一种电机驱动的双盘离心式撒肥机及其控制方法

本发明属于农业施肥技术及机械领域，尤其是一种电机驱动的双盘离心式撒肥机及其控制方法。

背景技术：

1、

2、目前，撒肥机主要分为三种：条播式撒肥机、双盘离心式撒肥机和侧抛式撒肥机。条播式和双盘离心式撒肥机主要应用于颗粒肥的施撒，侧抛式撒肥机主要应用于有机肥的施撒。国内对于变量撒肥的研究主要涉及条播式撒肥机和双盘离心式撒肥机，二者分别适用于小型田块和大型田块的施撒，而目前研究主要重点集中于条播式撒肥机，对于双盘离心式撒肥机的研究较少。

3、国内双盘离心式撒肥机，主要通过液压系统进行控制，相较于电控系统响应速度上不够快，控制精度上不够高。对于双盘离心式撒肥机撒肥量的调节，仅能通过简单的机械调控进行固定值的调整，无法实现实时的高精度变量调控，容易造成过施和漏施现象，且对于由环境风速造成的撒肥宽幅的影响无法校正，影响施肥均匀性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种电机驱动的双盘离心式撒肥机及其控制方法，响应速度快、控制精度高且能降低环境风速影响。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种电机驱动的双盘离心式撒肥机，其特征在于，包括：

4、信息采集模块，用于采集撒肥信息；

5、控制通讯模块，包括触控显示屏幕和控制箱，控制箱接收撒肥信息以及通过触控显示屏幕输入的撒肥参数；

6、宽幅调控模块，包括撒肥挡板调节机构、左撒肥圆盘、左圆盘电机、右撒肥圆盘和右圆盘电机；左撒肥圆盘和右撒肥圆盘对称布置在肥料箱的底部两侧，分别与左圆盘电机和右圆盘电机的输出轴连接；

7、肥量控制模块，包括排肥机构、肥料箱和撒肥机支架，肥料箱上端安装在撒肥机支架上部，排肥机构置于肥料箱的底部和撒肥圆盘之间；

8、所述撒肥挡板调节机构位于左撒肥圆盘和右撒肥圆盘靠近撒肥机底盘的一侧，用以控制撒肥宽幅；

9、所述撒肥挡板调节机构、左圆盘电机、右圆盘电机和排肥机构均由控制箱控制。

10、上述技术方案中，所述撒肥挡板调节机构包括左撒肥挡板、左小型电机、右小型电机、右撒肥挡板，所述左撒肥挡板和右撒肥挡板分别转动连接在中间固定板两侧，所述左撒肥挡板、右撒肥挡板分别与左小型电机和右小型电机的输出轴连接；所述中间固定板固定在撒肥机支架下端的平板上。

11、上述技术方案，还包括平行四杆机构，所述平行四杆机构连接在撒肥机支架与撒肥机底盘之间。

12、上述技术方案中，所述平行四杆机构包括撒肥机底盘连接支架、平行四杆机构下杆、撒肥高度调节电动推杆、平行四杆机构上杆和撒肥机连接支架，所述平行四杆机构上杆、平行四杆机构下杆的两端分别与撒肥机底盘连接支架、撒肥机连接支架转动连接，所述撒肥机底盘连接支架固定在撒肥机底盘上，所述撒肥机连接支架固定在撒肥机支架一侧，撒肥高度调节电动推杆的固定端连接平行四杆机构下杆，撒肥高度调节电动推杆的伸缩端连接撒肥机连接支架。

13、上述技术方案中，所述排肥机构包括右电动推杆、右肥料流量挡板、搅龙、搅龙电机、排肥机构底板、左电动推杆和左肥料流量挡板；所述搅龙上端位于肥料箱内部的中心位置，下端依次穿过肥料箱底部和排肥机构底板与搅龙电机的输出轴连接；所述排肥机构底板固定在肥料箱底部，且排肥机构底板靠近撒肥机底盘一侧对称安装有左电动推杆和右电动推杆，左电动推杆、右电动推杆末端分别转动连接有左肥料流量挡板和右肥料流量挡板；所述肥料箱底部和排肥机构底板上均开设有两排肥口，左肥料流量挡板和右肥料流量挡板的末端位于排肥机构底板上的排肥口处。

14、上述技术方案中，所述信息采集模块包括接近开关、超声波风速风向传感器和压力传感器；所述超声波风速风向传感器固定于撒肥机底盘的顶部，采集环境风速信息；所述接近开关固定于撒肥机底盘的车轮处，实时采集作业速度信息；所述压力传感器固定于肥料箱的底部，实时采集肥料箱内肥料余量信息。

15、上述技术方案中，所述控制箱内设有可编程逻辑控制器、左圆盘电机驱动器、右圆盘电机驱动器、搅龙电机驱动器、电动推杆控制继电器、小型电机控制继电器和无线通讯器。

16、一种电机驱动的双盘离心式撒肥机的控制方法：

17、1)用户通过触控显示屏幕输入撒肥参数，包括撒肥宽幅w和撒肥量x，撒肥参数通过无线通讯器传输至可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器由撒肥宽幅w计算得到的圆盘转速；

