专利名称：一种施肥机监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及农业监控领域，特别涉及一种施肥机监控系统。
背景技术：
农作物的生长需要施肥，而我国作为一个农业大国，施肥机的应用非常广泛。目前，施肥机的应用存在操作不便的问题。操作者使用施肥机在田间进行施肥作业时，需要一边操作，一边观察施肥情况，操作者的工作强度大，工作效率低，因而需要在施肥机上安装施肥监测装置。中国专利号C拟650121Y公开了一种气吸式播种机的施肥监测仪，该实用新型使用红外发射二极管和红外接收二极管分别固定在气吸式播种机的施肥管两侧的通孔中，通过接收二极管的导通与截止来监测施肥状态。该专利使用了红外发射二极管与红外接收二极管来监测施肥。由于肥料的易潮、腐蚀、粘性等特性，以及田里工作环境易受泥土灰尘影响，实际上排肥管不宜采用红外传感器。电容传感器作为近年来发展迅速的传感检测系统，具有可靠性高、结构简便、易维护、抗干扰性强且能够实现在线非接触测量等优点，已在汽车、航天、化工等行业得到了较为广泛的应用。在农业监测方面，已有用电容测量法监测土壤水分的报道。如CN1071011A 公开了一种土壤水分电容监测器，该发明专利通过测量装在检测管中的圆柱形电容传感器的电容值来测定土壤中水分的含量，但在监控施肥状态中应用甚少。

发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于电容传感器的施肥机监控系统，能够有效地监控施肥机的排肥管堵塞的状况。本发明的目的通过以下技术方案实现一种施肥机监控系统，包括控制电路和传感装置，所述控制电路与所述传感装置连接，所述传感装置包括电容传感器；所述电容传感器包括两个极板，两个极板固定于施肥机的排肥管内，各通过一根导线与控制电路连接。两个极板对称安装在排肥管内，其表面紧贴排肥管内壁；每个极板的横截面为弧度为120° -160°的圆弧。所述电容传感器还包括一个圆环柱状的屏蔽层，所述屏蔽层紧贴排肥管内壁； 两个极板对称安装在屏蔽层内，其表面紧贴屏蔽层内壁；每个极板的横截面为弧度为 120° -160° 的圆弧。所述极板在平行于排肥管轴向的方向上的长度为2cm-km。所述电容传感器位于排肥管内靠近排肥开沟器的一端。所述传感装置还包括编码速度传感器，所述编码速度传感器包括码盘和红外对管，所述码盘安装在施肥机的排肥器的传动轴上，位于所述红外对管的发射端和接收端之间。所述控制电路包括
电容数字转换器，用于将电容传感器输出的电容量的变化转换为数字量的变化；报警模块，用于输出告警；驱动模块，用于驱动报警模块；单片机，用于读取电容传感器、编码速度传感器的输出信号，及实现对报警模块的控制；电源模块，用于为系统供电；开关模块，用于控制电源模块；所述开关模块与所述电源模块连接；所述报警模块与所述驱动模块连接；所述电容数字转换器与电容传感器连接；所述单片机分别与驱动模块、电源模块、电容数字转换器、编码速度传感器连接。所述报警模块包括肥箱排空指示灯、排肥管堵塞指示灯；所述排肥管堵塞指示灯的个数与排肥管的个数相同。本发明的施肥机监控系统的工作原理如下当施肥机工作时，单片机检测编码速度传感器及电容传感器的输出值，若检测到编码速度传感器输出的转速值不为零，同时电容传感器输出的电容值达到最大阈值，单片机则通过驱动模块驱动与该电容传感器相对应的排肥管堵塞指示灯进行报警；若单片机检测到编码速度传感器出的转速值不为零，电容传感器输出的电容值达到最小阈值，单片机则通过驱动模块驱动肥箱排空指示灯进行报警；若编码速度传感器输出的转速值不为零， 电容传感器输出的电容值处于最大阈值与最小阈值之间，则不产生报警。与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果1、本发明的施肥机监测系统，采用电容传感器判断排肥管是否堵塞，克服了现有的基于红外传感器的施肥机监控系统容易受到影响的缺点，具有可靠性高，使用寿命长的优点。2、本发明的施肥机监测系统采用电容传感器监控排肥管是否堵塞，结合监控传动轴转速的编码速度传感器，能及时自动监测施肥机的肥箱排空或排肥管堵塞状况，提高了工作效率，保证了施肥质量。2、本发明的施肥机监测系统，每个排肥管均安装一个电容传感器，且每个电容传感器均对应一个排肥管堵塞指示灯，使操作者很容易识别故障出处，操作方便，减少操作者的劳动强度。


