專利名稱：電容式精密排種器性能檢測傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及農業機械測試裝置，具體涉及一種用于精密播種機排種器性能檢測的傳感器。
背景技術：
排種部件作為精密播種機的核心，其性能好壞直接影響著精密播種的質量。排種部件工作不穩定或出現故障會造成田間植株分布不均勻，甚至造成減產。因此，對排種器性能實時監控逐漸成為研究人員關心的技術熱點。目前，精密播種性能監測系統主要采用光電傳感器和視覺傳感器等方法檢測種子流動情況。光電傳感器方法易受到田間灰塵的污染和不易識別多粒種子同時下落，或由于傳感器存在盲區影響性能。視覺傳感器結構復雜、響應速度慢，多用于室內排種性能試驗和測試，不易實現播種機田間作業性能監測，所以有必 要探索新方法檢測排種器的工作狀態。
發明內容本實用新型提出一種用于精密播種機排種器性能檢測的電容式精密排種器性能檢測傳感器，旨在克服光電法排種性能檢測易受灰塵影響的缺點，提高排種性能檢測穩定性和可靠性。本實用新型電容式精密排種器性能檢測傳感器，由保護層、電容極板、基底、測試電路和護殼組成；采用印刷或電路腐蝕方法制備的兩個所述的電容極板設置在基底的上表面上，兩極板形狀呈E形，按極板開口相對、互相嵌入方式布置在同一平面上，兩極板間隙在1-2_之間，與所述兩個電容極板電聯接的測試電路設置在基底的下表面上，所述的護殼通過螺釘設置在基底上，所述的保護層為噴涂或壓制在電容極板上表面的超高分子聚乙烯(UHMWPE)膜。所述的基底由厚度為2. 5-3mm的電木制作；電容極板的厚度為O. 1-0. 3mm。基底的兩端設有四個安裝孔，用于該傳感器的連接和固定。精密播種過程中，在排種機構作用下形成均勻穩定的種子流，排出的種子沿輸種管落入種溝。排種性能檢測傳感器也要結合排種器工作方式進行配置。為避免影響種子流動，一般將傳感器安裝在輸種管上。本實用新型通過讀取種子流過檢測位置時傳感器電容值的變化監控排種性能指標。如式(I)所示電容傳感器的電容量C是極板結構參數和電介質介電常數的函數。
P _ S=s^ ⑴式中，C為電容傳感器電容量，F ; ε為電容傳感器等效介電常數，F/m ;s為極板面積，m2 ；d為極板間距，m ；由于種子和空氣的介電常數不同，當種子從電容傳感器極板間通過時，電容傳感器介電常數發生變化，引起電容量的改變。設種子及空氣的介電常數分別為h、、。則等效介電常數可用式(2)表示。
V1 V2ε=ΤΓει +ΤΓε2
k y (2)和V2分別為電容極板間檢測場總體積、種子體積和空氣體積，V2=V-V1,m3。當傳感器內有種子通過時，電容量可用(3)式表示。
^ _ s ,V1 V-V1 、
·[0014]A = —(—￡, +~~S2)
i/ l· V(3)種子通過傳感器時電容變化量Λ C可用式(4)表示。AC ==(4)
JVdV式中，Δ ε為介電常數變化量，F/m。由式⑷可知，在傳感器結構確定的情況下，電容變化量AC與種子體積比例和介電常數變化量Λ ε成正比。輸種管是矩形管狀結構，為避免傳感器凸出干涉種子運動，在輸種管的底面設有一個與傳感器極板結構相同的矩形孔，將傳感器固定在輸種管孔內，保證傳感器工作表面與輸種管內表面相平。測試電路主要包括AD7746芯片、CY7C68013A單片機和外圍器件。采用電容數字轉換集成芯片AD7746檢測傳感器的電容值。將電容傳感器兩極板分別與AD7746芯片的引腳3和引腳8相連，并通過AD7746芯片引腳I和引腳16把數字信號傳給CY7C68013A單片機，然后通過CY7C68013A單片機引腳15和引腳16把檢測信號上傳到上位機進行顯示和處理。為防止外界環境的干擾，采用電容傳感器與處理電路一體化設計方案，將電容傳感器和測試電路安裝在護殼內。既防止外界電磁場干擾，又消除了引入寄生和雜散電容的因素。采用電容傳感器檢測排種器工作性能具有維護簡便、抗污染，能夠實現非接觸測量等優點，為提高精密播種機作業性能提供依據。

