一种应用于免耕播种机的播种深度自动控制装置，属于农业机械技术领域，具体涉及尤其适用于秸秆覆盖地块及不平整地块的播种作业的播种深度自动控制装置。由安装在每一播种单体限深轮轮胎内表面的胎面形变传感器、安装在每一播种单体上的信号处理电路、安装在播种机主机架上的控制信号产生电路和气压传动系统组成。本发明专利技术通过限深轮内部的胎面形变传感器实时监测播种单体对地表压力，并通过在播种机机架与播种单体四连杆间安装气缸，推动播种单体能够额外产生对地表的压力，从而保证播种深度的一致性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种应用于免耕播种机的播种深度自动控制装置，属于农业机械
，具体涉及尤其适用于秸秆覆盖地块及不平整地块的播种作业的播种深度自动控制装置。由安装在每一播种单体限深轮轮胎内表面的胎面形变传感器、安装在每一播种单体上的信号处理电路、安装在播种机主机架上的控制信号产生电路和气压传动系统组成。本专利技术通过限深轮内部的胎面形变传感器实时监测播种单体对地表压力，并通过在播种机机架与播种单体四连杆间安装气缸，推动播种单体能够额外产生对地表的压力，从而保证播种深度的一致性。【专利说明】一种免耕播种机播种深度自动控制装置
本专利技术属于农业机械
，具体涉及一种应用于免耕播种机的播种深度自动 控制装置，尤其适用于秸杆覆盖地块及不平整地块的播种作业。
技术介绍
近年来，随着国外不同类型免耕播种机的相继引进，我国对免耕播种机的研制工 作不断取得新进展。目前，免耕播种机播种深度主要依靠仿形机构控制，使用的播种机械仿 形机构大体上可分为平行四连杆机构和单铰链机构两种，平行四连杆仿形机构的使用最为 普遍，其主要结构特征分单自由度形式和双自由度形式，后者比前者的播种仿形效果要好， 它可以适应播种作业地面上下起伏不平的变化，又能够适应牵引方向的变化。 平行四连杆机构仿形工作方式有直接作用式仿形和随动作用式仿形两种，其中直 接作用式仿形机构使用最为广泛。直接作用式仿形依靠弹簧作用力与播种单体自身重力校 正平行四连杆仿形机构，作业时，播种深度由播种机开沟器阻力、仿形弹簧作用力、播种单 体自身重力平衡决定，这种仿形机构对种植田间地表不平整度的适应性和各行播种深度的 一致性、可靠性和准确性还不够理想。非工作状态时根据土壤坚实度可以对仿形弹簧的预 紧力进行调整从而调整播种机播种深度，播种深度调整后仿形敏感度也会相应发生改变。 由于种箱内种子和肥箱内肥料在作业过程中不断减少，造成的整机自重变化使播种单体对 地压力不足，从而产生播种深度不够，甚至种子裸露的现象。基于这些不足国内已有不少科 研工作者把仿形方向转向了随动作用式，如将电液控制仿形系统应用在大豆精播机上控制 播种深度，当播种机进行播种作业时，该系统由仿形传感器感应地面起伏的变化，实时将检 测到的地面起伏信号转换成电信号，根据该电流信号驱动液压缸控制四连杆机构动作，实 现播种深度的控制。随动作用式仿形机构虽然能够在一定程度的起伏地面实时调整播种作 业深度，但是当起伏程度超过某一范围（地表不平度> 5cm)时其仿形传感器便无法满足作 业需求，而且对小幅度起伏（地表不平度< Icm)的地面仿形量小，仿形传感器无法输出相 应的信号。由于采用液压系统，随动作用式仿形机构的响应速度较慢，对播种深度一致性影 响较大。随动作用式仿形机构只能根据地面的起伏变化来调整播种单体的上下浮动，进行 免耕播种时，地表情况复杂，土壤坚实度各处差异较大，仅依靠仿形机构控制播种深度一致 性很难达到预期效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可适用于多行免耕播种机的播种深度自动控制装置， 该装置能够使免耕播种机在秸杆覆盖地或者地表不平整（地表不平度< IOcm)的土地上作 业时自动保证播种深度的良好一致性，并且具有良好的稳定性、快速性和可靠性。 免耕播种机在播种作业过程中使每一个播种单体对地表产生足够的压力是非常 必要的，播种单体对地表的压力能够使免耕播种机的开沟圆盘充分深入到土壤中，并且能 够在开沟圆盘两侧堆积足够的土壤以便填埋种子，因此，播种机的播种深度主要取决于播 种单体对地表的压力。播种单体对地表的压力是播种单体自重和开沟圆盘阻力的合力，种 箱和肥箱内种子和肥料的重力是播种单体自重的一部分，在播种过程中这部分重量是不断 变化的，开沟圆盘的阻力也不断随土壤坚实度及地表覆盖情况的变化而变化。为了保证播 种深度的良好一致性，本专利技术通过限深轮内部的胎面形变传感器实时监测播种单体对地表 压力，并通过在播种机机架与播种单体四连杆间安装气缸，推动播种单体能够额外产生对 地表的压力。此时，播种单体对地表的压力是播种单体重力、开沟圆盘阻力和可控的气缸推 力综合作用的结果。 本专利技术所述的免耕播种机播种深度自动控制装置，由安装在每一播种单体（N行 播种机由N个播种单体构成）限深轮轮胎内表面的胎面形变传感器、安装在每一播种单体 上的信号处理电路、安装在播种机主机架上的控制信号产生电路和气压传动系统组成。 