[发明专利]撒肥机的颗粒肥料余量检测装置

说明书

一种撒肥机的颗粒肥料余量检测装置，由参考电容、测量电容、等电位环、信号采集板卡和支架组成。参考电容和测量电容是各由4～10片等量的偶数极板构成的电容器，极板等间隔隔离、奇偶序号分别接入振荡信号正负引脚。等电位环环绕在每片参考电容和测量电容的极板外圈。信号采集板卡产生振荡信号，通过阻容式电桥电路，参考电容和测量电容之间产生的信号差异，通过信号放大电路、有效值转换电路之后获得直流模拟信号，PIC18F25K80完成A/D的转换，并能通过USART或CAN电路把数据发送出去。撒肥机作业时，参考电容内充满颗粒肥料，而测量电容内的颗粒肥料反映了料箱内实时余量——既可在驾驶室显示，也可通过无线数传模块传送到远程的服务器中，构成精准农业的基础数据。

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及撒肥机械的参数检测技术。

背景技术

传统的化肥施用采用人工手抛，存在劳动效率较低、抛洒不均匀、影响作业人员健康的问题，近年来，撒肥机在我国获得了大量的推广，农民只需要开着拖拉机，撒肥机就均匀地抛撒化肥，劳动效率大幅提高了，工作的舒适性也显著改善了。形式上存在单盘撒肥机、双盘撒肥机，以禹城禹明机械有限公司生产的双盘撒肥机为例，其料箱容量为1000升，抛撒的半径达到15米。当今农业污染也逐渐受到公众的重视，国家已经制定政策，要求从2018年起，我国的农田化肥总用量必须逐年减少，因此现有的简单的机械式抛撒化肥技术必须进行改进，使得管理部门能掌握实际的化肥使用量。作业撒肥作业的拖拉机驾驶员，需要时刻扭头关注身后撒肥机内的肥料余量和抛撒的效果，这增加了作业的不舒适性，迫切需要某种电测技术增加他对机具状态的实时了解。

已经有学者对料位检测的传感器技术进行了研究，例如李文联(一种双电容式料位传感器[J]，传感器技术，2003，Vol.22(8)：60-62)设计了一种双电容式料位传感器，采用两对平行极板构成两只背靠背的电容，其中一只电容充满待检测物料，另一只电容实时检测用。这样有效减少由于因温度和湿度造成的测量误差。曹英荣(虚拟电容式传感器检测系统的设计与应用[J]，传感器技术，2005，Vol.24(11)：53-55)设计的电容式传感器采用了等电位环结构，提高测量的精确性。美国堪萨斯州立大学研制的(席新明，基于频率响应特性的生物燃油混合比检测[J]，西北农林科技大学学报，2010，Vol.38(7):216-220)生物燃油混合比检测传感器在紧凑的容器内采用平行的多片极板提高总电容量，实验表明了非常准确的混合比预测结果。可见，采用电容式传感器是可以测量容器内颗粒类物质的容量的。

为了克服现有的撒肥机的不足，本发明提供了一种检测颗粒肥料余量的装置，该装置不仅能以电信号表示实时的料位，而且具备发送信息给云端服务器的功能，为精准农业提供准确的数字化信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在撒肥机的倒圆锥形状料箱的出料口正上方、靠近出料口的侧壁上，通过螺栓联结把一套颗粒肥料传感器固定安装。信号采集板卡固定在料箱外侧箱架横梁上，颗粒肥料传感器与信号采集板卡之间电连接。当颗粒肥料从上方进料口倒入撒肥机，颗粒肥料会自然地填入颗粒肥料传感器的极板之间的间隙，随着撒肥机消耗掉颗粒肥料，极板之间的颗粒肥料的容量下降，相当于极板之间的介电常数发送了变化。