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一种水稻电子直播覆膜机

本发明涉及一种水稻电子直播覆膜机，包括机械和电气两部分，机械部分由排种机构、压膜边装置和打孔机构等组成；电气部分由、微处理器电路、开关驱动电路、开关电路、执行机构等电路组成。排种器底座上设有鸭嘴活门顶杆；托膜支架上设有托膜架；托膜架上设有打孔托；压膜边装置上设有压泥托；机架上设有压膜边装置滑轨；旋转编码器支臂上设有旋转编码器；种箱上设有螺管电磁铁；压膜滚笼拉杆上装有压膜滚笼。本发明的有益效果是：覆膜、打孔、播种、膜边压固等作业一次连续完成，提高水稻种植的劳动生产率。该机和黑色除草降解地膜配合使用种植的稻田不需要使用除草剂，解决了除草剂对土地和稻米的污染，有利于实现水稻环保有机化生产。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201910096216.5

专利申请（专利权）人：房双龙,李淑荣,房连刚
权利人地址：黑龙江省鸡西市新发小镇G1楼3单元201室

专利发明（设计）人：房双龙,李淑荣,房连刚

主权利要求:一种水稻电子直播覆膜机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种在水稻田水整地后进行水直播覆膜的水稻直播覆膜机，确切说是一种水稻电子直播覆膜机。
背景技术
[0002] 当前较为先进的是覆膜、打孔、播种和压膜于一体的覆膜播种机械，但由于是纯机械装配也存在设计复杂，机械故障高精准度低等缺点：(1)由于打孔送膜是地轮驱动，地轮在田面滚动时会产生不同程度的滑移，因此，地膜送出速度与播种机前进速度不同步，造成种子对不上膜孔的现象。(2)改变穴孔距困难，需要更换打孔和排种主要部件。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种设计科学、装配合理、各项工序精准度高、改变穴距简单方便、机电一体化的水稻电子直播覆膜机。该机由于采用了电子技术与机械技术相结合的设计，解决了单靠机械设计解决不了的技术问题。
[0004] 一种水稻电子直播覆膜机包括机械部分和电气部分，
[0005] 机械部分包括机架、种箱、滑轨固定架、压膜边装置滑轨、压膜滚笼拉杆、地膜卷轴、船板和悬挂架，所述机架上装有悬挂架、船板、种箱、压膜滚笼拉杆、地膜卷轴、滑轨固定架和压膜边装置滑轨；
[0006] 电气部分包括旋转编码器、稳压电源电路、微处理器电路、开关驱动电路、开关电路和执行机构电路；
[0007] 所述稳压电源电路由集成稳压电路IC1、集成稳压电路IC2、电容C1、电容C2和电容C3构成；
[0008] 所述微处理器电路由微处理器IC5、光电耦合器IC3、光电耦合器IC4、电平转换器IC6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C4、电容C5、电容C6、晶体振荡器X1、拨码开关S7、拨码开关S8、按钮开关S1、按钮开关S2、按钮开关S3、按钮开关S4、按钮开关S5和按钮开关S6构成；
[0009] 所述开关驱动电路由三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、三极管Q10、三极管Q11、三极管Q12、三极管Q13、三极管Q14、三极管Q15、三极管Q16、三极管Q17、三极管Q18、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11和电容C12构成；
[0010] 所述开关电路由场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q6、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、保险管F1、保险管F2、保险管F3、保险管F4、保险管F5和保险管F6构成；
[0011] 所述执行机构电路由电磁铁、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、开关S9、开关S10、开关S11、开关S12、开关S13、开关S14构成，所述电磁铁由电磁铁L1、电磁铁L2、电磁铁L3、电磁铁L4、电磁铁L5和电磁铁L6构成。
