專利名稱：精量播種機(jī)漏播自動(dòng)補(bǔ)種裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械，具體地說(shuō)，涉及一種應(yīng)用于普通播種機(jī)的漏播檢測(cè)及自動(dòng) 精確補(bǔ)種裝置，從而達(dá)到精密播種的目的。研究背景現(xiàn)有的機(jī)械精量播種機(jī)由于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，又能在我國(guó)玉米等大田作 物播種中，節(jié)省了種子、節(jié)約間苗用工、有利于幼苗的生長(zhǎng)，正在被廣泛使用。但由于單純機(jī) 械結(jié)構(gòu)的局限性，播種中漏播現(xiàn)象比較突出，以往針對(duì)漏播問(wèn)題處理方法是加大重播率或 在播種中利用人工跟隨觀察，通知停車補(bǔ)種。加大重播率浪費(fèi)種子，增加了后期間苗的工作 量。人工跟隨觀察由于播機(jī)種在播種作業(yè)時(shí)處于全封閉的狀態(tài)，僅憑人的視聽(tīng)無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn) 確地發(fā)現(xiàn)漏播，也還經(jīng)常存在因排種箱排空、排種器故障、排種轉(zhuǎn)動(dòng)軸失靈等工藝性缺陷， 導(dǎo)致一行或數(shù)行下種管不能夠正常播種，造成“斷條”漏播現(xiàn)象。同時(shí)，頻繁的停車檢查又 導(dǎo)致了生產(chǎn)率的低下和播種質(zhì)量的降低。因漏播而造成的大面積缺苗將導(dǎo)致大幅度減產(chǎn)。 出苗后進(jìn)行補(bǔ)種，補(bǔ)種部分貽誤農(nóng)時(shí)，并增加勞動(dòng)力付出?，F(xiàn)有的精密播種機(jī)，僅靠改進(jìn)排 種系統(tǒng)設(shè)計(jì)是難于徹底消除漏播現(xiàn)象的。改進(jìn)方向應(yīng)是設(shè)置落種信息反饋及補(bǔ)種自動(dòng)控制 機(jī)構(gòu)。此前，關(guān)于漏播發(fā)生后進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)種的技術(shù)方案，一種是控制壓縮機(jī)空氣閥開(kāi)啟實(shí)現(xiàn) 補(bǔ)種的自動(dòng)補(bǔ)種裝置，其增加構(gòu)件較多，成本較高。另一種是采用監(jiān)測(cè)落種是否均勻判斷漏 播，并用電機(jī)給種子初速度在和主排種器同一個(gè)下種管的方法，此種監(jiān)控方法僅能解決“斷 條”式的漏播，并且對(duì)電機(jī)性能要求高，不能進(jìn)行及時(shí)精準(zhǔn)補(bǔ)種。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種精量播種機(jī)漏播自動(dòng)補(bǔ)種裝置，克服現(xiàn)有的播種機(jī)存在 的漏播及已有的改進(jìn)技術(shù)存在的成本高、不能進(jìn)行精準(zhǔn)補(bǔ)種的不足。本發(fā)明由安裝在排種器控制系統(tǒng)和安裝于駕駛室內(nèi)的報(bào)警系統(tǒng)組成。排種器控 制系統(tǒng)包括主控制板和安裝于主排種器上的漏播監(jiān)測(cè)器、啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器，安裝在主排種器后 方的副排種器，副排種器上的主、副排種器同步檢測(cè)器和漏播監(jiān)測(cè)器，副排種器驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 其中的啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器安裝在主排種器排種滾轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，由邊緣有豁口或磁塊的碼盤或滾和固 定在機(jī)架上光或磁感應(yīng)元件構(gòu)成。漏播監(jiān)測(cè)器由光感傳感器構(gòu)成，安裝在排種器出口正下 方。副排種器上的主、副排種器同步檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)相同于主排種器上的啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器，安裝在 副排種器排種滾軸上。副排種器上的漏播監(jiān)測(cè)器與主排種器上的漏播檢測(cè)器結(jié)構(gòu)相同。