一種插秧機精量施肥控制裝置和插秧機的製作方法

2023-07-15 11:51:26

本發明涉及農用機械領域，特別涉及一種插秧機精量施肥控制裝置和插秧機。

背景技術：

插秧機是將稻苗植入稻田中的一種農業機械。進行種植時，首先以插秧爪從苗床中取出數株稻苗植入田中的泥土，在插秧機的後方設置有施肥裝置，施肥裝置用於對稻田施肥。

如圖1所示，cn205378527u號專利公開了一種插秧機船板，插秧機船板1的底部設有多個起壟器2；插秧機船板1上開設有施肥孔4，施肥孔4位於兩個相鄰的起壟器2之間，插秧機船板1的施肥孔4內固定設有導管5。導管5既可以導送肥料顆粒，還能夠對螺旋軸起到支撐定位的作用。施肥孔4處的插秧機船板1的底部設有開溝器6和覆土板7。開溝器6具有錐形部，錐形部位於施肥孔4的前方(以插秧機作業時的行駛方向為前方)，開溝器6開出施肥溝，引導肥料進入施肥溝，在插秧機船板1本體上的施肥孔4的周圍設有若干施肥裝置8的安裝座9。

上述技術方案不足在於：

1、開溝器6與稻田接觸面為平面，施肥孔4豎直布置，施肥孔4位於接觸面上。當開溝器6沉於稻田的肥溝內，肥土會倒灌至施肥孔4內，容易造成施肥孔4被堵塞，造成施肥不均勻。

2、由於開溝器6與稻田接觸面為平面，施肥孔4位於接觸面上。當肥料從施肥孔4排出後，容易被開溝器6颳走，使施肥深度和位置不確定，造成施肥不均勻。

3、由於開溝器6與稻田接觸面為平面，施肥孔4位於接觸面上。肥料從施肥孔4排出後，無法儘快覆蓋，造成被水流衝走。另外，在實際應用中開溝器6也容易掛草。

4、由於開溝器6安裝在插秧機船板1上，無法調節施肥深度，無法調節施肥深度與插秧深度比值，更無法實現施肥深度大於插秧深度。

cn105850315a號專利公開了插秧機精量施肥控制裝置和cn204860030u號專利公開了一種水稻插秧智能施肥裝置，上述現有技術均沒有解決準確控制施肥量的問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明提出一種插秧機精量施肥控制裝置和插秧機。

一方面，本發明提供了一種插秧機精量施肥控制裝置，包括第一轉速傳感器、顯示控制單元、主控制單元、施肥電機；第一轉速傳感器檢測插秧速度，主控制單元的輸入端連接第一轉速傳感器；施肥電機與施肥輸送機構的施肥螺杆連接，施肥電機驅動施肥螺杆轉動，主控制單元的輸出端連接施肥電機，主控制單元控制施肥電機轉速；顯示控制單元與主控制單元採用串口連接，進行數據通訊；

主控制單元內設置有存儲模塊，在存儲模塊內存儲有施肥控制程序，施肥控制程序包括株距、株距對應的最大插秧速度r1、最大插秧速度r1對應的施肥電機轉速r2、最大插秧速度r1對應的施肥量a(kg/畝)；如果在顯示控制單元中設定實際施肥量為a及株距，主控制單元實際檢測的實際插秧速度為r1時，施肥電機的理論轉速r2；主控制單元根據r2＝(r2×a×r1)÷(a×r1)計算得出施肥電機的理論轉速r2。

進一步地，包括第二轉速傳感器，第二轉速傳感器實時檢測施肥螺杆轉速，主控制單元的輸入端連接第一轉速傳感器，獲得施肥電機的實際轉速；當施肥電機的實際轉速偏離主控制單元計算得到的施肥電機的理論轉速r2一定範圍時，主控制單元微調施肥電機電壓值，使施肥電機的實際轉速值接近施肥電機的理論轉速值。

進一步地，當施肥電機的實際轉速與施肥電機的理論轉速r2相差±5轉時，主控制單元微調施肥電機電壓值，使施肥電機的實際轉速值接近施肥電機的理論轉速值。

進一步地，當出現施肥螺杆堵死，施肥電機堵轉時，主控制單元會自行排除堵轉故障，當無法排除堵轉故障時，顯示控制單元自動報警提醒。

進一步地，包括發動機、第一變速器、第二變速器、插秧機行駛系統、插秧裝置、檔位傳感器；發動機動力首先傳遞給第一變速器，第一變速器一部分動力傳遞給插秧機行駛系統，另一部分動力傳遞給插秧裝置；檔位傳感器檢測第二變速器檔位，主控制單元的輸入端連接檔位傳感器，主控制單元獲取檔位傳感器信號獲得株距值。

