專利名稱：基于光電編碼器的谷物流量傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳感器，尤其涉及一種基于光電編碼器的谷物流量傳感器。
背景技術：
精準收獲環節既是一個完整的精準農業過程的終結，又是下一輪精準農業 過程的開始，由它獲取的農作物產量分布等信息既可以用來反饋以前精準農業 各環節實踐結果，為下一輪精準農業提供重要的基礎信息，因此，它是精確農 業生產過程中的最為關鍵技術環節。谷物質量流量傳感器就是此環節中核心部 件，也是本次研究的重點，當然，以此傳感器為核心構成的智能測產系統也將 同時被研究。
如2005年11月30日公布的公開號為CN1702438A的發明谷物流量質量傳 感器，利用傳感器的攔截指、懸臂梁彈性元件和電阻應變片電橋來感知谷物的 質量流量。但是上述沖量式傳感器安裝在聯合收割機上,由于農田地形的起伏 及收割機本身的工作特點，在收割過程中會產生明顯振動，這將給沖量式傳感 器測量帶來很多干擾。沖量式傳感器的攔截指是垂直安裝的，在重力的作用下， 自身會發生變形。沖量式傳感器應用的是電壓電阻間的應變關系。應變電阻在 受到田間溫度干擾時，其電阻值會產生相應變化，影響測量精度。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種測量精度高、抗干擾能力強的基 于光電編碼器的谷物流量傳感器。
一種基于光電編碼器的谷物流量傳感器，包括外殼、墊板、兩個固定架和接 線插座，所述兩個固定架即第一固定架、第二固定架，其中外殼的底部為墊板， 接線插座固定在外殼的頂部，兩個固定架設置于外殼內并固定于墊板上，其特 征在于還包括轉軸、擋片、軸承和光電編碼器，其中光電編碼器包括檢測部件 和信號變送模塊，檢測部件包括外檢測環和內檢測環；轉軸的一端通過軸承固 定在兩個固定架上，轉軸的另一端延伸至外殼的外部，擋片與轉軸的另一端固 定，兩個固定架之間的轉軸上設置有光電編碼器的兩個檢測部件外檢測環和內 檢測環，外檢測環與兩個固定架固定，內檢測環與轉軸固定，外檢測環的兩個 輸出端即正向輸出端和反向輸出端分別與信號變送模塊的輸入端連接，信號變 送模塊固定于外殼頂部的內表面，信號變送模塊的輸出端與接線插座連接。
本發明一種基于光電編碼器的谷物流量傳感器，精確檢測谷物流量，從而 可以合理利用水肥資源，減少環境污染，提高農產品的產量和品質。
圖l:本發明基于光電編碼器的谷物流量傳感器的軸向截面圖； 圖2:本發明基于光電編碼器的谷物流量傳感器的橫向截面圖； 圖3:本發明光電編碼器的結構圖； 圖4:本發明光電編碼器的抗干擾判向電路原理圖。
具體實施例方式
如圖l、圖2所示， 一種基于光電編碼器的谷物流量傳感器，包括外殼l、 墊板2、兩個固定架和接線插座10，所述兩個固定架即第一固定架5、第二固定 架6，其中外殼1的底部為墊板2，接線插座10固定在外殼1的頂部，兩個固 定架設置于外殼內并固定于墊板2上，其特征在于還包括轉軸3、擋片4、軸承 11和光電編碼器，其中光電編碼器包括檢測部件和信號變送模塊9，檢測部件 包括外檢測環7和內檢測環8;轉軸3的一端通過軸承11固定在兩個固定架上， 轉軸3的另一端延伸至外殼1的外部，擋片4與轉軸3的另一端固定，兩個固 定架之間的轉軸上設置有光電編碼器的兩個檢測部件外檢測環7和內檢測環8， 外檢測環7固定在兩個固定架上，內檢測環8與轉軸3固定，外檢測環7的兩 個輸出端即正向輸出端A和反向輸出端B分別與信號變送模塊9的輸入端連接， 信號變送模塊9固定于外殼1的內表面，信號變送模塊9的輸出端與接線插座 IO連接。
如圖3、圖4。所述信號變送模塊9包括抗干擾判向電路91和計數電路92， 其中抗干擾判向電路91的兩個輸入端分別與外檢測環7的正向輸出端A和反向 輸出端B連接，抗干擾判向電路91的兩個輸出端分別與計數電路92的兩個輸 入端連接，所述抗干擾判向電路91由第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器U1A、 第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器U1B、第一與門U2A、第二與門U2B、反相 器U3A、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第二電容C2和電源Vcc 