一种可调的盆栽植株称重灌水装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种可调的盆栽植株称重灌水装置，属于农业灌溉【技术领域】。本发明包括行走系统、称重系统、灌水系统和测量系统。本发明移动方便，便于对大量盆栽植株进行称重浇水；减小了称重机构的体积，简化了称重机构的操作；该装置盆栽夹持机构的高度可调、方向可调；减小了称重灌水过程中的人为误差；该装置结构简单，称重操作简单，适合大范围推广使用。
【专利说明】一种可调的盆栽植株称重灌水装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可调的盆栽植株称重灌水装置，属于农业灌溉【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 我国水资源总量约为2. 8124万亿m3,是世界上总水量较大的国家之一，但是我们 国家人口数量大，导致人均水资源占有量为2500m 3,远低于世界人均水资源占有量，是世界 上13个贫水国之一。同时，我国人均耕地资源占有量较少，加之，工业化和城镇化的快速发 展，使得我国的耕地资源更加缺乏，因此，发展立体农业，特别是发展设施立体农业，是解决 我国13亿人口粮菜安全的必然选择。降水量是决定地面水资源总量的主要因素。我们国家 面积广阔，各个地区降水量各不相同，同时又受到季风气候的影响，导致我们国家的降水分 布不均匀，北方大部分地区水资源含量远低于南方，大部分地区处于干旱和半干旱状态下， 水资源短缺，严重影响了当地工业、农业的健康发展，也给当地城市生活用水安全产生了影 响。
[0003] 为了应对水资源的短缺，以色列采用处理净化污水、淡化海水和提高农业灌溉水 利用效率等措施，在灌溉中不仅注意精确控制水量，而且把施肥和灌溉结合在一起，水使水 和肥料的利用率大大提高，美国是目前微灌面积最多的国家，应用自动控制技术，灌水效率 由过去的80%提高到96%。我国是一个农业大国，农业用水量占总用水量的80%，其中农业 用水量的绝大多数用于作物的灌溉，但是我们国家的灌溉设备，与发达国家相比差距较大。 水泵作为供水系统的能源装置，其质量的好坏会影响灌溉系统的灌水效果，但是我们国家 生产的水泵质量较差，同时灌溉系统相配套的管道和附件，我们国家没有相应的标准来提 供参考，且大多数采用进口。微灌是一种灌溉水利用效率比较高的灌水方式，但是我们国家 生产微灌设备的企业，其生产的产品精度较低，且成本较大，从一定程度上，决定了我们国 家节水灌溉设备比较落后的现状。农业作物灌溉水利用效率仅为40%，远低于世界先进国 家水平。农业作物灌溉水利用效率低下，不仅大大浪费了灌溉水，而且加剧了我国水资源短 缺。盆栽植株与大田作物相比，灌水量和灌水利用效率更容易人为控制。可以根据盆栽植 株的需水要求，称取盆栽植株的总重量，然后进行定量灌溉，是一种提高灌溉水利用效率的 有效途径。
[0004] 目前，涉及温室盆栽植株称重灌水装置的相关专利有：自动化盆栽作物灌溉装置 (201310447526. X)，该装置能够提高盆栽作物灌溉的自动化程度，但该装置采用采用计算 机、第一磁阀模块和PLC控制器进行控制，设有装置比较复杂，对于盆栽数量比较少、规模 比较小的盆栽植株称重灌水，该装置运行成本比较高，适用性比较差，且对于分散种植的盆 栽植株和多层种植的盆栽植株进行称重灌水时，该装置的工作效率相对比较低。到目前为 止，还没有出现既能满足盆栽数量大、规模大的又能满足盆栽数量比较少且规模比较小的 盆栽植株称重灌水装置，同时又能快速的对分散种植的盆栽植株和多层种植的盆栽植株进 行称重灌水的装置。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述【背景技术】中提到的问题，本发明提供一种可调的盆栽植株称重灌水 装置。该装置采用四个应变片对盆栽植株进行称重，既能满足对盆栽数量大、规模大的盆栽 植株称重灌水，又能满足盆栽数量比较少且规模比较小的盆栽植株称重灌水，同时又能快 速的对分散种植的盆栽植株和多层种植的盆栽植株进行称重灌水，装置简单，移动方便，操 作简单，适合大范围推广使用。
