專利名稱：免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種免耕播種機及其它與播種有關(guān)設(shè)備的電子檢測技術(shù)，尤其涉及免耕播種高抗塵環(huán)境中區(qū)分漏播和堵塞的一種新型排種檢測器。
背景技術(shù)：
目前常見的播種機上配備的監(jiān)控裝置多采用光電器件作為傳感器，由于作物殘梗和秸稈的存在，免耕現(xiàn)場塵土很大，對光的衰減很大，普通的排種監(jiān)測器抗塵性能較差，無法在這種高塵土環(huán)境中正常工作。現(xiàn)有的大多數(shù)的排種監(jiān)測器主要為玉米、大豆等需要精密播種的作物而設(shè)計，不適合小麥的排種。因為玉米、大豆截面較大，遮光效果明顯，而小麥粒徑小，通過光路時經(jīng)常是部分遮光，在光電檢測器件中產(chǎn)生的電信號較弱，普通的排種監(jiān)測器常會發(fā)生誤判。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型的主要目的是提供一種可以實施小麥和玉米的免耕播種的新型高抗塵排種檢測器，它可以對播種時的漏播和排種管的堵塞進行監(jiān)測，能在高塵土環(huán)境下工作，其抗塵性有了很大的提高，不但對玉米、大豆等橫截面較大的種子播種情況進行監(jiān)測，也能對小麥等小粒徑種子的排種工況進行監(jiān)測，解決了普通排種監(jiān)控器監(jiān)視不準(zhǔn)的問題。
為實現(xiàn)所述目的，本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該排種監(jiān)測器裝置分為信號檢測電路和報警電路兩部分；信號檢測電路和報警電路中包括光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路1，過強背景直流限制電路2，脈沖信號對比度增強電路3，比較整形電路4，發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5，紅外發(fā)光管6，連接器7，線路通斷檢測電路8，連接線9等組件組成。紅外發(fā)光管6的輸出端連接光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路1的輸入端，光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路1的輸出端分別連接脈沖信號對比度增強電路3中同相直流放大器3a的輸入端和同相交流放大器3b的輸入端并接發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5的輸入端；同時，由電路1中送出的分離背景直流信號送入同相直流放大器3a和發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5，分離的脈沖信號送入同相交流放大器3b；發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5的輸出端連接紅外發(fā)光管6的輸入端；脈沖信號對比度增強電路3中同相直流放大器3a的輸出端連接同相交流放大器3b的輸入端，將直流放大器3a的輸出作為偏置電壓；同相交流放大器3b的輸出端連接比較整形電路4的輸入端，比較整形電路4的輸出端接連接器7的輸入端，連接器7的輸出端通過連接線9連接線路通斷檢測電路8的輸入端。
本實用新型的有益效果是檢測電路中，采用高電壓放大倍數(shù)的信號預(yù)放大電路以及后續(xù)的直流放大電路，擴大了微小背景直流信號的動態(tài)范圍，可以檢出高塵土中的微弱信號，抗塵性能得到了提高，有利于在高灰塵環(huán)境中區(qū)分漏播和堵塞。電路中增加了信號對比度增強電路，則非常有利于小麥等小粒徑種子的檢測。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖圖2是信號檢測電路、線路通斷檢測電路的連接圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的具體實施例；參見圖1，圖中包括光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路1，過強背景直流限制電路2，脈沖信號對比度增強電路3，比較整形電路4，發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5，紅外發(fā)光管6，連接器7，線路通斷檢測電路8，連接線9等組件組成。