CN2785334Y - 免耕播种高抗尘排种监测器 - Google Patents

Abstract

一种免耕播种高抗尘排种监测器，包括信号检测电路和报警电路，由光电转换及信号预放大电路1，过强背景直流限制电路2，脉冲信号对比度增强电路3，比较整形电路4，发光管亮度调节电路5，连接器7，线路通断检测电路8，连接线9组成；红外发光管输出接电路1的输入，电路1的输出分别连接电路3中同相直流放大器3a和交流放大器3b的输入及电路5的输入，电路5的输出接红外发光管的输入；电路3中直流放大器3a的输出接交流放大器3b的输入，3b的输出接电路4的输入，电路4的输出接连接器7的输入，7的输出通过连接线9接电路8的输入；可以在高尘土环境中监测免耕播种机的排种工况，尤其适合小麦等小粒径种子排种工况。

Description

免耕播种高抗尘排种监测器

技术领域：

本实用新型涉及一种免耕播种机及其它与播种有关设备的电子检测技术，尤其涉及免耕播种高抗尘环境中区分漏播和堵塞的一种新型排种检测器。

背景技术：

目前常见的播种机上配备的监控装置多采用光电器件作为传感器，由于作物残梗和秸秆的存在，免耕现场尘土很大，对光的衰减很大，普通的排种监测器抗尘性能较差，无法在这种高尘土环境中正常工作。现有的大多数的排种监测器主要为玉米、大豆等需要精密播种的作物而设计，不适合小麦的排种。因为玉米、大豆截面较大，遮光效果明显，而小麦粒径小，通过光路时经常是部分遮光，在光电检测器件中产生的电信号较弱，普通的排种监测器常会发生误判。

发明内容：

为了克服现有技术中的不足，本实用新型的主要目的是提供一种可以实施小麦和玉米的免耕播种的新型高抗尘排种检测器，它可以对播种时的漏播和排种管的堵塞进行监测，能在高尘土环境下工作，其抗尘性有了很大的提高，不但对玉米、大豆等横截面较大的种子播种情况进行监测，也能对小麦等小粒径种子的排种工况进行监测，解决了普通排种监控器监视不准的问题。

为实现所述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该排种监测器装置分为信号检测电路和报警电路两部分；信号检测电路和报警电路中包括光电转换及信号预放大电路1，过强背景直流限制电路2，脉冲信号对比度增强电路3，比较整形电路4，发光管亮度调节电路5，红外发光管6，连接器7，线路通断检测电路8，连接线9等组件组成。红外发光管6的输出端连接光电转换及信号预放大电路1的输入端，光电转换及信号预放大电路1的输出端分别连接脉冲信号对比度增强电路3中同相直流放大器3a的输入端和同相交流放大器3b的输入端并接发光管亮度调节电路5的输入端；同时，由电路1中送出的分离背景直流信号送入同相直流放大器3a和发光管亮度调节电路5，分离的脉冲信号送入同相交流放大器3b；发光管亮度调节电路5的输出端连接红外发光管6的输入端；脉冲信号对比度增强电路3中同相直流放大器3a的输出端连接同相交流放大器3b的输入端，将直流放大器3a的输出作为偏置电压；同相交流放大器3b的输出端连接比较整形电路4的输入端，比较整形电路4的输出端接连接器7的输入端，连接器7的输出端通过连接线9连接线路通断检测电路8的输入端。

本实用新型的有益效果是检测电路中，采用高电压放大倍数的信号预放大电路以及后续的直流放大电路，扩大了微小背景直流信号的动态范围，可以检出高尘土中的微弱信号，抗尘性能得到了提高，有利于在高灰尘环境中区分漏播和堵塞。电路中增加了信号对比度增强电路，则非常有利于小麦等小粒径种子的检测。