[0006] 本发明的技术方案是：一种可调的盆栽植株称重灌水装置，包括行走系统、称重系 统、灌水系统和测量系统； 所述行走系统包括手拉环1、拉杆2、拉伸弹簧3、柱体4、车架6、前轮7、制动片8、后轮 I 9、后轮轴10、后轮轴链轮11、后轮II 13 ;其中手拉环1安装在拉杆2的顶部，拉杆2的底 部安装有制动片8,拉伸弹簧3 -端与拉杆2相连，拉伸弹簧3另一端与柱体4相连，拉杆2 连同制动片8 -起安装在在车架6上，车架6前端底部设有前轮7,前端顶部设有柱体4,车 架6后端底部设有后轮I 9和后轮II 13,后轮I 9和后轮II 13之间通过后轮轴10相连，后 轮轴10上安装有后轮轴链轮11 ; 所述称重系统包括凸轮滚子5、脚踏板15、销座19、连杆20、花盆夹持机构22、伸缩弹簧 23、横杆24、内立柱27、分支杆28、圆柱销29、定位柱30 ;其中脚踏板15安装在连杆20的 一端，连杆20的中部安装在位于车架6中间顶部的销座19上面，连杆20的另一端与凸轮 滚子5相连，凸轮滚子5安装在内立柱27 -端的内部，内立柱27安装在柱体4中，定位柱 30通过圆柱销29与内立柱27相连，分支杆28穿过定位柱30与花盆夹持机构22相连，分 支杆28在内立柱27和花盆夹持机构22之间安装有伸缩弹簧23,定位柱30与花盆夹持机 构22之间通过横杆24相连； 所述灌水系统包括链条12、水箱14、输水管I 16、马达17、马达上链轮18、输水管 II 21、水管开关25、水管26 ;其中水管26上设有水管开关25,水管26与输水管II 21相连， 输水管II 21与马达17相连，马达17上设有马达上链轮18,马达上链轮18与后轮轴链轮 11通过链条12相连，输水管I 16 -端与马达17相连，输水管I 16另一端与位于车架6后 端顶部的水箱14相连； 所述测量系统包括恒压电压源47、称重显示仪48、电阻应变片I 49、电阻应变片II 50、 电阻应变片III 51、电阻应变片IV 52 ;其中电阻应变片I 49和电阻应变片II 50轴向对齐设 在花盆夹持机构22的安装杆41外圆周面的一侧上，电阻应变片III 51和电阻应变片IV 52 轴向对齐设在花盆夹持机构22的安装杆41外圆周面的另一侧上，电阻应变片I 49和电阻 应变片II 50与电阻应变片III 51和电阻应变片IV 52在安装杆41的外圆周面上对称设置， 电阻应变片I 49、电阻应变片II 50、电阻应变片III 51和电阻应变片IV 52四个应变片首尾 依次相连形成环路，恒压电压源47的一个极连接在电阻应变片I 49与电阻应变片IV 52相 连接的导线上，恒压电压源47的另一个极连接在电阻应变片II 50与电阻应变片III 51相连 接的导线上，称重显示仪48的一个极连接在电阻应变片I 49与电阻应变片II 50相连接的 导线上，称重显示仪48的另一个极连接在电阻应变片III 51与电阻应变片IV 52相连接的导 线上。
[0007] 所述车架6前端开有用于拉杆2贯穿的拉杆安装孔31，车架6后端开有用于链条 12贯穿的链条通道35。
[0008] 所述后轮轴链轮11和马达上链轮18均为标准件，后轮轴链轮11和马达上链轮18 通过穿过设置在车架6上的链条通道35的链条12相连，后轮轴链轮11的齿数大于马达上 链轮18的齿数。
[0009] 所述柱体4为一中空圆柱形体；其中圆柱形体中空部分为两段的贯穿圆柱形孔， 上端为柱体内上孔32,下端为柱体内下孔33,柱体内下孔33侧面开有圆形的单侧贯穿的柱 体内下侧孔34。
[0010] 所述柱体内下孔33的直径大于柱体内上孔32的直径。
[0011] 所述内立柱27为一圆柱形体且与柱体内上孔32相配合，内立柱27上端不同的圆 周方向上开有圆柱销孔36,圆柱销孔36与圆柱销29配合，内立柱27下端设有内立柱下端 柱37,内立柱下端柱37与柱体内下孔33相配合，内立柱下端柱37内部设有内立柱下端柱 内槽38,内立柱下端柱内槽38与凸轮滚子5相配合；圆柱销孔36的个数为多个。
