液態肥料施肥機的製作方法

2024-02-26 20:55:15

本發明涉及農業機械技術領域，尤其涉及一種液態肥料施肥機。

背景技術：

在我國農業生產中，大部分農民仍採用手工扔撒固體化肥的方式進行施肥。採用這種方式，固體化肥利用率低，一般只能被作物吸收30％左右，造成能源浪費；若遇到乾旱天氣，肥料無法溶解轉化成為液體，作物無法吸收，肥效效果差。

近年來，液態肥料日益興起並得到廣泛應用。液態肥料是含有多種農作物生長營養元素的液態產品，它以離子狀態融入土壤直接被農作物吸收，具有液態肥肥效好、利用率高；生產使用過程中無粉塵顆粒煙霧，對環境汙染小，是一種「綠色肥料」。

對於液態肥料，農民主要通過傾灑的方式進行施肥作業，這種方式容易造成施肥不均，肥料浪費,施肥效率低下的問題。

有鑑於此，特提出本發明。

技術實現要素：

本發明實施例的主要目的在於提供一種液態肥料施肥機，其至少部分地解決了如何合理地利用安裝空間並控制液態肥料流量且施肥均勻的問題。

為了實現發明目的，採用如下技術方案：

根據一個方面，提供一種液態肥料施肥機，該施肥機包括機動車，機動車的車體上設置有儲料箱和安裝基板，在所述安裝基板上安裝有：電磁閥、測速裝置、壓力變送器、控制器、計量機構、直流升壓變壓器、繼電器和電機，其中，電磁閥、測速裝置、壓力變送器和電機分別與控制器相連，繼電器與電磁閥相連，計量機構和直流升壓變壓器分別與電機相連。

進一步地，所述控制器包括：

處理器；

電源模塊，用於為所述處理器提供內核電壓和輸入/輸出I/O口電壓；

復位模塊，用於在所述處理器的內核電壓和I/O口電壓沒有達到工作要求，以及電源電壓沒有達到門限值時，使所述處理器進入復位狀態；

JTAG聯合測試工作組仿真調試模塊，與所述處理器相連，並用於實現在線編程調試；

eCAN總線模塊，與所述處理器相連，並用於對在CAN控制器區域網總線上接收到的消息進行解碼，以及在CAN總線上發送消息；

時鐘模塊，用於為所述處理器提供時鐘；

串口通信模塊，與所述處理器相連，並用於接收每畝地施肥參數。

進一步地，所述計量機構為雙缸式活塞聯動往復泵。

進一步地，所述雙缸式活塞聯動往復泵包括：缸筒、推桿、孔端蓋、O型圈、活塞和螺紋帽，其中，所述缸筒的兩端及所述孔端蓋均裝配O型圈，所述缸筒的兩端用所述螺紋帽緊固擰緊，推桿帶動活塞做往復運動。

進一步地，在所述計量機構的出料端設置有緩衝罐，所述緩衝罐上設置有壓力表，所述壓力變送器用於將所述壓力表測得的所述緩衝罐內的壓力信號轉換成電流信號，並將所述電流信號傳送給所述控制器。

進一步地，所述繼電器用於驅動所述電磁閥；所述電磁閥受控於所述控制器，以實現對液態肥料流經管道的通斷控制。

進一步地，所述測速裝置實時地測量所述機動車的行進速度，並將該行進速度信號傳送至所述控制器。

進一步地，所述機動車的電源通過開關電源和DC/DC直流/直流變換模塊為所述控制器提供工作電源。

進一步地，所述機動車的電源通過所述直流升壓變壓器為所述電機提供工作電源。

進一步地，所述機動車的電源通過電壓轉換模塊為壓力變送器提供工作電源。

採用上述技術方案，本發明較現有技術的優勢在於：

由於將電磁閥、測速裝置、壓力變送器、控制器、計量機構、直流升壓變壓器、繼電器和電機合理地設置在安裝基板上，然後將該安裝基板安裝在機動車上。這樣充分地利用了空間，並且保證了各個部件的安全性和牢固性，還實現了機械化地施肥，能夠控制液態肥料的流量並且施肥均勻。

當然，實施本發明的任一產品不一定需要同時實現以上所述的所有優點。

附圖說明

附圖作為本申請的一部分，用來提供對本發明的進一步的理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，但不構成對本發明的不當限定。顯然，下面描述中的附圖僅僅是一些實施例，對於本領域普通技術人員來說，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。在附圖中：

圖1為根據一示例性實施例示出的安裝基板上部件安裝布置示意圖；

圖2為根據另一示例性實施例示出的控制器內部結構的示意圖。

這些附圖和文字描述並不旨在以任何方式限制本發明的構思範圍，而是通過參考特定實施例為本領域技術人員說明本發明的概念。

具體實施方式

需要說明的是，在沒有明確限定或不衝突的情況下，本申請的實施例及實施例中的技術特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例對本發明進行進一步詳細地說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本申請的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請的保護範圍。