組成；所述檢測部件的正向輸出端A接反相器U3A的陽極和第一雙可再觸發單 穩態多諧振蕩器U1A的1腳，反相器U3A的陰極接第二雙可再觸發單穩態多諧 振蕩器U1B的1腳，反向輸出端B接第一與門U2A的2腳和第二與門U2B的 2腳，電源Vcc接第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器U1A的2腳、3腳、9腳和 第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器U1A的2腳、3腳，電源Vcc接第一電阻Rl 的一端和第二電阻R2的一端，第一電阻Rl的另一端與第一電容Cl的一端和 第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器U1A的7腳連接，第一電容Cl的另一端接 第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器U1A的6腳，第一雙可再觸發單穩態多諧振 蕩器U1A的5腳接第一與門U2A的1腳；第二電阻R2的另一端與第二電容 C2的一端和第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器U1B的7腳連接，第二電容C2 的另一端接第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器U1B的6腳，第二雙可再觸發單 穩態多諧振蕩器U1B的5腳接第二與門U2B的1腳，第一與門U2A的3腳和 第二與門U2B的3腳分別與計數電路的輸入端連接。
如圖2，圖3所示，本發明一種基于光電編碼器的谷物流量傳感器工作時， 谷物以一定的速度沖擊擋板4，從而產生力的作用，故擋板4、轉軸3、內檢測環 8都會有一定的角位移。光電編碼器的兩個檢測部件外檢測環7和內檢測環8檢測 到角位移信號并通過外檢測環7的正向輸出端A和反向輸出端B輸出至信號變送 模塊9。
如圖4所示，角位移信號在信號變送模塊9中首先經過抗干擾判向電路91 。 自主設計的光電編碼器由于安裝干擾比較大的聯合收割機上，干擾主要表現在 振動上。采用抗干擾判向電路91，當干擾脈沖在正向計數脈沖序列中產生加干 擾脈沖時，同時也在反向計數脈沖序列中產生減干擾脈沖。由于后續計數電路 92采用可逆計數器，而因干擾產生的加干擾脈沖和減干擾脈沖的數量完全相等， 在測量時加減干擾脈沖相互抵消，從而消除了干擾。
角位移信號經過抗干擾判向電路91后輸入計數電路92,計數電路92根據 沖量定理有
角位移與力的大小成正比 并且
則有M(,) = g(,)Av 式中，——谷物在f時刻作用在擋板上的沖擊力； Am(r)——f時刻時沖擊作用時間內的谷物質量； Af——谷物沖擊作用時間； Av——谷物沖擊前后速度變化量； 《W——f時刻的谷物質量流量；
——f時刻的角度； *——沖擊力與角度的應變關系常數。
當"很小時，g(r)也就變為瞬時質量流量。谷物被攔截后的速度近似為零， 收獲過程中收割速度變化不大時，速度差視為一常數，因此，wo就與谷物的瞬 時質量流量近似呈線性關系。實際應用中，短時間段內的平均質量流量完全可 以滿足繪制精確農業產量分布圖的需求，因此一段時間^-^內谷物沖擊力的平 均值F。
<formula>formula see original document page 5</formula>
式中，ew——短時間段內谷物質量的平均流量，義^~~谷物沖擊力的平均值與 短時間段內谷物質量的平均流量的應變關系常數。
谷物采樣間隔內的累積質量附,
附,
式中，——累積質量采樣間隔。
計數電路92得到谷物采樣間隔內的累積質量信號并通過接線插座10輸出。
權利要求
1.一種基于光電編碼器的谷物流量傳感器，包括外殼(1)、墊板(2)、兩個固定架和接線插座(10)，所述兩個固定架即第一固定架(5)、第二固定架(6)，其中外殼(1)的底部為墊板(2)，接線插座(10)固定在外殼(1)的頂部，兩個固定架設置于外殼內并固定于墊板(2)上，其特征在于還包括轉軸(3)、擋片(4)、軸承和光電編碼器，其中光電編碼器包括檢測部件和信號變送模塊(9)，檢測部件包括外檢測環(7)和內檢測環(8)；轉軸(3)的一端通過軸承固定在兩個固定架上，轉軸(3)的另一端延伸至外殼(1)的外部，擋片(4)與轉軸(3)的另一端固定，兩個固定架之間的轉軸上設置有光電編碼器的兩個檢測部件外檢測環(7)和內檢測環(8)，外檢測環(7)與兩個固定架固定，內檢測環(8)與轉軸(3)固定，外檢測環(7)的兩個輸出端即正向輸出端(A)和反向輸出端(B)分別與信號變送模塊(9)的輸入端連接，信號變送模塊(9)固定于外殼(1)頂部的內表面，信號變送模塊(9)的輸出端與接線插座(10)連接。