[0012] 所述分支杆28为"U"型杆件，"U"型杆件的两个分支的末端开有贯穿的分支杆销 孔40,定位柱30上开有安装分支杆28的孔；定位柱30上面设有安装水管26的水管安装 柱39,水管26安装在水管安装柱39上面，分支杆28穿过定位柱30上的分支杆28的安装 孔，穿过定位柱30的分支杆28两端上装配有伸缩弹簧23。
[0013] 所述花盆夹持机构22由安装杆41、固定环42和可动环43组成；其中安装杆41 一 端与定位柱30上面的横杆24相连，安装杆41的另一端与固定环42的一端相连，固定环42 的另一端设有销连接机构，可动环43的一端也设有销连接机构，固定环42上的销连接机构 和可动环43上的销连接机构相配合，分支杆28两个分支末端开有分支杆销孔40分别与可 动环43的销连接机构上设有的可动环调节杆44相连接(其中，固定环42为对称的不完全 圆环形杆件，可动环43也为对称的不完全圆环形杆件)。
[0014] 所述水管26为硬质管，安装在水管支撑管45内，水管支撑管45安装在定位柱30 上的水管安装柱39内部，水管26可在水管支撑管45的旋转；输水管II 21为软质管，在输 水管II 21上靠近马达17的管路上设有单向阀46 (其中，单向阀46的截止压力较小，只允 许马达17传递过来的灌溉水进入输水管II 21)。
[0015] 所述电阻应变片I 49、电阻应变片II 50、电阻应变片III 51、电阻应变片IV 52的型 号相同，阻值相等。
[0016] 其中，恒压电压源47采用15V100A可调稳压恒流直流开关电源型号为YK-AD15100 (AD/DC)，称重显示仪48采用的是卓禾仪器型号为JY500D3,电阻应变片采用国家标准电阻 应变片阻值为200欧姆的应变片。
[0017] 本发明的工作原理是： 电阻应变片I 49、电阻应变片II 50、电阻应变片III 51和电阻应变片IV 52的阻值相等， 其中电阻应变片I 49和电阻应变片II 50轴向对齐设在安装杆41外圆周面的一侧上，电阻 应变片III 51和电阻应变片IV 52轴向对齐设在安装杆41外圆周面的另一侧上，电阻应变片 I 49和电阻应变片II 50与电阻应变片III 51和电阻应变片IV 52在安装杆41的外圆周面 上对称设置；电阻应变片I 49、电阻应变片II 50、电阻应变片III 51和电阻应变片IV 52四个 应变片首尾依次相连形成环路，恒压电压源47的一个极连接在电阻应变片I 49与电阻应 变片IV 52相连接的导线上，另为一个极连接在电阻应变片II 50与电阻应变片III 51相连接 的导线上，称重显示仪48的一个极连接在电阻应变片I 49与电阻应变片II 50相连接的导 线上，另为一个极连接在电阻应变片III 51与电阻应变片IV 52相连接的导线上： 花盆夹持机构22上没有放置盆栽植株时，恒压电压源47给电阻应变片I 49、电阻应 变片II 50、电阻应变片III 51和电阻应变片IV 52提供电压，安装杆41上顶部安装电阻应变 片III 51和电阻应变片IV 52的一侧与安装电阻应变片I 49和电阻应变片II 50的一侧均没 有受力，四个电阻应变片不会发生形变，所以他们的阻值不会改变，四个电阻应变片阻值相 等，电压平衡，从而称重显示仪48相接的两个极上没有电压差，所以此时称重显示仪48显 示的称重值为零。
[0018] 当花盆夹持机构22上放置盆栽植株时，在盆栽植株重力的作用下，安装杆41上顶 部安装电阻应变片III 51和电阻应变片IV 52的一侧会受到拉力的作用，电阻应变片III 51和 电阻应变片IV 52的阻值发生改变，安装杆41上安装电阻应变片I 49和电阻应变片II 50 的一侧会受到压力的作用，电阻应变片I 49和电阻应变片II 50的阻值也会发生改变，四个 应变片的阻值都会发生改变，所以称重显示仪48相接的两个极连接电压不平衡，称重显示 仪48会测得所连接的两个极之间的电压差，并将其电压差值数值显示在称重显示仪48上。
