[发明专利]联合收割机的粮箱谷物堆积高度测量装置

说明书

一种联合收割机的粮箱谷物堆积高度检测装置，3只平板电容器构成测量传感器，每只电容器的极板间距、宽度相同，谷物填充量传感器竖立于粮箱的内壁，谷物参考传感器平立于粮箱内的底部，粉尘传感器平立于粮箱内的顶部，每只传感器通过同轴电缆与测量ECU电连接。3只固定电容元件分别与3只平板电容器构建了3组桥臂，信号发生电路产生的正弦信号、三组桥臂的分压信号通过两只独立的四路模拟开关，输入到峰峰值检测电路和平均值转换电路，由单片机通过A/D变换获得四路信号的峰峰值、平均值，计算出实时环境下的谷物与粉尘的介电常数，从而计算出谷物的堆积高度。本装置不仅可以连续测量，而且够适应不同含水量的谷物和粉尘环境的测量。

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及联合收割机的传感器技术。

背景技术

我国南方水田地区的收割机通常配备了粮箱，其容量约为1000～1500升，用于临时存储谷物，通常这些临时存储的谷物在地头通过蛟龙卸载到运输车上。常规的粮箱内部配置了一只粮箱报警传感器，当谷物堆积到达该水平位置时，机器发出粮箱满的警报声，一般来说，粮箱的容量满足收纳一个往返趟的谷物。然而，受我国的联产承包制、水田管理能力、地形等各种因素的制约，大多数水田的面积不是很大，一趟收割回来，并不一定能装满一箱谷物。此时，驾驶员只能依靠粮箱上方的玻璃观测窗，每次经过地头时，谷物如果已经堆积超过百分之七八十，就卸粮，否则就继续收获。这说明这只粮箱报警传感器并不能满足生产上的实际需求，需要新型能够实时反映谷物堆积高度的传感器装置。

采用电测技术测量谷物、煤炭等颗粒物物位的装置已经有多个专利公开。例如“一种连续电容传感器”(中国专利CN98110100.3)提出了一种管状电容传感器，但对于谷物颗粒，其流动性远不如液体，较难反映粮箱内实际的谷物填充量。“压力式数字物位传感器及其测量方法”(中国专利CN200810054853.8)提出了在棒状体上、沿纵轴线密集设置压电陶瓷片的传感器结构，那么物位下的压电陶瓷会产生微弱电信号，经过信号放大、整形后，转换成高或低电平，由此来测量物位。该方法需要大量的压电陶瓷片，以及与之匹配的硬件检测元器件，测量电路的成本较大。“一种谷物联合收割机的实时测产系统及方法”(中国专利201811092523.8)使用了电容式物位传感器，它的测量电极插入粮箱的内部测量谷物的高度。然而，刚收获的谷物，含水量差异大，仅仅一只电极，需要额外的校正处理，距离生产应用还有一段距离。

发明内容

为了克服现有的粮箱堆积高度传感装置的缺陷，本发明提供了一种改进的传感器装置。该装置不仅可以连续测量粮箱的谷物堆积高度，而且能够适应不同含水量的谷物对象和粉尘环境的测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：3只平行板电容器构成谷物堆积高度测量装置，每只电容器的极板间距、宽度相同，其中第一只电容器是谷物填充量传感器C_g，它竖立于升运器出口对面的粮箱内壁上,极板的长度等于粮箱底部到升运器出口之间的距离；第二只电容器是谷物参考传感器C_r，它平立于粮箱的底部，横跨于粮箱底部的支架之间；第三只电容器是粉尘传感器C_d，它平立于粮箱内的顶部，极板的长度等于谷物参考传感器Cr的极板长度。当联合收割机作业时，谷物参考传感器C_r的极板之间的空间将首先被填充，并迅速被充满；此后，随着不断的收获作业，谷物填充量传感器C_g的极板之间的空间将逐渐被填充，谷物在极板之间的填充程度与粮箱内谷物的堆积高度是一致的；粉尘传感器C_d始终处于尘土飞扬的环境中。在任意时刻，谷物和尘土的介电常数均大于1，谷物填充量传感器Cg的电容值反映当前的粮箱内谷物堆积高度。每只传感器通过同轴电缆与一只测量ECU电连接，测量ECU固定于粮箱内部的顶部角落处。