CN209230773U - 一种压电传感式孵蛋监测组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电传感式孵蛋监测组件，包括压电薄膜片、弹性基底、蛋槽围栏、柔性调节环、屏蔽连接线，所述的压电薄膜片作为传感元件使用，安装在弹性基底上，多组压电薄膜片和弹性基底均布在沿蛋槽围栏内壁布置的柔性调节环上，多个压电薄膜片通过屏蔽连接线连接，作为一路传感信号输出，所述的蛋槽围栏放置于蛋盘蛋槽内，N个蛋盘蛋槽输出N路的传感信号，用于监测N个的胚蛋。通过本实用新型，可代替胚蛋孵化过程中的人工照蛋操作，实现对胚蛋发育孵化过程的监测。

Description

一种压电传感式孵蛋监测组件

技术领域

本实用新型涉及一种禽蛋孵化机，具体涉及一种压电传感式孵蛋监测组件。

背景技术

现代化工业发展的同时促进了现代化农业的进步。禽蛋孵化设备是现代化养殖设备中的重要设备之一，整套孵化设备包含孵化机、出雏机及其他配套装置等。孵化机由机体、主动控温装置、主动控湿装置和透风换气装置等几部分组成，目前流行的主要为箱体式孵化机（又称电孵箱）。电孵化器在使用过程中，由于一次入孵量大，对胚蛋孵化过程的准确控制和监测显得尤为重要。同时在即将孵化时，需要定期进行照蛋，即检查胚胎发育情况。每次照蛋操作要求轻、快、准，动作要小心稳当，防止碰震、破损胚蛋，还要认真观察以免漏照和错照。以鸡胚为例，孵化第18-19日龄移蛋，鸡胚20天开始出雏，这期间需要准确判断。此部分工作量较大，且对工人的经验依赖性较高。

为了弥补现有的禽蛋孵化设备孵化过程中监测手段不足，降低照蛋过程对技术人员的依赖,本实用新型提供一种压电传感式孵蛋监测组件，能及时获取孵化信息，排除未孵化禽蛋，提高孵化效率。

压电元件具有压电效应，是一种非常适合动态测量的元器件，尤其采用聚合有机物制成的压电薄膜（如聚偏氟乙烯，简称PVDF）材质柔韧、低密度、低阻抗、具有高压电电压常数，非常适用于动态微振动测量。采用PVDF制成的压电薄膜对动态应力非常敏感，28微米厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15毫伏/微应变(长度的百万分率变化)。PVDF压电薄膜片，具有频响宽、动态范围好、输出电压高、稳定性好、耐冲击、不易老化等特点，可以用来测量血压、心跳微弱信号，广泛应用于生命生理参数、振动冲击、交通动态称重以及安全报警等领域。

发明内容

针对背景技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种压电传感式孵蛋监测组件，根据胚蛋孵化过程中即将孵化的禽蛋会产生心跳等的变化，利用压电薄膜片的压电效应得到胚蛋孵化过程中胚蛋表面的振动信息，判断禽蛋胚蛋孵化情况，提高孵蛋效率。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种压电式孵蛋监测组件，包括压电薄膜片、弹性基底、蛋槽围栏、柔性调节环、屏蔽连接线，所述的压电薄膜片作为传感元件使用，安装在弹性基底上，多组压电薄膜片和弹性基底均布在沿蛋槽围栏内壁布置的柔性调节环上，多个压电薄膜片通过屏蔽连接线连接，作为一路传感信号输出，包括一根信号线和一根地线，所述的蛋槽围栏放置于蛋盘蛋槽内，N个蛋盘蛋槽输出N路的传感信号，用于监测N个的胚蛋。

所述的压电薄膜片在弹性基底弹力作用下与胚蛋表面紧密贴合，多个压电薄膜片共同作用，采集多个方位的胚蛋表面振动信号。进一步地，所述的压电薄膜片在同一个柔性调节环上的优选组数为：3组到6组，3组保证了XYZ三个方向不漏掉信号，组数增加测得的信号更多更全面，组数越多，压电薄膜片的屏蔽连接线越多、成本也越高。进一步地，在不考虑成本的前提下，可以采用压电薄膜环代替多组压电薄膜片，紧贴胚蛋外表面一周使用。

所述的弹性基底安装在柔性调节环上，不完全固定，能实现方位的自适应调节，与压电薄膜片相接的一面采用十字网格状纹路的平面面形，与蛋槽围栏相接的一面采用光滑弧面面形，与蛋槽围栏内表面相符。十字网格状纹路的平面面形是为了降低弹性基底对压电薄片振动信号的吸收，提高压电薄膜片振动信号传感的灵敏度。进一步地，任何有助于提高压电薄膜片振动信号传感的灵敏度的接触面形状都可以采用。

