一种自动检测土壤肥力的智能施肥机的制作方法

本发明涉及农用设备技术领域，具体是涉及一种自动检测土壤肥力的智能施肥机。

背景技术：

农业是国民经济的根基，粮食安全事关国家生存，我国农业生产资源有限，科技创新是农业发展的唯一出路，目前，在农业生产中，由于各地的地形不一样，有的地方地域崎岖，不易通过农业机械进行施肥，其大多数通过人工来施肥，由于现有的用于农业的施肥装置，在施肥过程中，劳动强度大，浪费了工作时间，而且这些施肥装置不易拎取，配带也不方便，施肥也不容易，浪费了肥料；且需要在施肥前根据土壤肥力调配不同浓度的水肥，较为繁琐。

中国专利cn201810643911.4公开了一种均匀施肥的施肥装置，包括机架，机架的上方设有施肥装置和播种装置，施肥装置包括施肥存储箱，施肥存储箱设置在播种装置的上方，施肥存储箱的底部为倾斜设置，施肥存储箱的底部最低端设有肥料出口，连接杆采用中空设置，连接杆与肥料出口之间设有转料装置，转料装置包括圆形外壳、转料筒和转轴，肥料出口与连接杆之间设有圆形外壳，圆形外壳的一侧设有与肥料出口相连的开口，圆形外壳的另一侧设有与连接杆连接的开口，圆形外壳内设有转轴，转轴通过传动带连接车轮的车轮轴，转轴上设有以转轴为圆心均匀分部的转料筒。

该装置在施肥前需由人工检测土壤肥力，再由人工调配适合浓度的水肥，较为繁琐，

技术实现要素：

为解决上述技术问题，提供一种自动检测土壤肥力的智能施肥机，本技术方案解决了能够自动检测土壤肥力且能自动调配适合浓度水肥的施肥设备问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种自动检测土壤肥力的智能施肥机，包括有：行走车；自洁式土壤检测器，工作端竖直朝下设置在行走车顶端；混合搅拌箱，设置在行走车顶端；水箱，底端通过管路与液体定量泵输入端连通，所述液体定量泵通过管路与混合搅拌箱内部顶端连通；肥料箱，工作端竖直朝下通过肥料定量器设置混合搅拌箱顶端，工作状态下，所述肥料定量器将肥料箱内肥料定量投放至混合搅拌箱中；翻转式液幕喷洒器，设置在行走车外侧且输入端通过软管与自吸泵输出端连通，所述自吸泵输入端通过管路与混合搅拌箱内部底端连通；所述行走车、自洁式土壤检测器、混合搅拌箱、液体定量泵、肥料定量器、翻转式液幕喷洒器和自吸泵均与控制器电连接。

优选地，自洁式土壤检测器包括有：滚珠丝杆滑台，所述滚珠丝杆滑台竖直设置在行走车顶端；固定凹型架，所述固定凹型架凹口朝上通过支架设置在滚珠丝杆滑台移动部，所述固定凹型架凹口底端等间距设置有橡胶圈；第一氮磷钾传感器，所述第一氮磷钾传感器工作端竖直朝下且两侧分别通过第一导轨和第二导轨竖直滑动设置在滚珠丝杆滑台凹口内，所述第一氮磷钾传感器探针与橡胶圈同轴过盈配合；丝杆，所述丝杆竖直贯穿第一导轨滑块两端且其两端通过转动座转动设置在第一导轨导轨一侧；螺母，所述螺母固定设置在第一导轨滑块一端且与第一氮磷钾传感器螺纹拧接配合；透明凹型架，所述透明凹型架卡接设置在固定凹型架上；第一伺服电机，所述第一伺服电机输出轴与丝杆顶端同轴固定连接。

优选地，混合搅拌箱包括有：密封罐，所述密封罐设置在行走车顶端，所述密封罐最顶端分别设置有与液体定量泵和肥料定量器输出端连通的第一料口和第二料口，所述密封罐最底端还设置有与自吸泵输入端连通的第三料口；转辊，所述转辊转动设置在密封罐内部，所述转辊圆周面上还等间距设置有垂直轴线的搅拌杆；第二伺服电机，所述第二伺服电机输出轴与转辊一端同轴固定连接。

优选地，肥料箱包括有：密封盒，所述密封盒内部底端一侧设置有与肥料定量器顶端输出端连通的外螺纹进料口，所述密封盒内部底端还倾斜设置有朝向外螺纹进料口的引导斜面，所述密封盒顶端还设置有连通内部的出料口；内螺纹密封盖，所述内螺纹密封盖同轴拧接在外螺纹进料口上；搅拌件，输出端设置在密封盒内部且位于出料口顶部。