附图说明：

图1是本实用新型的结构框图

图2是信号检测电路、线路通断检测电路的连接图

具体实施方式：

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施例；

参见图1，图中包括光电转换及信号预放大电路1，过强背景直流限制电路2，脉冲信号对比度增强电路3，比较整形电路4，发光管亮度调节电路5，红外发光管6，连接器7，线路通断检测电路8，连接线9等组件组成。红外发光管6的输出端连接光电转换及信号预放大电路1的输入端，光电转换及信号预放大电路1的输出端分别连接脉冲信号对比度增强电路3中同相直流放大器3a的输入端和同相交流放大器3b的输入端并接发光管亮度调节电路5的输入端；同时，由电路1中送出的分离背景直流信号送入同相直流放大器3a和发光管亮度调节电路5，分离的脉冲信号送入同相交流放大器3b；发光管亮度调节电路5的输出端连接红外发光管6的输入端；脉冲信号对比度增强电路3中同相直流放大器3a的输出端连接同相交流放大器3b的输入端，将直流放大器3a的输出作为偏置电压；同相交流放大器3b的输出端连接比较整形电路4的输入端，比较整形电路4的输出端接连接器7的输入端，连接器7的输出端通过连接线9连接线路通断检测电路8的输入端。

参见图2，图中光电转换及信号预放大电路1包含红外接收管D1、D2、D3，三极管T1，电阻R101、R102、R103、R105和电容C102等。三极管T1为脉冲信号放大管，3个红外接收管D1、D2、D3相并联，其正极与三极管T1的基极连接，负极接电源正极Vcc，电阻R103的一端接三极管T1的发射极，另一端接电阻R105的一端，电阻R105的另一端接地，电容C102与电阻R105并联。由D1、D2、D3转换后的电流通过T1放大后在R103和R105上形成输出电压，正常排种时形成的连续负脉冲信号通过C103传入后面放大比较电路，从而实现脉冲信号和背景直流信号的分离；无落种时由D1、D2、D3产生的光电流是背景直流电流，直接注入三极管T1的基极。

过强背景直流限制电路2包含三极管T2、电阻R103、R104、R105，电容C101、C102等。三极管T2为脉冲信号放大管，三极管T2的集电极连接红外接收管D1、D2、D3的正极，电容C101并联在三极管T2的基极和发射极之间，三极管T2的基极控制信号取自于电阻R105。当T1发射极电流过大时，T2导通，分流了一部分直流电流，保证了T1工作在线性放大区。合理选择R103和R105，可使R105上的电压保持在0.7V左右，从而对过强的背景直流起到了抑制作用。由于C102的作用，T2不会对脉冲信号产生负反馈，不会影响T1对脉冲信号的放大。当背景直流电流较小时，T2不导通，背景直流不受抑制。

脉冲信号对比度增强电路3包含同相直流放大器3a和同相交流放大器3b等。同相直流放大器3a包括运算放大器U1C，电阻R201、R202、R203、R204，电容C210和二极管D4等；运算放大器U1C选用LM324单电源运算放大器，同相直流放大器3a的输入信号为取自于电阻R105的直流背景电压，通过电阻R203和电容C210滤波后送入运算放大器U1C的10脚，电阻R201接在U1C的8脚和9脚之间构成反馈电阻，U1C的8脚连接二极管D4正极。同相交流放大器3b包括运算放大器U1A，电阻R304、R305、R306、电容C103、C303。U1A的3脚接二极管D4的负极，电阻R305接在U1A的1脚和2脚之间构成反馈电阻，电容C103的一端接电阻R304的一端并连接U1A的3脚。交流放大器和直流放大器电压增益之比要求大于5，再加上T1的放大作用，得到很大的交流电压增益，使种子下落时部分遮光所产生的微弱负脉冲得到很好的放大。

比较整形电路4包含运算放大器U1D，电阻R407、R408和电容C404等。U1D的12脚接U1A的1脚，电阻R407、R408相串联并连接U1D的13脚，调整电阻R408使U1D的反向端电压略高，电阻R408和电容C404并联，U1D的14脚连接J1的4端。

