一种土壤消毒设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及农业机械【技术领域】，涉及一种土壤消毒设备，尤其涉及一种根据行走速度自动调节流量的土壤消毒设备。包括手扶拖拉机、施药机架、储药桶、进液管、出液管、系统控制箱、悬臂梁、两个驱动轮、施药刀，手扶拖拉机通过连接螺栓与施药机架连接，储药桶通过紧固带固定安装在施药机架上，系统控制箱固定安装在施药机架尾部，施药刀固定安装在施药机架上，进液管的两端分别与储药桶和系统控制箱连接，出液管的两端分别与系统控制箱和施药刀连接，悬臂梁通过调节螺杆与施药机架连接，驱动轮安装在悬臂梁上。本实用新型的有益效果是：设备结构简单、操作方便、稳定性较高，实现了土壤消毒设备的自动化，提高了劳动效率，降低了劳动强度。
【专利说明】一种土壤消毒设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及农业机械【技术领域】，涉及一种土壤消毒设备，尤其涉及一种根据行走速度自动调节流量的土壤消毒设备。
【背景技术】
[0002]目前国内主要使用的土壤消毒机械分为手动施药枪和小型施药机两种。手动施药枪完全依靠手动进行施药操作，劳动强度大，效率低下，适合小范围的土壤消毒或者实验使用；小型施药机的移动依靠手扶拖拉机作为动力来源，具有操作灵活、使用方便等优点，适合温室、大棚等小型地块的机械化消毒作业。但是目前国内使用的所有土壤消毒机械技术陈旧，安全性、可靠性以及施药效率均较低下，故障频繁，自动化程度不高。由于施药机稳定性较差，施药量无法得到有效控制，施药均匀性不高，误差很大，经常造成施药不足或者过量施药等问题，施药不足时无法达到效度效果，过量施药增加成本甚至存在药害的危险。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种土壤消毒设备，克服了劳动效率低、设备机构复杂、设备操作不便、施药精度低的缺陷。
[0004]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种土壤消毒设备，包括手扶拖拉机、施药机架、储药桶、进液管、出液管、系统控制箱、悬臂梁、两个驱动轮、施药刀，所述手扶拖拉机通过连接螺栓与所述施药机架连接，所述储药桶通过紧固带固定安装在所述施药机架上，所述系统控制箱固定安装在所述施药机架尾部，所述施药刀固定安装在所述施药机架上，所述进液管的两端分别与所述储药桶和所述系统控制箱连接，所述出液管的两端分别与所述系统控制箱和所述施药刀连接，所述系统控制箱用于控制所述出液管中消毒液的流量，所述悬臂梁通过调节螺杆与所述施药机架连接，所述驱动轮安装在所述悬臂梁上。
[0005]进一步，所述驱动轮的转动轴上设有测速齿轮，所述施药机架上设有用于监测所述测速齿轮的速度的速度传感器，所述速度传感器通过连接线与所述系统控制箱连接。
[0006]进一步，系统控制箱中设有施药泵、流量传感器，所述施药泵与所述流量传感器连接，所述施药泵与所述施药刀通过所述出液管连接。
[0007]进一步，所述施药泵为直流电驱动，所述施药泵通过电缆与用于供电的蓄电池连接。
[0008]进一步，所述系统控制箱采用的是PLC控制系统。
[0009]本实用新型的有益效果是:设备结构简单、操作方便、稳定性较高，实现了土壤消毒设备的自动化，提高了劳动效率，降低了劳动强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的土壤消毒设备的结构示意图；
[0011]图2为本实用新型的土壤消毒设备的系统控制箱组成示意图；[0012]图3为本实用新型的土壤消毒设备的系统控制框图；
[0013]图4为本实用新型的土壤消毒设备的系统控制程序流程图；
[0014]图5为本实用新型的土壤消毒设备的系统控制箱结构简图。
[0015]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0016]1、手扶拖拉机，2、连接螺栓，3、紧固带，4、储药桶，5、进液管，6、出液管，7、系统控制箱，8、调节螺杆，9、连接线，10、速度传感器，11、测速齿轮，12、驱动轮，13、施药刀，14、施药机架，15、悬臂梁，16、箱盖，17、活动锁，18、人机界面，19、开关按钮,20、报警器,21、电气