排 種器主控電路板分別與啟動(dòng)檢測(cè)器、同步監(jiān)測(cè)器、主副排種器的漏播監(jiān)測(cè)器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)相連 接。報(bào)警模塊以有線或無(wú)線方式與排種器主控制系統(tǒng)相連。以上為本發(fā)明基本方案。本發(fā)明中漏播監(jiān)測(cè)器安裝在排種器與開(kāi)溝器之間、副排種器結(jié)構(gòu)與主排種器相同 為宜。副排種器在主排種器后方一個(gè)株距位置安裝，且在副排種器后方放一個(gè)標(biāo)尺，刻度為 株距，以便為漏播位置坐具體指示。本發(fā)明中排種器控制部件優(yōu)選器件為單片機(jī)為主控制器；主副排種器出口排種 漏播傳感器由4個(gè)并排的波長(zhǎng)為940nm的LSS^503E33紅外對(duì)發(fā)管組成，間距為一個(gè)玉米種子最短寬度；啟動(dòng)檢測(cè)器和同步監(jiān)測(cè)器由M0C70T4直射式光電傳感器和與排種穴相同徑 的碼盤構(gòu)成構(gòu)成；步進(jìn)電機(jī)采用57BYGH202，靜轉(zhuǎn)矩0. 85N. m，采用拖拉機(jī)12V蓄電池供電。 驅(qū)動(dòng)電路采用A3977芯片。為記錄、存儲(chǔ)播種信息和出現(xiàn)故障信息，采用掉電不丟失的數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊MC256 ；為傳輸數(shù)據(jù)設(shè)有無(wú)線通信模塊ZJ863 ；為查詢相應(yīng)的信息，設(shè)置32字符/ 屏的1602液晶顯示屏。無(wú)線報(bào)警模塊安裝于駕駛室內(nèi)，單片機(jī)為主控制器，設(shè)有無(wú)線通信 模塊ZJ863接收排種器的各種信息；采用語(yǔ)音模塊OTP YX0030AP和發(fā)光二極管來(lái)提示信 肩、ο本發(fā)明的控制軟件部分可有C或匯編語(yǔ)言編寫，為方便用戶使用采用菜單操作模 式，具體包含如下程序模塊選擇菜單的主程序、檢測(cè)補(bǔ)種子模塊、查詢漏播位置數(shù)量子模 塊、查詢已播及估算產(chǎn)量子模塊、時(shí)鐘運(yùn)行子模塊、與上位機(jī)通信子模塊、參數(shù)設(shè)置子模塊、 恢復(fù)出廠設(shè)置子模塊等組成。其中檢測(cè)補(bǔ)種子模塊中，對(duì)于啟動(dòng)檢測(cè)也采用外中斷0模式， 同時(shí)用定時(shí)器計(jì)算出兩次檢測(cè)的時(shí)間，作為計(jì)算車速的依據(jù)，在此段時(shí)間內(nèi)采用外中斷1 監(jiān)測(cè)是否有種落下，在第二次啟動(dòng)檢測(cè)中斷來(lái)時(shí)依據(jù)剛才外中斷1的監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷是否漏 播，若不漏播記錄數(shù)據(jù)，若漏播立即以當(dāng)前車速啟動(dòng)副排種器進(jìn)行補(bǔ)種，同時(shí)以一定的算法 判斷連續(xù)播種、連續(xù)漏播等問(wèn)題，同時(shí)記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，及時(shí)通過(guò)無(wú)線方式反饋給駕駛室內(nèi)的 操作者。本發(fā)明系統(tǒng)的工作原理開(kāi)始工作時(shí)，啟動(dòng)器檢測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)，系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)，在 兩次啟動(dòng)信號(hào)之間由主漏播監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)主排種器種子是否落下，若有種子落下則記錄數(shù) 量。若主排種器漏播，單片機(jī)計(jì)算臨近兩次啟動(dòng)檢測(cè)器之間主排種器的速度。立即以此速度 啟動(dòng)副排種器，使之補(bǔ)種。是即使副排種器故障，則通過(guò)無(wú)線模塊以LED和語(yǔ)音形式通知操 作者。本漏播補(bǔ)種還包括預(yù)先設(shè)置連續(xù)補(bǔ)種次數(shù)，當(dāng)連續(xù)補(bǔ)種次數(shù)超過(guò)設(shè)置限度數(shù)值，或 副排種器補(bǔ)種出問(wèn)題時(shí)，發(fā)出停車報(bào)警指示。本系統(tǒng)還可以查詢以往數(shù)據(jù)，能夠查詢已播種 子的數(shù)量，并進(jìn)行產(chǎn)量的預(yù)測(cè)。