圖I是本實用新型電容式精密排種器性能檢測傳感器結構示意圖；圖2是圖I的俯視圖；圖3是圖2中所示兩個電容極板2的極板參數圖；圖4是本實用新型種子流動檢測系統示意圖；圖5是電容式傳感器應用裝配示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖給出的實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。參照圖1、2，一種電容式精密排種器性能檢測傳感器，由保護層I、電容極板2、基底3、測試電路4和護殼5組成；采用印刷或電路腐蝕方法制備的兩個所述的電容極板2設置在基底3的上表面上，兩極板形狀呈E形，按極板開口相對、互相嵌入方式布置在同一平面上，兩極板間隙c在1-2_之間，與所述兩個電容極板2電聯接的測試電路4設置在基底3的下表面上，所述的護殼5通過螺釘設置在基底3上，所述的保護層I為噴涂或壓制在電容極板2上表面的超高分子聚乙烯(UHMWPE)膜。所述的基底3由厚度為2. 5-3mm的電木制作。所述的電容極板2的厚度為O. 1-0. 3mm。所述的基底3的兩端設有四個安裝孔。保護層、E形極板和基底加工成一體。護殼采用O. 8-1. 2mm不銹鋼或鍍鋅板制作，其兩端各設有兩個與基底安裝孔配合的裝配孔。根據輸種管是矩形管狀結構，其工作截面內腔寬度為23mm，內腔高度為44mm，傳感器的兩個電容極板結構參數設計為如圖3所示,a=40mm、b=21mm、c=2mm、d=33mm。護殼采用O. 8-1. 2mm不銹鋼或鍍鋅板制作，其兩端各設有兩個與基底安裝孔配合的裝配孔。 電容傳感器應用時與輸種管一起安裝在排種器下方4、，如圖5所不，電容傳感器裝在輸種管底面上。為避免傳感器6凸出干涉種子運動，在輸種管7的底面一個與傳感器6極板結構相同的矩形孔，將傳感器6鑲嵌在輸種管7孔內，保證傳感器6工作表面與輸種管7底壁內表面相平。參照圖4，測試電路主要包括AD7746芯片、CY7C68013A單片機和外圍器件。采用電容數字轉換集成芯片AD7746檢測傳感器的電容值。將電容傳感器兩極板分別與AD7746芯片的引腳3和引腳8相連，并通過AD7746芯片引腳I和引腳16把數字信號傳給CY7C68013A單片機，單片機將讀取的數值進行處理后通過USB接口傳遞給計算機，對測試結果進行分析和顯示。為防止外界環境的干擾，采用電容傳感器與處理電路一體化設計方案，將電容傳感器和測試電路安裝在護殼內。既防止外界電磁場干擾，又消除了引入寄生和雜散電容的因素。該傳感器的工作過程排種器工作時，隨著排種輪旋轉，種子從投種口沿投種點切向方向下落，然后順輸種管底面下滑，經過檢測部位時，引起傳感器電容量發生變化。玉米種子以O. 272-1. 2m/s速度經過傳感器時，傳感器輸出變化量為O. 084-0. 15pF之間，可以檢測排種器正常、重播、漏播等工作狀態指標。
權利要求1.一種電容式精密排種器性能檢測傳感器，由保護層(I)、電容極板(2)、基底(3)、測試電路⑷和護殼(5)組成，其特征在于采用印刷或電路腐蝕方法制備的兩個所述的電容極板(2)設置在基底(3)的上表面上，兩極板形狀呈E形，按極板開口相對、互相嵌入方式布置在同一平面上，兩極板間隙在1-2_之間，與所述兩個電容極板(2)電聯接的測試電路(4)設置在基底(3)的下表面上，所述的護殼(5)通過螺釘設置在基底(3)上，所述的保護層(I)為噴涂或壓制在電容極板(2)上表面的超高分子聚乙烯(UHMWPE)膜。
2.根據權利要求I所述的電容式精密排種器性能檢測傳感器，其特征在于，所述的基底(3)由厚度為2. 5-3mm的電木制作。
3.根據權利要求I所述的電容式精密排種器性能檢測傳感器，其特征在于，所述的電容極板(2)的厚度為O. 1-0. 3mm。
4.根據權利要求I所述的電容式精密排種器性能檢測傳感器，其特征在于，所述的基底(3)的兩端設有四個安裝孔。
專利摘要本實用新型提出一種用于精密播種機排種器性能檢測的電容式精密排種器性能檢測傳感器，由保護層、電容極板、基底、測試電路和護殼組成；兩個所述的電容極板設置在基底的上表面上，兩極板形狀呈E形，按極板開口相對、互相嵌入方式布置在同一平面上，與所述兩個電容極板電聯接的測試電路設置在基底的下表面上，所述的保護層為噴涂或壓制在電容極板上表面的超高分子聚乙烯(UHMWPE)膜。該傳感器具有維護簡便、抗污染，能夠實現非接觸測量等優點，克服了目前光電法排種性能檢測易受灰塵影響的缺點，提高了排種性能檢測穩定性和可靠性。
文檔編號A01C7/20GK202679951SQ2012203411
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月13日
發明者孫裕晶, 賈洪雷, 劉陽, 任德良, 郝淼, 劉成銘 申請人:吉林大學