CN209055070U - 一种谷物体积的检测装置及监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种谷物体积的检测装置及监测系统。检测装置包括：光源、光电探测器和驱动电路；光源和光电探测器设置在谷物升运器同一侧的外部侧壁上；光电探测器接收光源向谷物升运器发射光束的反射光束；光电探测器在接收到反射光束后，输出电信号至驱动电路，以使驱动电路将电信号转换为脉宽电压信号。本实用新型中的技术方案能够避免了将光束发送装置和光束接收装置安装在谷物升运器上相互对立的两侧，降低了安装难度，提高安装检测装置的快速性和便捷性；而且还能够避免光束发送装置和光束接收装置之间发生相对位移，实现检测装置的准确检测谷物产量，提高谷物产量的计算精度。

Description

一种谷物体积的检测装置及监测系统

技术领域

本实用新型涉及农业机械测量技术研究领域，具体涉及一种谷物体积的检测装置及监测系统。

背景技术

联合收割机上谷物产量快速计量是谷物精准生产管理实施的关键步骤之一，目前谷物产量快速计量的方法主要有：冲量法、光电容积法、称重法和γ射线法。其中光电容积法采用的是光电对射式，将光束发送装置和光束接收装置安装在谷物升运器上相互对立的两侧，从而实现谷物产量的计量。

但是，光束发送装置发射的光线需要精确对准和光束接收装置，导致光束发送装置和光束接收装置的安装调试复杂，而且谷物升运器运送谷物时引起的振动会导致光束发送装置和光束接收装置的发生位移，降低了谷物产量的计算精度。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种谷物体积的检测装置及监测系统，降低检测装置的安装难度，提高谷物产量的计算精度。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一方面，本实用新型提供了一种谷物体积的检测装置，包括：光源、光电探测器和驱动电路；

所述光源和所述光电探测器设置在谷物升运器同一侧的外部侧壁上；

所述光电探测器接收所述光源向所述谷物升运器发射光束的反射光束；

所述光电探测器在接收到所述反射光束后，输出电信号至所述驱动电路，以使所述驱动电路将所述电信号转换为脉宽电压信号。

进一步的，所述驱动电路包括：比较器U2A、比较器U2B、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；

其中，比较器U2A的反向输入端与所述光电探测器的输入端电连接，比较器U2A的同向输入端与电阻R5一端电连接，电阻R5的另一端分别经过电阻R3和电阻R4与电源端VCC和接地端电连接，电阻R6的两端分别与比较器U2A的同向输入端和比较器U2A的输出端电连接；比较器U2A的输出端与比较器U2B的反向输入端电连接，比较器U2B的同向输入端分别经过电阻R7和电阻R8与电源端VCC和接地端电连接，比较器U2B的输出端输出所述脉宽电压信号。

进一步的，所述驱动电路还包括：电阻R9和发光二极管D1；

比较器U2B的输出端经过电阻R9与发光二极管D1的正极电连接，发光二极管D1的负极与接地端电连接。

进一步的，所述光电探测器通过固定支架安装在所述谷物升运器的外部侧壁上；

所述固定支架为长条状，固定支架长度的两端上分别设有第一定位孔和第二定位孔；固定支架的中部向外突出且设置有安装所述光源和所述光电探测器的通孔。

进一步的，所述固定支架上的第一定位孔和第二定位孔分别通过螺栓连接的方式与环形磁铁固定连接，通过所述磁铁将所述固定支架吸附在所述谷物升运器的外部侧壁上。

另一方面，本实用新型还提供了一种谷物体积的监测系统，包括：

上述的谷物体积检测装置、产量数据处理装置和产量数据显示与存储装置；

所述谷物体积检测装置的输出端与所述产量数据处理装置的输入端电连接，所述产量数据处理装置的输出端与所述产量数据显示与存储装置的输入端电连接。

本实用新型所述的一种谷物体积的检测装置及监测系统，通过将光源和光电探测器安装在谷物升运器同一侧的侧壁上，避免了将光束发送装置和光束接收装置安装在谷物升运器上相互对立的两侧，降低了安装难度，提高安装检测装置的快速性和便捷性；而且还能够避免光束发送装置和光束接收装置之间发生相对位移，实现检测装置的准确检测谷物产量，提高谷物产量的计算精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例中谷物体积的检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中驱动电路的电路图；

图3是本实用新型实施例中谷物体积的检测装置的电路图；

图4是本实用新型实施例中固定支架的结构图；其中，图4-a为固定支架的正视图，图4-b为固定支架的俯视图；

图5是本实用新型实施例中谷物体积的监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的一种谷物体积的检测装置，参见图1，具体包括：光源1、光电探测器2和驱动电路3；