优选地，肥料定量器包括有：安置座，所述安置座固定设置在密封罐最顶端，所述安置座内设置有轴线与第一料口水平且同竖直面的转动槽，所述转动槽上下端分别设置有与外螺纹进料口和第二料口连通的进料斗口和出料斗口；固定板，所述固定板设置在安置座一端使得转动槽端口密封；分料辊，所述分料辊通过固定轴同轴转动设置在转动槽内，所述分料辊外圆周面与转动槽内壁间隙滑动配合；所述分料辊外圆轴面上沿轴线均布有用于盛料的半圆槽；步进电机，所述步进电机输出轴与固定轴一端同轴固定连接。

优选地，翻转式液幕喷洒器包括有：转动架，所述转动架设置在行走车外侧；转动杆，所述转动杆轴线水平转动设置在转动架；凹形架，所述凹形架凹口朝向转动杆且两侧与其固定连接；固定主管，所述固定主管与转动杆同轴向固定设置在凹形架上，所述固定主管两端均通过旋转接头和软管与自吸泵输出端连通；扁平喷嘴，所述扁平喷嘴输出端同平面等间距垂直设置在固定主管上且与其内部连通；扁平喷嘴，输出轴与凹形架凹口底端铰接且另一端与行走车顶端铰接。

优选地，混合搅拌箱还包括有电磁阀，所述电磁阀设置在密封罐底端且通过管路与自吸泵输入端连通。

优选地，密封罐顶端还设置有用于平密封罐内部压强强防止水肥外漏的空气阀。

优选地，密封罐一端还设置有用于实时检测混合后水肥浓度的第二氮磷钾传感器。

优选地，搅拌件包括有：第三伺服电机，所述第三伺服电机输出轴贯穿密封盒顶端且位于出料口顶部；螺旋辊，所述螺旋辊与第三伺服电机输出轴同轴固定连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1、本发明通过自洁式土壤检测器进行自动检测土壤肥力且能够自行清洁第一氮磷钾传感器工作端残留土壤，具体的，启动滚珠丝杆滑台，使其移动部通过支架带动固定凹型架竖直下将，启动第一伺服电机，使其输出轴带动丝杆在转动座上同轴转动，而螺母与丝杆螺纹拧接配合，从而使得丝杆滑块带动第一氮磷钾传感器竖直下降，从而使得第一氮磷钾传感器探针穿过橡胶圈插接在土壤中，从而分析土壤肥力且将其传递给控制器，由控制器调配适当浓度的水肥；检测完成后，所述第一伺服电机输出轴翻转，滚珠丝杆滑台复位，为所述第一氮磷钾传感器与橡胶圈过盈滑动配合，从而使得橡胶圈将第一氮磷钾传感器探针上残留土壤去除，从而避免影响下一次土壤检测；

2、本发明通过液体定量泵和肥料定量器定量取料，且通过混合搅拌箱均匀混合，具体的，启动步进电机，从而使得固定板在安置座内部同轴转动，而分料辊上均布有半圆槽，从而使得转动的分料辊每一次转动都能够定量盛接密封盒中的肥料，从而通过出料斗口向密封罐中投放；启动液体定量泵，使其通过水箱向密封罐中注入一定量的稀释液体；启动第二伺服电机，使其输出轴带动设有搅拌杆的转辊在密封罐内同轴转动，从而使得肥料和稀释液体混合均匀；

3、本发明通过翻转式液幕喷洒器和自吸泵自行调节角度呈水幕状喷洒，具体的，打开电磁阀，启动自吸泵，从而使其将密封罐内水肥向固定主管中注入，从而通过扁平喷嘴向外喷洒，启动行走车，使其在行走状态下呈水幕状喷洒；启动电动推杆，使其输出轴带动转动架转动，从而使得扁平喷嘴喷洒角度不同，从而实现均与喷洒。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的自洁式土壤检测器的侧视图；

图3为图2的a-a截面处的剖视图；

图4为本发明的混合搅拌箱的侧视图；

图5为图4的b-b截面处的剖视图；

图6为本发明的肥料箱和肥料定量器的侧视图；

图7为图6的c-c截面处的剖视图；

图8为本发明的肥料箱和肥料定量器的正视图；

图9为图8的d-d截面处的剖视图；

图10为本发明的肥料定量器的立体分解图；

图11为本发明的翻转式液幕喷洒器的立体图。

附图标记说明：

1-行走车；

2-自洁式土壤检测器；2a-滚珠丝杆滑台；2b-固定凹型架；2b1-橡胶圈；2c-第一氮磷钾传感器；2d-第一导轨；2e-第二导轨；2f-丝杆；2g-转动座；2h-螺母；2i-透明凹型架；2j-第一伺服电机；