進一步地，在插秧機上安裝行駛速度傳感器，行駛速度傳感器檢測插秧機行駛速度，主控制單元的輸入端連接行駛速度傳感器；主控制單元通過計算插秧機行駛速度與插秧速度比值獲得株距值。

進一步地，施肥輸送機構包括肥料箱，在肥料箱內安裝有肥料傳感器，肥料傳感器用於檢測肥料箱內的肥料量；主控制單元的輸入端連接肥料傳感器；當肥料箱缺肥，主控制單元也會自動報警進行提醒。

另外，本發明還提供了一種插秧機，包括上述的插秧機精量施肥控制裝置。

本發明提供的一種插秧機精量施肥控制裝置和插秧機，實現精準控制施肥量，避免施肥螺杆堵死或堵轉造成施肥不準確，避免用戶設定株距值與實際株距值不一致，造成施肥不準確等問題。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為現有技術的插秧機船板示意圖；

圖2為本發明的一種插秧機示意圖；

圖3為本發明的拆除施肥裝置的插秧機示意圖；

圖4為本發明的插秧裝置示意圖；

圖5為圖2的施肥裝置示意圖；

圖6為圖2的插秧爪旋轉軸速度傳感器結構示意圖；

圖7為圖2的發動機動力傳遞路線圖；

圖8為圖5的開溝滑草板與輸送管安裝示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。

本發明所述的前方是指插秧機行駛前進方向，也就是插秧機的駕駛室方向。

本發明所述的後方是指插秧機行駛前進的反方向。

本發明所述的株距是指插秧機向前行駛時，前後秧苗之間的距離。

如圖2至圖8所示，本發明優選了一種插秧機。如圖2所示，在車體10上安裝有發動機、第一變速器、第二變速器、插秧機行駛系統(圖中未示出)，在車體10上設置有駕駛室11，在車體10下方安裝有前車輪13和後車輪14，在駕駛室11位置安裝有顯示控制單元12。在插秧機的後方安裝有插秧裝置和施肥裝置16。

如圖7所示，發動機動力傳遞路線如下：發動機動力首先傳遞給第一變速器，第一變速器一部分動力傳遞給插秧機行駛系統，另一部分動力傳遞給插秧傳動軸26(如圖3所示)。如圖3和圖4所示，插秧傳動軸26驅動插秧爪傳動軸24，插秧爪傳動軸24通過齒輪箱或者鏈條驅動插秧爪旋轉軸21旋轉，插秧爪旋轉軸21驅動插秧爪15旋轉，實現插秧作業。操縱第一變速箱檔位，可以控制插秧機行駛速度和插秧速度。操縱第二變速箱檔位，可以控制插秧速度和秧苗株距，秧苗株距由插秧機行駛速度和插秧速度比值決定，也就是由第二變速箱速比決定，在第二變速箱上安裝有檔位傳感器。

如圖3和圖4所示，插秧裝置與車體10之間安裝有兩個連杆17，兩個連杆17、插秧裝置、車體10構成平行四邊形機構，升降油缸27兩端分別與車體10和連杆17鉸接，在平行四邊形機構的作用下，可以使插秧裝置水平升降。

插秧裝置包括苗臺25、插秧傳動軸26、苗量調節杆19、苗量調節旋轉軸20、插秧爪傳動軸24、插秧爪旋轉軸21、插秧爪15。苗量調節杆19驅動苗量調節旋轉軸20旋轉，使苗臺25上下升降調節苗量。插秧傳動軸26驅動插秧爪傳動軸24，插秧爪傳動軸24通過齒輪箱或者鏈條驅動插秧爪旋轉軸21旋轉，插秧爪旋轉軸21驅動插秧爪15旋轉，插秧爪15從苗臺25中取苗，實現插秧作業。在插秧爪旋轉軸21上安裝有第一轉速傳感器，第一轉速傳感器用於檢測插秧爪旋轉軸21轉速。

如圖2和圖6所示，第一轉速傳感器包括感應齒輪150和檢測元件151，感應齒輪150安裝在插秧爪旋轉軸21上，檢測元件151安裝在插秧裝置上。

如圖3和圖4所示，在插秧裝置下方安裝有浮舟22，浮舟調節旋轉軸23與浮舟22連接，在插秧裝置上安裝有插秧深度調節杆19，插秧深度調節杆19驅動浮舟調節旋轉軸23旋轉，帶動浮舟22上下升降，使插秧裝置上下升降調節插秧深度。由於施肥裝置16安裝在插秧裝置上，插秧裝置上下升降，施肥裝置16也隨之升降調節施肥深度。浮舟22上下升降，不僅調節了插秧深度，而且還調節了施肥深度。