還可以查詢主排種器漏播情況，副排種器漏播和補(bǔ)種情況， 通過(guò)液晶顯示器顯示出來(lái)，已備及時(shí)補(bǔ)種和對(duì)排種器機(jī)械性能測(cè)試。本系統(tǒng)還可和上位機(jī) 連接，將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)中以備科研分析。本發(fā)明的積極效果是采用將主排種器和副排種器前后放置，間距為播種的株距， 通過(guò)傳感器檢測(cè)，單片機(jī)控制，同步監(jiān)測(cè)器與步進(jìn)電機(jī)協(xié)作工作，及時(shí)、準(zhǔn)確補(bǔ)種，解決了精 量播種機(jī)漏播的難題。經(jīng)試驗(yàn)，安裝本發(fā)明的精量播種機(jī)播種率達(dá)到99%。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)(1)將原有排種管去掉，換成漏種監(jiān)測(cè)的方管，且與開(kāi)溝器緊密連接。減少種子落 下的故障率。(2)監(jiān)測(cè)種子漏播方式的創(chuàng)新，以往采用監(jiān)測(cè)種子落下信號(hào)是否均勻來(lái)判斷是否 漏播，本系統(tǒng)引入啟動(dòng)檢測(cè)裝置，由與主排種器排種輪同軸且與排種穴同半徑的編碼器和 光遮斷器構(gòu)成。在兩次啟動(dòng)檢測(cè)器信號(hào)產(chǎn)生時(shí)必有一個(gè)種子排出，即在兩次啟動(dòng)檢測(cè)器信 號(hào)之間看漏播監(jiān)測(cè)器是否有信號(hào)產(chǎn)生，沒(méi)有視為漏播。從而達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。(3)采用滯后補(bǔ)種的方案。引入副排種器，并與主排種器大小相同，高度一致，和主 排種器轉(zhuǎn)動(dòng)同速，距離主排種器一個(gè)株距位置，這樣保證了與主排種器的播種條件相同，漏 播的補(bǔ)種不再由主排種器的排種管排出，而是在主排種器隨拖拉機(jī)行駛過(guò)后副排種器到達(dá) 該漏播位置進(jìn)行補(bǔ)種。這樣改變以往的在同一個(gè)排種管內(nèi)補(bǔ)種時(shí)，降低步進(jìn)電機(jī)速度和扭矩的要求，同時(shí)調(diào)高補(bǔ)種的精度。(4)本系統(tǒng)的供電模塊完全采用拖拉機(jī)的12V電平供電，并能精確記錄播種數(shù)量、 主排種漏播位置(即副排種補(bǔ)種的位置)及主副排種器均漏播位置，還能判斷是否為連續(xù) 漏播等。將以上數(shù)據(jù)記錄，然后可與上位機(jī)相連接，提供數(shù)據(jù)分析，以便產(chǎn)量估算和播種機(jī) 性能的自測(cè)情況等后續(xù)的生產(chǎn)和科研活動(dòng)。(5)本系統(tǒng)應(yīng)用無(wú)線方式使各個(gè)排種器與駕駛室內(nèi)的控制系統(tǒng)相連接，通過(guò)無(wú)線 的方式采集各個(gè)排種器的自身和排種狀態(tài)，并及時(shí)通知操作者。安裝簡(jiǎn)便，抗干擾性強(qiáng)，且 不需要復(fù)雜的線路連接。減少了操作過(guò)程中不必要的故障。


圖1是漏播檢測(cè)及自動(dòng)補(bǔ)種裝置的結(jié)構(gòu)原理主視圖。圖2是漏播檢測(cè)及自動(dòng)補(bǔ)種裝置的結(jié)構(gòu)原理俯視圖。圖3是主、副排種器漏播檢測(cè)器俯視圖。圖4是播種機(jī)主控總電路圖。圖5是無(wú)線報(bào)警器總電路圖。圖6是主程序流程。
具體實(shí)施例方式參閱圖1、圖2，在現(xiàn)有的播種機(jī)上增設(shè)主控制板9，在主排種器2的正下方和開(kāi)溝 器10之間安裝主排種器漏播監(jiān)測(cè)器5、主排種器排種滾軸3上安裝啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器4，在主排種 器2后方一個(gè)株距的位置上安裝副排種器7，副排種器7與主排種器2結(jié)構(gòu)相同。副排種器 排種滾軸上安裝主、副排種器同步檢測(cè)器1。副排種器7和開(kāi)溝器之間安裝副排種器漏播監(jiān) 測(cè)器6，副排種器排種滾軸8連步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)12。啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器4由邊緣有豁口或磁塊的碼 盤或滾和固定在機(jī)架上光或磁感應(yīng)元件構(gòu)成。參閱圖3，漏播監(jiān)測(cè)器5和6由光感傳感器 構(gòu)成。