專利名稱：水稻直播機排種器排種狀態的監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種農業機械技術領域，是一種利用紅外發射和接收技術檢測 水稻直播機排種口種子下落狀態的監測系統。
背景技術：
水稻直播機能夠減少水稻播種的工作量和種子量，但由于播種量現在一般
為每穴2 6粒，如出現漏播將嚴重影響出苗率，進而影響水稻產量，因此對排 種口的排種狀態進行監測具有重要的意義。
發明內容
針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種監控準確的水稻直播機排 種器排種狀態的監測系統。
為實現上述目的，本發明的技術方案為 一種水稻直播機排種器排種狀態 的監測系統，其包括分別設于排種管相對兩側的紅外發射管及紅外接收管、與 紅外接收管連接的比較器及連接比較器的控制系統，紅外接收管根據種子落下 的情況將接收紅外發射管的信號結果傳送至比較器，比較器根據預設的參考電 壓與信號電壓進行比較后輸出一種子狀態脈沖信號，控制系統根據脈沖信號對 播種量及播種穴數進行計算，確定水稻直播機排種口的排種情況。
控制系統包括對脈沖進行計數及對兩個脈沖之間的時間間隔進行計算的脈 沖計數模塊。
控制系統還包括種子監測模塊，其用于監測比較器在預設時間內是否有脈 沖信號產生，當有脈沖信號產生時，判定直播機開始播種作業，否則，判定直 播機停止播種作業。
控制系紐 漏播的漏播測定模塊(控制系統還包括用于測定直播機的播種時間、位置坐標及行走速度的GPS 接收機。
紅外發射管為紅外發射二極管，紅外接收管為紅外接收三級管，紅外發射
二極管的正極與紅外接收三級管的集電極連接至一電源VCC,紅外發射二極管的
負極與紅外接收三級管的發射極分別通過一電阻接地，其中紅外接收三級管的
發射極還連接至比較器。
比較器的正輸入端連接至紅外接收三級管的發射極，負輸入端接收一預設 夫去由《 給山^^&山拙工、化太w',士/古導
紅外接收管的數量為多個，比較器也為多個，且比較器的數量與紅外接收 管一致，其中多個紅外接收管根據種子落下的情況將接收紅外發射管的信號結
處理后輸出一種子狀態脈沖信號。
多個紅外接收管的集電極均連接至一電源vcc,發射極分別通過一電阻接
地，其中，多個發射極還連接至多個比較器，各個比較器的正輸入端分別連接 至各紅外接收三級管的發射極，各個比較器的負輸入端均接收一預設參考電壓， 各個輸出端進行線與后輸出種子狀態脈沖信號。
紅外接收管的數量為五，其分為上下兩排布置，其中上排布置三個，下排
布置兩個，紅外接收管間的間距為2腿。
本發明與現有技術相比具有如下優點和有益效果
本發明通過紅外發射管及紅外接收管對下落的種子進行監測，當有種子落 下時，有一個或者幾個紅外接收管被遮擋，被遮擋的紅外接收管工作狀態發生 變化，紅外接收管將信號傳送至比較器，比較器進行信號比較等處理后輸出低 電平，對比較器的輸出脈沖信號進行分析、判斷和計數處理，確定水稻直播機 排種口的排種情況、排種量和排種速度，結合水稻直播機的行走速度，計算出 種子的穴距等參數，結合GPS的空間位置信息，判斷排種故障和報警，因此可 根據本傳感器輸出的低脈沖信號判斷落下種子的狀態，監測結果準確，能及時
對播種量進行實時監控，能有效減少漏播的情況出現。
圖1為本發明的原理框圖2為紅外發射和紅外接收原理圖3為紅外發射管和紅外接收管在排種口上的空間布置圖； 圖4為比較器的輸入輸出原理圖。 圖5為控制系統原理圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明進行描述。
如圖1所示， 一種水稻直播機排種器排種狀態的監測系統，其包括分別設 于排種管相對兩側的紅外發射管Dl及紅外接收管、與紅外接收管連接的比較器 及連接比較器的控制系統，紅外接收管根據種子落下的情況將接收紅外發射管 的信號結果傳送至比較器，比較器根據預設的參考電壓與信號電壓進行比較后 輸出一種子狀態脈沖信號，控制系統根據脈沖信號對播種量及播種穴數進行計 算，確定水稻直播機排種口的排種情況。
沖計數模塊。
控制系統還包括種子監測模塊，其用于監測比較器在預設時間內是否有脈 沖信號產生，當有脈沖信號產生時，判定直播機開始播種作業，否則，判定直 播機停止播種作業。
