专利名称：一种气动射种机构及其自动控制方法
技术领域：
本发明涉及一种气动射种机构，尤其涉及一种气动射种机构及其自动控制方法。
背景技术：
随着农业科技的不断发展，气力式播种原理已运用于各种播种机械，具有播种速度快、效率高，且不伤种等特点。已有气动射种装置结构如图2所示，用凸轮轴将气阀凸轮 19和气门杠杆凸轮同轴连接，为了保证射种装置的协调工作，在播种机地轮上安装一链轮， 通过链条把动力传递到凸轮轴并驱动两凸轮转动。此外，在凸轮轴上安装另一链轮把动力传送到排种器上，以保证射种装置的协调工作。当排种阀在杠杆凸轮的作用下被打开时，排种器把适量种子从种箱中排出，并在重力作用下滑落到射种腔内部，随后杠杆凸轮由顶点转动至最低点，排种阀在弹簧的作用下关闭，同时待气阀凸轮转到最高点时，气阀打开，排出气体。在规定压力和流量作用下，把种子射入到土壤预定深度，从而达到气动射种的目的。已有气动射种机构的排种器、气阀凸轮、排种阀杠杆凸轮的动力源均来自于地轮的驱动。因此，要使该机构完成一整套排种入射过程，对于动力源的要求是非常关键的；而播种机地轮的动力传递会因耕地地况的高低不平造成传动动力不稳定，加之地轮的滑移现象，会影响该机构排种与气压射种的传接配合，降低播种机的作业效率；此外，在播种过程中，需要操作人员不断地监控种箱种量及储气罐中剩余气压是否满足气动射种所要求的压力值，费时又费力。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中存在的缺点，通过对已有气动射种机构的组成部件进行调整和更换提供一种气动射种机构的PLC控制方法。实现气射排种过程的自动控制与精量播种。为实现上述目的，本发明是通过以下方案实现的首先提供一种气动射种机构，包括步进电机(3)，PLC控制器(8)，二位二通电磁阀(9)，储气罐(11)，气压传感器(12)，牵引电磁铁(13)，光电传感器(15)，下料位传感器 (17) ；PLC控制器⑶分别和下料位传感器(17)、气压传感器(12)、光电传感器(15)、步进电机(3)、牵引电磁铁(13)、二位二通电磁阀(9)连接，接收下料位传感器(17)检测到的种量信号，根据检测到的种量信号，控制步进电机⑶是否得电、动作；气压传感器(12)将检测到的气压信号传递给PLC控制器(8)，根据检测到的气压信号，控制二位二通电磁阀(9) 是否通电，光电传感器(15)用于感应凸轮(14)位置信息，通过该凸轮位置信息，PLC控制器⑶控制牵引电磁铁(13)是否通电。本发明还提供一种气动射种机构的自动控制方法，经下料位传感器(17)检测，若种箱1种量充足，PLC控制器⑶控制步进电动机(3)得电工作，步进电机带动排种器(2) 转动使种子从种箱进入输种管；凸轮(14)随着播种机地轮链条的驱动而转动，当凸轮
3转至最高点时，遮断光束，光电传感器(1 发出信号给PLC控制器(8)，PLC控制器(8)控制牵引电磁铁(1 通电，带动气门杠杆将射种腔(7)顶部的排种阀(6)压下，种子依靠自身的重力通过排种阀(6)进入射种腔(7)；待通电延时一定时长后，牵引电磁铁(13)断电， 排种阀(6)闭合；此时，若气压传感器(12)没有发出储气罐(11)气压不足的信号给PLC控制器(8)，则PLC控制器(8)控制二位二通电磁阀(9)通电，气体由排气管(10)进入射种腔(7)，二位二通电磁阀(9)通电状态持续一定时长；种子在高压气体作用下加速运动，随即射入土壤，完成一个射种过程。本发明与现有技术相比，具有以下效果(1)该控制方法可通过PLC编程控制器对气动射种机构排种、射种过程实现自动控制，系统动力源稳定，可根据播种机前进速度对作物株距实现调整。(2)该PLC控制方法在射种机构作业过程中，无需操作人员监控种箱种量及储气罐中剩余气压是否满足气动射种所要求的压力值，省时省力。
图1是利用PLC控制的气动射种机构结构图；图2为已有气动射种机构结构简图；图3是PLC输入、输出接线图。图4是利用PLC控制的气动射种机构控制原理流程图。图中1.种箱，2.排种器，3.步进电机，4.输种管，5.弹簧，6.排种阀，7.射种腔， 8. PLC控制器，9. 二位二通电磁阀，10.排气管，11.储气罐，12.气压传感器，13.牵引电磁铁，14.凸轮，15.光电传感器，16.排种阀杠杆，17.下料位传感器，18.气阀，19.气阀凸轮。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例1，如图1所示，所述的利用PLC控制的气动射种机构，包括种箱1，排种器 2，步进电机3，输种管4，排种阀6，射种腔7，PLC控制器8，二位二通电磁阀9，排气管10，储气罐11，气压传感器12，牵引电磁铁13，凸轮14，光电传感器15，排种阀杠杆16，下料位传感器17 ；所述的控制系统包括有PLC控制器8，在排种轴上安装步进电机3，种箱1右侧底部安装下料位传感器17，排种阀杠杆16端部安装牵引电磁铁13，在射种腔7右端排气管10 上安装二位二通电磁阀9并在储气罐11出口处安装气压传感器12，凸轮14的上端部安装一光电传感器15。如图3所示，PLC控制器8分别和下料位传感器17、气压传感器12、光电传感器15、 步进电机3、牵引电磁铁13、二位二通电磁阀9连接，接收下料位传感器17检测到的种量信号，根据检测到的种量信号，控制步进电机3是否得电、动作；气压传感器12将检测到的气压信号传递给PLC控制器8，根据检测到的气压信号，控制二位二通电磁阀9是否通电，光电传感器15用于感应凸轮14位置信息，通过该凸轮位置信息，PLC控制器8控制牵引电磁铁 13是否通电。