副排種器上的主、副排種器同步檢測(cè)器1的結(jié)構(gòu)及安裝位置相同于主排種器上的啟 動(dòng)監(jiān)測(cè)器4。副排種器上的漏播監(jiān)測(cè)器6與主排種器上的漏播檢測(cè)器5結(jié)構(gòu)及安裝位置相 同。副排種器后方放一個(gè)標(biāo)尺，刻度為株距，以便為漏播位置坐具體指示。排種器控制電路 板分別與啟動(dòng)檢測(cè)器、同步監(jiān)測(cè)器、主副排種器的漏播監(jiān)測(cè)器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)相連接。報(bào)警模塊 以有線或無(wú)線方式與排種器主控制系統(tǒng)相連。參閱圖4，本發(fā)明中排種器控制部件優(yōu)選器件為單片機(jī)為主控器。主副排種器出 口排種漏播傳感器由4個(gè)并排的波長(zhǎng)為940nm的LSS^503E33紅外對(duì)發(fā)管組成，間距為一 個(gè)玉米種子最短寬度。啟動(dòng)檢測(cè)器和同步監(jiān)測(cè)器由M0C70T4直射式光電傳感器和與排種穴 相同徑的碼盤構(gòu)成構(gòu)成。步進(jìn)電機(jī)采用57BYGH202，靜轉(zhuǎn)矩0. 85N. m，用拖拉機(jī)12V蓄電池 供電。驅(qū)動(dòng)電路采用A3977芯片。為記錄、存儲(chǔ)播種信息和出現(xiàn)故障信息，采用掉電不丟失 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊MC256 ；為傳輸數(shù)據(jù)設(shè)有無(wú)線通信模塊ZJ863 ；為查詢相應(yīng)的信息，設(shè)置32 字符/屏的1602液晶顯示屏。無(wú)線報(bào)警模塊安裝于駕駛室內(nèi)，單片機(jī)為主控制器；設(shè)有無(wú) 線通信模塊ZJ863接收排種器的各種信息；采用語(yǔ)音模塊OTP YX0030AP和發(fā)光二極管來(lái)提 /J^fn 息。參閱圖8，本發(fā)明的控制軟件部分可有C或匯編語(yǔ)言編寫，為方便用戶使用采用菜單操作模式，具體包含如下程序模塊選擇菜單的主程序、檢測(cè)補(bǔ)種子模塊、查詢漏播位置 數(shù)量子模塊、查詢已播及估算產(chǎn)量子模塊、時(shí)鐘運(yùn)行子模塊、與上位機(jī)通信子模塊、參數(shù)設(shè) 置子模塊、恢復(fù)出廠設(shè)置子模塊等組成。其中檢測(cè)補(bǔ)種子模塊中，對(duì)于啟動(dòng)檢測(cè)也采用外中 斷0模式，同時(shí)用定時(shí)器計(jì)算出兩次檢測(cè)的時(shí)間，作為計(jì)算車速的依據(jù)，在此段時(shí)間內(nèi)采用 外中斷1監(jiān)測(cè)是否有種落下，在第二次啟動(dòng)檢測(cè)中斷來(lái)時(shí)依據(jù)剛才外中斷1的監(jiān)測(cè)結(jié)果判 斷是否漏播，若不漏播記錄數(shù)據(jù)，若漏播立即以當(dāng)前車速啟動(dòng)副排種器進(jìn)行補(bǔ)種，同時(shí)以一 定的算法判斷連續(xù)播種、連續(xù)漏播等問(wèn)題，同時(shí)記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，及時(shí)通過(guò)無(wú)線方式反饋給駕 駛室內(nèi)的操作者。
權(quán)利要求
1.精量播種機(jī)漏播自動(dòng)補(bǔ)種裝置，其特征是由安裝在排種器控制系統(tǒng)和安裝于駕駛 室內(nèi)的報(bào)警系統(tǒng)組成；排種器控制系統(tǒng)包括主控制板和安裝于主排種器上的漏播監(jiān)測(cè)器、 啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器，安裝在主排種器后方的副排種器，副排種器上的主、副排種器同步檢測(cè)器和漏 播監(jiān)測(cè)器，副排種器驅(qū)動(dòng)電機(jī)；其中的啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器安裝在主排種器排種滾轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，由邊緣 有豁口或磁塊的碼盤或滾和固定在機(jī)架上光或磁感應(yīng)元件構(gòu)成；漏播監(jiān)測(cè)器由光感傳感器 構(gòu)成，安裝在排種器出口正下方；副排種器上的主、副排種器同步檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)相同于主排 