[0012] 本发明与现有技术相比的有益效果是：覆膜、打孔、播种、膜边压固等作业一次连续完成，提高水稻种植的劳动生产率。由于该机播种覆膜后种子与地膜孔对应准确，非常适合与黑色除草降解地膜配合使用，(使用黑色除草地膜如播种覆膜后种子对应不上地膜孔，将不能发芽出苗)，覆膜种植的稻田不需要使用除草剂，彻底解决了除草剂对土壤、稻米和田地的污染问题，有利于实现水稻有机化生产。
附图说明
[0013] 图1为本发明整机主视图。
[0014] 图2为本发明整机俯视图。
[0015] 图3为本发明的打孔机构及排种器主视图(电磁铁通电位置)。
[0016] 图4为本发明的排种器主视图(电磁铁通电位置)。
[0017] 图5为本发明的打孔机构及排种器主视图(电磁铁断电位置)。
[0018] 图6为本发明的排种器主视图(电磁铁断电位置)。
[0019] 图7为本发明的排种器底座及清种片局部主视图。
[0020] 图8为本发明的排种器底座及清种片局部俯视图。
[0021] 图9为本发明的排种条主视图。
[0022] 图10为本发明的排种条俯视图。
[0023] 图11为本发明的打孔机构杠杆主视图。
[0024] 图12为本发明的打孔机构杠杆俯视图。
[0025] 图13为本发明的打孔机构局部放大图。
[0026] 图14为本发明的打孔机构的打孔部位局部剖视图。
[0027] 图15为本发明的压膜边装置主视图。
[0028] 图16为本发明的压膜边装置左视图。
[0029] 图17为本发明的电路方框图。
[0030] 图18为本发明的稳压电源电路图。
[0031] 图19为本发明的旋转编码器和微处理器电路图。
[0032] 图20为本发明的开关电路、开关驱动电路和执行机构电路图。
[0033] 图中的附图标记，1.机架；2.种箱定位块；3.种箱；4.固定轴；5.打孔机构；6.压膜滚笼调整杆；7.弹簧；8.旋转编码器；9.滑轨固定架；10.压膜边装置滑轨；11.压膜边装置；12.压膜滚笼；13.链轮组；14.旋转编码器支臂；15.压膜滚笼拉杆；16.地膜卷轴；17.船板；
18.悬挂架；19.排种器固定卡槽；20.排种器固定螺栓；21.排种器；22.托膜架；23.种子；24.托膜架支架；25.导膜轴；26.导膜轴支架；27.杠杆支架；28.地膜；29.复位弹簧；30.电磁铁；
31.导线；32.电源线；33.配电箱一；34.电磁铁拉杆；35.销轴一；36.排种器底座；37.排种条种孔；38.滑杆；39.排种条导管；40.清种片；41.销轴二；42.扭簧一；43.排种条；44.销轴三；
45.第一连杆弹簧组件；46.调整螺母一；47.销轴四；48.摇臂；49.销轴五；50.调整螺母二；
51.销轴六；52.第二连杆弹簧组件；53.扭簧二；54.鸭嘴活门顶杆；55.鸭嘴活门；56.鸭嘴；
57.销轴七；58.销轴八；59.导种管；60.定位架；61.杠杆；62.螺母；63.销轴九；64.滑杆固定架；65.打孔托；66.压膜边装置支架；67.调整杆；68.压泥拖；69.压膜边轮；70.压膜边轮调整架；71.压泥拖销轴；72.锁紧手柄；73.清种片支架；74.鸭嘴活门顶杆架；75.稳压电源电路；76.微处理器电路；77.开关驱动电路；78.开关电路；79.执行机构电路；80.配电箱二；
81.排种器安装口。

具体实施方式
[0034] 本实施例的一种水稻电子直播覆膜机是由机械、电气两部分组成的。
[0035] 一、机械部分
[0036] 如图1、图2所示，机架1上装有悬挂架18、船板17、种箱3、压膜滚笼拉杆15、地膜卷轴16、滑轨固定架9、压膜边装置滑轨10。
[0037] 如图1、图2、图3、图5所示，种箱3上装有配电箱一33，配电箱一33内安装有稳压电源电路75、微处理器电路76、开关驱动电路77、开关电路78、执行机构电路79；稳压电源电路75通过电源线32与牵引机车电源相连，执行机构电路79通过导线31与电磁铁30相连。种箱3上还装有配电箱二80，配电箱二80内安装执行机构电路79中的开关S9?S14。

