一种单电机循环水养殖浮饵均匀投饵机及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水产养殖技术领域，具体涉及循环水养殖中的鱼饵投饵机。
【背景技术】
[0002] 水产养殖从人工投饲走向自动投饲，鱼饵投饵机是水产养殖中常用的设备。常见 的鱼饵投饵机主要由箱体、容料器、分料器、抛撒器、控制器等几个主要部分组成，其核心部 件分料器主要实现每次投料间隔时间控制及下料量控制的功能。目前的分料器有如下几 种分料方式：电磁震荡式、螺旋进给式以及皮带输送式。比如中国专利公开号为103563813 A的文献中公开的电磁震荡式投饵机，虽然结构简单成本低，但是存在卡料、下料不精确、能 耗大等缺点；又比如中国专利公开号为103875578 A的文献中公开的螺旋进给式分料机， 虽然较精确且可控性强，但存在结构复杂、饵料破碎率高等缺点；另外的皮带输送式分料 器，饵料破碎率低，但存在易卡料、结构复杂、能耗高等缺点。由于分料器直接决定了抛撒器 抛出料量的多少，不精确的分料量直接影响到抛撒器的抛撒距离及抛撒均匀度，现有下料 结构不但浪费物料，而且容易对水体造成污染。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现有鱼饵投饵机存在的上述问题，提出一种结构简单、不易卡料、 稳定性好、下料精确、使用寿命长、能耗低的单电机循环水养殖浮饵均匀投饵机；本发明同 时提供该投饵机的均匀投饵方法。
[0004] 本发明一种单电机循环水养殖浮饵均匀投饵机采用的技术方案是：投饵机外部是 箱体，箱体内上部分为储料仓，储料仓底部是下料口，箱体内下部分装有送料盒、抛料盘、主 电机、电磁开关和控制器；下料口正下方是送料盒，送料盒一侧是连接接料口且向下倾斜的 出料处，在送料盒下方靠近接料口处装有连接控制器的电磁开关；接料口旁侧装有主电机 和圆盘形的抛料盘，主电机上部外壳上固定套接抛料盘，主电机输出轴上固定有内叶片，内 叶片外端固定连接于圆筒形的隔板内壁，隔板外壁固定连接外叶片；内叶片上方出风口处 装有集风口，集风口连接且连通输风管道一端，输风管道另一端是集风嘴，集风嘴置于送料 盒另一侧处且朝向送料盒；控制器包括MCU控制单元以及分别连接MCU控制单元的输入装 置、电机驱动电路和测速装置；测速装置采集主电机旋转产生的电信号并输入MCU控制单 J L 〇
[0005] 本发明一种单电机循环水养殖浮饵均匀投饵机的均匀投饵方法采用的技术方案 是包括以下步骤： A、 控制器控制电磁开关打开，电磁开关吸合送料盒使下料口打开，储料仓内的饵料下 落至送料盒中； B、 控制器控制主电机工作，带动内叶片和外叶片旋转，内叶片产生向上的风进入集风 口，经输风管道和集风嘴后，风力喷向送料盒中的饵料上； C、 饵料在风力的作用下进入接料口，经接料口进入抛料盘，外叶片旋转带动饵料从抛 料盘中抛撒出去。
[0006] 进一步地，控制器控制主电机工作时，需不断调整主电机的转速实现均匀投饵，调 整方法是：在第一个投饵周期tl内，MCU控制单元根据tl和函数朽二/'4(71求出主电 机的投饵速度VI，根据投饵速度Vl控制主电机；由测速装置测量当前主电机的转速VI'， MCU控制单元将速度νΓ与vl比较，如果两者不相等，则计算两者之差vl'' =Vl- νΓ，根据 差值νΓ '不断调整主电机的转速，直到两者相等后停止调整主电机转速；如此循环地实现 第二个投饵周期t2、第三个投饵周期t3,直至最后一个投饵周期tn内的均匀投饵；Γ.是投 饵速度，T是投饵时间。
[0007] 本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点： 1、现有的下料结构都是单独安装一个电机负责下料，而本发明采用单电机，既给抛料 提供动力又可以促进下料，对于在船上工作的投饵机来说可大大减少其能耗，延长蓄电池 的使用时间，这种方法不但节约了制造成本，充分利用电机作用力，减少了投饵机的使用功 耗。
[0008] 2、本发明采用控制器通过控制算法控制主电机实现投饵区域的饵料均匀分布，确 保鱼群进食面积充裕，避免了出现鱼群争抢。
[0009] 3、本发明采用气动方式下料，结构简单、稳定性好，使用寿命长于现有常见的下料 结构，另外，气动输送方式对颗粒状饵料的破坏较少，适合颗粒状饵料的传输，而且不会存 在卡料情况。
[0010] 4、本发明由主电机直接带动叶片产生风，所以当主电机在控制要求作用下进行投 饲工作时，风速会随着主电机的转速的变化而变化，从而实现下料量与主电机速度的对应 关系，提高了投饲效率与准确性。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明单电机循环水养殖浮饵均匀投饵机的整体结构示意图； 图2为图1中内、外叶片的组装结构放大图； 图3为图1中集风口、输风管道以及集风嘴的组装结构放大图； 图4为图1中控制器的组成及其调速控制框图； 图5为图1所示投饵机工作时所对应的投饲水域面示意图； 图6为图1所示投饵机的工作流程图。
