[发明专利]一种智能原状土取土器

权利要求书

1.一种智能原状土取土器，其特征在于包括底盘、取土电机、机身、钻杆、钻头，所述底盘的底部设有支撑于地面的支撑腿，中部设有用于穿过钻杆的孔，所述钻杆的底端连接钻头，上端与取土电机动力连接，所述机身为一半圆形的内空片体固定在所述底盘的上表面，机身的一侧竖向设有齿条，所述齿条啮合有位移齿轮，所述取土电机的机体一侧固定有位移电机，所述位移电机与位移齿轮动力连接，位移电机的转轴连接有位移编码器，所述机身的另一侧的上下两端分别固定有上移行程限位和下移行程限位，取土电机的一侧设有行程开关和控制仪表，所述位移编码器、行程开关均与所述控制仪表信号连接；

所述控制仪表包括电连接的单片机U8、电源处理模块、显示及设置模块、取土电机控制模块、位移电机控制模块、行程开关限位模块、编码器信号采集模块、电流采集模块和数据存储模块，用于对设置钻头钻探深度、钻头当前钻探深度、钻头旋转模式进行智能控制，所述芯片U8为单片机 IAP15W4K61S4。

2.根据权利要求1所述的智能原状土取土器，其特征在于所述电源处理模块包括电源处理芯片U6、滤波电感L1、二极管D5、续流二极管D6、滤波电容C1、C2、电容C3、C4、C5，所述电源处理芯片U6为芯片34063，所述滤波电感L1的一端连接DC12V电源，另一端依次连接限流电阻R21、二极管D5的正极，二极管D5的负极连接滤波电容C1的一端，滤波电容C1与C2并接，滤波电容C2的正极连接到电源处理芯片U6的供电引脚6脚，滤波电容C1和C2的另一端均连接电源接地端，所述电源处理芯片U6的引脚4接地，引脚3通过电容C3接地，引脚2连接滤波电感L2的一端，引脚1、7和8通过电阻R22连接引脚6，所述滤波电感L2与引脚2的连接端连接续流二极管D6的负极，续流二极管D6的正极连接电容C3的接地端，滤波电感L2的另一端连接电阻R23，电阻R23与电阻R24串接，电阻R24的另一端连接二极管D6的正极，电容C4、C5均与电阻R23和R24的串接电路并接，电容C5的正极连接电源Vcc，负极接地，所述电源处理芯片U6的引脚5连接在电阻R23和电阻R24之间；

所述显示模块包括数码管LED1和LED2、限流电阻R27-R43、译码器U9、驱动三极管Q1-Q9、发光二极管D7-D9、按键K1-K8，所述单片机U8的引脚P00-P07分别经过限流电阻R27-R34连接数码管LED1和LED2的A、B、C、D、E、F、G、DB8个引脚，译码器U9的8个输出引脚Y0-Y7分别经过限流电阻R36-R43连接所述驱动三极管Q1-Q8的基极, 引脚1-4分别连接单片机U8的引脚P23-P20，引脚5与引脚4连接，所述驱动三极管Q1-Q4的集电极连接数码管LED1中的1-4位的公共阳极， 所述驱动三极管Q5-Q8的集电极连接数码管LED2中的1-4位的公共阳极，驱动三极管Q1-Q8的发射极均连接电源Vcc，所述驱动三极管Q9的基极通过限流电阻R35连接到单片机U8的引脚P24，三极管Q9的发射极连接电源Vcc，所述二极管D7-D9的正极连接三极管Q9的集电极，负极通过电阻R32-R34与单片机U8的引脚P05-P07连接，所述按键K1-K8的一端均连接单片机U8的引脚P27，另一端分别连接到译码器U9的输出端Y1、Y6、Y2、Y5、Y7、Y4、Y0、Y3，所述译码器U9为芯片74LS138；

所述取土电机控制模块包括取土电机M、PWM电机驱动模块、继电器J1、J2，二极管D1、D2，三极管Q1、Q2，光电耦合器U1、U2，PWM电机驱动模块的OUT-通过引线连接继电器J1的公共端，J1的常开端连接到取土电机M的A OUT+端，PWM电机驱动模块的OUT+通过引线连接继电器J2的常开端，J2的公共端连接到取土电机M的A OUT-端，二极管D1反向连接在继电器J1的两端，二极管D1的负极连接在所述三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极连接光电耦合器U1的输出端，发射极连接DC12V电源，光电耦合器U1的输入端通过电阻R9连接单片机U8的引脚P13，所述二极管D2反向连接在继电器J2的两端， 所述三极管Q2的集电极连接在二极管D2 的负极，发射极连接DC12V电源，三极管Q2的基极连接光电耦合器U2的输出端，所述光电耦合器U2的输入端通过电阻R10连接单片机U8的引脚P12，所述PWM驱动模块的PWM脉宽调制输入端口连接单片机U8的引脚P10；

所述位移电机控制模块包括继电器J3、J4，三极管Q3、Q4，光电耦合器U3、U4，所述继电器J3的常开端连接位移电机的输出端口的B OUT+端，公共端连接所述位移电机的B OUT-端，地线通过继电器J3的接点连接到位移电机的输出端B OUT-，所述二极管D3反向连接在继电器J3的两端，所述二极管D3的负极连接在所述三极管Q3的集电极，三极管Q3的基极连接所述光电耦合器U3的输出端，并且通过电阻R3连接在三极管Q3的集电极，集电极连接DC12V电源，光电耦合器U3的输入端通过电阻R11连接所述单片机U8的引脚P16，所述继电器J4的公共端连接位移电机的B OUT-端，常闭端连接所述PWM驱动模块的电源端，地线通过J4继电器的另一组接点连接到位移电机的输出端B OUT-，所述二极管D4反向连接在继电器J4的两端，所述继电器J4的正极连接所述三极管Q4的集电极，三极管Q4的基极连接所述光电耦合器U4的输出端，U4输出负端通过电阻R8接地线，三极管Q4的发射极连接DC12V电源，所述光电耦合器U4的输入端通过电阻R12连接所述单片机U8的引脚P17；

所述行程开关限位模块包括行程开关端口SINA端和SINB端，所述端口SINA和SINB分别连接所述单片机U8的引脚P15和P14，两只上拉电阻R47、R48的一端连接到SINA和SINB，另外一端连接到VCC电源端；

所述数据存储模块包括芯片U7，所述芯片U7为数据存储芯片FM24C04，芯片U7的引脚1、2、3、4、7与地线连接，引脚8连接电源，引脚5、6与单片机U8的引脚P25、P26连接用于数据传输；

所述编码器信号采集模块包括施密特触发器U10和连接编码器的接口SINA和SINB，接口SINA和SINB分别通过上拉电阻R17和R18连接施密特触发器U10的两个输入端，所述施密特触发器U10的两个输出端分别连接所述单片机U8的引脚INT1和INT0；

所述电流采集模块包括取样电阻R13和运算放大器U5，所述取样电阻R13一端连接到地线，另一端与位移电机和取土电机的负极回路相连接，同时与电阻R14连接，电阻R14的另一端与运算放大器U5的信号输入正端连接，运算放大器U5、电阻R15和电阻R16构成了运算放大电路，运算放大器U5的输出端将放大后的信号输出连接至单片机U8的引脚P11。