[0019] 在称重灌水前，根据盆栽植株灌水量的要求，先将盆栽植株称重灌水后的植株与 盆体的总重量'确定下来，然后采用以下公式计算出灌水后植株与盆体的总重量为/^'的称 重显示仪48应显示的电压值％，在进行每盆植株称重灌水时，当称重显示仪48显示的电压 值"Cu小于上述应显示电压值时，则该盆栽植株需要灌水，对其进行灌水操作，直到称重 显示仪48显示的电压值 ?(ι1等于上述应显示电压值化时，完成灌水过程。当称重显示仪48 显示的电压值A1大于或等于上述应显示电压值时，则该盆栽植株不需要灌水，则对下一 盆盆栽植株进行称重灌水操作。
【权利要求】
1. 一种可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：包括行走系统、称重系统、灌水系 统和测量系统； 所述行走系统包括手拉环（1)、拉杆（2)、拉伸弹簧（3)、柱体（4)、车架（6)、前轮（7)、 制动片（8)、后轮I (9)、后轮轴（10)、后轮轴链轮（11)、后轮II (13);其中手拉环（1)安装在 拉杆（2)的顶部，拉杆（2)的底部安装有制动片（8)，拉伸弹簧（3)-端与拉杆（2)相连，拉 伸弹簧（3)另一端与柱体（4)相连，拉杆（2)连同制动片（8) -起安装在在车架（6)上，车 架（6 )前端底部设有前轮（7 )，前端顶部设有柱体（4 )，车架（6 )后端底部设有后轮I (9 )和 后轮II (13)，后轮I (9)和后轮II (13)之间通过后轮轴（10)相连，后轮轴（10)上安装有后 轮轴链轮（11); 所述称重系统包括凸轮滚子（5)、脚踏板（15)、销座（19)、连杆（20)、花盆夹持机构 (22)、伸缩弹簧（23)、横杆（24)、内立柱（27)、分支杆（28)、圆柱销（29)、定位柱（30);其中 脚踏板（15)安装在连杆（20)的一端，连杆（20)的中部安装在位于车架（6)中间顶部的销 座（19)上面，连杆（20)的另一端与凸轮滚子（5)相连，凸轮滚子（5)安装在内立柱（27) - 端的内部，内立柱（27)安装在柱体（4)中，定位柱（30)通过圆柱销（29)与内立柱（27)相 连，分支杆（28 )穿过定位柱（30 )与花盆夹持机构（22 )相连，分支杆（28 )在内立柱（27 )和 花盆夹持机构（22)之间安装有伸缩弹簧（23)，定位柱（30)与花盆夹持机构（22)之间通过 横杆（24)相连； 所述灌水系统包括链条（12)、水箱（14)、输水管I (16)、马达（17)、马达上链轮（18)、 输水管II (21)、水管开关（25)、水管（26);其中水管（26)上设有水管开关（25)，水管（26)与 输水管II (21)相连，输水管II (21)与马达（17)相连，马达（17)上设有马达上链轮（18)，马 达上链轮（18)与后轮轴链轮（11)通过链条（12)相连，输水管I (16)-端与马达（17)相 连，输水管I (16)另一端与位于车架（6)后端顶部的水箱（14)相连； 所述测量系统包括恒压电压源（47)、称重显示仪（48)、电阻应变片I (49)、电阻应变 片II (50)、电阻应变片111(51)、电阻应变片IV (52);其中电阻应变片I (49)和电阻应变片 II (50)轴向对齐设在花盆夹持机构（22)的安装杆（41)外圆周面的一侧上，电阻应变片III (51)和电阻应变片IV (52 )轴向对齐设在花盆夹持机构（22 )的安装杆（41)外圆周面的另一 侧上，电阻应变片I (49)和电阻应变片II (50)与电阻应变片111(51)和电阻应变片IV(52) 在安装杆（41)的外圆周面上对称设置，电阻应变片I (49)、电阻应变片II (50)、电阻应变 片111(51)和电阻应变片IV(52)四个应变片首尾依次相连形成环路，恒压电压源（47)的 一个极连接在电阻应变片I (49)与电阻应变片IV(52)相连接的导线上，恒压电压源（47) 的另一个极连接在电阻应变片II (50)与电阻应变片111(51)相连接的导线上，称重显示仪 (48)的一个极连接在电阻应变片I (49)与电阻应变片II (50)相连接的导线上，称重显示 仪（48)的另一个极连接在电阻应变片111(51)与电阻应变片IV(52)相连接的导线上。
