CN113692817A - 一种依据土壤湿度控制播种深度的装置及农业设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种依据土壤湿度控制播种深度的装置及农业设备，解决了现有技术中的问题，具有有益的效果，具体方案如下：一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，包括土壤湿度检测机构和安装于播种机械的播种深度调节机构；土壤湿度检测机构用于获取土壤含水率；播种深度调节机构包括第一推动部件，第一推动部件的一端与用于支撑种箱的种箱架接触或连接，种箱架相对于播种机械活动安装；控制器，控制器与土壤湿度检测机构、第一推动部件分别单独连接，第一推动部件能够推动穴播器相对于播种机械的高度发生变化进而调整播种深度。

Description

一种依据土壤湿度控制播种深度的装置及农业设备

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，尤其是一种依据土壤湿度控制播种深度的装置及农业设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

作物高产要求“苗齐、苗匀、苗壮、苗全”，而现在播种机很难达到高产对出苗的要求，除了种子本身的质量问题外，播种机的播种质量不高是主要原因。播种质量的提高除了要求播种量、株距、行距精准外，对播种深度也有了更高的要求。例如花生的播种深度与土壤的含水率息息相关，不同地块或者相同地块的不同区域土壤含水率有所差异，要求花生的播种深度也要体现差异，才能有效提高花生的播种质量。

而目前市面上已有多种播种机配备了播种深度调节装置，但大多是固定不变或可手动调节，如专利201720106819.5公开了滚动式播种器的播种深度调节机构，该机构是通过定位板控制鸭嘴拨杆，使鸭嘴正时或延时开启，保证种子落在种坑不同位置。该装置只能进行人工调节，播种过程中播种深度不能根据实际情况而改变，不具备自动调控的功能。

专利CN201910176806.9公开了播种深度自动调节装置及调节方法，该调节装置中播种深度的调节是通过限深臂调节限深轮的高低，使开沟器和限深轮的相对位置差(开沟深度)改变，以实现播种深度的调节。该装置首先会导致播种深度检测不准确，因为限深轮与开沟器处于平行位置，两者所处的土壤条件是有差异的，利用限深轮高低改变推算播种深度是不准确的；其次，即使推算的播种深度准确，在开沟器开沟过程中还会存在土壤回流等情况，种子的实际播种深度也不一定能达到预测的深度，不能保证播种深度调节的准确性。

因此，发明人发现，现有的播种深度调节装置多数是由人工调节，机器调节地装置并不能保证播种深度调节地准确性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，实现土壤含水率的自动采集与播种深度的自动控制，实现播种深度与土壤含水率的对应，有效提高播种质量。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，包括土壤湿度检测机构和安装于播种机械的播种深度调节机构；

土壤湿度检测机构用于获取土壤含水率；

播种深度调节机构包括第一推动部件，第一推动部件的一端与用于支撑种箱的种箱架接触或连接，种箱架相对于播种机械活动安装；

控制器，控制器与土壤湿度检测机构、第一推动部件分别单独连接，第一推动部件能够推动穴播器相对于播种机械的高度发生变化进而调整播种深度。

上述的装置中，考虑到土壤含水率与播种深度的关系，通过土壤湿度检测机构来获取土壤含水率，再反馈给控制器，由控制器根据土壤含水率同播种深度的关系，控制第一推动部件的动作，进而调整穴播器相对于播种机械的高度发生改变，进而实现对播种深度的调整。

如上所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，所述土壤湿度检测机构包括第二推动部件，第二推动部件与土壤湿度传感器连接，第二推动部件安装于播种机械，第二推动部件可实现伸缩运动，进而带动土壤湿度传感器实现伸缩运动，插入土体内进行土壤湿度测量。

如上所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，所述土壤湿度检测机构相对于播种机械倾斜安装，可有效减小阻力，减少磨损，保证土壤湿度检测机构的使用寿命；且土壤湿度检测机构的底端朝向播种机械的镇压辊方向安装。