2. 根據權利要求1所述的基于光電編碼器的谷物流量傳感器，所述信號變送 模塊(9)包括抗干擾判向電路(91)和計數電路(92)，其中抗干擾判向電路(91)的兩個輸入端分別與外檢測環7的正向輸出端(A)和反向輸出端(B) 連接，抗十擾判向電路(91)的兩個輸出端分別與計數電路(92)的兩個輸入 端連接，其特征在于所述抗干擾判向電路(91)由第一雙可再觸發單穩態多諧 振蕩器(U1A)、第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(U1B)、第一與門(U2A)、 第二與門(U2B)、反相器(U3A)、第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第 一電容(ci)、第二電容(C2)和電源(Vcc)組成；所述檢測部件的正向輸 出端(A)接反相器(U3A)的陽極和第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(U1A) 的1腳，反相器(U3A)的陰極接第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(U1B)的 l腳，反向輸出端(B)接第一與門(U2A)的2腳和第二與門(U2B)的2腳， 電源(Vcc)接第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(U1A)的2腳、3腳、9腳 和第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(U1A)的2腳、3腳，電源(Vcc)接第 一電阻(Rl)的一端^P第二電阻(R2)的一端，第一電阻(Rl)的另一端與第 一電容(Cl)的一端和第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(U1A)的7腳連接， 第一電容(Cl)的另一端接第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(U1A)的6腳， 第一雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(U1A)的5腳接第一與門(U2A)的l腳； 第二電阻(R2)的另一端與第二電容(C2)的一端和第二雙可再觸發單穩態多 諧振蕩器(U1B)的7腳連接，第二電容(C2)的另一端接第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(uiB)的6腳，第二雙可再觸發單穩態多諧振蕩器(um)的5腳接第二與門(U2B)的l腳，第一與門(U2A)的3腳和第二與門(U2B) 的3腳分別與計數電路的輸入端連接。
全文摘要
基于光電編碼器的谷物流量傳感器，屬谷物流量傳感器。包括外殼、墊板、兩個固定架和接線插座，外殼底部為墊板，接線插座固定在外殼的頂部，兩個固定架設置于外殼內并固定于墊板上，還包括轉軸、擋片、軸承和光電編碼器，其中光電編碼器包括檢測部件和信號變送模塊，檢測部件即外檢測環和內檢測環；轉軸的一端通過軸承固定在兩個固定架上，轉軸的另一端延伸至外殼的外部，擋片與轉軸的另一端固定，兩個固定架之間的轉軸上設置有檢測部件，外檢測環與兩個固定架固定，內檢測環與轉軸固定，檢測部件的正向輸出端和反向輸出端分別與信號變送模塊的輸入端連接，信號變送模塊固定于外殼的內表面，信號變送模塊的輸出端與接線插座連接。本發明檢測精確。
文檔編號G01F1/76GK101368835SQ200810156159
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月24日 優先權日2008年9月24日
發明者凱 張, 軍 李 申請人:南京信息工程大學