如圖2和圖5所示，插秧機施肥裝置16安裝在插秧裝置上，其包括施肥輸送機構，施肥輸送機構包括支架160、肥料箱161、軟管162、輸送管163、施肥螺杆165、進料管164、施肥電機170、第二轉速傳感器169。肥料箱161和輸送管163安裝在支架160上，施肥螺杆165位於輸送管163內，施肥電機170與施肥螺杆165連接，施肥電機170驅動施肥螺杆165轉動，進料管164與輸送管163中部連接；輸送管163向前傾斜安裝，軟管162兩端與肥料箱161和進料管164連接。施肥電機170自帶有減速器，施肥電機170通過減速器驅動施肥螺杆165轉動。為了檢測肥料箱161內的肥料量，在肥料箱161內安裝有肥料傳感器，肥料傳感器用於檢測肥料箱161內的肥料量。第二轉速傳感器169用於檢測施肥螺杆165轉速，從而可以得出施肥電機170的實際轉速。

由於插秧機施肥裝置16安裝在包括插秧裝置上，插秧深度調節杆19通過調節浮舟22高度，使插秧裝置升降，實現調節插秧深度。由於插秧機施肥裝置16安裝在包括插秧裝置上，插秧深度調節杆19調節浮舟22高度，插秧機施肥裝置16也隨之升降，施肥深度隨插秧深度同步升降。施肥深度和插秧深度不相等，本發明優選採用施肥深度大於插秧深度，可使肥料施到秧苗根下部側面，泥面以下45mm，促進秧苗根部充分吸取，提高肥料利用率和水稻產量。本發明也可以採用施肥深度小於插秧深度。

為了調節施肥深度與插秧深度差值，包括施肥深度調節板166，支架160通過施肥深度調節板166與插秧裝置上。在施肥深度調節板166上下方向安裝有多排螺栓孔，當需要調低施肥深度與插秧深度差值時，可以將施肥深度調節板166上層螺栓孔與支架160連接，當需要調高施肥深度與插秧深度差值時，可以將施肥深度調節板166下層螺栓孔與支架160連接。因此，通過調節可以調節施肥深度與插秧深度差值，實現施肥深度大於或小於插秧深度。

為了解決了開溝滑草板和覆泥板掛草技術難題。由於插秧機施肥裝置位於插秧爪後方，如果開溝滑草板和和覆泥板掛草會造成秧苗被雜草颳倒。另外，為了解決了施肥不均勻，施肥深度不一致等技術難題。如圖5所示，插秧機施肥裝置16還包括開溝滑草板167，開溝滑草板167豎直安裝在輸送管163的排肥口端，開溝滑草板167向插秧機行駛前方延伸；開溝滑草板167包括第一斜邊b和第二斜邊a，第一斜邊b和第二斜邊a相連接形成鈍角，輸送管163向前傾斜安裝，輸送管163的排肥口位於第一斜邊b上，第二斜邊a位於第一斜邊b前方；第一斜邊b與水平面形成第一夾角r1，第二斜邊a與水平面形成第二夾角r2。第二夾角r2小於25度。

開溝滑草板167與稻田接觸部位是一個鈍角，輸送管163的排肥口傾斜，可以防止輸送管163的排肥口被堵塞。由於第二夾角小於25度，經過多次試驗證明，開溝滑草板不掛草。如果第二夾角大於25度，開溝滑草板必然掛草。同時在水流衝擊下可將泥土迅速覆蓋肥料，防止肥料被水流衝走，因此，本發明的開溝滑草板167不盡具有開溝功能，還可以初步覆蓋肥料功能，防止肥料被水流衝走，實現施肥均勻，施肥深度一致。

為了防止開溝滑草板167掛草，在進一步地技術方案中，開溝滑草板167包括左側板和右側板，輸送管163位於左側板和右側板之間，左側板和右側板通過螺釘固定。左側板為左側面，右側板為右側面，第一斜邊b和第二斜邊a圓弧過渡，第一斜邊b與左側面及右側面圓弧過渡，第二斜邊a與左側面及右側面圓弧過渡。開溝滑草板167包括第三斜邊c，第二斜邊a和第三斜邊c圓弧過渡形成鈍角，第三斜邊c與左側面及右側面圓弧過渡。

為了防止肥料被水流衝走，使肥料儘快被泥土覆蓋，在進一步地技術方案中，覆泥板168安裝在開溝滑草板167上，覆泥板168向插秧機行駛後方延伸且超過輸送管163的排肥口。覆泥板168包括第一板1680、第二板1681、刮泥板1684，第一板1680和第二板1681為弧形結構，第一板1680安裝在開溝滑草板167上，第二板1681相對第一板1680豎直布置連接，第二板1681末端向輸送管163的排肥口後方延伸，刮泥板1684位於輸送管163的排肥口後方，刮泥板1684向前傾斜與第二板1681末端下表面連接，刮泥板1684向前傾斜角度r3小於25度。

