专利名称：水稻直播机排种器排种状态的监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种农业机械技术领域，是一种利用红外发射和接收技术检测 水稻直播机排种口种子下落状态的监测系统。
背景技术：
水稻直播机能够减少水稻播种的工作量和种子量，但由于播种量现在一般
为每穴2 6粒，如出现漏播将严重影响出苗率，进而影响水稻产量，因此对排 种口的排种状态进行监测具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种监控准确的水稻直播机排 种器排种状态的监测系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案为 一种水稻直播机排种器排种状态 的监测系统，其包括分别设于排种管相对两侧的红外发射管及红外接收管、与 红外接收管连接的比较器及连接比较器的控制系统，红外接收管根据种子落下 的情况将接收红外发射管的信号结果传送至比较器，比较器根据预设的参考电 压与信号电压进行比较后输出一种子状态脉冲信号，控制系统根据脉冲信号对 播种量及播种穴数进行计算，确定水稻直播机排种口的排种情况。
控制系统包括对脉冲进行计数及对两个脉冲之间的时间间隔进行计算的脉 冲计数模块。
控制系统还包括种子监测模块，其用于监测比较器在预设时间内是否有脉 沖信号产生，当有脉冲信号产生时，判定直播机开始播种作业，否则，判定直 播机停止播种作业。
控制系紐 漏播的漏播测定模块(控制系统还包括用于测定直播机的播种时间、位置坐标及行走速度的GPS 接收机。
红外发射管为红外发射二极管，红外接收管为红外接收三级管，红外发射
二极管的正极与红外接收三级管的集电极连接至一电源VCC,红外发射二极管的
负极与红外接收三级管的发射极分别通过一电阻接地，其中红外接收三级管的
发射极还连接至比较器。
比较器的正输入端连接至红外接收三级管的发射极，负输入端接收一预设 夫去由《 給山^^&山拙工、化太w',士/古导
红外接收管的数量为多个，比较器也为多个，且比较器的数量与红外接收 管一致，其中多个红外接收管根据种子落下的情况将接收红外发射管的信号结
处理后输出一种子状态脉冲信号。
多个红外接收管的集电极均连接至一电源vcc,发射极分别通过一电阻接
地，其中，多个发射极还连接至多个比较器，各个比较器的正输入端分别连接 至各红外接收三级管的发射极，各个比较器的负输入端均接收一预设参考电压， 各个输出端进行线与后输出种子状态脉冲信号。
红外接收管的数量为五，其分为上下两排布置，其中上排布置三个，下排
布置两个，红外接收管间的间距为2腿。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果
本发明通过红外发射管及红外接收管对下落的种子进行监测，当有种子落 下时，有一个或者几个红外接收管被遮挡，被遮挡的红外接收管工作状态发生 变化，红外接收管将信号传送至比较器，比较器进行信号比较等处理后输出低 电平，对比较器的输出脉冲信号进行分析、判断和计数处理，确定水稻直播机 排种口的排种情况、排种量和排种速度，结合水稻直播机的行走速度，计算出 种子的穴距等参数，结合GPS的空间位置信息，判断排种故障和报警，因此可 根据本传感器输出的低脉冲信号判断落下种子的状态，监测结果准确，能及时
对播种量进行实时监控，能有效减少漏播的情况出现。
图1为本发明的原理框图2为红外发射和红外接收原理图3为红外发射管和红外接收管在排种口上的空间布置图； 图4为比较器的输入输出原理图。 图5为控制系统原理图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进行描述。
如图1所示， 一种水稻直播机排种器排种状态的监测系统，其包括分别设 于排种管相对两侧的红外发射管Dl及红外接收管、与红外接收管连接的比较器 及连接比较器的控制系统，红外接收管根据种子落下的情况将接收红外发射管 的信号结果传送至比较器，比较器根据预设的参考电压与信号电压进行比较后 输出一种子状态脉冲信号，控制系统根据脉冲信号对播种量及播种穴数进行计 算，确定水稻直播机排种口的排种情况。
冲计数模块。
控制系统还包括种子监测模块，其用于监测比较器在预设时间内是否有脉 冲信号产生，当有脉沖信号产生时，判定直播机开始播种作业，否则，判定直 播机停止播种作业。
