[实用新型]一种利用电容法检测物料成分和重量的智能食槽

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用电容法检测物料成分和重量的智能食槽。

背景技术

食槽是现代自动化养猪场的必备设备，但目前市场现有产品中，只有两种食槽，分别如下：

第一种食槽没有检测反馈设备，如nadap公司和农科所生产的设备，这些设备只有针对母猪，这种食槽具有使用简单的优点，但使用前必须进行一个星期以上的培训，目的是让猪只适应这种食槽，把每次投料都吃的干净；如果猪只进入食槽，食槽投料了但由于某种原因没吃料，会造成饲料浪费的情况。

第二种食槽具有称重反馈设备，这种设备是检测食槽中有一定量的料就不继续投料，其具有可以准确反馈食槽中有多少料的优点，但如果食槽存一定量的水，也会认为存在一定量的料，就不投料，除非猪会把水喝完，而且称重设备成本高，容易损坏，由于猪的生物特性，喜欢用嘴巴去拱东西，而且力气较大。容易造成设备的损坏。

另外，以上两种食槽均不具有识别食槽内物料成分的功能，在错误投料或者投入的物料成分偏差较大的情况下，并不能给出反馈信息。

发明内容

为了克服以上技术的不足并满足市场的需要，本实用新型的目的在于提供一种智能食槽, 智能检测食槽内物料的成分以及剩料的数量，避免浪费饲料。

理论上，在两个平行电极之间的电容值C可利用以下方程式计算得出：

                                                

其中Q为电荷量，?V为电势差，ε₀ 为相对介电常数，A为电极的面积，d为电极之间的距离。

这样，若测量环境的变化使上式中Ａ、ｄ和ε₀三个参数中任意一个发生变化，都会引起电容量的相应变化。通过配置合适的测量电路，即可将电容值的变化转换为所需要的测试值。

具体来说，如果保持其中两个参数不变，而仅仅改变另外一个参数，而且使该参数与被测量参数之间存在某一函数关系，那么被测量参数的变化就可以直接由电容量Ｃ的变化反映出来。比如，在面积A和距离d已知而且不变的情况，计算获得相对介电常数ε₀ 的值，然后再根据相对介电常数ε₀的值得出物料的成分；或者，在面积A和相对介电常数ε₀已知而且不变时，获得电极之间的距离d的值，在根据d的值估算出物料的重量。

根据以上原理，本实用新型采取的技术方案为：

一种利用电容法检测物料成分和重量的智能食槽，其包括盛装物料的容器以及布置在容器上并具有一定表面积的一对或者多对板状电极，所述电极与根据测量出的电极间的电容量计算电极间介质的相对介电常数和电极间的距离进而分别估算出物料成分和重量的估值装置相连接。

作为以上技术方案的一种优化，电极平行布置在容器的相对侧壁上。

作为以上技术方案的一种优化，金属制成的容器的一侧壁为电极。

作为以上技术方案的一种优化，电极在容器的侧壁和底部上垂直布置。

作为以上技术方案的一种优化，电极平行布置在容器的底部。

本实用新型的有益效果是：

相比市场上现有的食槽产品，本实用新型所提出的智能食槽使用电容检测技术，具有成本低，使用简单，不容易损坏等优点。本实用新型所使用的电容检测技术在识别剩余物料的重量的同时还能简单识别食槽内的物料成分，如果与平常喂料成分差异很大（如全是水，或者水很多，料太少），就能识别出来。配合相应的智能喂养系统，很好的解决猪对新的食槽环境的适应过程，尤其是从自由采食到定量投食，可以达到节省饲料和药水、塑体、早期疾病防控等功能。

附图说明

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为平行板电容模型；

图2为金属容器的成分测量示意图；

图3为非金属容器的成分测量示意图；

图4为重量测量的示意图。

具体实施方式

在两个平行板电极之间的电容值C可利用以下方程式计算得出：

 

其中Q为电荷量，?V为电势差，ε₀ 为相对介电常数，A为电极的面积，d为电极之间的距离。

这样，若测量环境的变化使上式中Ａ、ｄ和ε₀等3个参数中任意一个发生变化，都会引起电容量的相应变化。通过配置合适的测量电路，即可将电容值的变化转换为所需要的测试值。