一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统的制作方法
一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统的制作方法
【专利说明】
(—)
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统，是以牛奶在传输管内的流量作为被检测量，通过检测传输管内的牛奶流量来控制挤奶杯的自动脱落的传感器系统。
(二)
【背景技术】
[0002]随着自动化科技水平的快速发展，农牧业自动化发展也越来越得到人们的重视。一种奶牛自动脱奶杯系统在奶牛挤奶过程显得尤为重要，它既能提高挤奶过程的自动化，也减少了工人的劳动量和成产过程的成本。
[0003]目前，在奶牛挤奶过程中需要人工通过观察挤奶传输来确定此头奶牛是否挤奶已经完成，这就要求工人时刻观察传输管内的牛奶流量，当发现传输管内牛奶流量减少到一定量时采用手动方式关闭挤奶装置再将挤奶装置取下，同时挤奶人员还需要完成对奶牛乳房擦洗、消毒、安装上挤奶装置、取下挤奶装置、二次消毒乳房等各个工作这就要求工人在挤奶过程中不能离开挤奶杯装置。对于拥有上千头奶牛的奶牛场，在挤奶时就需要大量工人来对挤奶过程进行实时观测操作，这样既加大了工人的劳动量，同时加大了牛场的成本投入。
(三)
【发明内容】
[0004]为了解决目前脱奶杯技术自动化问题，降低挤奶过程所投入的大量人力、物力以及成本，提高牛奶奶源的质量，本实用新型利用牛奶吸收红外光线这一特性，提供了一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统；将本实用新型安装在挤奶输送管上即可实现对挤奶流量的实时检测，通过红外发射接收管来检测输送管内牛奶流量的多少，从而判断奶牛挤奶是否完成；当检测到流量减少到一定量即挤奶结束时，单片机模块会给脱杯小型电机发出信号使小型电机运转，同时截断奶杯真空自动开启脱杯装置，从而实现了自动脱杯过程。
[0005]一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统，包括输送管牛奶流量检测系统和脱杯系统；
[0006]所述的输送管牛奶流量检测系统包括红外发射模块、红外接收模块、单片机模块和电源模块。其中:
[0007]所述的红外发射模块包括恒流源、四个开关电路和四个红外发光管；恒流源分别通过导线连接四个红外发光管，四个红外发光管的另一端分别与四个开关电路相连；恒流源、开关电路和红外发光管放置在红外发射板上；恒流源由可控精密稳压源TL431、电阻以及两个三极管组成；恒流源为红外发光管提供额定的20mA电流，红外发光管为检测系统提供恒定的红外光，该红外发光管发射的波长为940nm，额定电压1.8V ;所述的开关电路由三极管构成并作为红外发光管的开关；开关电路与单片机模块通过导线连接；单片机模块通过开关电路控制红外发光管按一定频率亮灭。为了提高检测的精度，红外发射模块中采用了四个红外发光管来实现按照一定频率的循环亮灭。
[0008]所述的红外接收模块包括四个红外接收管和一个四路运算放大器，四个红外接收管分别与四路运算放大器的四个信号输入端相连，四路运算放大器的输出端与单片机模块的A/D转换引脚相连；当红外接收管接收到红外发射模块中红外发光管发出的红外光线时就会产生微弱信号并传输给运算放大器进行电压放大，所产生的放大电压信号再由单片机模块进行采集并由A/D转换成相应的电压值。红外接收模块中的红外接收管按照与红外发光管相同的频率来接收信号，并由A/D转换为相应的电压值，同时一个周期内所得到的四个电压值由预设运算程序来计算出其平均值，取其平均值来作为此时的电压值，从而提高了测量的精度。
[0009]红外发射电路板和红外接受电路板对称固定在密封盒内，每对红外发光管与红外接收管相对应，输送管通过密封盒的两个端口从密封盒内红外发射电路板和红外接受电路板之间穿过，保持密封盒水平安放。