胎面形变传感器通过树脂胶粘在播种单体限深轮轮胎的内表面，由有机聚合物 压电薄膜和铝电极组成，铝电极镀覆在压电薄膜的上下表面上，两条信号传输线分别固 定在两个铝电极的表面上；所述压电薄膜的宽度为12?15mm，长度为30?40mm，厚度 为20iim?60iim，压电常数10?20pC/N，断裂伸长率10?15%，断裂拉伸强度20? 30MPa ;所述的有机聚合物压电薄膜为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物，优选的 是MEAS品牌DT系列聚偏氟乙烯压电薄膜传感器（包括铝电极和信号传输线）DT1-028K/L、 DT1-052K/L。 所述信号处理电路由电荷放大电路、电压放大电路、峰值保持电路、A/D转换电路、 第一单片机和无线发射模块组成，安装在限深轮内部的胎面形变传感器将播种单体对地面 压力转换为模拟电流信号，该电流信号经电荷放大电路放大后转化为电压信号，电压信号 再由电压放大电路予以放大，之后再通过峰值保持电路输出等于该信号峰值的直流电压， A/D转换电路将此直流电压值转换为数字信号传给第一单片机，第一单片机控制无线发射 模块将该信号从限深轮内部发出。 所述控制信号产生电路由无线接收模块、第二单片机、显示模块、输入键、D/A转换 电路和功率放大电路组成。无线接收模块接收到来自无线发射模块的信号后，由第二单片 机将接收到的信号与存储在单片机内的预设值比较，当接收到的信号小于预设值时，预设 值与接收到信号的差值形成控制信号，控制信号经D/A转换电路转换为模拟电压信号后再 由功率放大电路放大，传送给电-气比例阀；单片机内的预设值可通过输入键设置和修改。 所述气压传动系统由空气压缩机、储气罐、过滤器、压力型电-气比例阀和气缸组 成。每一个播种单体配备一个气缸，气缸的一端固定在播种机的主机架上，另一端与每一 个播种单体的四连杆机构固定。空气压缩机产生压缩空气存储在储气罐内，储气罐与过滤 器相连，压缩空气由过滤器过滤，滤除粉尘和杂质后提供给压力型电-气比例阀，压力型 电-气比例阀根据控制信号产生电路产生的控制信号的大小输出稳定的气压力，从而控制 气缸产生相应大小的推力，控制信号幅值越大，气缸产生的推力越强，气缸推动四连杆机构 向下使播种单体对地面产生精确压力，直到使限深轮轮胎面产生足够的变形。当胎面形变 传感器输出值大于或等于预设值时，没有控制信号产生，此时气缸不产生推力，限深轮充分 接触地面并限制播种单体继续向下，播种单体自重与开沟圆盘阻力能够产生足够大的播种 单体对地表压力，播种深度即为限深轮与开沟圆盘的高度差（限深轮与开沟圆盘保持同 步）。 本专利技术结构简单，适用性强，能够在坡耕地或者地表不平整土地上作业，可以在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种免耕播种机播种深度自动控制装置，其特征在于：由安装在每一播种单体限深轮轮胎内表面的胎面形变传感器、安装在每一播种单体上的信号处理电路、安装在播种机主机架上的控制信号产生电路和气压传动系统组成；胎面形变传感器通过树脂胶粘在播种单体限深轮轮胎的内表面，由有机聚合物压电薄膜和铝电极组成，铝电极镀覆在压电薄膜的上下表面上，两条信号传输线分别固定在两个铝电极的表面上；信号处理电路由电荷放大电路、电压放大电路、峰值保持电路、A/D转换电路、第一单片机和无线发射模块组成，安装在限深轮内部的胎面形变传感器将播种单体对地面压力转换为模拟电流信号，该电流信号经电荷放大电路放大后转化为电压信号，电压信号再由电压放大电路予以放大，之后再通过峰值保持电路输出等于该信号峰值的直流电压，A/D转换电路将此直流电压值转换为数字信号传给第一单片机，第一单片机控制无线发射模块将该信号从限深轮内部发出；控制信号产生电路由无线接收模块、第二单片机、显示模块、输入键、D/A转换电路和功率放大电路组成。无线接收模块接收到来自无线发射模块的信号后，由第二单片机将接收到的信号与存储在单片机内的预设值比较，当接收到的信号小于预设值时，预设值与接收到信号的差值形成控制信号，控制信号经D/A转换电路转换为模拟电压信号后再由功率放大电路放大，传送给电‑气比例阀；单片机内的预设值可通过输入键设置和修改；气压传动系统由空气压缩机、储气罐、过滤器、压力型电‑气比例阀和气缸组成；每一个播种单体配备一个气缸，气缸的一端固定在播种机的主机架上，另一端与每一个播种单体的四连杆机构固定；空气压缩机产生压缩空气存储在储气罐内，储气罐与过滤器相连，压缩空气由过滤器过滤，滤除粉尘和杂质后提供给压力型电‑气比例阀，压力型电‑气比例阀根据控制信号产生电路产生的控制信号的大小输出稳定的气压力，从而控制气缸产生相应大小的推力，控制信号幅值越大，气缸产生的推力越强，气缸推动四连杆机构向下使播种单体对地面产生精确压力，直到使限深轮轮胎面产生足够的变形。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾洪雷，黄东岩，范旭辉，朱龙图，于婷婷，齐江涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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