3-混合搅拌箱；3a-密封罐；3a1-第一料口；3a2-第二料口；3a3-第三料口；3b-转辊；3c-搅拌杆；3d-第二伺服电机；3e-电磁阀；3f-空气阀；3g-第二氮磷钾传感器；

4-水箱；

5-液体定量泵；

6-肥料箱；6a-密封盒；6a1-外螺纹进料口；6a2-引导斜面；6a3-出料口；6b-内螺纹密封盖；6c-搅拌件；6c1-第三伺服电机；6c2-螺旋辊；

7-肥料定量器；7a-安置座；7a1-转动槽；7a2-进料斗口；7a3-出料斗口；7b-固定板；7c-分料辊；7c1-半圆槽；7d-固定轴；7e-步进电机；

8-翻转式液幕喷洒器；8a-转动架；8b-转动杆；8c-凹形架；8d-固定主管；8e-旋转接头；8f-扁平喷嘴；8g-电动推杆；

9-自吸泵。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1所示，

一种自动检测土壤肥力的智能施肥机，包括有：

行走车1；

自洁式土壤检测器2，工作端竖直朝下设置在行走车1顶端；

混合搅拌箱3，设置在行走车1顶端；

水箱4，底端通过管路与液体定量泵5输入端连通，所述液体定量泵5通过管路与混合搅拌箱3内部顶端连通；

肥料箱6，工作端竖直朝下通过肥料定量器7设置混合搅拌箱3顶端，工作状态下，所述肥料定量器7将肥料箱6内肥料定量投放至混合搅拌箱3中；

翻转式液幕喷洒器8，设置在行走车1外侧且输入端通过软管与自吸泵9输出端连通，所述自吸泵9输入端通过管路与混合搅拌箱3内部底端连通；

所述行走车1、自洁式土壤检测器2、混合搅拌箱3、液体定量泵5、肥料定量器7、翻转式液幕喷洒器8和自吸泵9均与控制器电连接。

工作时，控制器控制自洁式土壤检测器2工作端下将，从而使得自洁式土壤检测器2检测部插入土壤中，从而检测土壤肥力，从而将肥力数据发送给控制器，由控制器进行分析，再确定好应该喷洒水肥的浓度时，控制器控制肥料定量器7定量控制翻转式液幕喷洒器8内肥料落入混合搅拌箱3中，再通过水箱4控制液体定量泵5向混合搅拌箱3内注入一定量稀释液体，启动混合搅拌箱3搅拌部，从而使得肥料和稀释液体混合均匀，再由控制器控制行走车1在行走的同时，启动自吸泵9，从而使其将混合搅拌箱3内水肥通过翻转式液幕喷洒器8向外排出，而翻转式液幕喷洒器8工作端角度自动可调，且所述翻转式液幕喷洒器8工作端喷洒为水幕状，从而均匀施肥。

如图2和图3所示，自洁式土壤检测器2包括有：

滚珠丝杆滑台2a，所述滚珠丝杆滑台2a竖直设置在行走车1顶端；

固定凹型架2b，所述固定凹型架2b凹口朝上通过支架设置在滚珠丝杆滑台2a移动部，所述固定凹型架2b凹口底端等间距设置有橡胶圈2b1；

第一氮磷钾传感器2c，所述第一氮磷钾传感器2c工作端竖直朝下且两侧分别通过第一导轨2d和第二导轨2e竖直滑动设置在滚珠丝杆滑台2a凹口内，所述第一氮磷钾传感器2c探针与橡胶圈2b1同轴过盈配合；