[0010]所述的脱杯系统包括小型电动机和一个回收装置，回收装置包括丝杠、丝母、绳索和奶杯组；小型电动机与单片机的引脚连接以传输控制信号，同时和丝杠的一端通过螺纹连接，丝杠另一端与奶杯组通过绳索相连，丝杠穿过丝母并可绕丝母旋转；单片机控制小型电机的开启后，小型电机带动丝杠绕丝母做直线运动，丝杠带动绳索运动从而拖动挤奶杯组运动，每个挤奶杯向下运动以实现自动脱杯。
[0011]所述的单片机模块采用市售的低功耗、高性能STM32F103ZET6单片机；所述的电源模块是市售微机电源模块WD990，其功能可以把220V转化成5V电压来为单片机模块、红外发射模块、红外接收模块提供稳定电源。
[0012]使用本发明时需要将小型电机与丝杠一端通过螺纹连接，带动丝杠绕着丝母旋转转动做直线运动，丝杠另一端与奶杯组用绳索相连，进而丝杆直线运动通过绳索带动奶杯组运动脱落。
[0013]本发明的有益效果在于:
[0014]本发明通过检测牛奶在输送管内的流量来实现脱奶杯的自动脱落，实现了自动化挤奶过程，克服了现有技术中存在的问题；
[0015]第一，该检测设备结构简单，安装方便，操作简单，可以通过检测系统来实现挤奶杯的自动脱落；第二，该设备中的核心单片机采用低功耗休眠工作方式，所以减少了能源利用，降低了成本，并且密封盒具有防水、防磨损、防冲击功能，提高了装置的使用寿命；第三，它通过流量检测使脱杯操作更加可靠脱杯时间科学准确，避免超时挤奶引发奶牛乳房炎的发生。
(四)
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型整体结构示意图。
[0017]图2为本实用新型的红外发射模块电路板原理示意图。
[0018]图3为本实用新型的红外接收模块示意图。
[0019]图4为本实用新型的密封安装盒示意图。
[0020]1、进奶口 2、定位口 3、出奶口 4、杜邦线出口；
[0021]图5为本实用新型的脱杯系统示意图。
[0022]5、小型电机6、丝杠7、丝母8、绳索；
(五)【具体实施方式】
[0023]本实施例采用的型号为:稳压源TL431 ;三极管为NPN型9013 ;红外发光管为IR67-2IC ；红外接收管为BPW34S ;四路运算放大器为LMC6036，小型电动机型号为JGB37-545。
[0024]实施例:一种用于实时奶牛自动脱奶杯传感器系统，是由单片机模块、红外发射模块、红外接收模块、脱杯电机模块、电源模块以及密封盒组成。
[0025]首先需要把红外发光电路板以及红外接受电路板对称安放在密封盒(图4)里面，保证每对红外发光管与红外接收管相对应；输送管通过密封盒的两个端口从密封盒内红外发射电路板和红外接受电路板之间穿过。单片机模块与红外接收模块焊接在红外接收电路板上，将电源模块接通以后，稳压源TL431与三极管组成恒流源为发光管提供恒定电流，单片机控制四个红外发光管依次流水发射，发射的红外光照射到密封盒内的牛奶传输管上，当牛奶流过时会吸收部分红外光线，每个红外发光管对应着一个红外接收管，红外接收管接收到红外光之后会产生相应的电信号，当经过的牛奶多的时候吸收的红外光也多，从而接收管接收到的红外光少，产生的相应电压信号就低，经过放大电路放大以后由单片机模块采样并经过A/D转换得到相应的电压值。脱杯系统和奶杯组通过绳索相连放置在奶牛乳房正下部，当单片机得到的电压值大于预设值时，其中预设值是在静态下通过红外光检测的电压值，表明挤奶工作完成，单片机模块控制相应的小型电机运转，小型电机带动丝杠绕着丝母做直线运动，其上的绳索拖动奶杯组运动从而实现挤奶杯的自动脱落。
【主权项】
