CN210072099U

CN210072099U - 排种监测装置

Info

Publication number: CN210072099U
Application number: CN201921157031.2U
Authority: CN
Inventors: 梅鹤波; 乔晓东; 高娜娜; 付卫强; 颜丙新; 武广伟; 丛岳; 罗长海; 董建军; 杨长江
Original assignee: Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture
Current assignee: Beijing Research Center of Intelligent Equipment for Agriculture
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2029-07-22

Abstract

本实用新型涉及播种设备技术领域，提供了一种排种监测装置，包括发光组件和接收组件，所述发光组件和所述接收组件均连接于导种管；所述发光组件包括多个发光元件，多个所述发光元件发射的光线覆盖所述导种管的横向导种截面；所述接收组件包括多个接收元件，所述发光元件与所述接收元件一一对应设置；所述发光组件的安装空间和所述接收组件的安装空间均通过滤片与所述导种管的导种通道分隔。本实用新型的排种监测装置，确保待测种子下落过程无照射死角，提高监测准确性；滤片的设置解决灰尘干扰的问题，提升监测装置的抗尘性能和监测灵敏度。

Description

排种监测装置

技术领域

本实用新型涉及播种设备技术领域，特别是涉及一种排种监测装置。

背景技术

玉米播种机，具有播种均匀、深浅一致、行距稳定、覆土良好、节省种子、工作效率高等特点。

在田间作业时，地轮通过传动链条带动排种轴转动，排种器排出种子，种子经过导种管下落到田间，从而实现播种。播种时常常会由于种箱缺种、传动链条故障、排种器卡种等故障，使得没有种子或种子无法下落到田间，造成漏播，影响播种质量，降低了农作物产量。

在播种机上安装播种监测系统是监测漏播最有效的方法。播种监测传感器是播种监测系统最重要的部分，其安装在导种管上，监测导种管内种子流动情况。根据播种监测传感器的工作原理，常用的播种监测装置分为电容式和光电式两种。电容式播种监测装置由于结构复杂、成本高，不适合大规模普及。光电式播种监测装置包括发光管和接收管，结构简单、成本低，适合我国农业发展现状。

光电式播种监测装置的工作原理，一般采用对射式，安装在导种管两侧，一侧安装发射器，另一侧安装接收器，接收器与比较器相连，以通过光电信号变化判断是否有种子下落。种子下落会遮挡光束，接收器的接收光强发生变化，进而比较器输出信号发生变化。根据比较器输出信号可以得到播种状态，从而监测漏播现象。

目前，光电式播种监测装置是利用现有的光电传感器，光电传感器发射的光线不能准确覆盖整个导种管的横向导种截面，存在光线照射盲区，不能全面、准确监测种子是否下落。并且，光电式播种监测装置抗尘性能差，容易受到田间灰尘影响。田间灰尘会附着在发光管和接收管上，使得接收管接收光强下降。灰尘下落会对接收光强产生影响，即使不下种，接收光强仍会在设定阈值范围之内，而影响判断结果。并且，当灰尘累积到一定程度，接收光强仍会维持在设定阈值范围之内，导致判断错误，降低了监测准确性和灵敏度。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的：导种管的横向导种截面存在照射死角，灰尘下落容易对下种的判断产生干扰，影响判断结果，而降低监测准确性和灵敏度的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种排种监测装置，包括发光组件和接收组件，所述发光组件和所述接收组件均连接于导种管；

所述发光组件包括多个发光元件，多个所述发光元件发射的光线覆盖所述导种管的横向导种截面；

所述接收组件包括多个接收元件，所述发光元件与所述接收元件一一对应设置；

所述发光组件的安装空间和所述接收组件的安装空间均通过滤片与所述导种管的导种通道分隔。

在一些技术方案中，所述发光元件等间距设置，相邻所述发光元件之间的间距不大于待测种子的粒径。

在一些技术方案中，所述发光元件在所述导种管的横向并列设置三个，所述接收元件在所述发光元件的相对侧面横向并列设置三个。

在一些技术方案中，还包括信号处理模块，所述信号处理模块包括电压跟随单元、AD采集单元和处理单元，所述接收组件、所述电压跟随单元、所述AD采集单元和所述处理单元依次连接。