在實際應用中,農業市場缺少配套的液態肥料施肥裝置。為了解決如何控制液態肥料施肥量並均勻施肥的問題。對此,本發明實施例提供了一種液態肥料施肥機。該施肥機包括機動車，機動車的車體上設置有儲料箱和安裝基板。圖1為根據一示例性實施例示出的安裝基板上部件安裝布置示意圖。如圖1所示，安裝基板上安裝有：電磁閥、測速裝置、壓力變送器、控制器、計量機構、直流升壓變壓器、繼電器和電機，其中，電磁閥、測速裝置、壓力變送器和電機分別與控制器相連，繼電器與電磁閥相連，計量機構和直流升壓變壓器分別與電機相連。

在該實施例中，儲料箱採用長方體結構。這樣能有效地節省空間。同時，儲料箱焊接裝有閥門，這樣能夠實現裝置回流清洗的作用。此外，考慮液態肥料具有一定的腐蝕性，儲料箱材料選擇為不鏽鋼鋼材。

通過將電磁閥、測速裝置、壓力變送器、控制器、計量機構、直流升壓變壓器、繼電器和電機設置在安裝基板上，更加合理地利用了空間，並且保證了安裝基板上各個部件的安全性及牢固性。該液態肥料施肥機可以適用於小麥、玉米或棉花等農作物的液態肥料施肥中。

圖2為根據另一示例性實施例示出的控制器內部結構的示意圖。如圖2所示，所述控制器包括：處理器、電源模塊、復位模塊、JTAG聯合測試工作組仿真調試模塊、eCAN總線模塊、時鐘模塊和串口通信模塊。其中，電源模塊用於為處理器提供內核電壓和輸入/輸出I/O口電壓；復位模塊用於在處理器的內核電壓和I/O口電壓沒有達到工作要求，以及電源電壓沒有達到門限值時，使處理器進入復位狀態；JTAG聯合測試工作組仿真調試模塊用於實現在線編程調試；eCAN總線模塊與處理器相連，並用於解碼在CAN控制器區域網總線上接收到的消息，以及在CAN總線上發送消息；時鐘模塊用於為處理器提供時鐘；串口通信模塊用於接收每畝地施肥參數。

在該實施例中，處理器例如可以為數位訊號處理器。但本領域技術人員應能理解，數位訊號處理器僅為舉例，其他任意現有的或今後可能出現的處理器(例如現場可編程門陣列)若可適用於本發明，也應包含在本發明的保護範圍之內，並在此以引用的方式結合於此。處理器工作時的電壓需要兩部分：一部分為1.8V或1.9V的內核電壓，另一部分為3.3V的I/O口電壓。在該實施例中，例如可以採用+5V電源經過DC/DC變換得到其他數值的電源電壓，如3.3V、1.8V等。JTAG聯合測試工作組仿真調試模塊可以對處理器進行實時在線編程，由此提高了調試效率。處理器的時鐘來源可以有兩種途徑。一種途徑是利用處理器內部的振蕩電路，另一種途徑是採用外部振蕩器。作為示例，串口通信模塊可以為雙線異步串行埠，其接線部分為三根線，其中一根為地線，一根為發送通訊線，另一根為接收通訊線。

在一個可選的實施例中，計量機構優選為雙缸式活塞聯動往復泵。該雙缸式活塞聯動往復泵包括：缸筒、推桿、孔端蓋、O型圈、活塞和螺紋帽，其中，所述缸筒的兩端及所述孔端蓋均裝配O型圈，所述缸筒的兩端用螺紋帽緊固擰緊，推桿帶動活塞做往復運動。

在該實施例中，活塞將缸體分為兩個腔體，推桿帶動活塞可以做左右水平移動，分別將左側腔體或右側腔體的液體從缸筒兩側的出口排出。同時，缸筒兩端的排液管道安裝有單向閥，該單向閥限制排液管道內的液態肥料的流向為：從儲料箱流向雙缸式活塞聯動往復泵的內部。在推桿的往復運動中會有液態肥料進入，同時也會有液態肥料被擠壓泵出，在往復運動的兩個階段同時可使液態肥料排出，這就使得肥料填滿管路，從而保證液態肥料流動的平穩性。這樣，推桿往復運動的頻率決定著液態肥料的流量。整個雙缸式活塞聯動往復泵均採用不鏽鋼材質。這樣既保證了雙缸式活塞聯動往復泵的安全性和可靠性，同時可以防止機械結構被液態肥料腐蝕。