控制系统还包括根据穴距脉冲间隔时间是否超出预设间隔时间来判断是否 漏播的漏播测定模块。
控制系统还包括用于测定直播机的播种时间、位置坐标及行走速度的GPS 接收机。
如图2所示，红外发射管为红外发射二极管，红外接收管为红外^^妻收三级管。
红外发射二极管的正极与红外接收三级管的集电极连接至一电源vcc,红外 发射二极管的负极与红外接收三级管的发射极分别通过一电阻接地，其中红外接收三级管的发射极还连接至比较器。
比较器的正输入端连接至红外接收三级管的发射极，负输入端接收一预设 参考电压，输出端输出种子状态脉冲信号。
如图2及图4所示，红外接收管的数量为多个，比较器也为多个，且比较 器的数量与红外接收管一致，其中多个红外接收管根据种子落下的情况将接收 红外发射管的信号结果传送至多个比较器，比较器根据预设的参考电压与信号 电压进行比较及线与处理后输出一种子状态脉冲信号。
如图2所示，多个红外接收管的集电极均连接至一电源VCC,发射极分别通 过一电阻接地，其中，多个发射极还连接至多个比较器。
各个比较器的正输入端分别连接至各红外接收三级管的发射极，各个比较 器的负输入端均接收一预设参考电压，各个输出端进行线与后输出种子状态脉 沖信号。
如图3所示，红外接收管的数量为五个，其分为上下两排布置，其中上排 布置三个，下排布置两个。红外4矣收管间的间距为2mm。
红外发射和红外接收的原理如图2和图3所示，当没有种子落下时，红外 发射管和红外接收管之间没有阻挡，比较器的输出为高电平，当有种子落下时， 有一个或者多个红外接收管被阻挡，相应的红外输出为低电平，经过比较器的 线与后信号比较器输出低电平。即当有种子落下时，比较器输出一个低脉冲信 号。
控制系统部分如图5所示，包含脉冲计凝:冲莫块、种子监测模块、漏播测定 模块、GPS接收机、人机接口界面及MCU和相关的电路组成。其中，
脉冲计数模块用于计数脉冲及对两个脉冲之间的时间间隔进行计算；
种子监测模块用于监测比较器在预设时间内是否有脉冲信号产生，当有脉 冲信号产生时，判定直播机开始播种作业，否则，判定直播机停止播种作业；
漏播测定模块根据穴距脉冲间隔时间是否超出预设间隔时间来判断是否漏
播；
GPS接收机用于测定直播机的播种时间、位置坐标及行走速度。本实施例中，水稻直播机有10个排种口，需对10路脉冲进行计数，并对
两个脉冲之间的时间间隔进行计算，本系统采用megal28单片机实现其功能。 IO路比较器发送的脉冲信号中8 5^娄入到单片机的8个外部中断引脚上，另外 两^4妻入单片机的输入捕捉引脚上；SDcard和GPS接收机都接到megal28的SPI 功能引脚上，利用PB7端口和PB6端口分别作为它们的片选端，以对不同的设 备进行操作；人机接口界面由液晶LCD19264、独立按键和声光报警装置组成， 其中液晶LCD19264占用PC端口和PF端口，按键占用PA0-PA5，光报警占用 PA6端口 ， 声报警占用PA7端口 。
播种开始和结束的判断原理当MCU上电时，MCU同时监测IO路监测信号 板，当IO路中有6路在2秒内都有脉冲信号产生时，认为直播机开始播种作业， 此时MCU开始监控运行，利用中断方式，对所有IO路信号进行监测，利用定时 器得到每路播种口的播种量、穴数等参数；当10路信号在2秒内都没有脉冲信 号时，认为播种结束。
每穴播种量测定依据实验和排种机理分析，当排种轮转速在20~40 r p m之间，种子下落产生的脉冲间隔为100us 2ms,穴距脉冲间隔为10ms~ 30ms， 因此可以利用穴距的时间间隔区分穴距和种距。如果两个脉沖时间间距小于 5ms，认为前面^番出的种子为同一穴中，当月永冲间隔大于5ms时，认为新的一穴 开始播种了 。利用这种方法测定每穴的播种量和累积得到总的播种穴数。
漏播测定依据实验和排种机理分析，当排种轮转速在10-40r pm之间， 穴距脉冲间隔为10ms ~ 30ms,如果大于脉冲间隔40ms时，肯定产生了 一个漏播， 由于漏播的原因多种多样，当产生一个漏播信号时，只进行漏播计数，当漏播 计数大于3时，MCU发出漏播报警信号。
直播机的播种时间和位置坐标、行走速度测定直接解析直播机的GPS接 收机的输出信号可得到直播机当前的播种时间和位置坐标、行走速度。
人机界面人机界面包括LCD19264液晶显示部分、声音报警、光报警及4定 盘部分。当直播机开始作业时，LCD19264循环显示每个播种口的播种状态，包 括播种量、穴距、总播种量等；当发生漏播报警时，声光报警会产生动作；键盘的作用是查看直播机播种的历史记录或者显示指定播种口的播种状态，清除 报警等。