紅外發(fā)光管6的輸出端連接光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路1的輸入端，光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路1的輸出端分別連接脈沖信號對比度增強電路3中同相直流放大器3a的輸入端和同相交流放大器3b的輸入端并接發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5的輸入端；同時，由電路1中送出的分離背景直流信號送入同相直流放大器3a和發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5，分離的脈沖信號送入同相交流放大器3b；發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5的輸出端連接紅外發(fā)光管6的輸入端；脈沖信號對比度增強電路3中同相直流放大器3a的輸出端連接同相交流放大器3b的輸入端，將直流放大器3a的輸出作為偏置電壓；同相交流放大器3b的輸出端連接比較整形電路4的輸入端，比較整形電路4的輸出端接連接器7的輸入端，連接器7的輸出端通過連接線9連接線路通斷檢測電路8的輸入端。
參見圖2，圖中光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路1包含紅外接收管D1、D2、D3，三極管T1，電阻R101、R102、R103、R105和電容C102等。三極管T1為脈沖信號放大管，3個紅外接收管D1、D2、D3相并聯(lián)，其正極與三極管T1的基極連接，負(fù)極接電源正極Vcc，電阻R103的一端接三極管T1的發(fā)射極，另一端接電阻R105的一端，電阻R105的另一端接地，電容C102與電阻R105并聯(lián)。由D1、D2、D3轉(zhuǎn)換后的電流通過T1放大后在R103和R105上形成輸出電壓，正常排種時形成的連續(xù)負(fù)脈沖信號通過C103傳入后面放大比較電路，從而實現(xiàn)脈沖信號和背景直流信號的分離；無落種時由D1、D2、D3產(chǎn)生的光電流是背景直流電流，直接注入三極管T1的基極。
過強背景直流限制電路2包含三極管T2、電阻R103、R104、R105，電容C101、C102等。三極管T2為脈沖信號放大管，三極管T2的集電極連接紅外接收管D1、D2、D3的正極，電容C101并聯(lián)在三極管T2的基極和發(fā)射極之間，三極管T2的基極控制信號取自于電阻R105。當(dāng)T1發(fā)射極電流過大時，T2導(dǎo)通，分流了一部分直流電流，保證了T1工作在線性放大區(qū)。合理選擇R103和R105，可使R105上的電壓保持在0.7V左右，從而對過強的背景直流起到了抑制作用。由于C102的作用，T2不會對脈沖信號產(chǎn)生負(fù)反饋，不會影響T1對脈沖信號的放大。當(dāng)背景直流電流較小時，T2不導(dǎo)通，背景直流不受抑制。
脈沖信號對比度增強電路3包含同相直流放大器3a和同相交流放大器3b等。同相直流放大器3a包括運算放大器U1C，電阻R201、R202、R203、R204，電容C210和二極管D4等；運算放大器U1C選用LM324單電源運算放大器，同相直流放大器3a的輸入信號為取自于電阻R105的直流背景電壓，通過電阻R203和電容C210濾波后送入運算放大器U1C的10腳，電阻R201接在U1C的8腳和9腳之間構(gòu)成反饋電阻，U1C的8腳連接二極管D4正極。同相交流放大器3b包括運算放大器U1A，電阻R304、R305、R306、電容C103、C303。U1A的3腳接二極管D4的負(fù)極，電阻R305接在U1A的1腳和2腳之間構(gòu)成反饋電阻，電容C103的一端接電阻R304的一端并連接U1A的3腳。交流放大器和直流放大器電壓增益之比要求大于5，再加上T1的放大作用，得到很大的交流電壓增益，使種子下落時部分遮光所產(chǎn)生的微弱負(fù)脈沖得到很好的放大。
比較整形電路4包含運算放大器U1D，電阻R407、R408和電容C404等。U1D的12腳接U1A的1腳，電阻R407、R408相串聯(lián)并連接U1D的13腳，調(diào)整電阻R408使U1D的反向端電壓略高，電阻R408和電容C404并聯(lián)，U1D的14腳連接J1的4端。
發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5包含運算放大器U1B，電阻R510、R511、R512及R106、R107、R108，三極管T3，紅外發(fā)光管L1、L2、L3等。運算放大器U1B選用LM324組成反相運算放大器，電阻R512接在U1B的7腳和6腳之間構(gòu)成反饋電阻，U1B的5腳接電位器R510，U1B的7腳連接電阻R106的一端，R106的另一端接三極管T3基極，T3集電極連接相串聯(lián)的紅外發(fā)光管L1、L2、L3的負(fù)極，T3的發(fā)射極接地；電阻R511的一端連接U1B的6腳，另一端接電阻R203的一端。發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路的作用是在灰塵濃度很大時提高紅外二極管的發(fā)光強度，從而提高接收到的信號強度，提高了抗塵性能。