如上所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，所述土壤湿度检测机构安装于播种机械的镇压辊与平土板之间，这样平土板在对土壤平整后，由土壤湿度检测机构对土壤含水率进行测量，测量后，由镇压辊对破坏的部分土壤进行镇压，不影响后续作业。

如上所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，所述第二推动部件包括可转动的丝杠，丝杠与滑块连接，滑块中空设置且滑块内侧设置有所述的土壤湿度传感器，土壤湿度传感器的检测端超出滑块的开口侧设置，滑块可滑动安装于保护罩，保护罩与播种机械连接，保护罩起到保护土壤湿度传感器的作用，在测量时，丝杠转动带动滑块移动，通过滑块进而带动土壤湿度传感器插入土体内实现测量；

保护罩的一端为开口端，在丝杠作用下滑块带动土壤湿度传感器的检测端相对于保护罩的开口端运动。

如上所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，所述土壤湿度传感器与滑块之间通过弹性件连接；常态下弹性件处于压缩状态，在装置行进时，受土壤条件的影响，如遇土块或秸秆等障碍物时，由于弹性件还有余量，土壤湿度传感器可缩回，以躲避障碍物，待通过障碍物后，在弹性件的作用下土壤湿度传感器回到原来的位置继续工作。

所述土壤湿度传感器与滑块开口侧之间设置封板，通过封板设置不仅能够使得弹性件处于压缩状态，而且可有效封堵土壤湿度传感器侧部与滑块内侧之间的空间，避免泥土进入滑块内侧。

如上所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，在另一些方案中，所述土壤湿度检测机构为土壤湿度传感器，土壤湿度传感器为单独的部件，其能够预先采集地块的含水率信息；

如上所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，所述第一推动部件的固定端通过卡板固定，伸缩端与种箱架铰接连接，种箱架的顶端支撑种箱，底端与横梁的中段连接，横梁一端同穴播器的转轴连接，另一端同卡板活动连接，卡板与播种机械固定，第一推动部件的伸缩端同种箱架靠近横梁的一端连接，这样第一推动部件在推出时，由种箱架带动横梁相对于卡板转动，实现穴播器高度的调整；

进一步地，在横梁安装有倾角仪，倾角仪与所述的控制器连接，通过倾角仪可获得横梁的倾斜角度，便于控制器及时获取实时播种深度。

如上所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，所述卡板弯折设置，卡板上端较窄的一侧同所述第一推动部件的固定端固定，卡板下端较宽一侧的端部同横梁铰接连接，卡板下端竖直段同播种机械固连，由卡板固定第一推动部件，第一推动部件的伸缩端通过种箱架、横梁带动穴播器高度的改变。

第二方面，本发明还提供了一种农业设备，包括所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置。

上述本发明的有益效果如下：

1)本发明通过整体装置的设置，能够通过土壤湿度检测机构来获取土壤含水率信息，并反馈给控制器，由控制器控制播种深度调节机构，实现对播种深度的自动调节，实现了播种深度与土壤含水率的对应，有效提高了播种质量。

2)本发明部分方案中通过将土壤湿度检测机构安装于平土板和镇压辊之间，平土板在对土壤平整后，由土壤湿度检测机构对土壤含水率进行测量，测量后，由镇压辊对破坏的部分土壤进行镇压，不影响后续作业；而且土壤湿度检测机构相对于播种机械倾斜安装，可有利于检测过程中减小阻力，减少磨损，保证土壤湿度检测机构的使用寿命。

3)本发明通过在滑块与土壤湿度传感器之间设置弹性件，弹性件可处于压缩状态，不仅能保证检测时土壤湿度传感器检测端压紧土壤，而且在装置行进过程中如遇障碍物时，土壤湿度传感器能够缩回，以躲避障碍物，且在弹性件的弹力作用下，土壤湿度传感器能够回到原来的位置继续工作。

4)本发明中第一推动部件通过种箱架、横梁带动穴播器相对于卡板一端发生转动，进而实现穴播器高度的调整，使得播种深度调节机构结构设置合理。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置安装于播种机械的主视图。