[0038] 如图1、图2、图3、图5所示，种箱3上装有电磁铁30，电磁铁30与杠杆61之间装有电磁铁拉杆34和复位弹簧29，电磁铁拉杆34上端与电磁铁30铁蕊连接，下端通过螺母62、销轴九63与杠杆61连接。
[0039] 如图3、图5、图11、图12、图13、图14所示，种箱3上装有打孔机构5。打孔机构5由杠杆支架27、销轴一35、杠杆61、定位架60、鸭嘴56、鸭嘴活门55、扭簧二53、销轴七57、鸭嘴活门顶杆架74、鸭嘴活门顶杆54、导膜轴支架26、导膜轴25、托膜架支架24、托膜架22、打孔托65构成。定位架60、鸭嘴56、鸭嘴活门55、扭簧二53、销轴七57安装在杠杆61上，杠杆61通过销轴一35装在杠杆支架27上，杠杆支架27固定在种箱3上。导膜轴25固定在导膜轴支架26上，导膜轴支架26固定在种箱3上。托膜架支架24上固定有托膜架22，托膜架22上装有打孔托65，托膜架支架24固定在种箱3上。另外鸭嘴活门顶杆架74固定在排种器底座36上，鸭嘴活门顶杆54装在鸭嘴活门顶杆架74上。

[0040] 如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，在种箱3上通过排种器固定卡槽19、排种器固定螺栓20，安装有排种器21。排种器21由排种器底座36、排种条43、导种管59、清种片40、扭簧一42、销轴二41、清种片支架73和滑杆38构成。排种器底座36上设有排种条导管39、导种管59、排种条43装在排种条导管39内，排种条导管39上固定有清种片支架73，清种片支架73上通过销轴二41装有扭簧一42和清种片40。排种条43上设有排种条种孔37、滑杆固定架64；滑杆固定架64上装有滑杆38。排种条43通过销轴三44、第一连杆弹簧组件45、销轴四47、摇臂48、销轴五49、销轴八58、第二连杆弹簧组件52、销轴六51与打孔机构5中的杠杆61连接。

[0041] 如图1、图2所示，种箱3端面上设有固定轴4，通过固定轴4、种箱定位块2，把种箱3安装在机架1上。种箱3底部及右侧排种器固定螺栓20下方开有排种器安装口81。
[0042] 如图1、图2所示，压膜滚笼拉杆15上装有压膜滚笼12，压膜滚笼拉杆15与机架1之间装有压膜滚笼调整杆6，压膜滚笼调整杆6上装有弹簧7。压膜滚笼拉杆15上装有旋转偏码器支臂14，旋转编码器支臂14上安装有旋转编码器8，旋转编码器8的轴通过链轮组13与压膜滚笼12的轴连接。
[0043] 如图1、图2所示，地膜卷轴16上装有地膜28的膜卷。
[0044] 如图1、图2、图15、图16所示，压膜边装置滑轨10上装有压膜边装置11，压膜边装置11由压膜边装置支架66、调整杆67、调整螺母二50、压泥拖68、压膜边轮69、压膜边轮调整架
70、调整螺母一46、压泥拖销轴71、锁紧手柄72构成。压膜边装置支架66上装有压泥托销轴
71，通过压泥拖销轴71装有压泥拖68，压泥拖68与压膜边装置支架66之间装有调整杆67，调整杆67上设有调整螺母二50(每侧2个)，压膜边装置支架66上装有压膜边轮调整架70，压膜边轮调整架70上设有调整螺母一46(每侧8个)，压膜边轮调整架70上装有压膜边轮69，压膜边装置支架66上装有锁紧手柄72，压膜边装置滑轨10的中间位置与机架1之间装有滑轨固定架9。