[0012] 附图中各部件的序号和名称：1 :储料仓，2 :集风口，3 :输风管道，4 :集风嘴，5 :抛 料盘，6 :内叶片，7 :外叶片，8 :主电机，9 :箱体，10 :电磁开关，11 :控制器，12 :送料盒，13 : 接料口，14 :下料口，15 :隔板，16 :输入装置，17 :电机驱动电路，18 :测速装置，19 :MCU控制 单元。
【具体实施方式】
[0013] 参见图1所示的本发明投饵机的结构，整个投饵机外部是箱体9,由箱体9支撑。 箱体9内的上部分为储料仓1，箱体9内的下部分安装有送料盒12、抛料盘5、主电机8、电 磁开关10、控制器11等部件。储料仓1的底部是下料口 14,下料口 14正下方安装一送料 盒12,送料盒12的一侧是出料处，该出料处连接接料口 13。送料盒12的下方靠近接料口 13处安装有电磁开关10,电磁开关10具有吸合作用的电磁铁，电磁开关10经控制线连接 控制器11。在投饵机不工作时，控制器11控制电磁开关10关断，使送料盒12与电磁开关 10脱开，送料盒12向上运动闭合住下料口 14,使储料仓1内鱼饵料不能下落；当投饵机工 作时，控制器11控制11控制电磁开关10接通，吸合送料盒12使送料盒12的一侧向下运 动，送料盒12的出料处向下呈一定的角度倾斜，下料口 14打开，鱼饵料可以通过下料口 14 落入送料盒12内。
[0014] 在接料口 13旁侧安装主电机8和圆盘形的抛料盘5,主电机8的输出轴相对垂直 方向呈15°倾斜，向接料口 13部位倾斜15°左右。主电机8上部外壳上固定套接抛料盘 5,抛料盘5与水平面方向呈15°倾斜，靠近接料口 13倾斜向下，向接料口 13部位倾斜，另 一侧则是出料口，倾斜向上。
[0015] 参见图2,在主电机8输出轴上固定安装内叶片6,内叶片6的外端固定连接圆筒 形的隔板15,将内叶片6的外端焊接在隔板15的内壁上，在隔板15的外壁上固定连接外 叶片7,使内叶片6、外叶片7和隔板15成为一个整体件。这个整体件位于抛料盘5内，这 个整体件的高度不超过抛料盘5的高度、外径小于抛料盘5的内径。内叶片6位于抛料盘 5的中心，内叶片6对应的抛料盘5底面设计镂空状，从而使空气顺利进入其内。接料口 13 朝向隔板15和抛料盘5之间的外叶片7,从接料口 13落下的饵料进入外叶片7的抛料区 域。
[0016] 外叶片7和内叶片6组成了总的叶片，外叶片7用于抛料，而内叶片6用于产生风 力，其所在的区域是产风区。为了防止饵料进入风口，外叶片7和内叶片6之间用隔板15 隔开，隔板15的高度略微比抛料盘5低，确保外叶片7和内叶片6正常转动并且饵料被隔 离在隔板15外部。
[0017] 参见图1和图3,内叶片6上方出风口处安装集风口 2,集风口 2连接且连通输风 管道3-端，输风管道3另一端固定焊接集风嘴4。集风口 2为漏斗状，可使风力最大化的 进入输风管道3。集风嘴4为汇聚扁平状，使输出的风力汇聚后输出，从而顺利推进下料。 集风嘴4置于送料盒12的另一侧处的下料口 14与送料盒12之间，朝向送料盒12,也就是 集风嘴4位于送料盒12的出料处的对面，即主电机8和抛料盘5的对面的下料口 14与送 料盒12之间。输风管道3呈U形，绕过下料口 14,能最大化地减少风能损失。集风嘴4朝 向送料盒12的目的用来给送料盒12上的饵料提供下料动力。
[0018] 在具体工作时，在主电机8带动下，外叶片7和内叶片6旋转，内叶片6向集风口 2 处产生风力作用，内叶片6产生的风由集风口 2采集进入输风管道3中，经输风管道3绕过下 料口 14后，传输到集风嘴4处，由集风嘴4汇聚输出。外叶片7带动饵料抛出。隔板15用于 分隔抛料区与产风区，既防止馆料进入集风口 2影响工作，也避免了饵料不必要的浪费。
[0019] 参见图1和图4,控制器11包括输入装置16、MCU控制单元19、电机驱动电路17、 测速装置18以及电源模块（图4中未标出电源模块)。电源模块为MCU控制单元19及主电 机8等设备提供电力供应，输入装置16是人机交互的输入装置，用于控制参数的输入，输入 装置16连接MCU控制单元19, MCU控制单元19还分别连接电机驱动电路17和测速装置 18,电机驱动电路17和测速装置18均连接主电机8。MCU控制单元19通过电机驱动电路 17驱动主电机8工作，测速装置18用于采集主电机8旋转产生的电信号，并将电信号输入 MCU控制单元19,在MCU控制单元19的处理下变为对应的主电机8转速信息，转速信息用 于对主电机8转速闭环控制，实现无极调速。
[0020] 参见图5,是投饵机对应的投饵水域面，A点为投饵机所在位置，由于饵料在圆形 抛料盘5所限制的离心力的作用下实现抛撒，并且抛料盘5出口有限，所以整个投饵面呈如 图5所示的扇形状。在一定的控制算法抛撒实现中，主电机8必然是一个由近及远或由远 及近的抛撒过程，从而对应任意时刻的瞬时抛撒面积可由如下积分获得：假设对应t时刻 的瞬时抛撒面积为St、瞬时半径为Rt，则有对应t时刻抛撒面积：
式中，为对应扇形抛撒面的张角，:__i:对应时刻扇形面的底，編I:为半径的增量。 由于在:_議，_时，图5中扇形面