数据保存采用SDcard,为了便于计算机查看，在系统中移植FATFS文件系 统，当播种开始时，以当前的时间信息作为文件名新建一个文件，数据保存格 式为为年月日时分秒、直播机GPS坐标位置，排种口 1、平均播种量、穴数、 排种速度、穴距、总排种量、漏播穴数；排种口 2、平均播种量、穴数、排种速 度、穴距、总排种量、漏播穴数；排种口 3......、排种口 10、平均播种量、穴数、
排种速度、穴距、总排种量、漏播穴数。当数据量为4K字节时，保存一次，之 后重新建立新文件，依次保存，当播种结束时，进行一次数据分析和结果存储。
权利要求
1、一种水稻直播机排种器排种状态的监测系统，其特征在于包括分别设于排种管相对两侧的红外发射管及红外接收管、与红外接收管连接的比较器及连接比较器的控制系统，红外接收管根据种子落下的情况将接收红外发射管的信号结果传送至比较器，比较器根据预设的参考电压与信号电压进行比较后输出一种子状态脉冲信号，控制系统根据脉冲信号对播种量及播种穴数进行计算，确定水稻直播机排种口的排种情况。
2、 根据权利要求l所述的监测系统，其特征在于控制系统包括对脉沖进 行计数及对两个脉冲之间的时间间隔进行计算的脉冲计数才莫块。
3、 根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于控制系统还包括种子监 测模块，其用于监测比较器在预设时间内是否有脉冲信号产生，当有脉冲信号 产生时，判定直播机开始播种作业，否则，判定直播机停止播种作业。
4、 才艮据权利要求3所述的监测系统，其特征在于控制系统还包括才艮据穴 距脉冲间隔时间是否超出预设间隔时间来判断是否漏播的漏播测定模块。
5、 才艮据权利要求4所述的监测系统，其特征在于控制系统还包括用于测 定直播机的播种时间、位置坐标及行走速度的GPS接收机。
6、 根据权利要求1至5任一项所述的监测系统，其特征在于红外发射管 为红外发射二极管，红外接收管为红外接收三级管，红外发射二极管的正极与 红外接收三级管的集电极连接至一电源VCC,红外发射二极管的负极与红外接收 三级管的发射极分别通过一电阻接地，其中红外接收三级管的发射极还连接至 比较器。
7、 根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于比较器的正输入端连接 至红外接收三级管的发射极，负输入端接收一预设参考电压，输出端输出种子 状态脉冲信号。
8、 4艮据权利要求7所述的监测系统，其特征在于红外接收管的数量为多 个，比较器也为多个，且比较器的数量与红外接收管一致，其中多个红外接收管根据种子落下的情况将接收红外发射管的信号结果传送至多个比较器，比较 器根据预设的参考电压与信号电压进行比较及线与处理后输出一种子状态脉冲 信号。
9、 根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于多个红外接收管的集电 极均连接至一电源VCC,发射极分别通过一电阻接地，其中，多个发射极还连接 至多个比较器，各个比较器的正输入端分别连接至各红外接收三级管的发射极， 各个比较器的负输入端均接收一预设参考电压，各个输出端进行线与后输出种 子状态脉沖信号。
10、 根据权利要求8或9所述的监测系统，其特征在于红外接收管的数 量为五，其分为上下两排布置，其中上排布置三个，下排布置两个，红外接收 管间的<间距为2mm。
全文摘要
本发明公开了一种水稻直播机排种器排种状态的监测系统，其包括分别设于排种管相对两侧的红外发射管D1及红外接收管、与红外接收管连接的比较器及连接比较器的控制系统，红外接收管根据种子落下的情况将接收红外发射管的信号结果传送至比较器，比较器根据预设的参考电压与信号电压进行比较后输出一种子状态脉冲信号，控制系统根据脉冲信号对播种量及播种穴数进行计算，确定水稻直播机排种口的排种情况。本发明监测结果准确，能及时对播种量进行实时监控，能有效减少漏播的情况出现。
文档编号G05B19/048GK101441455SQ200810220179
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者可欣荣, 庆 李, 王在满, 罗锡文, 赵祚喜 申请人:华南农业大学