專利名稱：一種利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽。
背景技術(shù)：
食槽是現(xiàn)代自動(dòng)化養(yǎng)豬場(chǎng)的必備設(shè)備，但目前市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品中，只有兩種食槽，分別如下第一種食槽沒(méi)有檢測(cè)反 饋設(shè)備，如nadap公司和農(nóng)科所生產(chǎn)的設(shè)備，這些設(shè)備只有針對(duì)母豬，這種食槽具有使用簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但使用前必須進(jìn)行一個(gè)星期以上的培訓(xùn)，目的是讓豬只適應(yīng)這種食槽，把每次投料都吃的干凈；如果豬只進(jìn)入食槽，食槽投料了但由于某種原因沒(méi)吃料，會(huì)造成飼料浪費(fèi)的情況。第二種食槽具有稱重反饋設(shè)備，這種設(shè)備是檢測(cè)食槽中有一定量的料就不繼續(xù)投料，其具有可以準(zhǔn)確反饋食槽中有多少料的優(yōu)點(diǎn)，但如果食槽存一定量的水，也會(huì)認(rèn)為存在一定量的料，就不投料，除非豬會(huì)把水喝完，而且稱重設(shè)備成本高，容易損壞，由于豬的生物特性，喜歡用嘴巴去拱東西，而且力氣較大。容易造成設(shè)備的損壞。另外，以上兩種食槽均不具有識(shí)別食槽內(nèi)物料成分的功能，在錯(cuò)誤投料或者投入的物料成分偏差較大的情況下，并不能給出反饋信息。
發(fā)明內(nèi)容為了克服以上技術(shù)的不足并滿足市場(chǎng)的需要，本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能食槽，智能檢測(cè)食槽內(nèi)物料的成分以及剩料的數(shù)量，避免浪費(fèi)飼料。理論上，在兩個(gè)平行電極之間的電容值C可利用以下方程式計(jì)算得出
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+ ;ΔΓ； 其中Q為電荷量,AV為電勢(shì)差，ε ^為相對(duì)介電常數(shù)，A為電極的面積，d為電極之間的距離。這樣，若測(cè)量環(huán)境的變化使上式中A、d和ε ^三個(gè)參數(shù)中任意一個(gè)發(fā)生變化，都會(huì)引起電容量的相應(yīng)變化。通過(guò)配置合適的測(cè)量電路，即可將電容值的變化轉(zhuǎn)換為所需要的測(cè)試值。具體來(lái)說(shuō)，如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而僅僅改變另外一個(gè)參數(shù)，而且使該參數(shù)與被測(cè)量參數(shù)之間存在某一函數(shù)關(guān)系，那么被測(cè)量參數(shù)的變化就可以直接由電容量C的變化反映出來(lái)。比如，在面積A和距離d已知而且不變的情況，計(jì)算獲得相對(duì)介電常數(shù)％的值，然后再根據(jù)相對(duì)介電常數(shù)ε ^的值得出物料的成分；或者，在面積A和相對(duì)介電常數(shù)％已知而且不變時(shí)，獲得電極之間的距離d的值，在根據(jù)d的值估算出物料的重量。根據(jù)以上原理，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為一種利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽，其包括盛裝物料的容器以及布置在容器上并具有一定表面積的一對(duì)或者多對(duì)板狀電極，所述電極與根據(jù)測(cè)量出的電極間的電容量計(jì)算電極間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)和電極間的距離進(jìn)而分別估算出物料成分和重量的估值裝置相連接。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，電極平行布置在容器的相對(duì)側(cè)壁上。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，金屬制成的容器的一側(cè)壁為電極。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，電極在容器的側(cè)壁和底部上垂直布置。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，電極平行布置在容器的底部。本實(shí)用新型的有益效果是相比市場(chǎng)上現(xiàn)有的食槽產(chǎn)品，本實(shí)用新型所提出的智能食槽使用電容檢測(cè)技術(shù)， 具有成本低，使用簡(jiǎn)單，不容易損壞等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型所使用的電容檢測(cè)技術(shù)在識(shí)別剩余物料的重量的同時(shí)還能簡(jiǎn)單識(shí)別食槽內(nèi)的物料成分，如果與平常喂料成分差異很大(如全是水，或者水很多，料太少)，就能識(shí)別出來(lái)。配合相應(yīng)的智能喂養(yǎng)系統(tǒng)，很好的解決豬對(duì)新的食槽環(huán)境的適應(yīng)過(guò)程，尤其是從自由采食到定量投食，可以達(dá)到節(jié)省飼料和藥水、塑體、早期疾病防控等功能。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖I為平行板電容模型；圖2為金屬容器的成分測(cè)量示意圖；圖3為非金屬容器的成分測(cè)量示意圖；圖4為重量測(cè)量的示意圖。
具體實(shí)施方式
在兩個(gè)平行板電極之間的電容值C可利用以下方程式計(jì)算得出