為了保證在一定壓力下液態肥料不會溢出，缸筒兩端的連接處及孔端蓋同時裝配O型圈。同時，在活塞裡也裝配兩個O型圈，確保雙缸式活塞聯動往復泵的密封性能良好。

在一個可選的實施例中，在所述計量機構的出料端設置有緩衝罐，所述緩衝罐上設置有壓力表，所述壓力變送器用於將所述壓力表測得的所述緩衝罐內的壓力信號轉換成電流信號，並將所述電流信號傳送給所述控制器。

其中，緩衝罐安裝在計量機構的下端且靠近出料端。緩衝罐的作用主要是存儲一部分的液態肥料，保證各條管道內液態肥料的壓力，使液態肥料填充滿管道，從而保證液態肥料的流量穩定，進而提高施肥流量的控制精確度。

壓力表設置在所述緩衝罐上，並用於測量所述緩衝罐內部的空氣壓力。在實際應用中，壓力表可以為注油式彈簧管壓力表。該壓力表測量的是緩衝罐內部的空氣壓力。該 壓力信號間接地反映了液態肥料在整個管道內的流通狀況，因此在管道出現堵塞時，可以及時發現並停止運行設備，以進行必要的檢修。另外，該壓力表安裝中需要連接導壓管，導壓管的管口與連接處的內部接口保持平齊。

壓力變送器的安裝主要是取壓位置的選擇，因為測量的是靜壓信號，選擇的安裝部位要能真實地反映被測壓力的變化，所以選擇在管道被測液態肥料的直線流動位置；同時管道上遊部分沒有影響管道阻力的元件，此外，安裝位置宜選在易於觀察和維修的地方，並且避免強烈震動和高溫影響。綜合考慮，壓力變送器的安裝位置選在緩衝罐和電磁閥之間，這樣能較好地測量管道壓力的變化。在實際應用中，因為壓力變送器是將壓力信號轉換為電流信號，所以壓力變送器、24V電源以及控制器之間的連線應為串聯方式。

在一個可選的實施例中，所述繼電器用於驅動所述電磁閥；所述電磁閥受控於所述控制器，以實現對液態肥料流經管道的通斷控制。

在該實施例中，由於電磁閥的功率較大，所以採用繼電器對電磁閥進行驅動控制。電磁閥起到了節流閥的作用。電磁閥可以為1/4直動式電磁閥。在電磁閥關閉的情況下，計量機構進行往復運動，從而對計量機構內的液態肥料形成擠壓，液態肥料從計量機構中流出，進入緩衝罐，這樣使得液態肥料在管道內處於填充狀態，這樣就實現了對液態肥料的加壓處理。在電源上電的時候，電磁閥內部的通電線圈通過電磁力將鐵芯從閥座上吸起，此時閥門打開，使液態肥料流經的管道形成通路，從而確保肥料在管道中平穩、均勻流動。當電源斷電的時候，電磁力就會瞬間消失，被壓縮的彈簧就會恢復形變，並把鐵芯壓在閥座上，閥門關閉，從而阻斷液態肥料流過管道。

在一個可選的實施例中，所述測速裝置實時地測量所述機動車的行進速度，並將該行進速度信號傳送至所述控制器。

在該實施例中，測速裝置的鏈條將機動車行進輪軸上安裝的齒輪與測速裝置一側連接的齒輪連接，測速裝置的連接軸與機動車的齒輪連接軸為同心連接。通過連接軸實現了對機動車行進速度信號的採集。測速裝置通過鏈條檢測機動車的行進速度信號並將該行進速度信號轉換成電信號並傳入控制器中，控制器通過對接收的該電信號進行處理，生成並輸出控制信號，以控制計量機構進行往復運動。

在一個可選的實施例中，所述機動車的電源通過開關電源和DC/DC(直流/直流)變換模塊為控制器提供工作電源。

在該實施例中，經過開關電源得到的+5V電源，一般不能直接連接應用到控制器，需要再經過DC/DC變換將之前的電壓進行隔離穩壓處理。

在一個可選的實施例中，所述機動車的電源通過所述直流升壓變壓器為電機提供工作電源。

在該實施例中，電機工作電源可以為直流36V，而機動車的電源只能提供12V直流電，所以，需要直流升壓變壓器將直流12V轉換成直流36V來為電機提供工作電源。

在一個可選的實施例中，所述機動車的電源通過電壓轉換模塊為壓力變送器提供工作電源。

在該實施例中，壓力變送器的作用是將緩衝罐的壓力信號轉換為4—20mA電流信號，壓力變送器工作電壓為24V直流電壓。為了讓設備簡便，採用一個電壓轉換模塊，直接將12V直流電壓轉換為24V直流電壓，以為壓力變送器供電。

上述實施例中的實施方案可以進一步組合或者替換，且實施例僅僅是對本發明的優選實施例進行描述，並非對本發明的構思和範圍進行限定，在不脫離本發明設計思想的前提下，本領域中專業技術人員對本發明的技術方案作出的各種變化和改進，均屬於本發明的保護範圍。