CN115014831A - 一种双变量排肥试验台及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双变量排肥试验台及其控制系统。试验台包括排肥机构、控制监测系统和机架，其中所述的排肥机构包括三套肥箱、排肥器、双变量调节装置、输肥管和混肥管，双变量调节装置包括步进电机、电机支架、联轴器、驱动轴、滚珠丝杠滑台模组和固定底座，所述的控制监测系统包括工控计算机、控制模块、驱动模块和信息采集模块，所述的机架由4040铝型材组成，下方安装有六个万向轮。本发明的双变量排肥试验台，能同时排三种肥料，且能够根据所提供的排肥处方与当前行进速度自动调节并监测排肥槽轮的转速和工作长度，可以对排肥槽轮不同转速和工作长度下的排肥量及肥料分布状态进行试验。

Description

一种双变量排肥试验台及其控制系统

技术领域

本发明属于农业机械化研究领域，涉及一种双变量排肥试验台及其控制系统。

背景技术

施肥获取高产是当代农民的一个共识，但传统施肥易造成局部平均，由于土壤肥力千差万别，平均施肥易造成不足或过量，不但不能增加产量，反而会造成资源利用不合理、污染环境。长此以往，过量的化肥引起土壤有机质缺失、破坏生态环境及农产品品质下降等问题。

变量施肥技术能够根据土壤养分或作物长势进行按需施肥，在降低肥料用量的同时，能够提高肥料利用率、减少污染。现有的单变量施肥机是通过改变排肥轴转速来实现施肥量的调节，相较于双变量施肥机，存在施肥量调节范围小、排肥均匀性差等缺点。

双变量排肥装置可同时控制排肥槽轮的转速和工作长度，可以较好的解决单变量施肥机存在的问题。现在国内对于双变量排肥试验台的研究尚不多见，但双变量排肥试验台对于研究变量施肥技术至关重要，本发明是在原有申请(申请号：2022212982788、202210589793X)的基础上开发一套双变量排肥试验台。

发明内容

为解决现有技术中的一个或多个问题，本发明的目的在于提供一种双变量排肥试验台及其控制系统，能同时排三种肥料，且能够根据所提供的排肥处方与当前行进速度自动调节并监测排肥槽轮的转速和工作长度，可以对排肥槽轮不同转速和工作长度下的排肥量及肥料分布状态进行试验，为后续变量施肥技术的研究提供帮助。

本发明涉及一种双变量排肥试验台及其控制系统，包括排肥机构、控制监测系统和机架三部分。

所述的排肥机构包括三套肥箱、排肥器、双变量调节装置、输肥管和混肥管，其中肥箱固定在机架上方，排肥器连接固定在肥箱下方，输肥管通过卡箍与排肥器的排肥口连接固定，三根输肥管通过卡箍与一个四通混肥管连接固定；双变量调节装置包括步进电机、电机支架、联轴器、驱动轴、滚珠丝杠滑台模组和固定底座，滚珠丝杠滑台模组通过固定底座固定安装在机架上，步进电机通过电机支架固定在滚珠丝杠滑台模组的滑块上，驱动轴一端为圆轴，另一端为六方轴，圆轴一端通过联轴器与步进电机输出轴连接，六方轴一端与排肥器中排肥槽轮的六方内孔过盈配合。

所述的控制监测系统包括工控计算机、控制模块、驱动模块和信息采集模块，其中控制模块为PLC控制器，驱动模块为步进电机驱动器，信息采集模块包括行驶速度传感器、开度传感器和转速传感器，控制模块和驱动模块固定在试验台机架上，行驶速度传感器为编码器轮，其通过编码器支架固定在机架下前方，开度传感器和转速传感器放置于排肥器内部，用于监测、收集排肥槽轮的转速和工作长度。

所述的机架由4040铝型材组装而成，各根铝型材通过角码和螺钉固定连接，机架下方通过螺纹固定连接六个万向轮。

本发明的工作过程如下：在肥箱内分别放入三种肥料，试验台接通电源后，人工推动试验台前进，在工控机上输入所需施肥量(施肥处方)，控制模块根据施肥量和前进速度传感器反馈的速度，计算相应的排肥槽轮转速和工作长度，并将信号传输给驱动模块，驱动模块驱动步进电机调节排肥槽轮的转速和工作长度，排肥器将肥料排出，三种肥料通过输肥管输送到混肥管并排到地面，试验人员可以观察肥料排放量和肥料分布状态；信息采集模块将监测到的试验台前进速度、排肥槽轮转速和工作长度实时反馈到工控计算机上供试验人员参考。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照示意图，对本发明作进一步详细地说明。