图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置安装于播种机械的侧视图。

图3是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置中土壤湿度检测机构的示意图。

图4是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置中土壤湿度检测机构的内部示意图。

图5是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置中土壤湿度检测机构中滑块示意图。

图6是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置中土壤湿度检测机构中保护罩示意图。

图7是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置中土壤湿度检测机构土壤湿度传感器工作状态示意图。

图8是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置中播种深度调节机构示意图。

图9是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置中土壤湿度检测机构实时采集数据的接线图。

图10是本发明根据一个或多个实施方式的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置中播种深度调节机构在线调节接线图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。

其中：1-1.平土板，1-2.土壤湿度检测机构，1-3.镇压辊，1-4.播种深度调节机构；

1.电机，2.传动座，3.保护罩，4.底座，5.U型螺栓，6.安装板，7.支撑架，8.土壤湿度传感器，9.封板，10.弹簧，11.滑块，12.丝杠，13.轴承，14.联轴器，15.螺纹孔；

2-1.穴播器，2-2.横梁，2-3.种箱架，2-4.种箱，2-5.电动推杆，2-6.支座，2-7.卡板，2-8.倾角仪。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在播种深度无法准确调节的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种依据土壤湿度控制播种深度的装置。

实施例一

本发明的一种典型的实施方式中，参考图1和图2所示，一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，包括土壤湿度检测机构和安装于播种机械的播种深度调节机构；土壤湿度检测机构用于获取土壤含水率；播种深度调节机构包括第一推动部件，第一推动部件的一端与用于支撑种箱的种箱架接触或连接，种箱架相对于播种机械活动安装；控制器，控制器与土壤湿度检测机构、第一推动部件分别单独连接，第一推动部件能够推动穴播器相对于播种机械的高度发生变化进而调整播种深度。

在本实施例中，土壤湿度检测机构包括第二推动部件，第二推动部件与土壤湿度传感器连接，第二推动部件安装于播种机械，第二推动部件可实现伸缩运动，进而带动土壤湿度传感器实现伸缩运动，可在播种机械停止运动时，插入土体内设定时间进行土壤湿度测量。

通常情况下，土壤设定范围内的湿度基本是一致的，因此无需一直测量土壤的湿度，故在播种机械行进设定距离后，土壤湿度检测机构深入土壤进行测量即可，当然停留时间也不会过长。

为了实现在播种之前就进行土壤含水率信息的获取，土壤湿度检测机构1-2安装于播种机械穴播器的前方，具体安装于播种机械的镇压辊与平土板之间，这样平土板1-1在对土壤平整后，由土壤湿度检测机构1-4对土壤含水率进行测量，测量后，由镇压辊1-3对破坏的部分土壤进行镇压，不影响后续作业。

进一步地，土壤湿度检测机构1-2的底端朝向播种机械的镇压辊方向安装，而且土壤湿度检测机构相对于播种机械倾斜安装。

在一些具体示例中，土壤湿度检测机构1-2与竖直方向的夹角为α，满足0°<α<45°，可有效减小阻力，减少磨损，保证土壤湿度检测机构的使用寿命。

参考图3和图4所示，第二推动部件包括可转动的丝杠12，丝杠12与滑块11连接，滑块11中空设置且滑块11内侧设置有土壤湿度传感器8，滑块11可滑动安装于保护罩3，保护罩3与播种机械连接，保护罩起到保护土壤湿度传感器的作用，在测量时，丝杠12转动带动滑块11移动，通过滑块进而带动土壤湿度传感器插入土体内实现测量；

具体地，丝杠12一端与电机1通过联轴器14连接，当然，电机也可替换为其他动力源，电机1通过传动座2进行安装，传动座装有轴承13支撑丝杠，联轴器14和部分丝杠12位于传动座2内部，传动座2安装于底座4，底座4与支撑架7固连，支撑架7通过安装板6和U型螺栓5安装于播种机械的机架。