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:ΔΓ. d其中Q為電荷量,AV為電勢(shì)差，ε ^為相對(duì)介電常數(shù)，A為電極的面積，d為電極之間的距離。這樣，若測(cè)量環(huán)境的變化使上式中A、d和^等3個(gè)參數(shù)中任意一個(gè)發(fā)生變化，都會(huì)引起電容量的相應(yīng)變化。通過(guò)配置合適的測(cè)量電路，即可將電容值的變化轉(zhuǎn)換為所需要的測(cè)試值。即是說(shuō)，如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而僅僅改變另外一個(gè)參數(shù)，而且使該參數(shù)與被測(cè)量參數(shù)之間存在某一函數(shù)關(guān)系，那么被測(cè)量參數(shù)的變化就可以直接由電容量C的變化反映出來(lái)。比如，在面積A和距離d已知而且不變的情況，計(jì)算獲得相對(duì)介電常數(shù)^的值，然后再根據(jù)相對(duì)介電常數(shù)^的值得出物料的成分；或者，在面積A和相對(duì)介電常數(shù)％已知而且不變時(shí)，獲得電極之間的距離d的值，在根據(jù)d的值估算出物料的重量。根據(jù)這一原理，本實(shí)用新型的目的得以實(shí)現(xiàn)。參見(jiàn)

圖1、2、3和4，本實(shí)用新型所公開(kāi)的智能食槽具有一個(gè)容器I以及設(shè)置在容器I側(cè)壁或者底部的一對(duì)或者多對(duì)電極2，所述電極2與估值裝置(即測(cè)量電路)相連接。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于測(cè)量物料成分的I對(duì)電極2(電極a和電極b)分別設(shè)置在容器相對(duì)的側(cè)面上。對(duì)于導(dǎo)電的金屬容器1，可采用圖2的方法，其中片狀電極a平行放置在金屬容器I的一個(gè)側(cè)壁上，并采用金屬容器I的另一個(gè)側(cè)壁為電極b。當(dāng)物料滿過(guò)檢測(cè)點(diǎn)(電極a)位置時(shí)，電極a和電極b之間的電容，有明顯的變化。在容器的電極a的水平面位置增加若干電極a，可提高測(cè)量精度。在容器垂直位置放置多個(gè)電極2，可測(cè)量不同高度的物料。在本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于測(cè)量物料成分的I對(duì)電極2同樣分別設(shè)置在容器相對(duì)的側(cè)面上，但其中容器I為非金屬容器，即容器I不導(dǎo)電。如圖3所示，電極a和電極b均為片狀電極，分別平行設(shè)置在容器I的相對(duì)側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。同樣地，當(dāng)物料滿過(guò)檢測(cè)點(diǎn)(電極a)位置時(shí)，電極a和電極b之間的電容，有明顯的變化。在容器的電極a的水平面位置增加若干測(cè)試電極a，可提高測(cè)量精度。在容器垂直位置放置多個(gè)電極2，可測(cè) 量不同高度的物料。對(duì)于以上兩個(gè)實(shí)施例，其中一個(gè)電極2可設(shè)置在容器底部，也可達(dá)到同樣的效果。對(duì)于物料重量的測(cè)量，參加圖4，兩個(gè)電極2平行放置在容器I底部，并互相之間隔開(kāi)一定的距離，其中，舉例來(lái)說(shuō)，電極a固定在容器I底部，而電極b固定在支撐容器I的支撐面上，容器I與支撐面之間設(shè)有彈性支撐物，而電極a和電極b之間充有具有已知相對(duì)介電常數(shù)ε ^的介質(zhì)。這樣，當(dāng)容器I總物料重量變化時(shí)，電極a和電極b之間的距離d在物料的重量壓力下隨之變化，根據(jù)電容值C的變化，估值裝置即可高精度推算物料重量。以上所述只是本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，只要是以基本相同的手段實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽，其特征在于其包括盛裝物料的容器(I)以及布置在容器(I)上并具有一定表面積的一對(duì)或者多對(duì)板狀電極(2)，所述電極(2 )與根據(jù)測(cè)量出的電極(2 )間的電容量計(jì)算電極(2 )間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)和電極(2 )間的距離進(jìn)而分別估算出物料成分和重量的估值裝置相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽，其特征在于電極(2)平行布置在容器(I)的相對(duì)側(cè)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽，其特征在于金屬制成的容器(I)的一側(cè)壁為電極(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽，其特征在于電極(2 )在容器(I)的側(cè)壁和底部上垂直布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽，其特征在于電極(2 )平行布置在容器(I)的底部?！?br> 專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種利用電容法檢測(cè)物料成分和重量的智能食槽，包括盛裝物料的容器以及布置在容器上并具有一定表面積的一對(duì)或者多對(duì)板狀電極，所述電極與根據(jù)測(cè)量出的電極間的電容量計(jì)算電極間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)和電極間的距離進(jìn)而分別估算出物料成分和重量的估值裝置相連接。本實(shí)用新型所提出的智能食槽使用電容檢測(cè)技術(shù)，具有成本低，使用簡(jiǎn)單，不容易損壞等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型所使用的電容檢測(cè)技術(shù)在識(shí)別剩余物料的重量的同時(shí)還能簡(jiǎn)單識(shí)別食槽內(nèi)的物料成分，可以達(dá)到節(jié)省飼料和藥水、塑體、早期疾病防控等功能。
文檔編號(hào)G01N27/22GK202635302SQ20122020587
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者楊棟, 王曉昀 申請(qǐng)人:珠海同方愛(ài)德科技有限公司