丝杆2f，所述丝杆2f竖直贯穿第一导轨2d滑块两端且其两端通过转动座2g转动设置在第一导轨2d导轨一侧；

螺母2h，所述螺母2h固定设置在第一导轨2d滑块一端且与第一氮磷钾传感器2c螺纹拧接配合；

透明凹型架2i，所述透明凹型架2i卡接设置在固定凹型架2b上；

第一伺服电机2j，所述第一伺服电机2j输出轴与丝杆2f顶端同轴固定连接。

第一氮磷钾传感器2c为型号pr-tr-1的晋锐森社牌土壤检测仪；行走车1用于固定安装滚珠丝杆滑台2a，固定凹型架2b用于固定安装第一导轨2d和第二导轨2e；当需要检测土壤肥力时，启动滚珠丝杆滑台2a，使其移动部带动固定凹型架2b竖直下降从而抵接在土壤顶端，启动第一伺服电机2j，使其输出轴带动丝杆2f在转动座2g上转动，而螺母2h与丝杆2f螺纹拧接且设置在第一导轨2d滑块上，从而使得第一导轨2d滑块带动第一氮磷钾传感器2c和第二导轨2e滑块竖直下降，从而使得第一氮磷钾传感器2c探针贯穿橡胶圈2b1从而插接在土壤中，从而由其检测土壤肥力再由控制器调制水肥；检测完成后，所述第一伺服电机2j输出轴反转，使得第一氮磷钾传感器2c竖直上升，而第一氮磷钾传感器2c探针与固定凹型架2b过盈滑动配合，从而使得橡胶圈2b1将所述探针上残留土壤去除，从而防止影响下一探测结果；丝杆2f使得第一氮磷钾传感器2c相对外界密封，防止第一氮磷钾传感器2c受到侵蚀。

如图5所示，混合搅拌箱3包括有：

密封罐3a，所述密封罐3a设置在行走车1顶端，所述密封罐3a最顶端分别设置有与液体定量泵5和肥料定量器7输出端连通的第一料口3a1和第二料口3a2，所述密封罐3a最底端还设置有与自吸泵9输入端连通的第三料口3a3；

转辊3b，所述转辊3b转动设置在密封罐3a内部，所述转辊3b圆周面上还等间距设置有垂直轴线的搅拌杆3c；

第二伺服电机3d，所述第二伺服电机3d输出轴与转辊3b一端同轴固定连接。

当液体定量泵5将适当体积的稀释液体通过第一料口3a1注入密封罐3a内，而肥料定量器7将适当的肥料通过第二料口3a2投放入密封罐3a后，启动第二伺服电机3d，使其输出轴带动转辊3b在密封罐3a内部同轴转动，从而使得以转辊3b为轴线旋转的搅拌杆3c将稀释液体和肥料混合均匀，从而便于通过第一料口3a1和自吸泵9向外喷洒，从而实现自动配制水肥工作。

如图7所示，肥料箱6包括有：

密封盒6a，所述密封盒6a内部底端一侧设置有与肥料定量器7顶端输出端连通的外螺纹进料口6a1，所述密封盒6a内部底端还倾斜设置有朝向外螺纹进料口6a1的引导斜面6a2，所述密封盒6a顶端还设置有连通内部的出料口6a3；

内螺纹密封盖6b，所述内螺纹密封盖6b同轴拧接在外螺纹进料口6a1上；

搅拌件6c，输出端设置在密封盒6a内部且位于出料口6a3顶部。

旋转内螺纹密封盖6b使其脱离外螺纹进料口6a1，通过料斗将肥料倒入密封盒6a内，当肥料定量器7工作时，所述肥料定量器7工作端不断通过出料口6a3向指定地点定量运输，而引导斜面6a2使得肥料在斜面作用下落向外螺纹进料口6a1，当启动搅拌件6c后，所述搅拌件6c工作端旋转，使得密封盒6a内部肥料不易形成堆积从而极易排出。

如图9和图10所示，肥料定量器7包括有：

安置座7a，所述安置座7a固定设置在密封罐3a最顶端，所述安置座7a内设置有轴线与第一料口3a1水平且同竖直面的转动槽7a1，所述转动槽7a1上下端分别设置有与外螺纹进料口6a1和第二料口3a2连通的进料斗口7a2和出料斗口7a3；

固定板7b，所述固定板7b设置在安置座7a一端使得转动槽7a1端口密封；

分料辊7c，所述分料辊7c通过固定轴7d同轴转动设置在转动槽7a1内，所述分料辊7c外圆周面与转动槽7a1内壁间隙滑动配合；所述分料辊7c外圆轴面上沿轴线均布有用于盛料的半圆槽7c1；

步进电机7e，所述步进电机7e输出轴与固定轴7d一端同轴固定连接。

启动步进电机7e，使其输出轴带动固定轴7d小角度转动，从而使得分料辊7c在转动槽7a1内部小角度转动，而分料辊7c上设置有半圆槽7c1，且转动槽7a1上下端分别设置有与肥料箱6和混合搅拌箱3连通的进料斗口7a2和出料斗口7a3，而半圆槽7c1每次盛料体积一定，从而使得小角度多次旋转状态下，所述分料辊7c将肥料箱6内肥料定量输送到混合搅拌箱3中，从而便于控制水肥浓度；固定板7b使得分料辊7c不易脱离转动槽7a1只能在其内部转动。