而且，底座4为L型，一侧用于安装传动座2，另一侧用于固定保护罩3，底座设置固定槽，通过固定槽固定保护罩。

本实施例中，参考图5所示，滑块为筒形，滑块11的一端与丝杠12连接，另一端设置开口，土壤湿度传感器8固定于开口处，且土壤湿度传感器8的检测端超出滑块11的开口侧设置，滑块11的一端设置螺纹孔15，用于同丝杠配合；

同样地，参考图6所示，保护罩3的形状与滑块的形状一致，保护罩的长度要长于滑块的长度，常态下能够覆盖土壤湿度传感器8的检测端；而且滑块两侧有滑轨，与保护罩内滑道相配合。

可以理解地是，为了实现传感器走线，滑块11和保护罩3上部留有线孔，方便土壤湿度传感器走线。

进一步地，保护罩3的一端为开口端，在丝杠作用下滑块带动土壤湿度传感器的检测端相对于保护罩的开口端运动。

其中，土壤湿度传感器与滑块之间通过弹性件连接，弹性件具体为弹簧，常态下弹簧10处于压缩状态，在装置行进时，受土壤条件的影响，如遇土块或秸秆等障碍物时，由于弹簧10还有余量，土壤湿度传感器8可缩回，以躲避障碍物，待通过障碍物后，在弹簧的作用下土壤湿度传感器回到原来的位置继续工作。

另外，土壤湿度传感器8与滑块11开口侧之间设置封板9，通过封板9设置不仅能够使得弹簧10处于压缩状态，而且可有效封堵土壤湿度传感器侧部与滑块内侧之间的空间，避免泥土进入滑块内侧。

当需要测量土壤湿度时，电机收到指令转动，带动丝杠旋转，滑块延滑道向下移动，土壤湿度传感器被从保护罩内推出，并插入土壤中进行湿度检测，参考图7所示，滑块的行程为L，满足0≤L≤M+N，其中M为土壤湿度传感器探头缩回的长度，N为土壤湿度传感器探头长度。

参考图8所示，第一推动部件的固定端通过卡板2-7固定，伸缩端与种箱架2-3铰接连接，种箱架2-3设置铰接座，铰接座与第一推动部件的伸缩端铰接连接，种箱架2-3的顶端支撑种箱2-4，底端与横梁2-2的中段连接，横梁2-2一端同穴播器2-1的转轴连接，另一端同卡板2-7活动连接，卡板2-7与播种机械固定，第一推动部件的伸缩端同种箱架2-3靠近横梁2-2的一端连接，这样第一推动部件在推出时，由种箱架2-3带动横梁相对于卡板2-7转动，实现穴播器高度的调整；

进一步地，在横梁2-2安装有倾角仪2-8，倾角仪与控制器连接，通过倾角仪可获得横梁的倾斜角度，便于控制器及时获取实时播种深度。

其中，卡板2-7弯折设置，卡板2-7上端较窄的一侧通过支座2-6同第一推动部件的固定端固定，卡板2-7下端较宽一侧的端部同横梁铰接连接，卡板较长一侧通过U型螺栓同播种机械固连，由卡板固定第一推动部件，第一推动部件的伸缩端通过种箱架、横梁带动穴播器高度的改变。

具体地，第一推动部件为电动推杆5。

可以理解地是，通常播种机械设置多个穴播器，相应，播种深度调节机构同样设置有多个，各播种深度调节机构与穴播器一一对应，由控制器对各第一推动部件分别进行控制，或统一进行控制。

参考图10所示，控制器依据土壤含水率情况，按照含水率-播深的关系，计算当前位置的最佳播种深度，通过各倾角仪检测当前的播种深度(横梁倾斜角度与播种深度也是存在设定关系的，通过试验即可获取二者的关系)，若当前深度与计算出的最佳深度不匹配，则推动各第一推动部件动作，改变播种深度。

其中，控制器设置触摸显示屏，当要求播种深度一致时，可以对单个排种器进行播种深度的调节，可以理解地是，土壤湿度检测机构安装于播种机械相对于排种器的前侧，检测的范围是涵盖排种器所在位置的。

另外，需要说明地是，控制器可为PLC控制器或其他类型的控制器或工控机，控制器安装于播种机械，或者控制器为播种机械的控制器。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：