1.一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统，其特征在于包括输送管牛奶流量检测系统和脱杯系统； 所述的输送管牛奶流量检测系统包括红外发射模块、红外接收模块、单片机模块和电源丰吴块； 所述的红外发射模块包括恒流源、四个开关电路和四个红外发光管；恒流源分别通过导线连接四个红外发光管，四个红外发光管的另一端分别与四个开关电路相连；恒流源、开关电路和红外发光管放置在红外发射板上；恒流源由可控精密稳压源TL431、电阻和两个三极管组成；所述的开关电路由三极管构成并作为红外发光管的开关；开关电路与单片机模块通过导线连接； 所述的红外接收模块包括四个红外接收管和一个四路运算放大器，四个红外接收管分别与四路运算放大器的四个信号输入端相连，四路运算放大器的输出端与单片机模块的A/D转换引脚相连；当红外接收管接收到红外发射模块中红外发光管发出的红外光线时就会产生微弱信号并传输给运算放大器进行电压放大，所产生的放大电压信号再由单片机模块进行采集并由A/D转换成相应的电压值； 红外发射电路板和红外接受电路板对称固定在密封盒内，每对红外发光管与红外接收管相对应，输送管通过密封盒的两个端口从密封盒内红外发射电路板和红外接受电路板之间穿过，保持密封盒水平安放； 所述的脱杯系统包括小型电动机和一个回收装置，回收装置包括丝杠、丝母、绳索和奶杯组；小型电动机与单片机的引脚连接，同时小型电动机和丝杠的一端通过螺纹连接，丝杠另一端与奶杯组通过绳索相连，丝杠穿过丝母并可绕丝母旋转； 所述的单片机模块为STM32F103ZET6单片机；所述的电源模块为单片机模块、红外发射模块和红外接收模块供电。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统，包括输送管牛奶流量检测系统和脱杯系统；输送管牛奶流量检测系统包括红外发射模块、红外接收模块、单片机模块和电源模块；脱杯系统包括小型电动机和一个回收装置，回收装置包括丝杠、丝母、绳索和奶杯组；小型电动机与单片机，同时和丝杠的一端通过螺纹连接；本实用新型能够通过安置牛奶传输管实现挤奶过程中挤奶完成的实时监测以及挤奶杯的自动脱落，从而降低以往全程观测挤奶过程所消耗的人力和物力。
【IPC分类】A01J5/01, A01J5/017, A01J5/007
【公开号】CN204697671
【申请号】CN201520285407
【发明人】田富洋, 王明江, 王中华, 苏曰超, 刘卫民, 郭予伟, 林雪彦, 董小宁
【申请人】山东农业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月5日
【专利说明】
(—)
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统，是以牛奶在传输管内的流量作为被检测量，通过检测传输管内的牛奶流量来控制挤奶杯的自动脱落的传感器系统。
(二)
【背景技术】
[0002]随着自动化科技水平的快速发展，农牧业自动化发展也越来越得到人们的重视。一种奶牛自动脱奶杯系统在奶牛挤奶过程显得尤为重要，它既能提高挤奶过程的自动化，也减少了工人的劳动量和成产过程的成本。
[0003]目前，在奶牛挤奶过程中需要人工通过观察挤奶传输来确定此头奶牛是否挤奶已经完成，这就要求工人时刻观察传输管内的牛奶流量，当发现传输管内牛奶流量减少到一定量时采用手动方式关闭挤奶装置再将挤奶装置取下，同时挤奶人员还需要完成对奶牛乳房擦洗、消毒、安装上挤奶装置、取下挤奶装置、二次消毒乳房等各个工作这就要求工人在挤奶过程中不能离开挤奶杯装置。对于拥有上千头奶牛的奶牛场，在挤奶时就需要大量工人来对挤奶过程进行实时观测操作，这样既加大了工人的劳动量，同时加大了牛场的成本投入。
(三)
【发明内容】
[0004]为了解决目前脱奶杯技术自动化问题，降低挤奶过程所投入的大量人力、物力以及成本，提高牛奶奶源的质量，本实用新型利用牛奶吸收红外光线这一特性，提供了一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统；将本实用新型安装在挤奶输送管上即可实现对挤奶流量的实时检测，通过红外发射接收管来检测输送管内牛奶流量的多少，从而判断奶牛挤奶是否完成；当检测到流量减少到一定量即挤奶结束时，单片机模块会给脱杯小型电机发出信号使小型电机运转，同时截断奶杯真空自动开启脱杯装置，从而实现了自动脱杯过程。
[0005]一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统，包括输送管牛奶流量检测系统和脱杯系统；