控制系統還包括根據穴距脈沖間隔時間是否超出預設間隔時間來判斷是否 漏播的漏播測定模塊。
控制系統還包括用于測定直播機的播種時間、位置坐標及行走速度的GPS 接收機。
如圖2所示，紅外發射管為紅外發射二極管，紅外接收管為紅外^^妻收三級管。
紅外發射二極管的正極與紅外接收三級管的集電極連接至一電源vcc,紅外 發射二極管的負極與紅外接收三級管的發射極分別通過一電阻接地，其中紅外接收三級管的發射極還連接至比較器。
比較器的正輸入端連接至紅外接收三級管的發射極，負輸入端接收一預設 參考電壓，輸出端輸出種子狀態脈沖信號。
如圖2及圖4所示，紅外接收管的數量為多個，比較器也為多個，且比較 器的數量與紅外接收管一致，其中多個紅外接收管根據種子落下的情況將接收 紅外發射管的信號結果傳送至多個比較器，比較器根據預設的參考電壓與信號 電壓進行比較及線與處理后輸出一種子狀態脈沖信號。
如圖2所示，多個紅外接收管的集電極均連接至一電源VCC,發射極分別通 過一電阻接地，其中，多個發射極還連接至多個比較器。
各個比較器的正輸入端分別連接至各紅外接收三級管的發射極，各個比較 器的負輸入端均接收一預設參考電壓，各個輸出端進行線與后輸出種子狀態脈 沖信號。
如圖3所示，紅外接收管的數量為五個，其分為上下兩排布置，其中上排 布置三個，下排布置兩個。紅外4矣收管間的間距為2mm。
紅外發射和紅外接收的原理如圖2和圖3所示，當沒有種子落下時，紅外 發射管和紅外接收管之間沒有阻擋，比較器的輸出為高電平，當有種子落下時， 有一個或者多個紅外接收管被阻擋，相應的紅外輸出為低電平，經過比較器的 線與后信號比較器輸出低電平。即當有種子落下時，比較器輸出一個低脈沖信 號。
控制系統部分如圖5所示，包含脈沖計凝:沖莫塊、種子監測模塊、漏播測定 模塊、GPS接收機、人機接口界面及MCU和相關的電路組成。其中，
脈沖計數模塊用于計數脈沖及對兩個脈沖之間的時間間隔進行計算；
種子監測模塊用于監測比較器在預設時間內是否有脈沖信號產生，當有脈 沖信號產生時，判定直播機開始播種作業，否則，判定直播機停止播種作業；
漏播測定模塊根據穴距脈沖間隔時間是否超出預設間隔時間來判斷是否漏
播；
GPS接收機用于測定直播機的播種時間、位置坐標及行走速度。本實施例中，水稻直播機有10個排種口，需對10路脈沖進行計數，并對
兩個脈沖之間的時間間隔進行計算，本系統采用megal28單片機實現其功能。 IO路比較器發送的脈沖信號中8 5^婁入到單片機的8個外部中斷引腳上，另外 兩^4妻入單片機的輸入捕捉引腳上；SDcard和GPS接收機都接到megal28的SPI 功能引腳上，利用PB7端口和PB6端口分別作為它們的片選端，以對不同的設 備進行操作；人機接口界面由液晶LCD19264、獨立按鍵和聲光報警裝置組成， 其中液晶LCD19264占用PC端口和PF端口，按鍵占用PA0-PA5，光報警占用 PA6端口 ， 聲報警占用PA7端口 。
播種開始和結束的判斷原理當MCU上電時，MCU同時監測IO路監測信號 板，當IO路中有6路在2秒內都有脈沖信號產生時，認為直播機開始播種作業， 此時MCU開始監控運行，利用中斷方式，對所有IO路信號進行監測，利用定時 器得到每路播種口的播種量、穴數等參數；當10路信號在2秒內都沒有脈沖信 號時，認為播種結束。
每穴播種量測定依據實驗和排種機理分析，當排種輪轉速在20~40 r p m之間，種子下落產生的脈沖間隔為100us 2ms,穴距脈沖間隔為10ms~ 30ms， 因此可以利用穴距的時間間隔區分穴距和種距。如果兩個脈沖時間間距小于 5ms，認為前面^番出的種子為同一穴中，當月永沖間隔大于5ms時，認為新的一穴 開始播種了 。利用這種方法測定每穴的播種量和累積得到總的播種穴數。
漏播測定依據實驗和排種機理分析，當排種輪轉速在10-40r pm之間， 穴距脈沖間隔為10ms ~ 30ms,如果大于脈沖間隔40ms時，肯定產生了 一個漏播， 由于漏播的原因多種多樣，當產生一個漏播信號時，只進行漏播計數，當漏播 計數大于3時，MCU發出漏播報警信號。
直播機的播種時間和位置坐標、行走速度測定直接解析直播機的GPS接 收機的輸出信號可得到直播機當前的播種時間和位置坐標、行走速度。