2. 根据权利要求1所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述车架（6)前 端开有用于拉杆（2)贯穿的拉杆安装孔（31)，车架（6)后端开有用于链条（12)贯穿的链条 通道（35)。
3. 根据权利要求1所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述后轮轴链 轮（11)和马达上链轮（18)均为标准件，后轮轴链轮（11)和马达上链轮（18)通过穿过设置 在车架（6)上的链条通道（35)的链条（12)相连，后轮轴链轮（11)的齿数大于马达上链轮 (18)的齿数。
4. 根据权利要求1所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述柱体（4) 为一中空圆柱形体；其中圆柱形体中空部分为两段的贯穿圆柱形孔，上端为柱体内上孔 (32)，下端为柱体内下孔（33)，柱体内下孔（33)侧面开有圆形的单侧贯穿的柱体内下侧孔 (34)。
5. 根据权利要求4所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述柱体内下 孔（33)的直径大于柱体内上孔（32)的直径。
6. 根据权利要求1所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述内立柱 (27) 为一圆柱形体且与柱体内上孔（32)相配合，内立柱（27)上端不同的圆周方向上开 有圆柱销孔（36)，圆柱销孔（36)与圆柱销（29)配合，内立柱（27)下端设有内立柱下端柱 (37)，内立柱下端柱（37)与柱体内下孔（33)相配合，内立柱下端柱（37)内部设有内立柱下 端柱内槽（38)，内立柱下端柱内槽（38)与凸轮滚子（5)相配合；圆柱销孔（36)的个数为多 个。
7. 根据权利要求1所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述分支杆 (28) 为"U"型杆件，"U"型杆件的两个分支的末端开有贯穿的分支杆销孔（40)，定位柱（30) 上开有安装分支杆（28)的孔；定位柱（30)上面设有安装水管（26)的水管安装柱（39)，水 管（26)安装在水管安装柱（39)上面，分支杆（28)穿过定位柱（30)上的分支杆（28)的安 装孔，穿过定位柱（30 )的分支杆（28 )两端上装配有伸缩弹簧（23 )。
8. 根据权利要求1所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述花盆夹持 机构（22)由安装杆（41)、固定环（42)和可动环（43)组成；其中安装杆（41) 一端与定位柱 (30)上面的横杆（24)相连，安装杆（41)的另一端与固定环（42)的一端相连，固定环（42)的 另一端设有销连接机构，可动环（43)的一端也设有销连接机构，固定环（42)上的销连接机 构和可动环（43)上的销连接机构相配合，分支杆（28)两个分支末端开有分支杆销孔（40) 分别与可动环（43)的销连接机构上设有的可动环调节杆（44)相连接。
9. 根据权利要求1所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述水管（26) 为硬质管，安装在水管支撑管（45)内，水管支撑管（45)安装在定位柱（30)上的水管安装 柱（39 )内部，水管（26 )可在水管支撑管（45 )的旋转；输水管II (21)为软质管，在输水管II (21)上靠近马达（17)的管路上设有单向阀（46)。
10. 根据权利要求1所述的可调的盆栽植株称重灌水装置，其特征在于：所述电阻应变 片I (49)、电阻应变片II (50)、电阻应变片III (51 )、电阻应变片IV (52)的型号相同，阻值相 等。
【文档编号】G01G3/142GK104273017SQ201410485009
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】杨启良, 贾维兵 申请人:昆明理工大学