室，22、药泵室。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0018]如图1所示，本实用新型包括手扶拖拉机1、施药机架14、储药桶4、进液管5、出液管6、系统控制箱7、悬臂梁15、两个驱动轮12、施药刀13，作为牵引力设备的手扶拖拉机I通过连接螺栓2与施药机架14固定连接，储药桶4通过紧固带3固定在施药机架14上，系统控制箱7固定安装在施药机架14的尾部上，施药刀13固定安装在施药机架14上，施药刀的数量可以根据实际情况进行设置，本实用新型优选设置2把施药刀。进液管5的两端分别与储药桶4和系统控制箱7连接，出液管6的两端分别与系统控制箱7和施药刀13连接，所述系统控制箱7用于控制调节出液管6中消毒液的流量。驱动轮12通过转轴安装在悬臂梁15上，悬臂梁15与施药机架14通过调节螺杆8连接起来，调节螺杆8的一端与悬臂梁15通过销传动连接，施药机架14上设有转轴，所述施药机架14上的转轴上设有径向螺纹孔，调节螺杆8的另一端与施药机架14上的径向螺纹孔螺纹连接，通过调节螺杆8可以调节驱动轮12的高度，从而调节施药刀13进入土壤的深度。用于驱动施药机运动的驱动轮12安装在悬臂梁15上，驱动轮12的动力由手扶拖拉机提供。驱动轮12的转动轴上设有测速齿轮11，施药机架14上安装有用于监测测速齿轮11的速度的速度传感器10，速度传感器10通过连接线9与系统控制箱7连接。系统控制箱7的内部设有施药泵，施药泵和施药刀13通过出液管6连接起来，施药泵通过电缆与蓄电池连接，蓄电池为施药泵提供动力。
[0019]如图2所示为本实用新型系统控制箱的组成示意图，系统控制箱7中设有微处理器、人机界面、速度传感器、流量传感器、电量检测装置、功率调节部件、报警装置等元件。微处理器为核心处理器，是整个系统的控制单元，本实用新型采用的是日本欧姆龙CPlH可编程控制器，负责系统的运行调度、故障检测、通讯管理、系统控制，可准确的把流量、速度、电量等信息传输给触摸屏，通过人机界面显示出来。人机界面即为触摸显示屏，实时显示当前速度、流量、电量、报警等信息，可以直接设定流量、施药量的大小。速度传感器用于检测施药机的行走速度，并将测得的信号传给微处理器，微处理器根据当前速度的大小进行实时调节流量大小。本实用新型采用的是霍尔速度传感器，是一种基于霍尔效应的磁电传感器，可将测得的信号传给PLC，PLC根据当前速度大小来实时调节流量大小。速度传感器固定在施药机机架上，与控制箱内部的PLC通过线缆连接，通过检测固定在驱动轮转动轴上的测速齿轮的转速测得施药机的行走速度。流量传感器用于检测管路中药液流量的大小，并将药液流量转换成标准模拟信号传递给微处理器。本实用新型采用的是涡轮流量计，用于将药液实时流量转换成标准模拟量信号传给PLC，PLC通过处理将流量数据读出并通过人机界面显示出来。电量检测装置实时监测供电装置的剩余电量，在电量不足时发出警报。人机界面实时显示当前施药机行走速度、药液流量、施药量、电量、报警等信息，并可直接设定施药量的大小以及流量等参数。功率调节部件根据微处理器输出的控制信号调节施药泵的输入功率，进而实现调节流量的功能。报警装置用于施药系统流量过小、药液不足、电量不足等异常情况时发出警示信息。整个控制系统靠12V蓄电池提供电力支持，由于土壤消毒剂普遍都具有较强的腐蚀性，因此本实施例中所有管路采用内抛光316L不锈钢管或聚四氟乙烯管，接头全部采用swagelok双卡套接头，密封性能好，确保管道气密性。
[0020]本实用新型土壤消毒设备在对土壤进行消毒施药时，主要有以下步骤:首先，施药前在系统控制箱中设定施药总量和施药面积，得到单位面积施药量；其次，采用自动施药模式进行施药，通过流量传感器和速度传感器计算单位面积实际施药量；再次，当系统检测到单位面积实际施药量与预设不匹配时，自动调整施药流量；最后，施药机停止行走时，施药泵停止工作。
[0021]本实用新型施药系统的控制系统如图3所示。系统控制目标是无论施药机的行走速度是恒定还是变化，系统自动使实际施药量与设定施药量基本保持一致。实际进行流量调控比较的是单位面积的施药量，其单位是g/m2，而流量传感器测得的施药量的单位是L/min，因此必须根据机车的行走速度、幅宽以及流量传感器测得的实时流量计算得到单位面积的实时施药量，其计算方法如下:
[0022]本实用新型实现其根据施药机行走速度自动调节流量的计算方法如下:
