管连接处的剖视图；

图4是图2中控肥管与挡肥件连接处的结构示意图；

图5是本发明提供的施肥装置的控制方法的流程示意图；

附图标记：

1：控肥管； 11：切口； 12：输肥挡板；

2：排肥机构； 21：肥箱； 22：排肥器；

23：排肥管； 3：吹气机构； 4：挡肥件；

5：驱动机构； 51：安装支架； 52：转轴；

53：杠杆； 54：驱动件； 55：传动件；

56：连接件； 6：牵引机构； 100：施肥装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、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。

下面结合图1-图4描述本发明的施肥装置，能用于玉米的中耕精准定点间歇追肥，如图1和图2所示，该施肥装置100包括控肥管1、排肥机构2、吹气机构3、挡肥件4和驱动机构5。

控肥管1形成有进气口、进肥口和施肥口，进肥口位于进气口和施肥口之间。如图1所示，在本实施例中，控肥管1通常呈上下延伸设置，控肥管1的上端形成有朝上的进气口，控肥管1的下端形成有朝下的施肥口，控肥管1的中部形成水平朝向的进肥口。

如图2所示，吹气机构3连通进气口，用于向控肥管1内吹气。其中，吹气机构3可以为气泵等，例如，在本实施例中，吹气机构3选用JQT-S系列双段高压旋涡式气泵。

如图2所示，排肥机构2的排肥口连通进肥口。具体地，如图2所示，在本实施例中，排肥机构2包括肥箱21、排肥器22和排肥管23，排肥器22安装于肥箱21的底部，排肥器22位于控肥管1的一侧且位于进肥口的上方，排肥器22通过排肥管23连通进肥口，排肥管23与控肥管1整体呈“Y”型设计，其中，排肥器22可以为外槽轮排肥器等，肥箱21是装载颗粒肥的装置，下端有开口，肥箱21的下端开口与圆轴孔式外槽轮排肥器相接，颗粒肥下落，由外槽轮承接并输送至控肥管1内。外槽轮由步进电机驱动，可以通过已有的施肥控制系统控制步进电机，以设定的转速、转角、转停方式，将肥箱21中的颗粒肥输送至控肥管1内，确保及时定量向控肥管1内提供每次定点施肥的颗粒肥。

如图2和图4所示，挡肥件4活动安装于控肥管1，挡肥件4具有阻挡肥料自施肥口处流出控肥管1的闭合状态、以及与闭合状态相对的开启状态，驱动机构5与挡肥件4动力耦合连接。其中，挡肥件4可以为片状等形状设置。

本发明提供的施肥装置100，通过吹气机构3和挡肥件4的共同作用，可以实现冲压式定点施肥，不但可以有效减少非植株位置肥料使用量，提高了肥料利用率，还减小了传统的肥料自由下落时间，提高了施肥作业效率。

如图1所示，施肥装置100还包括牵引机构6和限位传感器，限位传感器、控肥管1、排肥机构2和吹气机构3均安装于牵引机构6，限位传感器用于确定作物的位置。施肥装置100在行进过程中，基于限位传感器能判断单株作物的位置，当控肥管1移动至距离该单株作物预设距离处时，例如，控肥管1在该单株作物侧方10cm处，通过电机控制排肥器22的排肥轴，实现肥料间歇施肥，同步启动吹气机构3，驱动挡肥件4至开启状态，完成定点成型追肥作业。

挡肥件4活动安装于控肥管1，具体地，如2和图4所示，在本实施例中，控肥管1设置有切口11，切口11位于进肥口和施肥口之间；挡肥件4转动安装于切口11处，在挡肥件4处于闭合状态时，挡肥件4的部分自切口11处转入控肥管1内，在挡肥件4处于开启状态时，挡肥件4转至控肥管1外。此种挡肥件4的活动设置方式较为简单，并且，在挡肥件4处于开启状态时，挡肥件4不会对施肥形成阻挡干涉。

通过驱动机构5驱动挡肥件4，驱动机构5的具体设置方式可以根据实际情况进行设定，例如，如图4所示，在本实施例中，驱动机构5位于控肥管1外，驱动机构5包括安装支架51、转轴52、杠杆53以及驱动件54，安装支架51设置于控肥管1的外管壁；转轴52转动安装于安装支架51，转轴52与挡肥件4连接；杠杆53转动安装于安装支架51，杠杆53具有第一端和第二端，杠杆53的支点到第一端的距离大于杠杆53的支点到第二端的距离，第二端与转轴52动力耦合连接(具体地，在本实施例中，驱动机构5还包括传动件55和连接件56，连接件56与转轴52连接；传动件55的两端分别转动连接连接件56与第二端)；驱动件54与第一端动力耦合连接；其中，转轴52、杠杆53和挡肥件4三者的转动轴线方向一致。驱动机构5通过设置杠杆53，利用杠杆53能放大驱动件54的驱动力。

如图2和图3所示，在本实施例中，排肥机构2与控肥管1的连接处活动安装有输肥挡板12，输肥挡板12具有阻挡肥料自进肥口处流入控肥管1内的阻挡状态、以及与阻挡状态相对的释放状态。通过在排肥机构2与控肥管1的连接处设置输肥挡板12，这样在点状施肥过程中，能避免出现排肥管23内颗粒肥余粒不断下落的情况，从而实现控制每一次定点施肥的施肥量。

具体地，如图3所示，在本实施例中，控肥管1沿上下向延伸，进气口和施肥口分别形成于控肥管1的上端和下端；输肥挡板12安装于进肥口处，输肥挡板12的上端转动连接施肥口的上内侧缘，以使输肥挡板12可上下翻转。这样输肥挡板12在自身重力的作用下，输肥挡板12会常闭进肥口，吹气机构3也不能吹动输肥挡板12，以打开进肥口。其中，输肥挡板12可通过合页安装于控肥管1的内侧壁，并且，控肥管1还包括方管段，进肥口设置于方管段，这样便于安装输肥挡板12。