[0045] 二、电气部分
[0046] 如图17、图18、图19和图20所示，电气部分主要包括稳压电源电路75、旋转编码器8、微处理器电路76、开关驱动电路77、开关电路78和执行机构电路79。

[0047] 所述稳压电源电路由集成稳压电路IC1、IC2、电容C1、C2和C3构成。
[0048] 旋转编码器8(市场有售)。
[0049] 微处理器电路75由微处理器(CPU)IC5、光电耦合器IC3、IC4、电平转换器IC6、电阻R1?R19、电容C4、C5、C6、晶体振荡器X1、拨码开关S7、S8、按钮开关S1?S6构成。
[0050] 开关驱动电路77由三极管Q7?Q18、二极管D7?D12、电阻R32?R43、电容C7?C12构成。
[0051] 开关电路78由场效应管Q1?Q6、电阻R20?R31、保险管F1?F6构成；
[0052] 执行机构电路79由电磁铁(螺管式)30、二极管D1?D6、开关S9?S14构成，电磁铁30由电磁铁L1、电磁铁L2、电磁铁L3、电磁铁L4、电磁铁L5和电磁铁L6构成。
[0053] 稳压电源电路75的VCC1与牵引机车电源(电瓶)接通，同时又向微处理器电路76提供了另一低于VCC1电压的第二电源VCC2；旋转编码器8轴与压膜滚笼12轴通过链轮组13相连，当播种机前进压膜滚笼12转动时能产生与播种机前进速度同步的电脉冲信号，该电脉冲信号送入下一级的微处理器电路76。微处理器电路76中的光电耦合器IC3、IC4是对不同工作电压的旋转编码器8和微处理器电路76进行匹配。通过微处理器电路76中的拨码开关S7设定不同的编码，微处理器IC5可对旋转编码器8输出的电脉冲进行不同的分频，电磁铁30的动作次数随着不同的分频比而改变，从而改变水稻播种的穴距。调整微处理器电路76中的拨码开关S8的编码，微处理器IC5可改变输出电脉冲宽度，从而改变电磁铁30的吸合时间，以保证鸭嘴56和鸭嘴活门55能在打孔吐出种子后快速返回。开关S1?S6是调整打孔机构
5、排种器21、电磁铁30动作的手动开关。微处理器电路76中的集成电路IC6是将电平转换后把电脉冲信号送入下一级的开关驱动电路77。开关驱动电路77将输入的电脉冲信号放大后驱动下一级的开关电路78。开关电路78中的场效应管Q1?Q6在电脉冲信号作用下导通或截止，从而控制执行机构电路79中的电磁铁30L1?L6的吸合与断开，带动机械部分的打孔机构
5和排种器21工作。执行机构电路79中D1?D6是释放电磁铁30L1?L6感应电动势的，以保护开关电路78中的场效应管Q1?Q6不被击穿。执行机构电路79中的开关S9?S14的作用是根据播种覆膜工作的需要，关闭相对应的电磁铁30、打孔机构5和排种器21的。