人機界面人機界面包括LCD19264液晶顯示部分、聲音報警、光報警及4定 盤部分。當直播機開始作業時，LCD19264循環顯示每個播種口的播種狀態，包 括播種量、穴距、總播種量等；當發生漏播報警時，聲光報警會產生動作；鍵盤的作用是查看直播機播種的歷史記錄或者顯示指定播種口的播種狀態，清除 報警等。
數據保存采用SDcard,為了便于計算機查看，在系統中移植FATFS文件系 統，當播種開始時，以當前的時間信息作為文件名新建一個文件，數據保存格 式為為年月日時分秒、直播機GPS坐標位置，排種口 1、平均播種量、穴數、 排種速度、穴距、總排種量、漏播穴數；排種口 2、平均播種量、穴數、排種速 度、穴距、總排種量、漏播穴數；排種口 3......、排種口 10、平均播種量、穴數、
排種速度、穴距、總排種量、漏播穴數。當數據量為4K字節時，保存一次，之 后重新建立新文件，依次保存，當播種結束時，進行一次數據分析和結果存儲。
權利要求
1、一種水稻直播機排種器排種狀態的監測系統，其特征在于包括分別設于排種管相對兩側的紅外發射管及紅外接收管、與紅外接收管連接的比較器及連接比較器的控制系統，紅外接收管根據種子落下的情況將接收紅外發射管的信號結果傳送至比較器，比較器根據預設的參考電壓與信號電壓進行比較后輸出一種子狀態脈沖信號，控制系統根據脈沖信號對播種量及播種穴數進行計算，確定水稻直播機排種口的排種情況。
2、 根據權利要求l所述的監測系統，其特征在于控制系統包括對脈沖進 行計數及對兩個脈沖之間的時間間隔進行計算的脈沖計數才莫塊。
3、 根據權利要求2所述的監測系統，其特征在于控制系統還包括種子監 測模塊，其用于監測比較器在預設時間內是否有脈沖信號產生，當有脈沖信號 產生時，判定直播機開始播種作業，否則，判定直播機停止播種作業。
4、 才艮據權利要求3所述的監測系統，其特征在于控制系統還包括才艮據穴 距脈沖間隔時間是否超出預設間隔時間來判斷是否漏播的漏播測定模塊。
5、 才艮據權利要求4所述的監測系統，其特征在于控制系統還包括用于測 定直播機的播種時間、位置坐標及行走速度的GPS接收機。
6、 根據權利要求1至5任一項所述的監測系統，其特征在于紅外發射管 為紅外發射二極管，紅外接收管為紅外接收三級管，紅外發射二極管的正極與 紅外接收三級管的集電極連接至一電源VCC,紅外發射二極管的負極與紅外接收 三級管的發射極分別通過一電阻接地，其中紅外接收三級管的發射極還連接至 比較器。
7、 根據權利要求6所述的監測系統，其特征在于比較器的正輸入端連接 至紅外接收三級管的發射極，負輸入端接收一預設參考電壓，輸出端輸出種子 狀態脈沖信號。
8、 4艮據權利要求7所述的監測系統，其特征在于紅外接收管的數量為多 個，比較器也為多個，且比較器的數量與紅外接收管一致，其中多個紅外接收管根據種子落下的情況將接收紅外發射管的信號結果傳送至多個比較器，比較 器根據預設的參考電壓與信號電壓進行比較及線與處理后輸出一種子狀態脈沖 信號。
9、 根據權利要求8所述的監測系統，其特征在于多個紅外接收管的集電 極均連接至一電源VCC,發射極分別通過一電阻接地，其中，多個發射極還連接 至多個比較器，各個比較器的正輸入端分別連接至各紅外接收三級管的發射極， 各個比較器的負輸入端均接收一預設參考電壓，各個輸出端進行線與后輸出種 子狀態脈沖信號。
10、 根據權利要求8或9所述的監測系統，其特征在于紅外接收管的數 量為五，其分為上下兩排布置，其中上排布置三個，下排布置兩個，紅外接收 管間的<間距為2mm。
全文摘要
本發明公開了一種水稻直播機排種器排種狀態的監測系統，其包括分別設于排種管相對兩側的紅外發射管D1及紅外接收管、與紅外接收管連接的比較器及連接比較器的控制系統，紅外接收管根據種子落下的情況將接收紅外發射管的信號結果傳送至比較器，比較器根據預設的參考電壓與信號電壓進行比較后輸出一種子狀態脈沖信號，控制系統根據脈沖信號對播種量及播種穴數進行計算，確定水稻直播機排種口的排種情況。本發明監測結果準確，能及時對播種量進行實時監控，能有效減少漏播的情況出現。
文檔編號G05B19/048GK101441455SQ200810220179
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月19日 優先權日2008年12月19日
發明者可欣榮, 慶 李, 王在滿, 羅錫文, 趙祚喜 申請人:華南農業大學