在一些技术方案中，每个所述接收元件，对应设置一个所述电压跟随单元和一个所述AD采集单元，所述AD采集单元连接到所述处理单元。

在一些技术方案中，所述信号处理模块还包括信号输出单元，所述处理单元连接所述信号输出单元，所述电压跟随单元、所述AD采集单元、所述处理单元和所述信号输出单元连接在信号处理板上。

在一些技术方案中，所述发光元件为红外发光二极管，所述接收元件为红外接收三极管。

在一些技术方案中，所述导种管的两个相对侧面上分别开设有第一透光口和第二透光口，所述第一透光口处连接有第一安装槽，所述第二透光口处连接有第二安装槽，所述发光组件设于所述第一安装槽内，所述接收组件设于所述第二安装槽内。

在一些技术方案中，所述滤片包括第一滤片和第二滤片，所述第一滤片设于所述第一透光口处，所述第二滤片设于所述第二透光口处。

在一些技术方案中，所述发光组件和所述接收组件设于所述导种管的入口端。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

设置多个发光元件和多个接收元件，使得发射的光线覆盖导种管的横向导种截面，确保待测种子下落过程无照射死角，会遮挡光线，以便接收元件的接收信号变化，用于判断是否有种子下落；并且设置滤片，解决灰尘干扰的问题，提升监测装置的抗尘性能，也提高监测准确性和灵敏度。

进一步，通过对多个接收元件的电压信号分别进行处理，分别判断多路电压信号的变化情况，可以使监测装置不受尘土的干扰。种子或尘土引起的信号变化都较小，因此要求AD采集单元的电压采集要稳定准确，采用电压跟随单元，有利于提升AD采集单位采集电压信号的稳定性和准确性。

附图说明

图1为本实用新型排种监测装置在导种管上安装状态结构示意图；

图2为本实用新型排种监测装置沿导种管横向导种截面剖视示意图；

图3为本实用新型排种监测装置的结构示意图；

图中，1、导种管；2、发光组件；3、接收组件；4、发光元件；5、待测种子；6、接收元件；7、第一滤片；8、第二滤片；9、电压跟随单元；10、AD采集单元；11、处理单元；12、信号输出单元；13、信号处理板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

结合图1-3所示，本实用新型提供一种排种监测装置的实施例，包括发光组件2和接收组件3，发光组件2和接收组件3均连接于导种管1，发光组件2发射光线，接收组件3设于光线照射的方向以接收光线。在没有种子下落时，接收组件3接收到的光线强度不变；当有种子下落时，种子遮挡部分光线，接收组件3接收到的光线强度变化，根据光线强度的变化以及光电信号的转换，判断是否有种子从导种管1的导种通道下落。

为了解决利用现有的光电传感器监测存在光线照射盲区的问题，发光组件2包括多个发光元件4，多个发光元件4发射的光线覆盖导种管1的横向导种截面，保证种子下落过程无照射死角，以便准确监测种子是否下落。

导种管1的横向导种截面是指导种管1的高度方向的横向截面，此横向截面对应于发光组件2和接收组件3的安装位置。

进一步的，接收组件3包括多个接收元件6，发光元件4与接收元件6一一对应设置，保证光线接收的准确性。具体的，每对发光元件4与接收元件6的中心在同一直线上。

为了解决田间灰尘对下种监测过程干扰的问题，发光组件2的安装空间和接收组件3的安装空间均通过滤片与导种管1的导种通道分隔，既能保证光线的顺利穿透，又能隔离导种通道与发光组件2、接收组件3，避免灰尘进入发光组件2的安装空间和接收组件3的安装空间，提高监测准确性和灵敏度。