土壤湿度检测机构为与控制器连接的土壤湿度传感器，土壤湿度传感器为单独的部件，可将土壤湿度传感器置于土壤中采集地块的含水率信息，然后将土壤含水率信息输入控制器中。

其中，参考图9所示，笔记本电脑连接双模卫星定位装置(GPS)，该定位装置可采集当前地理坐标，笔记本电脑连接湿度传感器，采集所在位置的湿度数据，控制器将地理坐标与对应的湿度数据关联，生成田块的湿度矩阵，笔记本电脑通过无线数传模块将湿度矩阵发送到车载的控制器。车载控制器接收该湿度矩阵，然后结合当前的地理位置，估算出当前工作点的湿度。车载控制器依据该湿度，控制电动推杆伸缩，调整播种深度。

另外，控制器的显示屏具有湿度显示区、定位信息显示区和通讯设置区，均为现有技术。

实施例三

本实施例与实施例一的不同之处在于：

土壤湿度检测机构为土壤湿度传感器，土壤湿度传感器为单独的部件，可将多个土壤湿度传感器置于土壤中预先采集地块的含水率信息，然后将土壤湿度传感器检测到的土壤含水率信息输入到控制器中，再由控制器根据含水率同播深(播种深度)的关系，来读取离线文件，并进行播种深度调节机构的控制。

本实施例中，土壤湿度传感器在装置的前方工作，测量在前，对播种深度的调整在后。

实施例四

本实施例公开了一种播种设备，该设备包括实施例一或实施例二或实施例三所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置。

容易理解地是，种箱、穴播器、镇压辊等都是现有技术，播种设备还设置开沟器等现有结构件。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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之内。

Claims (10)

1.一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，包括土壤湿度检测机构和安装于播种机械的播种深度调节机构；

土壤湿度检测机构用于获取土壤含水率；

播种深度调节机构包括第一推动部件，第一推动部件的一端与用于支撑种箱的种箱架接触或连接，种箱架相对于播种机械活动安装；

控制器，控制器与土壤湿度检测机构、第一推动部件分别单独连接，第一推动部件能够推动穴播器相对于播种机械的高度发生变化进而调整播种深度。

2.根据权利要求1所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，所述土壤湿度检测机构包括第二推动部件，第二推动部件与土壤湿度传感器连接，第二推动部件安装于播种机械。

3.根据权利要求1所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，所述土壤湿度检测机构相对于播种机械倾斜安装，且土壤湿度检测机构的底端朝向播种机械的镇压辊方向安装。

4.根据权利要求1所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，所述土壤湿度检测机构安装于播种机械的镇压辊与平土板之间。

5.根据权利要求2所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，所述第二推动部件包括丝杠，丝杠与滑块连接，滑块中空设置且滑块内侧设置有所述的土壤湿度传感器，土壤湿度传感器的检测端超出滑块的开口侧设置，滑块可滑动安装于保护罩，保护罩与播种机械连接；

保护罩的一端为开口端，在丝杠作用下滑块带动土壤湿度传感器的检测端相对于保护罩的开口端运动。

6.根据权利要求5所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，所述土壤湿度传感器与滑块之间通过弹性件连接；

所述土壤湿度传感器与滑块开口侧之间设置封板。

7.根据权利要求1所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，所述土壤湿度检测机构为土壤湿度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，所述第一推动部件的固定端通过卡板固定，伸缩端与种箱架铰接连接，种箱架的顶端支撑种箱，底端与横梁的中段连接，横梁一端同穴播器的转轴连接，另一端同卡板活动连接，卡板与播种机械固定；

进一步地，在横梁安装有倾角仪，倾角仪与所述的控制器连接。

9.根据权利要求8所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置，其特征在于，所述卡板弯折设置，卡板上端较窄的一侧同所述第一推动部件的固定端固定，卡板下端较宽一侧的端部同横梁铰接连接，卡板较长一侧同播种机械固连。

10.一种农业设备，包括权利要求1-9中任一项所述的一种依据土壤湿度控制播种深度的装置。

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