種器上的啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器，安裝在副排種器排種滾軸上；副排種器上的漏播監(jiān)測(cè)器與主排種器 上的漏播檢測(cè)器結(jié)構(gòu)相同；排種器主控制電路板分別與啟動(dòng)檢測(cè)器，同步監(jiān)測(cè)器，主、副排 種器的漏播監(jiān)測(cè)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)相連接；報(bào)警模塊以有線或無(wú)線方式與排種器主控制系統(tǒng)相 連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精量播種機(jī)漏播自動(dòng)補(bǔ)種裝置，其特征是漏播監(jiān)測(cè)器安裝 在排種器與開(kāi)溝器之間，副排種器結(jié)構(gòu)與主排種器相同，副排種器在主排種器后方一個(gè)株 距位置安裝，且在副排種器后方放一個(gè)標(biāo)尺，標(biāo)尺刻度為株距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精量播種機(jī)漏播自動(dòng)補(bǔ)種裝置，其特征是單片機(jī)為主控制 器；主副排種器出口排種漏播傳感器由4個(gè)并排的波長(zhǎng)為940nm的LSSIR503E33紅外對(duì)發(fā) 管組成，間距為一個(gè)玉米種子最短寬度；啟動(dòng)檢測(cè)器和同步監(jiān)測(cè)器由M0C70T4直射式光電 傳感器和與排種穴相同徑的碼盤構(gòu)成構(gòu)成；步進(jìn)電機(jī)采用57BYGH202，靜轉(zhuǎn)矩0. 85N. m，用 拖拉機(jī)12V蓄電池供電；驅(qū)動(dòng)電路采用A3977芯片；記錄、存儲(chǔ)播種信息和出現(xiàn)故障信息采 用掉電不丟失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊24C256 ；用無(wú)線通信模塊ZJ863傳輸數(shù)據(jù)；查詢相應(yīng)的信息 設(shè)置32字符/屏的1602液晶顯示屏；無(wú)線報(bào)警模塊安裝于駕駛室內(nèi)，單片機(jī)為主控制器； 設(shè)有無(wú)線通信模塊ZJ863接收排種器的各種信息；采用語(yǔ)音模塊0TPYX0030AP和發(fā)光二極 管來(lái)提示信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精量播種機(jī)漏播自動(dòng)補(bǔ)種裝置，其特征是控制軟件部分用C 或匯編語(yǔ)言編寫，采用菜單操作模式，所包含程序模塊有選擇菜單的主程序、檢測(cè)補(bǔ)種子 模塊、查詢漏播位置數(shù)量子模塊、查詢已播及估算產(chǎn)量子模塊、時(shí)鐘運(yùn)行子模塊、與上位機(jī) 通信子模塊、參數(shù)設(shè)置子模塊、恢復(fù)出廠設(shè)置子模塊組成。
全文摘要
精量播種機(jī)漏播自動(dòng)補(bǔ)種裝置，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械?？朔F(xiàn)有的播種機(jī)存在的漏播及已有的改進(jìn)技術(shù)存在的成本高、不能進(jìn)行精準(zhǔn)補(bǔ)種的不足。本發(fā)明由安裝在排種器控制系統(tǒng)和安裝于駕駛室內(nèi)的報(bào)警系統(tǒng)組成。排種器控制系統(tǒng)包括主控電路板和安裝于主排種器上的漏播監(jiān)測(cè)器、啟動(dòng)監(jiān)測(cè)器，安裝在主排種器后方的副排種器，副排種器上的主、副排種器同步檢測(cè)器和漏播監(jiān)測(cè)器，副排種器驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本發(fā)明的積極效果是采用將主排種器和副排種器前后放置，間距為播種的株距，通過(guò)傳感器檢測(cè)，CPU控制，同步監(jiān)測(cè)器與步進(jìn)電機(jī)協(xié)作工作，及時(shí)、準(zhǔn)確補(bǔ)種，解決了精量播種機(jī)漏播的難題。經(jīng)試驗(yàn)，安裝本發(fā)明的精量播種機(jī)播種率達(dá)到99％。
文檔編號(hào)A01C7/20GK102084746SQ20091021793
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者宮鶴, 李士軍, 郭穎 申請(qǐng)人:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)