[0054] 工作原理：
[0055] 在播种覆膜工作前根据水稻播种穴距的需要，对旋转编码器8的同步脉冲通过微处理器电路76中的拨码开关S7设定编码，使其分频比符合穴距的要求。另外要通过微处理器电路76中拨码开关S8调整脉冲宽度，也就是电磁铁30的吸合时间，使其鸭嘴56和鸭嘴活门55在最短的时间内完成地膜打孔又能把种子全部吐出。上述两项设定调整完后再把地膜28的膜卷放置在地膜卷轴16上，使地膜28按图1方式，依次从下穿过导膜轴25，从上穿过托膜架22、打孔托65，从下穿过压膜滚笼12和压膜边轮69，使压膜滚笼12和压膜边轮69压住地膜28和地膜28的侧边，最后地膜端用泥土压住。当牵引车通过悬挂架18牵引向前行走时，设在旋转编码器支臂14上的旋转编码器8通过电气系统各电路同步向电磁铁30发送电脉冲，使电磁铁30交替处于通电吸合(见图3、图4)和断电分离(见图5、图6)两种状态。当电磁铁30处于通电吸合状态(见图3、图4)时，杠杆61以销轴一35为中心，装有鸭嘴56和鸭嘴活门55的一端向下摆动至图4所示位置，通过销轴六51、第二连杆弹簧组件52、销轴八58、销轴五49、摇臂48、销轴四47、第一连杆弹簧组件45、销轴三44，推动排种条43向左移动至图4所示位置，位于排种条43上的排种条种孔37滑入种箱3内(见图3)，种子23充入排种条种孔37，排种条种孔37处于充满种子状态，同时鸭嘴56鸭嘴活门55随着杠杆61的摆动向下运行时，在打孔托65的配合下刺破地膜28打孔，当鸭嘴56和鸭嘴活门55刺破地膜28并接近向下运行最低点时，在鸭嘴活门顶杆54作用下，鸭嘴活门55打开并将上次电磁铁30断电的状态下(第一次除外)落入鸭嘴56内暂时存储的种子23释放播种至田面。当电磁铁30处于断电(见图5、图6)状态时，在复位弹簧29作用下杠杆61复位，带动设在杠杆61上的鸭嘴56、鸭嘴活门55、向上运行，首先鸭嘴活门55与鸭嘴活门顶杆54脱离，在扭簧二53作用下鸭嘴活门55闭合，然后鸭嘴56、嘴活门55脱离地膜28，与此同时杠杆61通过销轴六51、第二连杆弹簧组件52、销轴八
58、销轴五49、摇臂48、销轴四47、第一连杆弹簧组件45、销轴三44拉动排种条43向右移动至图5所示位置，排种条种孔37滑出种箱3外(见图5)，排种条种孔37内在电磁铁30通电状态时充满的种子23被释放并通过导种管59投入鸭嘴56内暂时存储，清种片46在扭簧一42作用下绕销轴二41逆时针摆动清除排种条种孔37上多余的种子，同时挡住种箱3内的种子不能继续向排种条种孔37充入(见图7)，一次播种循环完成。

[0056] 上述过程将周而复始循环动作，即可实现水稻直播覆膜作业。在完成覆膜、打孔、播种作业的同时，压膜滚笼12在弹簧7的作用下将地膜与田面压实。同时压膜边装置11上的压膜边轮69会将所覆盖的地膜28两个侧边连续压入泥土中，后通过压泥拖68将泥土挤压，使压膜边轮69压过后的缝隙弥合，防止已经覆盖的地膜28移动。通过调整压膜边轮调整架70上的调整螺母一46和调整杆67上的调整螺母二50，来调整压膜边轮69和压泥拖68的压深与压浅，保证地膜28边缘可靠的压实。根据田间播种需要，要减少播种行数时，地膜28幅宽将减。鼓け咦爸11可以在压膜边装置滑轨10上进行相应调整，调整时旋转松开锁紧手柄72，推动压膜边装置11在压膜边装置滑轨10上滑动到相应位置后旋紧锁紧手柄72即可。
滑轨固定架9用来固定压膜边装置滑轨10，保证其刚性。由于打孔机构上的托膜架22和打孔托65高于地面，在打孔时鸭嘴56不会接触水田地面，所以鸭嘴56上不会沾泥，保证鸭嘴56不会因沾泥而堵塞。滑杆38安装在排种条43上的滑杆固定架64上，在工作时可以随排种条43左右往复运动，由于滑杆38的一段伸入种箱3内，因此可以不断搅动种箱3内的种子23，防止种箱3内的种子23出现搭结现象，使种子23顺利下落充入排种条种孔37中，以保证播种效果，不会出现空穴漏播现象。

专利地区：黑龙江

专利申请日期：2019-01-21

专利公开日期：2023-11-14

专利公告号：CN109618777B