[发明专利]一种太阳能高效取土器

权利要求书

1.一种太阳能高效取土器，包括步进电机（1）、轴承I（2）、外支撑板（3）、大齿轮I（4）、主轴I（5）、轴承II（6）、主轴II（7）、轴承III（8）、轴承IV（9）、小齿轮I（10）、竖向锥齿轮（11）、横向锥齿轮（12）、主轴III（13）、轴承V（14）、内支撑板（15）、小齿轮II（16）、轴承VI（17）、传动螺杆I（18）、小齿轮III（19）、轴承VII（20）、传动螺杆II（21）、大齿轮II（22）、轴承VIII（23）、开关触头I（24）、开关触头II（25）、活动盘（26）、铜套I（27）、铜套II（28）、开关触头III（29）、环刀（30）、开关触头IV（31）、固定挡块（32）、支撑块（33）、轴承IX（34）、太阳能薄膜电池（35）、轴承X（36）、固定底座（37）、控制单元（38）、外壳体（39）；所述步进电机（1），其特征在于，通过联轴器与主轴I（5）连接，所述主轴I（5）通过轴承I（2）和轴承II（6）安装在外支撑板（3）上，所述外支撑板（3）安装在外壳体（39）上，所述大齿轮I（4）安装在主轴I（5）上；所述主轴II（7）通过轴承III（8）和轴承IV（9）安装在外支撑板（3）上，所述小齿轮I（10）和竖向锥齿轮（11）均安装在主轴II（7）上，且小齿轮I（10）与大齿轮I（4）相啮合，所述横向锥齿轮（12）安装在主轴III（13）并与竖向锥齿轮（11）相啮合，所述主轴III（13）安装在轴承V（14）和轴承VIII（23）上，所述轴承V（14）安装在内支撑板（15）上，所述内支撑板（15）安装在外壳体（39）上且与外支撑板（3）垂直；所述轴承VI（17）、轴承VII（20）和轴承VIII（23）均安装在外支撑板（3）上，所述大齿轮II（22）安装在主轴III（13）上，并分别与小齿轮II（16）和小齿轮III（19）相啮合，所述小齿轮II（16）和小齿轮III（19）分别安装在传动螺杆I（18）和传动螺杆II（21）上，所述传动螺杆I（18）和传动螺杆II（21）的下端设有外螺纹，其中传动螺杆I（18）通过轴承VI（17）和轴承X（36）安装在外支撑板（3）和固定底座（37）上，传动螺杆II（21）通过轴承VII（20）和轴承IX（34）安装在外支撑板（3）和固定底座（37）上，所述轴承IX（34）和轴承X（36）均安装在固定底座（37）上；所述铜套I（27）和铜套II（28）均含有内螺纹，分别与传动螺杆I（18）和传动螺杆II（21）相啮合，所述活动盘（26）安装在铜套I（27）和铜套II（28）的外侧，所述环刀（30）通过其外侧螺纹安装在活动盘（26）中间位置，且环刀（30）设有一定宽度的开口；所述固定挡块（32）安装在支撑块（33）的一端和环刀（30）的内部，所述支撑块（33）固定安装在外壳体（39）上，且通过环刀（30）的开口处与固定挡块（32）连接；所述开关触头I（24）安装在外支撑板（3）上，所述开关触头II（25）和开关触头III（29）分别安装在活动盘（26）的上下两端，所述开关触头IV（31）安装在固定挡块（32）上；所述太阳能薄膜电池（35）包裹在外壳体（39）的下端圆柱体外侧，所述固定底座（37）安装在外壳体（39）的下端，所述控制单元（38）包括AT89C51单片机、ULN2003A芯片、中间继电器K1、中间继电器K2、二极管D1、二极管D2、定值电阻R1、定值电阻R2、定值电阻R3、定值电阻R4、定值电阻R5、定值电阻R6、蓄电池VCC、手动开关K01、手动开关K02、自动开关K3、自动开关K4、复位按钮K，工作前手动开关K01和手动开关K02均处于断开状态，且各个定值电阻的阻值均相等，控制单元（38）通过电线与步进电机（1）、开关触头I（24）、开关触头II（25）、开关触头III（29）、开关触头IV（31）和太阳能薄膜电池（35）相连；开关触头I（24）和开关触头II（25）为自动开关K4两端触头，开关触头III（29）和开关触头IV（31）为自动开关K3的两端触头；在工作前，安装在外壳体（39）上的太阳能薄膜电池（35）受光生电，并存储于控制单元（38）中的蓄电池中，为取土器的控制系统和步进电机（1）提供电能；在取土时，按下手动开关K01，定值电阻R1被短路，根据电桥原理可知电桥输出电压U_BC=U_B-U_c0，由二极管的单向导通性可知，二极管D1导通且二极管D2截止，中间继电器K1通电并使其常开触头闭合，单片机AT89C51的P0.0/AD0处于低电平，从而单片机AT89C51输出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根据程序发出正转脉冲信号，正转脉冲信号经芯片ULN2003A传送至步进电机（1），步进电机（1）根据脉冲信号驱动主轴I（5）正转，主轴I（5）带动大齿轮I（4），大齿轮I（4）带动小齿轮I（10），小齿轮I（10）通过主轴II（7）带动竖向锥齿轮（11），竖向锥齿轮（11）带动横向锥齿轮（12），横向锥齿轮（12）通过主轴III（13）带动大齿轮II（22），大齿轮II（22）通过小齿轮II（16）和小齿轮III（19）分别带动传动螺杆I（18）和传动螺杆II（21），活动盘（26）带动环刀（30）随铜套I（27）和铜套II（28）向下运动，进行取土操作；当开关触头III（29）碰到开关触头IV（31）时，自动开关K3闭合，定值电阻R4被短路，电桥输出电压U_BC=0，二极管D1和二极管D2都截止，单片机AT89C51的P0.0/AD0端口和P0.1/AD1端口都处于高电平状态，单片机AT89C51输出端P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11根据程序不再发出脉冲信号，步进电机（1）停转，环刀（30）入土过程完成；接着将取土器抬起，抽出环刀（30），将取土器水平放置到地面上，断开手动开关K01并按下手动开关K02，电桥输出电压U_BC=U_B-U_c0，步进电机（1）反转并通过传统系统驱动环刀（30）反向移动，环刀（30）中的土壤在其内部固定挡块（32）的作用下逐渐与环刀（30）分离，并从取土器下端脱落，当活动盘（26）上方的开关触头II（25）碰到开关触头I（24）时，自动开关K4闭合，电桥输出电压U_BC=0，步进电机（1）停转，推土过程完成，进而完成一次取土操作；断开手动开关K02并按下手动开关K01进行再次取土，重复以上操作即可完成不同位置的取土过程。