发光管亮度调节电路5包含运算放大器U1B，电阻R510、R511、R512及R106、R107、R108，三极管T3，红外发光管L1、L2、L3等。运算放大器U1B选用LM324组成反相运算放大器，电阻R512接在U1B的7脚和6脚之间构成反馈电阻，U1B的5脚接电位器R510，U1B的7脚连接电阻R106的一端，R106的另一端接三极管T3基极，T3集电极连接相串联的红外发光管L1、L2、L3的负极，T3的发射极接地；电阻R511的一端连接U1B的6脚，另一端接电阻R203的一端。发光管亮度调节电路的作用是在灰尘浓度很大时提高红外二极管的发光强度，从而提高接收到的信号强度，提高了抗尘性能。

线路通断检测电路8包含连接器7，连接线9，电阻R409，三极管TA1，电阻RA1和发光管LA1。连接器7为J1、J2采用RJ45插座，连接线9采用8芯双绞线；三极管TA1基极连接J2的8端，集电极连接电阻RA1的一端，发射极接地；RA1的另一端接发光管LA1的负极，LA1的正极接电源Vcc，电阻R409一端连接J1的8端，另一端接J1的电源端。

监测器系统电路的工作原理是：当正常播种时，种子有规律的通过红外对管的光路，遮断红外光束，使光电转换装置输出信号为背景直流下的一系列负脉冲。开沟器堵塞时，种子在播种管内堆积会完全遮断红外光束，信号表现为持续的非常微弱的直流信号。发生漏播时，在一段时间内没有落种，信号表现为有一定强度的、持续的直流信号。信号检测电路的作用就是检测出以上三种信号，并将其放大整形后分别变为连续负方波脉冲、高电平和低电平。报警电路则对这三种信号进行鉴别，判断出漏播和堵塞，并分别予以报警。信号检测电路将正常排种时产生的脉冲信号和背景直流信号分离后分别送入同相交流放大器和同相直流放大器分别放大，使脉冲信号的放大倍数A2远大于背景直流的放大倍数A1，然后再将它们合成为一个信号去处理，从而大大增加脉冲信号和背景直流信号的对比度，非常有利于小麦等小粒径种子的检测。

该监测器装置的信号检测电路安装在免耕播种机开沟器的上方，报警电路则安装在拖拉机的驾驶室内，信号检测电路和报警电路之间用8芯双绞线连接；3对红外对管并联排列在排种管管壁的两侧，这样可以覆盖排种管横截面(管径24～26mm)。可对10行排种通道中的漏播、堵塞现象进行监测，并予以声光报警；为防止连接线发生缠绕脱落，在报警器上又增加了线路通断报警指示灯，对各路连接线通断进行监测，电源采用拖拉机自带的12V电瓶经降压后供电。

Claims (9)

1、一种免耕播种高抗尘排种监测器，包括信号检测电路和报警电路，由光电转换及信号预放大电路(1)，过强背景直流限制电路(2)，脉冲信号对比度增强电路(3)，比较整形电路(4)，发光管亮度调节电路(5)，红外发光管(6)，连接器(7)，线路通断检测电路(8)，连接线(9)组件组成；其特征在于：红外发光管(6)的输出端连接光电转换及信号预放大电路(1)的输入端，光电转换及信号预放大电路(1)的输出端分别连接脉冲信号对比度增强电路(3)中同相直流放大器(3a)和同相交流放大器(3b)的输入端并接发光管亮度调节电路(5)的输入端；同时，由电路(1)中送出的分离背景直流信号送入同相直流放大器(3a)和发光管亮度调节电路(5)，分离的脉冲信号送入同相交流放大器(3b)；发光管亮度调节电路(5)的输出端连接红外发光管(6)的输入端；脉冲信号对比度增强电路(3)中同相直流放大器(3a)的输出端连接同相交流放大器(3b)的输入端，将直流放大器(3a)的输出作为偏置电压；同相交流放大器(3b)的输出端连接比较整形电路(4)的输入端，比较整形电路(4)的输出端接连接器(7)的输入端，(7)的输出端通过连接线(9)连接线路通断检测电路(8)的输入端。