如图11所示，翻转式液幕喷洒器8包括有：

转动架8a，所述转动架8a设置在行走车1外侧；

转动杆8b，所述转动杆8b轴线水平转动设置在转动架8a；

凹形架8c，所述凹形架8c凹口朝向转动杆8b且两侧与其固定连接；

固定主管8d，所述固定主管8d与转动杆8b同轴向固定设置在凹形架8c上，所述固定主管8d两端均通过旋转接头8e和软管与自吸泵9输出端连通；

扁平喷嘴8f，所述扁平喷嘴8f输出端同平面等间距垂直设置在固定主管8d上且与其内部连通；

扁平喷嘴8f，输出轴与凹形架8c凹口底端铰接且另一端与行走车1顶端铰接。

自吸泵9输出端将水肥抽出通过软管向固定主管8d中注入，从而使得水肥通过等间距设置的扁平喷嘴8f向外外出，从而均匀施肥，启动电动推杆8g使其输出轴带动凹形架8c一端在转动架8a上转动，从而使得旋转接头8e喷洒角度不同，从而使得多角度调节喷洒，实现均匀施肥的目的，转动杆8b用于转动连接转动架8a和凹形架8c，而旋转接头8e使得固定主管8d在旋转状态下不影响器正常喷洒施肥。

如图5所示，混合搅拌箱3还包括有电磁阀3e，所述电磁阀3e设置在密封罐3a底端且通过管路与自吸泵9输入端连通。

通过电磁阀3e能够实时控制密封罐3a内部水肥流向自吸泵9，从而防止未均匀混合时，水肥外漏。

如图5所示，密封罐3a顶端还设置有用于平密封罐3a内部压强强防止水肥外漏的空气阀3f。

空气阀3f用于平衡密封罐3a内部压强从而便于将密封罐3a内部水肥抽出进行喷洒。

如图5所示，密封罐3a一端还设置有用于实时检测混合后水肥浓度的第二氮磷钾传感器3g。

第二氮磷钾传感器3g用于实时监测水肥浓度是否符合标准，从而实现自动施肥的目的。

如图7所示，搅拌件6c包括有：

第三伺服电机6c1，所述第三伺服电机6c1输出轴贯穿密封盒6a顶端且位于出料口6a3顶部；

螺旋辊6c2，所述螺旋辊6c2与第三伺服电机6c1输出轴同轴固定连接。

启动第三伺服电机6c1使其输出轴带动螺旋辊6c2在出料口6a3顶部同轴转动，从而使得肥料在密封盒6a内部不易形成堆积，且极易通过出料口6a3向外排出。

本发明的工作原理：

本装置通过以下步骤实现本发明的功能，进而解决了本发明提出的技术问题：

步骤一：启动滚珠丝杆滑台2a，使其移动部通过支架带动固定凹型架2b竖直下将，启动第一伺服电机2j，使其输出轴带动丝杆2f在转动座2g上同轴转动，而螺母2h与丝杆2f螺纹拧接配合，从而使得丝杆2f滑块带动第一氮磷钾传感器2c竖直下降，从而使得第一氮磷钾传感器2c探针穿过橡胶圈2b1插接在土壤中，从而分析土壤肥力且将其传递给控制器，由控制器调配适当浓度的水肥；检测完成后，所述第一伺服电机2j输出轴翻转，滚珠丝杆滑台2a复位，为所述第一氮磷钾传感器2c与橡胶圈2b1过盈滑动配合，从而使得橡胶圈2b1将第一氮磷钾传感器2c探针上残留土壤去除，从而避免影响下一次土壤检测；

步骤二：启动步进电机7e，从而使得固定板7b在安置座7a内部同轴转动，而分料辊7c上均布有半圆槽7c1，从而使得转动的分料辊7c每一次转动都能够定量盛接密封盒6a中的肥料，从而通过出料斗口7a3向密封罐3a中投放；启动液体定量泵5，使其通过水箱4向密封罐3a中注入一定量的稀释液体；

步骤三：启动第二伺服电机3d，使其输出轴带动设有搅拌杆3c的转辊3b在密封罐3a内同轴转动，从而使得肥料和稀释液体混合均匀；

步骤四：打开电磁阀3e，启动自吸泵9，从而使其将密封罐3a内水肥向固定主管8d中注入，从而通过扁平喷嘴8f向外喷洒，启动行走车1，使其在行走状态下呈水幕状喷洒；

步骤五：启动电动推杆8g，使其输出轴带动转动架8a转动，从而使得扁平喷嘴8f喷洒角度不同，从而实现均与喷洒。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。