导种管1的导种通道是指导种管1围成的用于种子下落的通道。

本实施例中，通过设置多个发光元件4，使其发射的光线覆盖导种管1的横向导种截面，解决光线照射盲区的问题；另外，利用滤片将发光组件2的安装空间、接收组件3的安装空间与导种通道分隔，避免灰尘进入到发光组件2的安装空间、接收组件3的安装空间，解决灰尘累积的问题，提升监测装置的抗尘性能，也提高监测准确性和灵敏度。本实施例的监测装置，适用于多种结构的导种管1的下种监测，尤其适用于监测指夹式的导种管1，以用于玉米播种过程的监测。

进一步的，如图2所示，多个发光元件4等间距设置，方便发光元件4定位安装，也便于光线均匀照射。其中，相邻发光元件4之间的间距为图2中标示L的距离，相邻发光元件4之间的间距L不大于待测种子5的直径，使待测种子5下落过程中一定会遮挡发射的光线，还使待测种子5遮挡的光线对应两个接收元件6，两个接收元件6均接收到光线强度的变化，以减小对应于待测种子5下落位置的发光元件4或接收元件6故障对监测结果的影响，提升监测准确性。

其中，待测种子5的粒径一般为设定值，根据待测种子5的种类不同，设定不同的数值，如玉米种子的粒径设定为2cm。

优选的，如图2所示，发光元件4在导种管1的横向并列设置三个，三个发光元件4的光线能够覆盖玉米播种的指夹式排种装置中导种管1的横向导种截面，接收元件6在发光元件4的相对侧面横向并列设置三个，以保证光线接收准确性。三个发光元件4发出的光线，能够被一个或多个接收元件6接收到。

具体的，发光元件4为红外发光二极管，红外发光二极管以一定的散射角度发出红外光，接收元件6为红外接收三极管，红外接收三极管能够同时接收一个或多个红外发光二极管的发射光线。当待测种子5下落时，遮住红外发光二极管的发射光，使得某一个或多个红外接收三极管接收的光强下降。

为了便于发光组件2、接收组件3以及滤片的安装，导种管1的两个相对侧面上分别开设有第一透光口和第二透光口，第一透光口处连接有第一安装槽，第二透光口处连接有第二安装槽，发光组件2设于第一安装槽内，接收组件3设于第二安装槽内。第一安装槽和第二安装槽均向导种管1的外侧凸出，第一安装槽和第二安装槽可与导种管1为一体式结构，或者可拆卸连接于导种管1。

在不改变导种管1的内部导种通道的条件下，安装发光组件2和接收组件3，保证导种管1内稳定下种。发光组件2和接收组件3通过安装槽安装的方式，不仅适用于新设备的生产加工，还适用于就设备的改造。

进一步的，第一透光口处设有第一滤片7，第二透光口处设有第二滤片8，第一滤片7和第二滤片8分别用于封隔第一透光口和第二透光口，防止待测种子5进入到第一安装槽或第二安装槽。

具体的，第一滤片7安装在红外发光二极管前面，第二滤片8安装在红外接收三极管的前面。第一滤片7和第二滤片8的设置，不仅可以阻止灰尘进入发光组件2和接收组件3内部，还可以确保待测种子5下落时，不会进入盲区(盲区是指第一安装槽和第二安装槽的内部空间)。

进一步的，发光组件2和接收组件3设于导种管1的入口端，待测种子5进入导种管1即进行监测，避免导种管1的出口端与地面接触进入灰尘、土块而干扰监测准确性。

在接收组件3接收到待测种子5对光线的遮挡信号后，需要对信号进行处理，以便判断是否有待测种子5下落。

如图3所示，在一个实施例中，排种监测装置还包括信号处理模块，接收组件3连接信号处理模块。具体的，信号处理模块包括电压跟随单元9、AD采集单元10、处理单元11和信号输出单元12，接收组件3、电压跟随单元9、AD采集单元10、处理单元11和信号输出单元12依次连接。

电压跟随单元9、AD采集单元10、处理单元11和信号输出单元12均为常规部件。具体的，电压跟随单元9基于LM358芯片搭建而成，AD采集单元10基于AD7705芯片搭建而成，处理单元11可选用DSP芯片，信号输出单元12可以选用数据线或无线传输模块。

