[发明专利]一种变量施肥调节装置及其控制方法

摘要

本发明涉及一种变量施肥调节装置及其控制方法，包括肥料箱、机架、施肥执行装置、开度调节装置；施肥执行装置包括排肥器、外槽轮、排肥轴。排肥器有多个并阵列在肥料箱的下方，多个排肥器联动，统一进行施肥量变量调节；开度调节装置包括减速机构、丝杠螺母机构、拨片机构、步进电机及其控制系统；工作时，步进电机结合减速机构带动丝杠转动，使丝杠上的拨片沿丝杠做轴向运动，通过拨片拨动排肥轴做轴向运动，进而改变外槽轮的开度来调整排肥量。本发明中加入了行星轮减速机构，增加了扭矩，减轻了步进电机的负荷，能实现步进电动机转动精准控制排肥轴的轴向运动，提高变量施肥装置的动态精度。

主权项

一种变量施肥调节装置，其特征在于包括机架及固定在机架上的肥料箱、施肥执行装置和开度调节装置；所述的施肥执行装置包括排肥器、排肥轴；所述的排肥器多个并排设在肥料箱的下方；排肥器由排肥盒和外槽轮构成，外槽轮安装在排肥盒内部且能转动，将排肥盒内的肥料带动排出；所述的外槽轮与排肥轴同轴固定在排肥轴上，外槽轮与排肥轴同向转动；所述的排肥轴安装在肥料箱的下方，排肥轴通过链条与排肥机的地轮连接；地轮与地面摩擦产生转动，进而通过排肥轴带动外槽轮转动；多个排肥器中的外槽轮同时固定在同一个排肥轴上，排肥轴能同时控制多个外槽轮转动和轴向运动，统一进行施肥量变量调节，实现宽幅多行施肥；所述的开度调节装置，包括减速机构、丝杠螺母机构、拨片和步进电机及其控制系统；所述的减速机构安装在排肥轴下方，固定在机架侧壁上；所述的减速机构由蜗轮、蜗杆和行星轮机构组成，蜗杆通过联轴器与步进电机相连；所述蜗轮为圆环状，内圆周和外圆周都设有齿；所述蜗轮外圆周与蜗杆啮合，蜗轮内圆周上的齿和设置于内圆周内的若干齿轮构成行星齿轮系；所述行星齿轮系包括一个中心轮和三个行星轮，三个行星轮沿中心轮圆周以120°为间隔均匀布置；所述的三个行星轮与蜗轮内圆周上的齿啮合；在三个行星轮中间设有中心轮，所述中心轮分别与三个行星轮同时啮合转动；由步进电机作为源动力，通过蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮作为齿圈带动三个行星轮转动进而使中心轮产生转动；蜗杆的导程角小于蜗轮轮齿之间的当量摩擦角，蜗轮蜗杆机构具有自锁性，避免行进过程中拨片因震动产生移动；所述的丝杠螺母机构包括丝杠和拨片；所述的丝杠一端通过键与所述的中心轮连接，丝杠能随着中心轮的转动而转动；丝杠平行设置在排肥轴下方；所述拨片的一端与排肥轴相连；拨片的另一端设有螺纹孔，与丝杠配合连接；拨片与排肥轴之间通过并排设置的两个止推轴承连接，两个止推轴承反向安装，分别对排肥轴施加两个相反方向的轴向推力，且不会影响排肥轴的转动；由于螺旋拨片随着丝杠的转动产生沿着丝杠的轴向运动，进而带动排肥轴做轴向运动，从而改变外槽轮的开度对排肥量进行调节；所述的步进电机及其控制系统包括STM32单片机、步进电机驱动器、步进电机、GPS定位模块、转速检测模块和红外测距传感器；所述的转速检测模块由霍尔传感器和感应转盘组成；所述感应转盘为一直径80mm的圆形铝合金薄片，感应转盘和排肥轴的轴心同心固定在排肥轴左端，随着排肥轴的转动而转动；所述感应转盘边缘固定有一块直径为10mm的圆形磁钢，磁钢随着圆盘的转动而转动；所述的霍尔传感器固定在机架侧壁上，霍尔传感器探头正对着感应转盘上磁钢转动所经过的位置；感应转盘在排肥轴的带动下产生转动时，磁钢每经过一次霍尔传感器探头，霍尔传感器会产生一次信号，通过单位时间内产生的信号数量，计算出排肥轴转速；所述的红外测距传感器设置在减速机构的外壳上，使红外测距传感器的探头正对着拨片，实时检测拨片沿丝杠运动的距离，进而计算出外槽轮的有效工作长度；所述的步进电机驱动器、GPS定位模块、霍尔传感器和红外测距传感器通过GPIO口连接到STM32单片机上，通过GPIO口将采集数据传递给STM32单片机。