線路通斷檢測電路8包含連接器7，連接線9，電阻R409，三極管TA1，電阻RA1和發(fā)光管LA1。連接器7為J1、J2采用RJ45插座，連接線9采用8芯雙絞線；三極管TA1基極連接J2的8端，集電極連接電阻RA1的一端，發(fā)射極接地；RA1的另一端接發(fā)光管LA1的負(fù)極，LA1的正極接電源Vcc，電阻R409一端連接J1的8端，另一端接J1的電源端。
監(jiān)測器系統(tǒng)電路的工作原理是當(dāng)正常播種時，種子有規(guī)律的通過紅外對管的光路，遮斷紅外光束，使光電轉(zhuǎn)換裝置輸出信號為背景直流下的一系列負(fù)脈沖。開溝器堵塞時，種子在播種管內(nèi)堆積會完全遮斷紅外光束，信號表現(xiàn)為持續(xù)的非常微弱的直流信號。發(fā)生漏播時，在一段時間內(nèi)沒有落種，信號表現(xiàn)為有一定強度的、持續(xù)的直流信號。信號檢測電路的作用就是檢測出以上三種信號，并將其放大整形后分別變?yōu)檫B續(xù)負(fù)方波脈沖、高電平和低電平。報警電路則對這三種信號進行鑒別，判斷出漏播和堵塞，并分別予以報警。信號檢測電路將正常排種時產(chǎn)生的脈沖信號和背景直流信號分離后分別送入同相交流放大器和同相直流放大器分別放大，使脈沖信號的放大倍數(shù)A2遠(yuǎn)大于背景直流的放大倍數(shù)A1，然后再將它們合成為一個信號去處理，從而大大增加脈沖信號和背景直流信號的對比度，非常有利于小麥等小粒徑種子的檢測。
該監(jiān)測器裝置的信號檢測電路安裝在免耕播種機開溝器的上方，報警電路則安裝在拖拉機的駕駛室內(nèi)，信號檢測電路和報警電路之間用8芯雙絞線連接；3對紅外對管并聯(lián)排列在排種管管壁的兩側(cè)，這樣可以覆蓋排種管橫截面(管徑24～26mm)?？蓪?0行排種通道中的漏播、堵塞現(xiàn)象進行監(jiān)測，并予以聲光報警；為防止連接線發(fā)生纏繞脫落，在報警器上又增加了線路通斷報警指示燈，對各路連接線通斷進行監(jiān)測，電源采用拖拉機自帶的12V電瓶經(jīng)降壓后供電。
權(quán)利要求1.一種免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，包括信號檢測電路和報警電路，由光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路(1)，過強背景直流限制電路(2)，脈沖信號對比度增強電路(3)，比較整形電路(4)，發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路(5)，紅外發(fā)光管(6)，連接器(7)，線路通斷檢測電路(8)，連接線(9)組件組成；其特征在于紅外發(fā)光管(6)的輸出端連接光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路(1)的輸入端，光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路(1)的輸出端分別連接脈沖信號對比度增強電路(3)中同相直流放大器(3a)和同相交流放大器(3b)的輸入端并接發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路(5)的輸入端；同時，由電路(1)中送出的分離背景直流信號送入同相直流放大器(3a)和發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路(5)，分離的脈沖信號送入同相交流放大器(3b)；發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路(5)的輸出端連接紅外發(fā)光管(6)的輸入端；脈沖信號對比度增強電路(3)中同相直流放大器(3a)的輸出端連接同相交流放大器(3b)的輸入端，將直流放大器(3a)的輸出作為偏置電壓；同相交流放大器(3b)的輸出端連接比較整形電路(4)的輸入端，比較整形電路(4)的輸出端接連接器(7)的輸入端，(7)的輸出端通過連接線(9)連接線路通斷檢測電路(8)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，其特征在于光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路(1)包含紅外接收管D1、D2、D3，三極管T1，電阻R101、R102、R103、R105和電容C102；三極管T1為脈沖信號放大管，3個紅外接收管D1、D2、D3相并聯(lián)，其正極與三極管T1的基極連接，負(fù)極接電源正極Vcc，電阻R103的一端接三極管T1的發(fā)射極，另一端接電阻R105的一端，電阻R105的另一端接地，電容C102與電阻R105并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，其特征在于過強背景直流限制電路(2)包含三極管T2、電阻R103、R104、R105，電容C101、C102；三極管T2為脈沖信號放大管，三極管T2的集電極連接紅外接收管D1、D2、D3的正極，電容C101并聯(lián)在三極管T2的基極和發(fā)射極之間，三極管T2的基極控制信號取自于電阻R105。