一种适用于植物淹水试验的水位自动控制装置论文和设计-才硕

全文摘要

一种全自动升降淹水试验田属于农业自动化设备领域，设备由电机、传动杆Ⅰ、传动齿轮Ⅰ依次固装，传动齿轮Ⅰ与传动齿轮Ⅱ啮合，摩擦式离合器分别通过传动杆Ⅲ和传动杆Ⅱ将传动齿轮Ⅱ与变速箱连接，变速箱通过传动丝杆与田块升降结构连接；变速箱主要由安装在机座上的电磁传动装置、从动辐杆、主动齿轮、限位齿轮和金属带构成；所述田块升降结构主要由固装在支架上的固定轴Ⅰ、固定轴Ⅱ、滚轴Ⅱ和滚轴Ⅰ，以及固装在固定轴Ⅱ上的田块透水护壁构成；所述电路总承由单片机控制单元、电磁驱动模块、无线传输模块、电机驱动模块、电源开关和储存器组成。本实用新型实现了自动化试验需求，解决了现有技术建设成本高、试验条件单一的问题。

主设计要求

1.一种适用于植物淹水试验的水位自动控制装置，其特征在于：电机(1)与传动杆Ⅰ(3)、传动齿轮Ⅰ(4)依次固装，传动齿轮Ⅰ(4)与传动齿轮Ⅱ(5)啮合，传动齿轮Ⅱ(5)与传动杆Ⅲ(35)固装，通过电控开关(8)控制摩擦式离合器(7)连接传动杆Ⅲ(35)与传动杆Ⅱ(6)，传动杆Ⅱ(6)与变速箱(9)中的主动齿轮(10)固装，变速箱(9)通过传动丝杆(17)与田块升降结构(33)连接，所述田块升降结构(33)由滚轴Ⅱ(26)、固定轴Ⅰ(27)、支架(21)、支架轴(22)、固定轴Ⅱ(24)、田块透水护壁(25)、滚轴Ⅰ(23)和测坑基础(20)构成，所述传动丝杆(17)与滚轴Ⅱ(26)螺纹连接，所述滚轴Ⅱ(26)和固定轴Ⅱ(24)、固定轴Ⅰ(27)和滚轴Ⅰ(23)分别安装在两个支架(21)的两端，支架(21)之间通过支架轴(22)铰链，其中，固定轴Ⅰ(27)与测坑基础(20)固装，固定轴Ⅱ(24)与田块透水护壁(25)底面固装；全自动升降淹水试验田由电路总承(2)控制运转。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种适用于植物淹水试验的水位自动控制装置，其特征在于：所述电路总承(2)由单片机控制单元(30)、电机驱动模块(31)、电源开关(29)、无线传输模块(28)、储存器(34)和电磁驱动模块(32)组成，其中，所述单片机控制单元(30)通过电磁驱动模块(32)与电磁传动装置(13)连接，单片机控制单元(30)通过电机驱动模块(31)与电机(1)连接，单片机控制单元(30)分别与无线传输模块(28)、电源开关(29)、储存器(34)和电控开关(8)连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于植物淹水试验的水位自动控制装置，其特征在于：所述变速箱(9)由主动齿轮(10)、金属带(15)、变速箱壳体(16)、限位齿轮(11)、限位杆(12)、弹簧(18)、电磁传动装置(13)、从动辐杆(14)和机座(19)构成，其中，主动齿轮(10)、限位杆(12)、电磁传动装置(13)、从动辐杆(14)安装在机座(19)上，所述从动辐杆(14)安装于贯穿两个电磁传动装置(13)之间的传动丝杆(17)上，所述限位杆(12)内安装有弹簧(18)，限位杆(12)一端安装有限位齿轮(11)，限位齿轮(11)与主动齿轮(10)、从动辐杆(14)外安装有金属带(15)。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于农业自动化设备领域，一种适用于植物淹水试验的水位自动控制装置。