在本实施例中，施肥装置100还包括控制器，控制器电性连接排肥机构2、吹气机构3和驱动机构5。其中，控制器可以为单片机等，例如，控制器可以为搭载STM32F407芯片的单片机TPYBoardF407。

下面结合图5描述本发明的施肥装置的控制方法，该控制方法是基于如上所述的施肥装置来实现的，如图5所示，该控制方法包括步骤S510和S520。

步骤S510：在控肥管移动至距离目标单株作物预设距离处时，启动排肥机构和吹气机构，并驱动挡肥件至开启状态，以进行施肥。

具体的说，施肥装置在行进过程中，基于限位传感器能判断单株作物的位置，当控肥管移动至距离该单株作物预设距离处时，例如，控肥管在该单株作物侧方处，通过电机控制排肥器的排肥轴，实现肥料间歇施肥，同步启动吹气机构，驱动挡肥件至开启状态，完成定点成型追肥作业。

可选的，在步骤S510之前，该控制方法还包括：获取目标单株作物的位置信息。

可选的，步骤S510可以包括步骤S511-S514。

S511：采集位置信息、速度信息。

S512：计算排肥器的排肥轴转速。

S513：根据计算得到的转速驱动排肥机构，以进行排肥。

S514：启动吹气机构，并驱动挡肥件至开启状态。

步骤S520：在对目标单株作物施肥完成后，关闭排肥机构和吹气机构，并驱动挡肥件至闭合状态。

本发明提供的施肥装置的控制方法，通过吹气机构和挡肥件的共同作用，可以实现冲压式定点施肥，不但可以有效减少非植株位置肥料使用量，提高了肥料利用率，还减小了传统的肥料自由下落时间，提高了施肥作业效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种施肥装置，其特征在于，包括控肥管、排肥机构、吹气机构、挡肥件和驱动机构；

所述控肥管形成有进气口、进肥口和施肥口，所述进肥口位于所述进气口和所述施肥口之间；

所述吹气机构连通所述进气口，用于向所述控肥管内吹气；

所述排肥机构的排肥口连通所述进肥口；

所述挡肥件活动安装于所述控肥管，所述挡肥件具有阻挡肥料自所述施肥口处流出所述控肥管的闭合状态、以及与所述闭合状态相对的开启状态，所述驱动机构与所述挡肥件动力耦合连接。

2.根据权利要求1所述的施肥装置，其特征在于，所述控肥管设置有切口，所述切口位于所述进肥口和所述施肥口之间；

所述挡肥件转动安装于所述切口处，在所述挡肥件处于所述闭合状态时，所述挡肥件的部分自所述切口处转入所述控肥管内，在所述挡肥件处于所述开启状态时，所述挡肥件转至所述控肥管外。

3.根据权利要求2所述的施肥装置，其特征在于，所述驱动机构位于所述控肥管外，所述驱动机构包括：

安装支架，所述安装支架设置于所述控肥管的外管壁；

转轴，所述转轴转动安装于所述安装支架，所述转轴与所述挡肥件连接；

杠杆，所述杠杆转动安装于所述安装支架，所述杠杆具有第一端和第二端，所述杠杆的支点到所述第一端的距离大于所述杠杆的支点到所述第二端的距离，所述第二端与所述转轴动力耦合连接；以及，

驱动件，所述驱动件与所述第一端动力耦合连接；

其中，所述转轴、所述杠杆和所述挡肥件三者的转动轴线方向一致。

4.根据权利要求3所述的施肥装置，其特征在于，所述驱动机构还包括传动件和连接件，所述连接件与所述转轴连接；

所述传动件的两端分别转动连接所述连接件与所述第二端。

5.根据权利要求1-4任一项所述的施肥装置，其特征在于，所述排肥机构与所述控肥管的连接处活动安装有输肥挡板，所述输肥挡板具有阻挡肥料自所述进肥口处流入所述控肥管内的阻挡状态、以及与所述阻挡状态相对的释放状态。

6.根据权利要求5所述的施肥装置，其特征在于，所述控肥管沿上下向延伸，所述进气口和所述施肥口分别形成于所述控肥管的上端和下端；

所述输肥挡板安装于所述进肥口处，所述输肥挡板的上端转动连接所述施肥口的上内侧缘，以使所述输肥挡板可上下翻转。

7.根据权利要求1-4任一项所述的施肥装置，其特征在于，所述排肥机构包括肥箱、排肥器和排肥管，所述排肥器安装于所述肥箱的底部，所述排肥器位于所述控肥管的一侧且位于所述进肥口的上方，所述排肥器通过所述排肥管连通所述进肥口。

8.根据权利要求1-4任一项所述的施肥装置，其特征在于，所述施肥装置还包括控制器，所述控制器电性连接所述排肥机构、所述吹气机构和所述驱动机构。

9.根据权利要求1-4任一项所述的施肥装置，其特征在于，所述施肥装置还包括牵引机构和限位传感器，所述限位传感器、所述控肥管、所述排肥机构和所述吹气机构均安装于所述牵引机构，所述限位传感器用于确定作物的位置。

10.一种施肥装置的控制方法，其特征在于，包括：

在控肥管移动至距离目标单株作物预设距离处时，启动排肥机构和吹气机构，并驱动挡肥件至开启状态，以进行施肥；

在对所述目标单株作物施肥完成后，关闭所述排肥机构和所述吹气机构，并驱动所述挡肥件至闭合状态。

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