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，其特征在于脈沖信號對比度增強電路(3)包含同相直流放大器(3a)和同相交流放大器(3b)；同相直流放大器(3a)包括運算放大器U1C，電阻R201、R202、R203、R204，電容C210和二極管D4；同相直流放大器(3a)的輸入信號為取自于電阻R105的直流背景電壓，通過電阻R203和電容C210濾波后送入運算放大器U1C的10腳，電阻R201接在U1C的8腳和9腳之間構(gòu)成反饋電阻，U1C的8腳連接二極管D4正極；同相交流放大器3b包括運算放大器U1A，電阻R304、R305、R306電容C103、C303；U1A的3腳接二極管D4的負(fù)極，電阻R305接在U1A的1腳和2腳之間構(gòu)成反饋電阻，電容C103的一端接電阻R304的一端并連接U1A的3腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，其特征在于比較整形電路(4)包含運算放大器U1D，電阻R407、R408和電容C404；U1D的12腳接U1A的1腳，電阻R407、R408相串聯(lián)并連接U1D的13腳，電阻R408和電容C404并聯(lián)，U1D的14腳連接J1的4端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，其特征在于發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路(5)包含運算放大器U1B，電阻R510、R511、R512及R106、R107、R108，三極管T3，紅外發(fā)光管L1、L2、L3；電阻R512接在U1B的7腳和6腳之間構(gòu)成反饋電阻，U1B的5腳接電位器R510，U1B的7腳連接電阻R106的一端，R106的另一端接三極管T3基極，T3集電極連接相串聯(lián)的紅外發(fā)光管L1、L2、L3的負(fù)極，T3的發(fā)射極接地；電阻R511的一端連接U1B的6腳，另一端接電阻R203的一端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，其特征在于線路通斷檢測電路(8)包含連接器(7)，連接線(9)，電阻R409，三極管TA1，電阻RA1和發(fā)光管LA1；三極管TA1基極連接J2的8端，集電極連接電阻RA1的一端，發(fā)射極接地；RA1的另一端接發(fā)光管LA1的負(fù)極，LA1的正極接電源Vcc，電阻R409一端連接J1的8端，另一端接J1的電源端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，其特征在于三對紅外對管并聯(lián)排列在排種管管壁的兩側(cè)，可以覆蓋排種管橫截面，管徑24～26mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，其特征在于信號檢測電路安裝在免耕播種機開溝器的上方，報警電路則安裝在拖拉機的駕駛室內(nèi)，信號檢測電路和報警電路之間用8芯雙絞線連接。
專利摘要一種免耕播種高抗塵排種監(jiān)測器，包括信號檢測電路和報警電路，由光電轉(zhuǎn)換及信號預(yù)放大電路1，過強背景直流限制電路2，脈沖信號對比度增強電路3，比較整形電路4，發(fā)光管亮度調(diào)節(jié)電路5，連接器7，線路通斷檢測電路8，連接線9組成；紅外發(fā)光管輸出接電路1的輸入，電路1的輸出分別連接電路3中同相直流放大器3a和交流放大器3b的輸入及電路5的輸入，電路5的輸出接紅外發(fā)光管的輸入；電路3中直流放大器3a的輸出接交流放大器3b的輸入，3b的輸出接電路4的輸入，電路4的輸出接連接器7的輸入，7的輸出通過連接線9接電路8的輸入；可以在高塵土環(huán)境中監(jiān)測免耕播種機的排種工況，尤其適合小麥等小粒徑種子排種工況。
文檔編號A01C7/00GK2785334SQ200520078609

公開日2006年6月7日 申請日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
發(fā)明者栗震霄, 馮全, 吳建民, 張煒, 田斌, 邵世祿, 高曉陽, 王琪 申請人:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)