背景技术

洪涝是长江、淮河等流域的主要自然灾害之一，危及粮食安全，给农业及其他方面带来一系列损失,通常而言，洪涝会造成植物地下部分被淹、或者植株被部分水淹、或者植株被完全水淹。但是无论何种形式的水淹均会对植物的生长和存活造成一定的负面的影响，因为水淹会抑制植物在水下的气体交换，由于水体中氧气含量和扩散速度都比大气环境中的低水淹会导致被淹植物体内的氧气含量会迅速下降。研究植物在淹水后所发生的一系列变化规律，对科学御灾、减灾具有一定的参考价值。为探明淹水胁迫对植株生长发育的影响，一些学者对不同植物耐涝能力进行评价，而此则建立在植物淹水试验的基础上。传统的淹水试验需要根据试验计划修建淹水池，淹水池中根据试验预设淹水高度修筑具有多个不同深度的台阶，将植株种植其上，由此，测定不同淹水深度的影响。传统淹水池由于其台阶一旦修筑很难改变其高程，故而，无法满足于对比设定更丰富的试验设计，对于单次试验而言，修建淹水池必然造成一定程度上的资源浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种通过单片机控制电机、摩擦式离合器和变速箱实现植物试验田块在测坑中的高程变化，通过无线传输模块将试验预定参数信息由终端计算机发送给单片机控制单元，实现不同水深淹灌条件下植物培育功能的试验装置。本实用新型结构简单，便于多台装置组合使用解决现有技术存在的无法按试验计划灵活改变淹水深度的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种实现自动调节植物试验田面高程以改变淹水深度的水位自动控制装置，其特征在于：电机1固结传动杆Ⅰ3，所述传动杆Ⅰ3上固装传动齿轮Ⅰ4，所述传动齿轮Ⅰ4与传动齿轮Ⅱ5啮合，所述传动齿轮Ⅱ5通过传动杆Ⅲ35与摩擦式离合器7的一端连接，所述摩擦式离合器7上安装有电控开关8，所述摩擦式离合器7通过传动杆Ⅱ6与变速箱9中的主动齿轮10固装；所述变速箱9由主动齿轮10、金属带15、变速箱壳体16、限位齿轮11、限位杆12、弹簧18、电磁传动装置13、从动辐杆14和机座19构成，其中，主动齿轮10、限位杆12、电磁传动装置13、从动辐杆14安装在机座19上，所述从动辐杆14安装于贯穿两个电磁传动装置13之间的传动丝杆17上，所述限位杆12内安装有弹簧18，限位杆12一端安装有限位齿轮11，限位齿轮11、主动齿轮10与从动辐杆14外安装有金属带15；所述传动丝杆17连接田块升降结构33，所述田块升降结构33由滚轴Ⅱ26、固定轴Ⅰ27、支架21、支架轴22、固定轴Ⅱ24、田块透水护壁25、滚轴Ⅰ23和测坑基础20构成，所述传动丝杆17与滚轴Ⅱ26螺纹连接，所述滚轴Ⅱ26和固定轴Ⅱ24、固定轴Ⅰ27和滚轴Ⅰ23分别安装在两个支架21的两端，支架21之间通过支架轴22铰链，其中，固定轴Ⅰ27与测坑基础20固装，固定轴Ⅱ24与田块透水护壁25底面固装；所述电机1配装电路总承2，所述电路总承2由单片机控制单元30、电机驱动模块31、电源开关29、无线传输模块28、储存器34和电磁驱动模块32组成，其中，所述单片机控制单元30通过电磁驱动模块32与电磁传动装置13连接，单片机控制单元30通过电机驱动模块31与电机1连接，单片机控制单元30分别与无线传输模块28、电源开关29、储存器34和电控开关8连接。

本实用新型创造结构新颖、合理、简便，可单独使用一套水位自动控制装置，也可以根据实际测坑面积将多套水位自动控制装置组合使用，通过电路总承2控制对应的电控开关8和电磁传动装置13，即可利用同一个电机1和传动杆Ⅰ3实现按照不同试验设计控制对应的试验田升降到不同的预定高度，实现自动化作业，节省人力资源，尤其适用于试验对比数量多、试验条件随生育期调整复杂的大面积试验场。