[0006]所述的输送管牛奶流量检测系统包括红外发射模块、红外接收模块、单片机模块和电源模块。其中:
[0007]所述的红外发射模块包括恒流源、四个开关电路和四个红外发光管；恒流源分别通过导线连接四个红外发光管，四个红外发光管的另一端分别与四个开关电路相连；恒流源、开关电路和红外发光管放置在红外发射板上；恒流源由可控精密稳压源TL431、电阻以及两个三极管组成；恒流源为红外发光管提供额定的20mA电流，红外发光管为检测系统提供恒定的红外光，该红外发光管发射的波长为940nm，额定电压1.8V ;所述的开关电路由三极管构成并作为红外发光管的开关；开关电路与单片机模块通过导线连接；单片机模块通过开关电路控制红外发光管按一定频率亮灭。为了提高检测的精度，红外发射模块中采用了四个红外发光管来实现按照一定频率的循环亮灭。
[0008]所述的红外接收模块包括四个红外接收管和一个四路运算放大器，四个红外接收管分别与四路运算放大器的四个信号输入端相连，四路运算放大器的输出端与单片机模块的A/D转换引脚相连；当红外接收管接收到红外发射模块中红外发光管发出的红外光线时就会产生微弱信号并传输给运算放大器进行电压放大，所产生的放大电压信号再由单片机模块进行采集并由A/D转换成相应的电压值。红外接收模块中的红外接收管按照与红外发光管相同的频率来接收信号，并由A/D转换为相应的电压值，同时一个周期内所得到的四个电压值由预设运算程序来计算出其平均值，取其平均值来作为此时的电压值，从而提高了测量的精度。
[0009]红外发射电路板和红外接受电路板对称固定在密封盒内，每对红外发光管与红外接收管相对应，输送管通过密封盒的两个端口从密封盒内红外发射电路板和红外接受电路板之间穿过，保持密封盒水平安放。
[0010]所述的脱杯系统包括小型电动机和一个回收装置，回收装置包括丝杠、丝母、绳索和奶杯组；小型电动机与单片机的引脚连接以传输控制信号，同时和丝杠的一端通过螺纹连接，丝杠另一端与奶杯组通过绳索相连，丝杠穿过丝母并可绕丝母旋转；单片机控制小型电机的开启后，小型电机带动丝杠绕丝母做直线运动，丝杠带动绳索运动从而拖动挤奶杯组运动，每个挤奶杯向下运动以实现自动脱杯。
[0011]所述的单片机模块采用市售的低功耗、高性能STM32F103ZET6单片机；所述的电源模块是市售微机电源模块WD990，其功能可以把220V转化成5V电压来为单片机模块、红外发射模块、红外接收模块提供稳定电源。
[0012]使用本发明时需要将小型电机与丝杠一端通过螺纹连接，带动丝杠绕着丝母旋转转动做直线运动，丝杠另一端与奶杯组用绳索相连，进而丝杆直线运动通过绳索带动奶杯组运动脱落。
[0013]本发明的有益效果在于:
[0014]本发明通过检测牛奶在输送管内的流量来实现脱奶杯的自动脱落，实现了自动化挤奶过程，克服了现有技术中存在的问题；
[0015]第一，该检测设备结构简单，安装方便，操作简单，可以通过检测系统来实现挤奶杯的自动脱落；第二，该设备中的核心单片机采用低功耗休眠工作方式，所以减少了能源利用，降低了成本，并且密封盒具有防水、防磨损、防冲击功能，提高了装置的使用寿命；第三，它通过流量检测使脱杯操作更加可靠脱杯时间科学准确，避免超时挤奶引发奶牛乳房炎的发生。
(四)
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型整体结构示意图。
[0017]图2为本实用新型的红外发射模块电路板原理示意图。
[0018]图3为本实用新型的红外接收模块示意图。
[0019]图4为本实用新型的密封安装盒示意图。
[0020]1、进奶口 2、定位口 3、出奶口 4、杜邦线出口；
[0021]图5为本实用新型的脱杯系统示意图。
[0022]5、小型电机6、丝杠7、丝母8、绳索；
(五)【具体实施方式】
[0023]本实施例采用的型号为:稳压源TL431 ;三极管为NPN型9013 ;红外发光管为IR67-2IC ；红外接收管为BPW34S ;四路运算放大器为LMC6036，小型电动机型号为JGB37-545。