附图说明

图1是本发明排肥试验台的总体结构示意图

图2是本发明排肥试验台的双变量调节装置结构示意图

图3是本发明排肥试验台的肥箱位置示意图

图4是本发明排肥试验台的混肥管俯视图

图5是本发明排肥试验台的控制监测系统框架图

图中：1-肥箱，2-排肥器，201-排肥槽轮，3-机架，4-输肥管，5-万向轮，6-混肥管，7-编码器支架，8-编码器轮，9-双变量调节装置，10-驱动轴，11-联轴器，12-电机支架，13-步进电机，14-滚珠丝杠滑台模组，15-固定底座。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本发明涉及一种双变量排肥试验台及其控制系统，包括排肥机构、控制监测系统和机架3三部分。

如图1、2所示，机架3由4040铝型材组装而成，各根铝型材通过角码和螺钉固定连接，机架3下方通过螺纹固定连接六个万向轮5；排肥机构包括三套肥箱1、排肥器2、双变量调节装置9、输肥管4和混肥管6，其中肥箱1固定在机架3上方，排肥器2连接固定在肥箱1下方，输肥管4通过卡箍与排肥器2的排肥口连接固定，三根输肥管4通过卡箍与一个四通混肥管6连接固定；双变量调节装置9包括步进电机13、电机支架12、联轴器11、驱动轴10、滚珠丝杠滑台模组14和固定底座15，滚珠丝杠滑台模组14通过固定底座15固定安装在机架3上，步进电机13通过电机支架12固定在滚珠丝杠滑台模组14的滑块上，驱动轴10一端为圆轴，另一端为六方轴，圆轴一端通过联轴器11与步进电机13输出轴连接，六方轴一端与排肥器2中排肥槽轮201的六方内孔过盈配合。

如图3、4所示，三个排肥器排肥口中心位于等边三角形的三个顶点上，混肥管出口中心点投影位于等边三角形中心，混肥管的三个进口之间互呈120°夹角，这样可保证三种肥料下落到混肥管内的时间相等。

如图1、5所示，控制监测系统包括工控计算机、控制模块、驱动模块和信息采集模块，排肥机构中步进电机13为排肥电机，滚珠丝杠滑台模组14中的电机为开度电机；控制模块为PLC控制器，驱动模块为步进电机驱动器，信息采集模块包括行驶速度传感器、开度传感器和转速传感器，控制模块和驱动模块固定在试验台机架3上，行驶速度传感器为编码器轮8，其通过编码器支架7固定在机架3下前方，开度传感器和转速传感器放置于排肥器2内部，用于监测、收集排肥槽轮201的转速和工作长度；。

本发明涉及的双变量排肥试验台，能同时排三种肥料，且能够根据所提供的排肥处方与当前行进速度自动调节并监测排肥槽轮的转速和工作长度，可以对排肥槽轮不同转速和工作长度下的排肥量及肥料分布状态进行试验。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双变量排肥试验台及其控制系统，其特征在于：包括排肥机构、控制监测系统和机架，所述的排肥机构包括三套肥箱、排肥器、双变量调节装置、输肥管和混肥管，其中肥箱固定在机架上方，排肥器连接固定在肥箱下方，输肥管通过卡箍与排肥器的排肥口连接固定，三根输肥管通过卡箍与一个四通混肥管连接固定；双变量调节装置包括步进电机、电机支架、联轴器、驱动轴、滚珠丝杠滑台模组和固定底座，滚珠丝杠滑台模组通过固定底座固定安装在机架上，步进电机通过电机支架固定在滚珠丝杠滑台模组的滑块上，驱动轴一端为圆轴，另一端为六方轴，圆轴一端通过联轴器与步进电机输出轴连接，六方轴一端与排肥器中排肥槽轮的六方内孔过盈配合；所述的控制监测系统包括工控计算机、控制模块、驱动模块和信息采集模块，其中控制模块为PLC控制器，驱动模块为步进电机驱动器，信息采集模块包括行驶速度传感器、开度传感器和转速传感器，控制模块和驱动模块固定在试验台机架上，行驶速度传感器为编码器，其通过编码器支架固定在机架下前方，开度传感器和转速传感器放置于排肥器内部，用于监测、收集排肥槽轮的转速和工作长度；所述的机架由4040铝型材组装而成，各根铝型材通过角码和螺钉固定连接，机架下方通过螺纹固定连接六个万向轮。

2.根据权利要求1所述的一种双变量排肥试验台及其控制系统，其特征在于：所述的双变量调节装置可以实现排肥槽轮转速和工作长度的双变量调节。

3.根据权利要求1所述的一种双变量排肥试验台及其控制系统，其特征在于：所述的步进电机为排肥电机，所述的滚珠丝杠滑台模组中的电机为开度电机。

4.根据权利要求1所述的一种双变量排肥试验台及其控制系统，其特征在于：所述的三个排肥器排肥口中心位于等边三角形的三个顶点上，所述混肥管出口中心点投影位于等边三角形中心，混肥管的三个进口之间互呈120°夹角，这样可保证三种肥料下落到混肥管内的时间相等。

5.根据权利要求1所述的一种双变量排肥试验台及其控制系统，其特征在于：所述的信息采集模块中行驶速度传感器和转速传感器为编码器，开度传感器为位移传感器。

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