进一步地，所述的弹性基底与柔性调节环的安装可以采用不同方式，优选方式一：弹性基底具有一定厚度，柔性调节环开口，在弹性基底上加工与柔性调节环周长相近孔洞，将弹性基底穿装在柔性调节环上，并手动进行多个弹性基底的分布位置，优选方式二：弹性基底具有一定厚度，柔性调节环闭口，在弹性基底与蛋槽围栏相接的一面，沿柔性调节环轴向加工侧开口孔槽，将弹性基底压装在柔性调节环上，并手动进行多个弹性基底的分布位置。

所述的柔性调节环放置在蛋槽围栏内部，采用柔性材料制成，基本成圆环形，可以手动改变形状，手动调节圆环大小，以适应不同蛋槽围栏尺寸。所述的柔性调节环优选材料有：硅胶、橡胶、软铁丝，进一步地，满足功能要求的材料均可以。所述的柔性调节环截面优选形状为：正六边形，进一步地满足功能要求的截面形状都可以。

进一步地，所述的柔性调节环可以固定在蛋槽围栏内部内表面，也可以不固定，当蛋盘蛋槽已经具备蛋槽围栏结构时，可以将柔性调节环与蛋槽围栏分离，独立使用在蛋盘蛋槽已经具备的蛋槽围栏结构中。进一步地，蛋槽的形状可以是圆形，也可以是方形，或者其他形状。

一种压电传感式孵蛋监测组件，N个蛋盘蛋槽的N路传感信号接入信号处理器进行孵蛋监测，信号处理器包括信号输入端、信号预处理电路和以微处理器为核心的信号处理电路，信号输入端接收N路的传感信号，信号预处理电路实现传感信号的放大、滤波，以微处理器为核心的信号处理电路采用STM32微处理器，实现模数转换、信号分析，通过预置的振动信号判别程序对孵蛋进程中的胚蛋发育孵化情况进行监测。进一步地，所述的预置的振动信号判别程序，需要预先对胚蛋进行完整分析，从而建立不同发育孵化情况与振动信号之间的关系，为提高所述的振动信号判别程序的准确性，可以预先对多个胚蛋进行监测观察，建立数据信息库。

进一步地，所述的信号预处理电路实现传感信号的放大、滤波功能，如多组压电薄膜片为正极负极串联输出电压信号，则只需要进行电压放大，如多组压电薄膜片为正极负极并联输出电荷信号，则需要先进行电荷放大，再电荷到电压转换。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本实用新型一种压电传感式孵蛋监测组件，主要用于禽蛋孵化机中监测禽蛋表面振动信号，判断禽蛋胚蛋发育孵化情况。采用本实用新型，替代人工照蛋环节，可以极大地降低人工操作的经验依赖，避免了人工操作不当对胚蛋的损坏以及漏照、错照的情况。采用本实用新型，只需处理坏蛋即可，发育正常的胚蛋，可在破壳时集中人工处理；

2.本实用新型一种压电传感式孵蛋监测组件，结构简单，安装方便快捷，适用于各种方形和圆形、有底和无底、不同尺寸的蛋盘蛋槽，每个组件针对一个胚蛋保证了监测结果的准确可靠，容错率大大提高。采用本实用新型，无需对原有孵化器进行改造，只需要在现有的孵化器蛋盘上按需增加，通过信号输出就可以实现孵化监测功能。采用本实用新型，不仅用于生产生活实践中，还可以用于科学研究中，用于各类禽蛋孵化的研究；

3.本实用新型一种压电传感式孵蛋监测组件，采用了压电薄膜片作为传感元件，传感效果好，随着压电薄膜片制造工艺的进步和成本的降低，这种压电传感式孵蛋监测技术具有更广泛的应用能力；

4.本实用新型一种压电传感式孵蛋监测组件，采用STM32单片机核心处理器作为数据处理核心部件，具有强大的数据处理能力，同时也具备了较好的可扩展能力，可进一步开发串口通信、无线通信，实现用户计算机终端、手机终端的数据传输和分析。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型在蛋盘上的安装示意图（俯视图）；

图2为本实用新型在单个蛋盘上的结构示意图（正视图）；

图3为信号处理器的基本组成结构框图；

图4为本实用新型的采用STM32单片机核心处理器的信号处理基本流程图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-压电薄膜片，2-弹性基底，3-蛋槽围栏，4-柔性调节环，5-屏蔽连接线，6-传感信号，7-蛋盘蛋槽，8-胚蛋，9-信号处理器，10-信号输入端，11-信号预处理电路，12-以微处理器为核心的信号处理电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1。

如图1-图2所示，本实用新型一种压电传感式孵蛋监测组件，包括压电薄膜片1、弹性基底2、蛋槽围栏3、柔性调节环4、屏蔽连接线5，压电薄膜片1作为传感元件使用，安装在弹性基底2上，多组压电薄膜片1和弹性基底2均布在沿蛋槽围栏3内壁布置的柔性调节环4上，三个压电薄膜片1通过屏蔽连接线5连接，作为一路传感信号6输出，包括一根信号线和一根地线，所述的蛋槽围栏3放置于蛋盘蛋槽7内，N个蛋盘蛋槽输出N路的传感信号，用于监测N个的胚蛋8。

