专利名称：精准变量施肥机的制作方法
技术领域：
本发明属农业机械施肥机械随着全球定位系统(GPS)技术的普及与推广，农业机械进行田间作业时在GPS系统的帮助下能够准确实时地获得其所在的地理位置，因而对土壤实施定点管理成为一项比较成熟的技术获得推广与使用。把这一系统应用于变量机械施肥，施肥机械在控制系统的控制作用下可根据事先生成的处方施肥图进行施肥。在缺少肥料的地方多施肥，在土壤养分高的地方减少施肥量，在不需施肥的地方停止化肥的施入。这样化肥在施用的过程中不但要达到数量上准确，而且施肥的位置也要精确。
国外已有的变量施肥机械几乎无一例外地都是通过旋转的圆盘达到均匀撒播肥料的目的。化肥撒播的范围通过调整圆盘的转速达到调整，通常情况下化肥撒播的范围在10-30米之间，这种结构的变量施肥机械一方面只适用于大面积地块作业，另一方面是机械的制造成本较高，农民在目前状态下难以接受。在我国推广这些机械会由于人口多可耕种的土地面积小，使得变量施肥失去意义；再者若把这些机械引入我国推广使用成本极高，农民很少有人能够购买得起。而我国目前的现实情况是农民拥有的拖拉机数量比较多，农民使用拖拉机完成几乎所有的田间作业，因此研究与我国拖拉机相配套使用的变量施肥机械成为我国变量施肥机械研究的重点。
我国目前变量施肥机械的研究多数是处于概念阶段，变量施肥只是可以实现对很小区域的变量施肥，不能按照处方图对整个地块进行变量施肥，这些研究成果进行实际的转化还有一定的距离。本项发明是基于卫星全球定位系统确定机械在地块中的作业位置，通过拖拉机上固定的机载电脑为机械控制器提供定位位置处的化肥施用量信息，使机械在整个作业地块根据预先生成的处方图进行按处方变量施肥，减少化肥在整个地块的使用数量，减少化肥对环境造成的污染。
国内外现在还没有该类型与GPS系统相连的拖拉机后悬挂式通过调整排肥轮的转速达到调整施肥量的精准变量施肥机，精准变量施肥机是由拖拉机1和通过三点悬挂机构12的施肥机构组成，施肥机机架21上的液压马达13，通过中间传动轴14，将动力传动到排肥轮16，排肥轮是普通的外槽轮，排肥轮下面由导肥管18和散肥器19，液压马达13通过回油管22供油管23和拖拉机的液压系统连接。拖拉机外蓬顶上固定有GPS卫星接受天线7和无线电接受天线8，驾驶室前方有数据交换器2，施肥控制开关5、AgGPS170计算机3、顶棚内前下方固定有导向光棒4、顶棚内右侧前方固定施肥控制器6、驾驶室右侧下方固定有接线盒9、电源分线盒10和GPS流动站11也固定在右侧方，电瓶固定在拖拉机右侧梁上和拖拉机共用同一电瓶，测速雷达24位于施肥机架上。控制计算机3和接线盒9相连，通过接线盒9与控制系统的其他部分发生联系，导向光棒4与接线盒9相连接收由3发出的信息。施肥控制器6施肥开关5、液压马达13、数据交换器2和测速雷达24相连；计算机3、施肥控制开关6、接线盒9和测速雷达24均和电源分线盒10相连获得驱动电源，GPS卫星接受天线7和无线电接受天线8与GPS流动站11相连，GPS流动站11和接线盒9相连为系统提供GPS信号。电源分线盒10与电瓶25相连。散肥机构是由24个和导肥管相对应的散肥器19组成，散肥器上部是圆柱形下部是长方口的喇叭形机构，内部固定有三个挡肥板26。
外槽轮的转动由安装在肥料箱前部的一根长轴驱动，安装在变量施肥机上的所有排肥器都是通过该长轴中间传动轴驱动。为了减少长轴弯曲造成传动系统的不稳定，传动长轴在中部断开，中间使用两个链轮通过双排链进行连接。肥料由排肥器排出后通过导肥管流入散肥器，散肥器把导肥管流入的肥料均匀地分散开撒在地表，散肥器的结构采用独特的扇型结构，散肥器内部通过安装挡肥机构达到把从导肥管流下的肥料均匀分散开。精准变量施肥机的液压马达由拖拉机的液压输出驱动控制，通过拔动驾驶室内的操纵手柄起到供油和停止供油的目的，而液压马达的转速控制则是根据施肥量的大小通过调整节流阀的开度达到控制液压马达转速的目的。拖拉机驾驶室内的计算机从处方图中读出拖拉机所在位置的施肥数量，把此施肥数量依据先前设定的信号转换模式，通过与拖拉机前进的速度相互匹配后，经过数模转换后把这些数字量转换成模拟量达到控制液压节流阀的目的。国内目前调节排肥器的转速多是通过步进电机实现，由于步进电机在地块中作业是通过拖拉机的机载电瓶来实现的，因而每个步进电机只能驱动一个排肥器，因而机械的工作幅宽较小，生产效率也比较低。