[0024]实施例:一种用于实时奶牛自动脱奶杯传感器系统，是由单片机模块、红外发射模块、红外接收模块、脱杯电机模块、电源模块以及密封盒组成。
[0025]首先需要把红外发光电路板以及红外接受电路板对称安放在密封盒(图4)里面，保证每对红外发光管与红外接收管相对应；输送管通过密封盒的两个端口从密封盒内红外发射电路板和红外接受电路板之间穿过。单片机模块与红外接收模块焊接在红外接收电路板上，将电源模块接通以后，稳压源TL431与三极管组成恒流源为发光管提供恒定电流，单片机控制四个红外发光管依次流水发射，发射的红外光照射到密封盒内的牛奶传输管上，当牛奶流过时会吸收部分红外光线，每个红外发光管对应着一个红外接收管，红外接收管接收到红外光之后会产生相应的电信号，当经过的牛奶多的时候吸收的红外光也多，从而接收管接收到的红外光少，产生的相应电压信号就低，经过放大电路放大以后由单片机模块采样并经过A/D转换得到相应的电压值。脱杯系统和奶杯组通过绳索相连放置在奶牛乳房正下部，当单片机得到的电压值大于预设值时，其中预设值是在静态下通过红外光检测的电压值，表明挤奶工作完成，单片机模块控制相应的小型电机运转，小型电机带动丝杠绕着丝母做直线运动，其上的绳索拖动奶杯组运动从而实现挤奶杯的自动脱落。
【主权项】
1.一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统，其特征在于包括输送管牛奶流量检测系统和脱杯系统； 所述的输送管牛奶流量检测系统包括红外发射模块、红外接收模块、单片机模块和电源丰吴块； 所述的红外发射模块包括恒流源、四个开关电路和四个红外发光管；恒流源分别通过导线连接四个红外发光管，四个红外发光管的另一端分别与四个开关电路相连；恒流源、开关电路和红外发光管放置在红外发射板上；恒流源由可控精密稳压源TL431、电阻和两个三极管组成；所述的开关电路由三极管构成并作为红外发光管的开关；开关电路与单片机模块通过导线连接； 所述的红外接收模块包括四个红外接收管和一个四路运算放大器，四个红外接收管分别与四路运算放大器的四个信号输入端相连，四路运算放大器的输出端与单片机模块的A/D转换引脚相连；当红外接收管接收到红外发射模块中红外发光管发出的红外光线时就会产生微弱信号并传输给运算放大器进行电压放大，所产生的放大电压信号再由单片机模块进行采集并由A/D转换成相应的电压值； 红外发射电路板和红外接受电路板对称固定在密封盒内，每对红外发光管与红外接收管相对应，输送管通过密封盒的两个端口从密封盒内红外发射电路板和红外接受电路板之间穿过，保持密封盒水平安放； 所述的脱杯系统包括小型电动机和一个回收装置，回收装置包括丝杠、丝母、绳索和奶杯组；小型电动机与单片机的引脚连接，同时小型电动机和丝杠的一端通过螺纹连接，丝杠另一端与奶杯组通过绳索相连，丝杠穿过丝母并可绕丝母旋转； 所述的单片机模块为STM32F103ZET6单片机；所述的电源模块为单片机模块、红外发射模块和红外接收模块供电。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于实时奶牛自动脱奶杯系统，包括输送管牛奶流量检测系统和脱杯系统；输送管牛奶流量检测系统包括红外发射模块、红外接收模块、单片机模块和电源模块；脱杯系统包括小型电动机和一个回收装置，回收装置包括丝杠、丝母、绳索和奶杯组；小型电动机与单片机，同时和丝杠的一端通过螺纹连接；本实用新型能够通过安置牛奶传输管实现挤奶过程中挤奶完成的实时监测以及挤奶杯的自动脱落，从而降低以往全程观测挤奶过程所消耗的人力和物力。
【IPC分类】A01J5/01, A01J5/017, A01J5/007
【公开号】CN204697671
【申请号】CN201520285407
【发明人】田富洋, 王明江, 王中华, 苏曰超, 刘卫民, 郭予伟, 林雪彦, 董小宁
【申请人】山东农业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月5日
最新回复(0)