[0023]首先，设定需要消毒地块的面积M，单位是m2 ;施药总量G，单位是g ；PLC自动计算单位面积施药量A,单位是g/m2 ；A=M/Go
[0024]其次，流量传感器实时监测管路中药液的体积流量QL，单位是L/s ;根据不同药剂的密度P，单位是g/cm3 ;计算其质量流量Q,单位是g/s ;Q=P XQLX 1000。
[0025]再次，速度传感器实时监测施药机行走速度V，单位m/s ；N为驱动轮旋转一周速度传感器输出的脉冲个数，η为每秒钟PLC收到的脉冲个数，r的单位为m，r为驱动轮半径；V= (2 Jirn) /N。
[0026]最后，设定施药幅宽W值，W的单位为m, W通常为一个定值，与药剂以及施药量相关；由W、V、Q可以计算出施药机单位面积实时施药量Al，单位g/m2 ；A1=(QXT)/(WXVXT) =Q/(WXV)。
[0027]微处理器即PLC比较Al与A之间的关系，输出一个控制信号，控制信号通过调节功率部件输出电压的大小来控制加药泵的转速，从而控制加药泵的流量，从而实现根据流速改变施药量的大小的目的。
[0028]本实用新型控制系统程序流程如图4所示，速度处理模块和流量处理模块用计数器记录脉冲个数通过公式计算出施药设备行走速度和施药机的流量；触摸屏处理模块即人机界面，包括预设参数的输入以及显示；实际值与设定值比较模块，包括实际施药量Al的计算与预设施药量A的比较；功率调节处理模块，根据PLC的I/O输出值，改变施药泵的输入功率，从而实现根据机车行走速度调节施药流量的功能。
[0029]如图5所示为本实用新型系统控制箱的结构简图。其中16为箱盖，可通过活动锁17将其锁住，箱盖镶嵌玻璃板，通过玻璃板可观看人机界面18上显示的内容。人机界面18实时显示当前速度、流量、电量、报警等信息，并可以直接进行流量、施药量的大小的设定与调节。人机界面18旁边为开关按钮19和报警器20。由于土壤消毒药剂通常具有较强的腐蚀性，因此必须将电子零件与药剂输送设备隔离开来，防止药剂泄露腐蚀电子零件，系统控制箱7分为独立的电气室21和药泵室22。电气室21内安装PLC、蓄电池等电子零配件。药泵室22安装施药泵、流量传感器以及输药管道等药剂流通零配件。由于土壤消毒环境恶劣，经常在户外以及比较脏乱的环境下进行，并且主要依靠手扶拖拉机提供牵引动力，震动较强，因此控制箱要做好防尘、防水以及防震处理。
[0030]其工作过程为:速度传感器10将测速齿轮11的速度反馈到系统控制箱7中，系统控制箱7进行流量计算之后通过出液管6将消毒液输送到施药刀13上，施药刀13对土壤进行消毒处理。
[0031]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种土壤消毒设备，其特征在于，包括手扶拖拉机、施药机架、储药桶、进液管、出液管、系统控制箱、悬臂梁、两个驱动轮、施药刀，所述手扶拖拉机通过连接螺栓与所述施药机架连接，所述储药桶通过紧固带固定安装在所述施药机架上，所述系统控制箱固定安装在所述施药机架尾部，所述施药刀固定安装在所述施药机架上，所述进液管的两端分别与所述储药桶和所述系统控制箱连接，所述出液管的两端分别与所述系统控制箱和所述施药刀连接，所述系统控制箱用于控制所述出液管中消毒液的流量，所述悬臂梁通过调节螺杆与所述施药机架连接，所述驱动轮安装在所述悬臂梁上。
2.根据权利要求1所述的一种土壤消毒设备，其特征在于，所述驱动轮的转动轴上设有测速齿轮，所述施药机架上设有用于监测所述测速齿轮的速度的速度传感器，所述速度传感器通过连接线与所述系统控制箱连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种土壤消毒设备，其特征在于，系统控制箱中设有施药泵、流量传感器，所述施药泵与所述流量传感器连接，所述施药泵与所述施药刀通过所述出液管连接。
4.根据权利要求3所述的一种土壤消毒设备，其特征在于，所述施药泵为直流电驱动，所述施药泵通过电缆与用于供电的蓄电池连接。
5.根据权利要求4所示的一种土壤消毒设备，其特征在于，所述系统控制箱采用的是PLC控制系统。
【文档编号】A01M17/00GK203564573SQ201320792880
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】郭建明, 谭鑫, 王宁, 寇佺, 张锴, 宋兆欣 申请人:北京捷西农业科技有限责任公司昌平应用技术分公司