通过PLC控制器8的开关启动PLC控制器对下料位传感器17、步进电动机3、光电传感器15、牵引电磁铁13、气压传感器12、二位二通电磁阀9的自动控制。当种箱中种量不足或是射种气压低于要求值时下料位传感器或是气压传感器发出信号，通过PLC控制器使得步进电机、牵引电磁铁、二位二通电磁阀停止工作，待故障解除后，重新启动。无故障作业时，PLC控制器可根据红外传感器所发出信号协调控制步进电机、牵引电磁铁、二位二通电磁阀作业，实现气动射种自动控制。所述的步进电机3受PLC控制器8的控制，步进电机转速可根据播种机前进速度进行调节。下料位传感器17对种箱1种量实行检测，当种量低于设定位置时，下料位传感器17向PLC控制器8发出信号。牵引电磁铁13可根据PLC编程控制排种需求，对排种阀 6进行电磁吸引或松开。二位二通电磁阀9根据储气罐11出口处安装气压传感器12发出的信号实现开启和闭合。储气罐出口处安装的气压传感器12对储气罐11的的压力进行实时检测。在凸轮14上端部安装一光电传感器15，当凸轮转至最高点时，遮断光束，光电传感器发出信号。如图4所示，为本发明气动射种机构的控制方法，所述的利用PLC控制的气动射种机构，在使用时，经下料位传感器17检测，若种箱1种量充足，步进电动机3得电工作，步进电机带动排种器2转动使种子从种箱进入输种管4。凸轮14随着播种机地轮链条的驱动而转动，当凸轮转至最高点时，遮断光束，光电传感器15发出信号，牵引电磁铁13通电带动气门杠杆将射种腔7顶部的排种阀6压下，种子依靠自身的重力通过排种阀6进入射种腔7。 待通电延时4s后牵引电磁铁13断电，排种阀6闭合；可通过电磁铁13通、断电之间的延时时长，对排种阀6开启与闭合的控制来实现对播种作物株距的控制。例如可以设置上述的通电延时为k或者IOs以达到更大的株距控制。此时，若气压传感器12没有发出气罐11 气压不足的信号，则二位二通电磁阀9通电，气体由排气管10进入射种腔7，通电状态持续 3s。种子在高压气体作用下加速运动，随即射入土壤，完成一个射种过程。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
权利要求
1.一种气动射种机构，其特征在于，包括步进电机(3)，PLC控制器(8)，二位二通电磁阀(9)，储气罐(11)，气压传感器(12)，牵引电磁铁(13)，光电传感器(15)，下料位传感器 (17) ；PLC控制器⑶分别和下料位传感器(17)、气压传感器(12)、光电传感器(15)、步进电机(3)、牵引电磁铁(13)、二位二通电磁阀(9)连接，接收下料位传感器(17)检测到的种量信号，根据检测到的种量信号，控制步进电机⑶是否得电、动作；气压传感器(12)将检测到的气压信号传递给PLC控制器(8)，根据检测到的气压信号，控制二位二通电磁阀(9) 是否通电，光电传感器(15)用于感应凸轮(14)位置信息，通过该凸轮位置信息，PLC控制器(8)控制牵引电磁铁(13)是否通电。
2.一种气动射种机构的自动控制方法，其特征在于，经下料位传感器(17)检测，若种箱1种量充足，PLC控制器⑶控制步进电动机(3)得电工作，步进电机带动排种器(2)转动使种子从种箱进入输种管；凸轮(14)随着播种机地轮链条的驱动而转动，当凸轮转至最高点时，遮断光束，光电传感器(15)发出信号给PLC控制器(8)，PLC控制器⑶控制牵引电磁铁(1 通电，带动气门杠杆将射种腔(7)顶部的排种阀(6)压下，种子依靠自身的重力通过排种阀(6)进入射种腔(7)；待通电延时一定时长后，牵引电磁铁(13)断电，排种阀(6)闭合；此时，若气压传感器(1 没有发出储气罐(11)气压不足的信号给PLC控制器(8)，则PLC控制器(8)控制二位二通电磁阀(9)通电，气体由排气管(10)进入射种腔 (7)，二位二通电磁阀(9)通电状态持续一定时长；种子在高压气体作用下加速运动，随即射入土壤，完成一个射种过程。
全文摘要
本发明涉及一种气动射种机构及其自动控制方法，包括包括步进电机(3)，PLC控制器(8)，二位二通电磁阀(9)，储气罐(11)，气压传感器(12)，牵引电磁铁(13)，光电传感器(15)，下料位传感器(17)；通过开关启动PLC控制器对下料位传感器、步进电动机、光电传感器、牵引电磁铁、气压传感器、二位二通电磁阀的自动控制。PLC控制器可根据红外传感器所发出信号协调控制步进电机、牵引电磁铁、二位二通电磁阀作业，实现气动射种自动控制。
文档编号A01C7/18GK102160486SQ20101060625
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者丁瑞霞, 冯永忠, 张锋伟, 戴飞, 杨世琦, 杨改河 申请人:西北农林科技大学