光源1和光电探测器2安装设置在联合收割机的谷物升运器同一侧的外部侧壁上；联合收割机在完成脱粒作业，通过谷物升运器上的刮板将谷粒输送至粮仓中。在谷物输送粮仓过程中，光源1向谷物升运器发射出调制的红外光束，红外光束遇到谷物升运器刮板上的谷物发生漫反射，经过漫反射后的反射光束被光电探测器2接收。光电探测器2在接收到反射光束后，光电探测器2将输出电信号至驱动电路3，驱动电路3将电信号进行转换并输出脉宽电压信号。

需要说明的是，光电探测器输出的脉宽电压信号的大小与谷物升运器刮板上的谷物厚度成正比，谷物层厚度越高，红外光束被阻断的时间就越长。则根据测得的阻断的时间转变为谷物的厚度，同时结合谷物升运器刮板的底面积和升运器转速可以得到谷物的体积，谷物体积乘以谷物密度计算得到谷物质量，从而测得谷物联合收割机单位时间内收获的谷物产量信息。

在本实施例中，驱动电路将接收的电信号转换并输出脉宽电压信号，参见图2，驱动电路包括：比较器U2A、比较器U2B、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；比较器U2A、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6构成反相输入的滞回比较器；比较器U2B、电阻R7、电阻R8构成反相比较器；

其中，比较器U2A的反向输入端与所述光电探测器的输入端电连接，比较器U2A的同向输入端与电阻R5一端电连接，电阻R5的另一端分别经过电阻R3和电阻R4与电源端VCC和接地端电连接，电阻R6的两端分别与比较器U2A的同向输入端和比较器U2A的输出端电连接；比较器U2A的输出端与比较器U2B的反向输入端电连接，比较器U2B的同向输入端分别经过电阻R7和电阻R8与电源端VCC和接地端电连接，比较器U2B的输出端输出脉宽电压信号。

为了指示比较器U2B的输出端是否输出了脉宽电压信号，在比较器U2B的输出端电连接发光二极管D1和限流功能的电阻R9，参见图2，具体电连接为：比较器U2B的输出端经过电阻R9与发光二极管D1的正极电连接，发光二极管D1的负极与接地端电连接。

在具体应用中，可以将光源1和光电探测器2集成在一个元件中，例如：可以选取元件CHE18-30PA-B710型光电漫反射传感器，该光电漫反射传感器集成了光源1和光电探测器2，该光电漫反射传感器与驱动电路的具体电连接图请参见图3，其中，光电漫反射传感器、电阻R1和电阻R2构成发射接收电路。

需要说明的是，该光电漫反射传感器适用于联合收割机的刮板侧壁间距在140-200mm之间，同时光电漫反射传感器外部壳体上设置有调节旋钮，可以调节光电漫反射传感器头部与谷物升运器的侧壁之间的距离，可以有效避免由于升运器侧壁间距太近造成的发射光束被侧壁反射回来造成的误差。在光电漫反射传感器上设置有保护罩，密封防护等级为IP66，可有效避免灰尘、浆汁等因素干扰。

通过将光源和光电探测器安装在谷物升运器同一侧的侧壁上，避免了将光束发送装置和光束接收装置安装在谷物升运器上相互对立的两侧，降低了安装难度，提高安装检测装置的快速性和便捷性；而且还能够避免光束发送装置和光束接收装置之间发生相对位移，实现检测装置的准确检测谷物产量，提高谷物产量的计算精度。

在本实用新型的实施例中，为了保证光电探测器或光电漫反射传感器在联合收割机作业过程中安全可靠的工作，且便于光电漫反射传感器的安装和使用，通过固定支架将光电探测器或光电漫反射传感器安装在谷物升运器的外部侧壁上；固定支架一方面是起支撑作用的构架，承受较大的力，另一方面也具有定位的作用，使光电探测器或光电漫反射传感器与升运器侧壁始终保持正确的位置，同时可以灵活的调整安装角度和位置，以便降低灰尘和谷物浆汁的覆盖，提高检测谷物体积的精度。

图4是上述固定支架的结构图，如图4-b所述的俯视图，固定支架为长条状，固定支架长度的两端上分别设有两个直径为8mm的圆孔，分别为：第一定位孔和第二定位孔；第一定位孔和第二定位孔分别通过螺栓连接的方式与环形磁铁固定连接，具体通过M8的螺杆和螺母与两块环形磁铁固定连接，然后通过环形磁铁将固定支架吸合在谷物升运器的外部侧壁上。