18、2)接近开关采集的作业速度信息、超声波风速风向传感器采集环境风速信息、压力传感器采集的肥料余量信息，均传输至可编程逻辑控制器，并通过无线通讯器传输至触控显示屏幕；可编程逻辑控制器由撒肥参数和作业速度计算得到排肥流量；

19、3)可编程逻辑控制器结合圆盘转速和环境风速信息，分别通过左圆盘电机和右圆盘电机改变左撒肥圆盘和右撒肥圆盘转速，基于左圆盘电机和右圆盘电机的转速，分别控制左小型电机和右小型电机的转动，进而分别进行左撒肥挡板、右撒肥挡板的开合角度调节，共同实现撒肥宽幅的控制；可编程逻辑控制器通过搅龙电机改变搅龙的转速，同时通过右电动推杆和左电动推杆改变排肥口的面积，从而实现排肥流量的控制；

20、4)用户通过触控显示屏幕实时查看撒肥信息，包括作业速度信息、环境风速信息和肥料余量信息，并对撒肥参数进行调整，然后重复1)-3)对双盘离心式撒肥机进行控制。

21、进一步地，所述可编程逻辑控制器结合圆盘转速和环境风速信息，分别通过左圆盘电机和右圆盘电机改变左撒肥圆盘和右撒肥圆盘转速，具体为：

22、对采集的环境风速信息进行风向判断；当环境风速为左侧来风时，增大左撒肥圆盘的转速，并减小右撒肥圆盘的转速；在环境风速v满足0m/s≤v≤1m/s时，左撒肥圆盘的转速为s，右撒肥圆盘的转速为s；在环境风速v满足1m/s<v≤2m/s时，左撒肥圆盘的转速为0.95s，右撒肥圆盘的转速为1.05s；在环境风速v满足2m/s<v≤4m/s时，左撒肥圆盘的转速为0.9s，右撒肥圆的转速为1.1s；在环境风速v满足4m/s<v≤6m/s时，左撒肥圆盘的转速为0.8s，右撒肥圆盘的转速为1.2s；在环境风速v满足v>6m/s时，将提示用户不建议进行撒肥作业，其中s为用户通过可编程逻辑控制器输入的撒肥宽幅对应的圆盘转速；

23、对采集的环境风速信息进行风向判断：当环境风速为右侧来风时，增大右撒肥圆盘的转速，并减小左撒肥圆盘的转速；在环境风速v满足0m/s≤v≤1m/s时，右撒肥圆盘的转速为s，左撒肥圆盘的转速为s；在环境风速v满足1m/s<v≤2m/s时，右撒肥圆盘的转速为0.95s，左撒肥圆盘的转速为1.05s；在环境风速v满足2m/s<v≤4m/s时，右撒肥圆盘的转速0.9s，左撒肥圆盘的转速为1.1s；在环境风速v满足4m/s<v≤6m/s时，右撒肥圆盘的转速为0.8s，左撒肥圆盘的转速为1.2s；在环境风速v满足v>6m/s时，将提示用户不建议进行撒肥作业。

24、进一步地，所述左撒肥挡板、右撒肥挡板的开合角度调节，具体为：当圆盘电机的转速n满足n≤300rpm时，撒肥挡板的开合角度为100°；当圆盘电机的转速n满足300rpm<n≤400rpm时，撒肥挡板的开合角度为120°；当圆盘电机的转速n满足400rpm<n≤500rpm时，撒肥挡板的开合角度为135°；当圆盘电机的转速n满足500rpm<n≤600rpm时，撒肥挡板的开合角度为147°；当圆盘电机的转速n满足600rpm<n≤700rpm时，撒肥挡板的开合角度为157°；当圆盘电机的转速n满足n>700rpm时，撒肥挡板的开合角度为165°。

25、本发明的有益效果为：

26、(1)本发明通过电力驱动，包括圆盘电机驱动撒肥圆盘、搅龙电机驱动搅龙、电动推杆驱动肥料流量挡板、小型电机驱动撒肥挡板；执行效率高，响应速度快，控制精度高，可有效的提高撒肥效率，提高肥料的利用率。

27、(2)本发明设置触控显示屏幕，一方面能直接输入撒肥宽幅和撒肥量，用于确定排肥流量和圆盘转速，另一方面可编程逻辑控制器还可以将作业速度信息、环境风速信息和肥料余量信息传输至触控显示屏幕，方便查看和调整；通过人机交互的模式，用户可通过触控屏幕实时查看撒肥过程信息，并进行控制指令下达，提升了撒肥机的智能性。

28、(3)本发明由超声波风速风向传感器实时采集环境风速信息，用于对撒肥圆盘转速进行控制，以减小环境风速对撒肥宽幅的影响，提高撒肥均匀性。

29、(4)本发明由接近开关实时采集作业速度信息，以实现排肥流量的控制，提高肥料颗粒的撒肥精度，减少肥料颗粒的过施和漏施的情况。