2、根据权利要求1所述的免耕播种高抗尘排种监测器，其特征在于光电转换及信号预放大电路(1)包含红外接收管D1、D2、D3，三极管T1，电阻R101、R102、R103、R105和电容C102；三极管T1为脉冲信号放大管，3个红外接收管D1、D2、D3相并联，其正极与三极管T1的基极连接，负极接电源正极Vcc，电阻R103的一端接三极管T1的发射极，另一端接电阻R105的一端，电阻R105的另一端接地，电容C102与电阻R105并联。

3、根据权利要求1所述的免耕播种高抗尘排种监测器，其特征在于过强背景直流限制电路(2)包含三极管T2、电阻R103、R104、R105，电容C101、C102；三极管T2为脉冲信号放大管，三极管T2的集电极连接红外接收管D1、D2、D3的正极，电容C101并联在三极管T2的基极和发射极之间，三极管T2的基极控制信号取自于电阻R105。

4、根据权利要求1所述的免耕播种高抗尘排种监测器，其特征在于脉冲信号对比度增强电路(3)包含同相直流放大器(3a)和同相交流放大器(3b)；同相直流放大器(3a)包括运算放大器U1C，电阻R201、R202、R203、R204，电容C210和二极管D4；同相直流放大器(3a)的输入信号为取自于电阻R105的直流背景电压，通过电阻R203和电容C210滤波后送入运算放大器U1C的10脚，电阻R201接在U1C的8脚和9脚之间构成反馈电阻，U1C的8脚连接二极管D4正极；同相交流放大器3b包括运算放大器U1A，电阻R304、R305、R306电容C103、C303；U1A的3脚接二极管D4的负极，电阻R305接在U1A的1脚和2脚之间构成反馈电阻，电容C103的一端接电阻R304的一端并连接U1A的3脚。

5、根据权利要求1所述的免耕播种高抗尘排种监测器，其特征在于比较整形电路(4)包含运算放大器U1D，电阻R407、R408和电容C404；U1D的12脚接U1A的1脚，电阻R407、R408相串联并连接U1D的13脚，电阻R408和电容C404并联，U1D的14脚连接J1的4端。

6、根据权利要求1所述的免耕播种高抗尘排种监测器，其特征在于发光管亮度调节电路(5)包含运算放大器U1B，电阻R510、R511、R512及R106、R107、R108，三极管T3，红外发光管L1、L2、L3；电阻R512接在U1B的7脚和6脚之间构成反馈电阻，U1B的5脚接电位器R510，U1B的7脚连接电阻R106的一端，R106的另一端接三极管T3基极，T3集电极连接相串联的红外发光管L1、L2、L3的负极，T3的发射极接地；电阻R511的一端连接U1B的6脚，另一端接电阻R203的一端。

7、根据权利要求1所述的免耕播种高抗尘排种监测器，其特征在于线路通断检测电路(8)包含连接器(7)，连接线(9)，电阻R409，三极管TA1，电阻RA1和发光管LA1；三极管TA1基极连接J2的8端，集电极连接电阻RA1的一端，发射极接地；RA1的另一端接发光管LA1的负极，LA1的正极接电源Vcc，电阻R409一端连接J1的8端，另一端接J1的电源端。

8、根据权利要求1所述的免耕播种高抗尘排种监测器，其特征在于三对红外对管并联排列在排种管管壁的两侧，可以覆盖排种管横截面，管径24～26mm。

9、根据权利要求1所述的免耕播种高抗尘排种监测器，其特征在于信号检测电路安装在免耕播种机开沟器的上方，报警电路则安装在拖拉机的驾驶室内，信号检测电路和报警电路之间用8芯双绞线连接。

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