如图4-a所示正视图，固定支架的中部向外突出且设置有安装所述光源和所述光电探测器的通孔。该通孔用于安装CHE18-30PA-B710型光电漫反射传感器，其中，固定支架中部的通孔内直径与CHE18-30PA-B710型光电漫反射传感器的外直径大小相同。

通过固定支架采用磁盘方式和卡箍方式，解决联合收割机升运器上光电漫反射传感器的不易固定难题，降低安装难度并提高检测谷物体积的精度。

在上述实施例的基础上，本实施例提供了上述实施例中谷物体积的检测装置的自检测与处理方法，采用CHE18-30PA-B710型光电漫反射传感器，将光电漫反射传感器安装于收割机升运器外侧，在上电条件下，调节接收的漫反射光束的感知距离，通常调整为收割机升运器宽度一半距离，优选为8cm。结合安装于升运器底部的升运器转速传感器，综合判断光光电漫反射传感器输出信号状态。在收割机空载状态下，当升运器低速转动时，光电漫反射传感器输出长状态脉宽信号；当升运器高速转动时，光电漫反射传感器输出短状态脉宽信号；当升运器转速稳定工作时，光电漫反射传感器输稳定态脉宽信号，据此判断光电漫反射传感器工作状态。

通过谷物体积的检测装置的自检测与处理方法，实现了谷物体积的检测装置的正常工作检测与判断，为检测装置给出故障报警及解决方案。

本实用新型实施例提供了一种谷物体积的监测系统，参见图5，具体包括：

上述装置实施例中所述的谷物体积检测装置51、产量数据处理装置52和产量数据显示与存储装置53。

所述谷物体积检测装置51的输出端与所述产量数据处理装置52的输入端电连接，所述产量数据处理装置52输出端与所述产量数据显示与存储装置53的输入端电连接。

通过谷物体积检测装置51获取谷物体积的数据，再由产量数据处理装置52将采集到的谷物体积检测装置51采集的数据进行解析、处理后由RS485总线传输到产量数据显示与存储装置53，经过产量数据显示与存储装置53处理和计算后将谷物测产作业中的产量、速度、位置等信息实时显示在智能显示终端上，并通过GPRS无线模块将数据传输至服务器平台。

其中，可以采用多个谷物体积检测装置51，多个谷物体积检测装置51的多个输出端分别与产量数据处理装置52的输入端电连接，实现多路谷物测产信息的采集。

通过本实用新型的实施例，降低光电漫反射传感器的安装难度，实现光电漫反射传感器的简洁与方便安装，同时实现光电漫反射传感器的工作状态检测与判断，提高谷物产量的检测精度，进而实现谷物产量的快速准确监测。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本实用新型的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种谷物体积的检测装置，其特征在于，包括：光源、光电探测器和驱动电路；

所述光源和所述光电探测器设置在谷物升运器同一侧的外部侧壁上；

所述光电探测器接收所述光源向所述谷物升运器发射光束的反射光束；

所述光电探测器在接收到所述反射光束后，输出电信号至所述驱动电路，以使所述驱动电路将所述电信号转换为脉宽电压信号。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述驱动电路包括：比较器U2A、比较器U2B、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；

其中，比较器U2A的反向输入端与所述光电探测器的输入端电连接，比较器U2A的同向输入端与电阻R5一端电连接，电阻R5的另一端分别经过电阻R3和电阻R4与电源端VCC和接地端电连接，电阻R6的两端分别与比较器U2A的同向输入端和比较器U2A的输出端电连接；比较器U2A的输出端与比较器U2B的反向输入端电连接，比较器U2B的同向输入端分别经过电阻R7和电阻R8与电源端VCC和接地端电连接，比较器U2B的输出端输出所述脉宽电压信号。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述驱动电路还包括：电阻R9和发光二极管D1；

比较器U2B的输出端经过电阻R9与发光二极管D1的正极电连接，发光二极管D1的负极与接地端电连接。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述光电探测器通过固定支架安装在所述谷物升运器的外部侧壁上；

所述固定支架为长条状，固定支架长度的两端上分别设有第一定位孔和第二定位孔；固定支架的中部向外突出且设置有安装所述光源和所述光电探测器的通孔。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述固定支架上的第一定位孔和第二定位孔分别通过螺栓连接的方式与环形磁铁固定连接，通过所述磁铁将所述固定支架吸附在所述谷物升运器的外部侧壁上。

6.一种谷物体积的监测系统，其特征在于，包括：权利要求1-5任一项所述的谷物体积检测装置、产量数据处理装置和产量数据显示与存储装置；

所述谷物体积检测装置的输出端与所述产量数据处理装置的输入端电连接，所述产量数据处理装置的输出端与所述产量数据显示与存储装置的输入端电连接。