為了防止覆泥板颳走肥料，在進一步技術方案中，刮泥板1684的最低位置高於第一斜邊b和第二斜邊a相連接形成鈍角位置。

為了提高覆泥板168強度，防止覆泥板168被折斷，在進一步技術方案中，覆泥板168包括加強板1682和固定板1683，加強板1682安裝在第二板1681的上表面且位於刮泥板1684上方，固定板1683安裝在第二板1681的下表面和刮泥板1684上表面上。

本發明插秧機還包括插秧機精量施肥控制裝置，插秧機精量施肥控制裝置包括第一轉速傳感器、第二轉速傳感器169、顯示控制單元、主控制單元、施肥電機170。主控制單元的輸入端連接第一轉速傳感器和第二轉速傳感器，主控制單元採用第一轉速傳感器和第二轉速傳感器信號。主控制單元的輸出端連接施肥電機170，主控制單元控制施肥電機170轉速，從而控制插秧機施肥量。顯示控制單元與主控制單元採用串口連接，進行數據通訊。顯示控制單元可以根據農戶需要設定株距和實際施肥量。顯示控制單元實時顯示施肥螺杆165轉速、插秧機開啟或關閉狀態、插秧機堵轉狀態、插秧速度、施肥量等信息。

主控制單元內設置有存儲模塊，在存儲模塊內存儲有施肥控制程序，根據不同株距設置不同的施肥控制程序，每個株距對應一個施肥控制程序。如表1所示，施肥控制程序包括株距、株距對應的最大插秧速度r1、最大插秧速度r1對應的施肥電機轉速r2、最大插秧速度r1對應的施肥量a(kg/畝)。

表1：施肥量對應表

如果，在顯示控制單元中設定實際施肥量為a，主控制單元實際檢測的實際插秧速度為r1的時，施肥電機的理論轉速r2；

r2＝(r2×a×r1)÷(a×r1)

例如：設定實際施肥量為a為30(kg/畝)，設定株距為10，對應的最大插秧速度r1為870(rpm)，最大插秧速度對應的施肥電機轉速r2為360(rpm)，最大插秧速度對應的施肥量a為45(kg/畝)；第一轉速傳感器檢測的插秧速度r1為870(rpm)

施肥電機的理論轉速r2＝(r2×a×r1)÷(a×r1)＝(360×30×870)÷(45×870)＝240(rpm)。

主控制單元經過上述公式計算得出施肥電機的理論轉速r2為240(rpm)，主控制單元向施肥電機170發出控制指令。

第二轉速傳感器169實時檢測施肥螺杆165轉速，從而可以得出施肥電機170的實際轉速。主控制單元獲取第二轉速傳感器169信號，獲得施肥電機170的實際轉速，當施肥電機170的實際轉速偏離主控制單元計算得到的施肥電機的理論轉速r2一定範圍時，例如施肥電機170的實際轉速與理論施肥電機170轉速的偏差在±5度左右，主控制單元微調施肥電機170電壓值，使施肥電機170的實際轉速值接近理論施肥電機170轉速值。由於配備了第二轉速傳感器169，實現了閉環控制，提高了施肥控制精度。當施肥螺杆165發生堵轉或者即將發生堵轉時，第二轉速傳感器169將施肥螺杆165的實時轉速發送給主控制單元，主控制單元通過計算得出施肥螺杆165發生堵轉或者即將發生堵轉，通過計算得出需要發送多大的扭矩命令給施肥電機170，讓施肥螺杆165自行排除堵轉現象。當出現施肥螺杆165堵死，施肥電機170堵轉時，主控制單元會自行排除堵轉故障，當無法排除堵轉故障時，顯示控制單元自動報警提醒。

為了獲取株距，避免用戶設定株距值與實際株距值不一致，造成施肥不準確。例如，用戶設定的株距值為10，用戶在操作插秧機時，將第二變速箱的檔位撥在株距為12的位置，造成施肥不準確。在進一步技術方案中，插秧機精量施肥控制裝置還包括檔位傳感器，主控制單元的輸入端連接檔位傳感器，主控制單元獲取檔位傳感器信號就可以得出株距值。

另外，在插秧機上安裝行駛速度傳感器，行駛速度傳感器檢測插秧機行駛速度，主控制單元的輸入端連接行駛速度傳感器。主控制單元通過計算插秧機行駛速度與插秧速度比值，可以得出株距。

為了檢測肥料箱161內的肥料量，在進一步技術方案中，在每個肥料箱161還配備了肥料傳感器，肥料傳感器用於檢測肥料箱161內的肥料量。主控制單元的輸入端連接肥料傳感器。一旦肥料箱161缺肥，主控制單元也會自動報警進行提醒。

以上未描述的技術是本領域技術人員的公知常識。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。