如图1-图2所示，所述的压电薄膜片1在弹性基底弹力作用下与胚蛋表面紧密贴合。所述的弹性基底2安装在柔性调节环4上，不完全固定，能实现方位的自适应调节，与压电薄膜片1相接的一面采用十字网格状纹路的平面面形，与蛋槽围栏3相接的一面采用光滑弧面面形，与蛋槽围栏内表面相符。

进一步地，所述的弹性基底与柔性调节环的安装，采用优选方式一：弹性基底2具有一定厚度，柔性调节环4开口，在弹性基底2上加工与柔性调节环周长4相近孔洞，将弹性基底2穿装在柔性调节环4上，并手动进行多个弹性基底2的分布位置。

所述的柔性调节环4放置在蛋槽围栏3内部，采用柔性材料制成，基本成圆环形，可以手动改变形状，手动调节圆环大小，以适应不同蛋槽围栏尺寸。所述的柔性调节环优选材料选择软铁丝，截面选择形状为正六边形。

进一步地，所述的柔性调节环4可以固定在蛋槽围栏3内部内表面，也可以不固定，当蛋盘蛋槽7已经具备蛋槽围栏结构时，可以将柔性调节环4与蛋槽围栏3分离，独立使用在蛋盘蛋槽已经具备的蛋槽围栏结构中。

如图3-图4所示，本实用新型一种压电传感式孵蛋监测组件，N个蛋盘蛋槽的N路传感信号接入信号处理器9进行孵蛋8监测，信号处理器9包括信号输入端10、信号预处理电路11和以微处理器为核心的信号处理电路12，信号输入端11接收八路的传感信号，信号预处理电路11实现传感信号的放大、滤波，以微处理器为核心的信号处理电路12采用STM32微处理器，实现模数转换、信号分析，通过预置的振动信号判别程序对孵蛋进程中的胚蛋发育孵化情况进行监测。进一步地，所述的预置的振动信号判别程序，需要预先对胚蛋进行完整分析，从而建立不同发育孵化情况与振动信号之间的关系，为提高所述的振动信号判别程序的准确性，可以预先对多个胚蛋进行监测观察，建立数据信息库。

进一步地，所述的信号预处理电路实现传感信号的放大、滤波功能，如多组压电薄膜片为正极负极串联输出电压信号，则只需要进行电压放大，如多组压电薄膜片为正极负极并联输出电荷信号，则需要先进行电荷放大，再电荷到电压转换。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种压电传感式孵蛋监测组件，其特征在于：包括压电薄膜片（1）、弹性基底（2）、蛋槽围栏（3）、柔性调节环（4）、屏蔽连接线（5），所述的压电薄膜片（1）作为传感元件使用，安装在弹性基底（2）上，多组压电薄膜片（1）和弹性基底（2）均布在沿蛋槽围栏（3）内壁布置的柔性调节环（4）上，多个压电薄膜片（1）通过屏蔽连接线（5）连接，作为一路传感信号（6）输出，包括一根信号线和一根地线，所述的蛋槽围栏（3）放置于蛋盘蛋槽（7）内，N个蛋盘蛋槽（7）输出N路的传感信号，用于监测N个的胚蛋（8）。

2.根据权利要求1所述的一种压电传感式孵蛋监测组件，其特征在于：所述的压电薄膜片（1）在弹性基底弹力作用下与胚蛋表面紧密贴合，多个压电薄膜片（1）共同作用，采集多个方位的胚蛋表面振动信号。

3.根据权利要求1所述的一种压电传感式孵蛋监测组件，其特征在于：所述的弹性基底（2）安装在柔性调节环（4）上，不完全固定，能实现方位的自适应调节，与压电薄膜片（1）相接的一面采用十字网格状纹路的平面面形，与蛋槽围栏（3）相接的一面采用光滑弧面面形，与蛋槽围栏（3）内表面相符。

4.根据权利要求1所述的一种压电传感式孵蛋监测组件，其特征在于：所述的柔性调节环（4）放置在蛋槽围栏（3）内部，采用柔性材料制成，基本成圆环形，可以手动改变形状，手动调节圆环大小，以适应不同蛋槽围栏（3）尺寸。

5.一种压电传感式孵蛋监测组件，其特征在于：N路的传感信号（6）接入信号处理器（9）进行孵蛋监测，所述的信号处理器包括信号输入端（10）、信号预处理电路（11）和以微处理器为核心的信号处理电路（12），所述的信号输入端（10）接收N路的传感信号（6），所述的信号预处理电路（11）实现传感信号（6）的放大、滤波，所述的以微处理器为核心的信号处理电路（12）采用STM32微处理器，实现模数转换、信号分析，通过预置的振动信号判别程序对孵蛋进程中的胚蛋发育孵化情况进行监测。