图1为本发明的第一个实施例的施肥机监控系统的组成示意图。图2为本发明的第一个实施例的控制电路框图。图3为本发明的第一个实施例的电容传感器安装在施肥机上的示意图。图4为本发明的第一个实施例的电容传感器的结构示意图。图5为本发明的第一个实施例的编码速度传感器的示意图。图6为本发明的第二个实施例的电容传感器安装在施肥机上的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，本实施例的施肥机监控系统包括控制箱1、电容传感器2和编码速度传感器3。控制电路设于壳体11内，5个电容传感器2、编码速度传感器3分别与控制电路连接。壳体11表面设有开关121、5个排肥管堵塞指示灯1251、肥箱排空指示灯1252。如图2所示，本发明的控制电路包括开关模块121、电源模块122、单片机123、驱动模块124、报警模块125、电容数字转换器126 ；单片机123用于读取电容传感器2、编码速度传感器3的输出信号，及实现对报警模块125的控制；报警模块125用于输出告警；驱动模块1 用于驱动报警模块125 ；电容数字转换器1 用于将电容传感器2输出的电容量的变化转换为数字量的变化；电源模块122用于为系统供电；开关模块121用于控制电源模块； 所述开关模块121与所述电源模块122连接；所述电容数字转换器1 与电容传感器2连接；所述单片机123分别与电源模块122、驱动模块124、电容数字转换器126、编码速度传感器3连接。报警模块125包括设于壳体1表面的5个排肥管堵塞指示灯1251 (与5个电容传感器一一对应)、肥箱排空指示灯1252。如图3所示，电容传感器2安装于施肥机的排肥管4内靠近排肥开沟器5的一端。 本实施例的施肥机有5个排肥管4，每个排肥管4内都固定安装有一个电容传感器2。如图 4所示，电容传感器2包括两个极板21，各通过一根导线22与控制电路的电容数字转换器 126连接。所述极板21为薄铜板，对称固定安装在排肥管4内，其表面紧贴排肥管4内壁； 每个极板21的横截面为圆弧，弧度优选为120°，极板21在平行于排肥管4轴向的方向上的长度优选为2cm。当排肥管4内无肥料通过时，电容传感器2的两极板21之间的介质为空气，此时电容值为Ctl ；当排肥管堵塞时，电容传感器的两极板之间充满肥料，此时的电容值为C1,(由于肥料的介电常数大于空气的介电常数，因此Ctl < C1)；当排肥管正常工作时， 电容传感器2的电容值为C2，Ctl < C2 < C1。如图5所示，编码速度传感器3包括红外对管31和100线合金码盘32，所述码盘 32安装在施肥机的排肥器的传动轴6上，位于所述红外对管31的发射端和接收端之间。施肥机作业时，传动轴6带动码盘32 —起转动，红外对管31对100线合金码盘32进行探测， 产生脉冲信号，脉冲信号的周期反映排肥速度。本实施例的施肥机监控系统的工作原理如下单片机将排肥管4排空时的检测到电容值Ctl作为电容传感器2的最小输出阈值，将排肥管4堵塞时检测到的电容值C1作为电容传感器的最大阈值；当施肥机工作时，单片机检测编码速度传感器3及电容传感器2的输出值，若检测到编码速度传感器3输出的转速值不为零，同时电容传感器2输出的电容值达到最大阈值，单片机则通过驱动模块1 驱动与该电容传感器2相对应的排肥管堵塞指示灯1251进行报警；若单片机检测到编码速度传感器3输出的转速值不为零，电容传感器 2输出的电容值达到最小阈值，单片机则通过驱动模块IM驱动肥箱排空指示灯1252进行报警；若编码速度传感器3输出的转速值不为零，电容传感器2输出的电容值为C2 (Ctl < C2 < C1),则不产生报警。实施例2