附图说明

图1是一种适用于植物淹水试验的水位自动控制装置结构示意图；

图2是变速箱结构示意图；

图3是田块升降结构结构示意图；

图4是电路总承结构示意图；

图中件号说明：

1、电机、2、电路总承、3、传动杆Ⅰ、4、传动齿轮Ⅰ、5、传动齿轮Ⅱ、6、传动杆Ⅱ、7、摩擦式离合器、8、电控开关、9、变速箱、10、主动齿轮、11、限位齿轮、12、限位杆、13、电磁传动装置、14、从动辐杆、15、金属带、16、变速箱壳体、17、传动丝杆、18、弹簧、19、机座、20、测坑基础、21、支架、22、支架轴、23、滚轴Ⅰ、24、固定轴Ⅱ、25、田块透水护壁、26、滚轴Ⅱ、27、固定轴Ⅰ、28、无线传输模块、29、电源开关、30、单片机控制单元、31、电机驱动模块、32、电磁驱动模块、33、田块升降结构、34、储存器、35、传动杆Ⅲ。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型创造实施方案进行详细描述。所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以互相结合。一种实现自动调节植物试验田面高程以改变淹水深度的水位自动控制装置，其特征在于：电机1固结传动杆Ⅰ3，所述传动杆Ⅰ3上固装传动齿轮Ⅰ4，所述传动齿轮Ⅰ4与传动齿轮Ⅱ5啮合，所述传动齿轮Ⅱ5通过传动杆Ⅲ35与摩擦式离合器7的一端连接，所述摩擦式离合器7上安装有电控开关8，所述摩擦式离合器7通过传动杆Ⅱ6与变速箱9中的主动齿轮10固装；所述变速箱9由主动齿轮10、金属带15、变速箱壳体16、限位齿轮11、限位杆12、弹簧18、电磁传动装置13、从动辐杆14和机座19构成，其中，主动齿轮10、限位杆12、电磁传动装置13、从动辐杆14安装在机座19上，所述从动辐杆14安装于贯穿两个电磁传动装置13之间的传动丝杆17上，所述限位杆12内安装有弹簧18，限位杆12一端安装有限位齿轮11，限位齿轮11、主动齿轮10与从动辐杆14外安装有金属带15；所述传动丝杆17连接田块升降结构33，所述田块升降结构33由滚轴Ⅱ26、固定轴Ⅰ27、支架21、支架轴22、固定轴Ⅱ24、田块透水护壁25、滚轴Ⅰ23和测坑基础20构成，所述传动丝杆17与滚轴Ⅱ26螺纹连接，所述滚轴Ⅱ26和固定轴Ⅱ24、固定轴Ⅰ27和滚轴Ⅰ23分别安装在两个支架21的两端，支架21之间通过支架轴22铰链，其中，固定轴Ⅰ27与测坑基础20固装，固定轴Ⅱ24与田块透水护壁25底面固装；所述电机1配装电路总承2，所述电路总承2由单片机控制单元30、电机驱动模块31、电源开关29、无线传输模块28、储存器34和电磁驱动模块32组成，其中，所述单片机控制单元30通过电磁驱动模块32与电磁传动装置13连接，单片机控制单元30通过电机驱动模块31与电机1连接，单片机控制单元30分别与无线传输模块28、电源开关29、储存器34和电控开关8连接。