该精准施肥机可实现所有粒状肥料的变量施肥，施肥量的调节通过调节排肥轮的转速达到调整施肥量的目的。不同的粒状肥料通过调整肥料有关的初始参数即可达到精准变量施用的目的。本发明的优点是使用该施肥机可提高粮食产量30％，提高肥料利用率40-45％，减少不合理使用化肥给环境造成的污染。
图2为本发明的俯视图。
图3为变量施肥机的电源及信号线路图。
图4是散肥器的主视图。
图5是散肥器的俯视图。
图中各个图号代表的元件名称如下1、拖拉机 2、数据交换器 3、AgGPS170计算机 4、导向光棒 5、施肥控制开关 6、施肥控制器 7、GPS卫星接受天线 8、无线电接收天线 9、接线盒 10、电源分线盒 11、GPS流动站12、三点悬挂机构 13、液压马达总成 14、中间传动轴 15、肥料箱 16、排肥轮 17、工作踏板 18、导肥管 19、散肥器 20、地轮 21、机架 22、回油管 23、供油管 24、测速雷达 25、电瓶、26、挡肥板
权利要求
1.一种精准变量施肥机，其特征是由拖拉机(1)和通过三点悬挂机构(12)相连的施肥机构组成，施肥机机架(21)上的液压马达(13)，通过中间传动轴(14)，将动力传动到排肥轮(16)，排肥轮是普通的外槽轮，排肥轮下面由导肥管(88)和散肥器(19)，液压马达(13)通过回油管(22)、供油管(23)和拖拉机的液压系统连接；拖拉机蓬顶上固定有GPS卫星接受天线(7)和无线电接受天线(8)，驾驶室前方有数据交换器(2)，施肥控制开关(5)、AgGPS170计算机(3)、顶棚前下方固定有导向光棒(4)、顶棚右侧前方固定施肥控制器(6)、驾驶室右侧下方固定有接线盒(9)、电源分线盒(10)和GPS流动站(11)固定在右侧方，电瓶固定在拖拉机右侧梁上和拖拉机共用同一电瓶，测速雷达(24)位于施肥机架上。
2.据权利要求1所述的变量施肥机，其特征是电源和信号线路连接为控制计算机(3)和接线盒(9)相连，通过接线盒(9)与控制系统的其他部分发生联系，导向光棒(4)与接线盒(9)相连接收由(3)发出的信息；施肥控制器(6)和施肥开关(5)、液压马达(13)、数据交换器(2)和测速雷达(24)相连；计算机(3)、施肥控制开关(6)、接线盒(9)和测速雷达(24)均和电源分线盒(10)相连获得驱动电源，GPS卫星接受天线(7)和无线电接受天线(8)与GPS流动站(11)相连，GPS流动站(11)和接线盒(9)相连为系统提供GPS信号，电源分线盒(10)与电瓶(25)相连。
3.据权利要求1所述的变量施肥机，其特征是散肥机构是由(24)个和导肥管相对应的散肥器(19)组成，散肥器上部是圆柱形下部是长方口的喇叭形机构，内部固定有三个挡肥板(26)。
全文摘要
本发明属农业机械，它是由拖拉机和悬挂的施肥机用GPS定位系统通过拖拉机固定的机载电脑为机械控制系统提供定位位置处的化肥施用量信息，通过调整排肥轮的转速达到调整施肥量的目的。排肥轮由液压马达的转速来控制，排肥开始和停止可以通过施肥控制开关强制控制。根据预先确定整个地块的处方进行变量施肥，可提高肥料利用率40－50％，粮食产量提高30％，减少由于不合理施用化肥给环境造成的污染。
文档编号A01C21/00GK1404709SQ02149019
公开日2003年3月26日 申请日期2002年11月20日 优先权日2002年11月20日
发明者王秀, 赵春江, 孟志军, 薛绪掌, 陈立平, 潘瑜春 申请人:北京农业信息技术研究中心