本实施例除了电容传感器外，其余部分均与实施例1相同，在此不再赘述。本实施例的电容传感器的结构如图6所示，电容传感器2包括一个圆环柱状的屏蔽层23，及两个极板21。所述极板21为薄铜板，对称安装在屏蔽层23内，其表面紧贴屏蔽层23内壁，所述极板21各通过一根导线22与控制电路的单片机连接。每个极板21的横截面为圆弧，弧度优选为160°，极板21在平行于排肥管轴向的方向上的长度优选为km。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种施肥机监控系统，包括控制电路和传感装置，所述控制电路与所述传感装置连接，其特征在于，所述传感装置包括电容传感器；所述电容传感器包括两个极板，两个极板固定于施肥机的排肥管内，各通过一根导线与控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的施肥机监控系统，其特征在于，两个极板对称安装在排肥管内，其表面紧贴排肥管内壁；每个极板的横截面为弧度为120° -160°的圆弧。
3.根据权利要求1所述的施肥机监控系统，其特征在于，所述电容传感器还包括一个圆环柱状的屏蔽层，所述屏蔽层紧贴排肥管内壁；两个极板对称安装在屏蔽层内，其表面紧贴屏蔽层内壁；每个极板的横截面为弧度为120° -160°的圆弧。
4.根据权利要求2或3所述的施肥机监控系统，其特征在于，所述极板在平行于排肥管轴向的方向上的长度为2cm4cm。
5.根据权利要求1所述的施肥机监控系统，其特征在于，所述电容传感器位于排肥管内靠近排肥开沟器的一端。
6.根据权利要求1所述的施肥机监控系统，其特征在于，所述传感装置还包括编码速度传感器，所述编码速度传感器包括码盘和红外对管，所述码盘安装在施肥机的排肥器的传动轴上，位于所述红外对管的发射端和接收端之间。
7.根据权利要求6所述的施肥机监控系统，其特征在于，所述控制电路包括电容数字转换器，用于将电容传感器输出的电容量的变化转换为数字量的变化；报警模块，用于输出告警；驱动模块，用于驱动报警模块；单片机，用于读取电容传感器、编码速度传感器的输出信号，及实现对报警模块的控制；电源模块，用于为系统供电；开关模块，用于控制电源模块；所述开关模块与所述电源模块连接；所述报警模块与所述驱动模块连接；所述电容数字转换器与电容传感器连接；所述单片机分别与驱动模块、电源模块、电容数字转换器、编码速度传感器连接。
8.根据权利要求7所述的施肥机监控系统，其特征在于，所述报警模块包括肥箱排空指示灯、排肥管堵塞指示灯；所述排肥管堵塞指示灯的个数与排肥管的个数相同。
全文摘要
本发明公开了一种施肥机监控系统，包括控制电路和传感装置，所述控制电路与所述传感装置连接，所述传感装置包括电容传感器；所述电容传感器包括两个极板，所述极板固定于施肥机的排肥管内，所述极板各通过一根导线与控制电路连接；所述传感装置还包括编码速度传感器，所述编码速度传感器安装于施肥机的排肥器的传动轴上。本发明能及时自动监测施肥机的肥箱排空或排肥管堵塞状况，并且具有可靠性高、使用寿命长的优点，提高了工作效率，保证了施肥质量，减少了操作者的劳动强度。
文档编号G01N27/22GK102349388SQ20111020922
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者严乙桉, 何杰, 周志艳, 罗锡文, 苗峻齐, 资双飞, 陆华忠 申请人:华南农业大学