试验使用时，打开电源开关29，通过无线传输模块28将试验预定参数信息由终端计算机发送给单片机控制单元30，由单片机控制单元30通过电机驱动模块31启动电机1工作，根据升降所需来控制电机1的转动方向，电机1通过传动杆Ⅰ3与固装在传动杆Ⅰ3上的传动齿轮Ⅰ4带动传动齿轮Ⅱ5转动。同时，单片机控制单元30通过发送指令给电磁驱动模块32驱动电磁传动装置13工作，在电磁感应的作用下，夹在电磁传动装置13间的从动辐杆14沿轴向距离缩小或增大，而垂直轴向的面域内其周长对应地增加或减少，限位杆12在弹簧18的作用下相应伸缩来改变限位齿轮11的位置，使得金属带15始终在限位齿轮11、主动齿轮10和从动辐杆14上属于紧绷状态。由单片机控制单元30通过发送指令给电控开关8来控制摩擦式离合器7处于传动工作状态，传动齿轮Ⅱ5与传动杆Ⅲ35通过摩擦式离合器7将动力传送给传动杆Ⅱ6和主动齿轮10，主动齿轮10通过金属带15带动从动辐杆14和传动丝杆17转动。传动丝杆17的外螺纹与滚轴Ⅱ26上的内螺纹相互配合，在传动丝杆17正向或反向旋转作用下，使得滚轴Ⅱ26能够在传动丝杆17上产生沿传动丝杆17轴向前进或后退的位移，由于固定轴Ⅱ24和固定轴Ⅰ27分别固装在田块透水护壁25底板和测坑基础20上，故而，支架21以支架轴22为支点，滚轴Ⅰ23和滚轴Ⅱ26分别在田块透水护壁25底板和测坑基础20上滚动，使得支撑在支架21上的田块透水护壁25能够上升或下降。单片机控制单元30调用储存器34中最近一次记录的田面升降高度数据，在此基础上，通过不同从动辐杆14周长对应的传动丝杆17的转数来计算田块透水护壁25的田面升降高度，判断达到试验预定值后，由单片机控制单元30将储存器34中的高程数据更新，并通过电控开关8控制摩擦式离合器7处于动力传输中断状态，单片机控制单元30通过电机驱动模块31控制电机1停止工作。至此，阶段性工作结束，直到时间达到预设日期时，单片机控制单元30按照预设数据再次重复上述过程，开始下一轮工作，直至系列试验结束。

在上述使用情况外，可以将多套水位自动控制装置组合使用。在共用一个电机1、电路总承2和传动杆Ⅰ3的情况下，按照一定间距在传动杆Ⅰ3上安装多个传动齿轮Ⅰ4，将每套水位自动控制装置中各自的传动齿轮Ⅱ5分别与其传动齿轮Ⅰ4对应安装，并将各自的电磁传动装置13与共用的电路总承2中的电磁驱动模块32连接，将各自的电控开关8与共用的电路总承2中的单片机控制单元30连接。工作时，单片机控制单元30通过电机驱动模块31控制电机1正向旋转，单片机控制单元30调用储存器34中记录的高程数据以及终端计算器发来的试验预设数据，计算出不同水位自动控制装置所对应的调整参数，据此，单片机控制单元30发送指令给对应的电控开关8，需要下降的水位自动控制装置其电控开关8使对应的摩擦式离合器7处于传动中断状态，而需要上升的水位自动控制装置其电控开关8控制对应的摩擦式离合器7处于传动状态，同时，单片机控制单元30通过电磁驱动模块32给其对应的电磁传动装置13发送对应的指令，对应改变其从动辐杆14的周长，当相应田块透水护壁25的田面上升高度达到相应试验预定值后，由单片机控制单元30将储存器34中相应的高程数据更新，并通过相应的电控开关8控制相应的摩擦式离合器7处于动力传输中断状态，直到所有需要上升的水位自动控制装置达到预设高程后，单片机控制单元30通过电机驱动模块31控制电机1反向旋转，需要下降的水位自动控制装置其电控开关8使对应的摩擦式离合器7处于传动状态，同时，单片机控制单元30通过电磁驱动模块32给其对应的电磁传动装置13发送对应的指令，对应改变其从动辐杆14的周长，当相应田块透水护壁25的田面下降高度达到相应试验预定值后，由单片机控制单元30将储存器34中相应的高程数据更新，并通过相应的电控开关8控制相应的摩擦式离合器7处于动力传输中断状态，直到所有需要下降的水位自动控制装置达到预设高程后，单片机控制单元30通过电机驱动模块31控制电机1停止工作。至此，阶段性工作结束，直到时间达到预设日期时，单片机控制单元30按照预设数据再次重复上述过程，开始下一轮工作，直至系列试验结束。

设计图

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