其中，接收组件3将接收到的光信号转换为电信号，电信号经过电压跟随单元9后，输入到AD采集单元10。电压跟随单元9主要起到隔离和阻抗匹配的作用，有利于提升AD采集单位采集电压信号的稳定性和准确性。

优选的，每个接收元件6，对应设置一个电压跟随单元9和一个AD采集单元10，多个AD采集单元10连接到处理单元11。当发光元件4为三个时，三个接收元件6分别对应三个电压跟随单元9和三个AD采集单元10，三个AD采集单元10分别连接到处理单元11，处理单元11分别对三个AD采集单元10的电压信号进行处理。

由于待测种子5下落时，只能遮挡住一部分光强，假设遮挡第一路光强最大，那么第一路接收元件6的电压信号变化较大，而第二路和第三路的电压信号变化相对较小。如果将三路接收元件6的输出信号并列在一起之后再输入到AD采集单元10，那么处理单元11获得的电压信号变化将是三路光强信号变化之和的三分之一，也就削弱了处理单元11获得的信号变化，有时候甚至会小于尘土引起的信号变化。

因此，采用处理单元11分别对三路电压信号进行处理的方式，可以获取最大的电压信号变化值，从而有利于将待测种子5和尘土引起的信号变化区分开，使得监测装置不受尘土的影响。

电压跟随单元9、AD采集单元10、处理单元11和信号输出单元12连接在信号处理板13(以图3所示虚线框标示)上，信号处理板13可以设置在第二安装槽内。

以玉米种子播种为例(发光元件4为三个)，对下种监测过程进行说明：

处理单元11分别对三路电压信号进行处理，

(1)如果三路电压信号均非常小，则认为当前三个接收三极管接收的光都被遮挡，判断此时导种管1内堵塞；

(2)如果三路电压信号中有一路或多路电压变化较大，则认为有种子下落遮挡部分光线；

(3)如果三路电压信号较大，且电压信号变化都较小，则认为没有种子下落。相对于玉米种子，尘土体积较小，遮挡光线时，引起接收元件6的电压信号变化较小。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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

1.一种排种监测装置，其特征在于，包括发光组件和接收组件，所述发光组件和所述接收组件均连接于导种管；

2.根据权利要求1所述的排种监测装置，其特征在于，所述发光元件等间距设置，相邻所述发光元件之间的间距不大于待测种子的粒径。

3.根据权利要求1所述的排种监测装置，其特征在于，所述发光元件在所述导种管的横向并列设置三个，所述接收元件在所述发光元件的相对侧面横向并列设置三个。

4.根据权利要求1所述的排种监测装置，其特征在于，还包括信号处理模块，所述信号处理模块包括电压跟随单元、AD采集单元和处理单元，所述接收组件、所述电压跟随单元、所述AD采集单元和所述处理单元依次连接。

5.根据权利要求4所述的排种监测装置，其特征在于，每个所述接收元件，对应设置一个所述电压跟随单元和一个所述AD采集单元，所述AD采集单元连接到所述处理单元。

6.根据权利要求5所述的排种监测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括信号输出单元，所述处理单元连接所述信号输出单元，所述电压跟随单元、所述AD采集单元、所述处理单元和所述信号输出单元连接在信号处理板上。

7.根据权利要求1所述的排种监测装置，其特征在于，所述发光元件为红外发光二极管，所述接收元件为红外接收三极管。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的排种监测装置，其特征在于，所述导种管的两个相对侧面上分别开设有第一透光口和第二透光口，所述第一透光口处连接有第一安装槽，所述第二透光口处连接有第二安装槽，所述发光组件设于所述第一安装槽内，所述接收组件设于所述第二安装槽内。

9.根据权利要求8所述的排种监测装置，其特征在于，所述滤片包括第一滤片和第二滤片，所述第一滤片设于所述第一透光口处，所述第二滤片设于所述第二透光口处。

10.根据权利要求1所述的排种监测装置，其特征在于，所述发光组件和所述接收组件设于所述导种管的入口端。