專利名稱：一種利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽。
背景技術：
食槽是現(xiàn)代自動化養(yǎng)豬場的必備設備，但目前市場現(xiàn)有產品中，只有兩種食槽，分別如下
第一種食槽沒有檢測反饋設備，如nadap公司和農科所生產的設備，這些設備只有針對母豬，這種食槽具有使用簡單的優(yōu)點，但使用前必須進行一個星期以上的培訓，目的是讓豬只適應這種食槽，把每次投料都吃的干凈；如果豬只進入食槽，食槽投料了但由于某種原因沒吃料，會造成飼料浪費的情況。第二種食槽具有稱重反饋設備，這種設備是檢測食槽中有一定量的料就不繼續(xù)投料，其具有可以準確反饋食槽中有多少料的優(yōu)點，但如果食槽存一定量的水，也會認為存在一定量的料，就不投料，除非豬會把水喝完，而且稱重設備成本高，容易損壞，由于豬的生物特性，喜歡用嘴巴去拱東西，而且力氣較大。容易造成設備的損壞。另外，以上兩種食槽均不具有識別食槽內物料成分的功能，在錯誤投料或者投入的物料成分偏差較大的情況下，并不能給出反饋信息。

發(fā)明內容
為了克服以上技術的不足并滿足市場的需要，本發(fā)明的目的在于提供一種智能食槽，智能檢測食槽內物料的成分以及剩料的數(shù)量，避免浪費飼料。理論上，在兩個平行電極之間的電容值C可利用以下方程式計算得出
r== ￡ :=M
..Al' d
其中Q為電荷量，AV為電勢差，e。為相對介電常數(shù)，A為電極的面積，d為電極之間的距離。這樣，若測量環(huán)境的變化使上式中A、d和e ^三個參數(shù)中任意一個發(fā)生變化，都會引起電容量的相應變化。通過配置合適的測量電路，即可將電容值的變化轉換為所需要的測試值。具體來說，如果保持其中兩個參數(shù)不變，而僅僅改變另外一個參數(shù)，而且使該參數(shù)與被測量參數(shù)之間存在某一函數(shù)關系，那么被測量參數(shù)的變化就可以直接由電容量C的變化反映出來。比如，在面積A和距離d已知而且不變的情況，計算獲得相對介電常數(shù)％的值，然后再根據(jù)相對介電常數(shù)e^的值得出物料的成分；或者，在面積A和相對介電常數(shù)％已知而且不變時，獲得電極之間的距離d的值，在根據(jù)d的值估算出物料的重量。根據(jù)以上原理，本發(fā)明采取的技術方案為
一種利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽，其包括盛裝物料的容器、布置在容器上并具有一定表面積的一對或者多對板狀的電極以及與電極相連接的估值裝置，其中，所述估值裝置利用方程式C = e 3AA1，基于測量出的電極間的電容量C以及給定的電極的表面積A，在電極間距離d已知并不變時，計算電極之間物料的相對介電常數(shù)^ci，進而根據(jù)計算出的相對介電常數(shù)e ^估算物料的成分，和/或在電極間的介質的相對介電常數(shù)e ^已知時，計算出電極間的距離山進而根據(jù)計算出的距離d估算出物料重量。作為以上技術方案的一種優(yōu)化，電極平行布置在容器的相對側壁上。作為以上技術方案的一種優(yōu)化，金屬制成的容器的一側壁為電極。作為以上技術方案的一種優(yōu)化，電極在容器的側壁和底部上成垂直布置。作為以上技術方案的一種優(yōu)化，電極平行布置在容器的底部。本發(fā)明的有益效果是 相比市場上現(xiàn)有的食槽產品，本發(fā)明所提出的智能食槽使用電容檢測技術，具有成本低，使用簡單，不容易損壞等優(yōu)點。本發(fā)明所使用的電容檢測技術在識別剩余物料的重量的同時還能簡單識別食槽內的物料成分，如果與平常喂料成分差異很大(如全是水，或者水很多，料太少)，就能識別出來。配合相應的智能喂養(yǎng)系統(tǒng)，很好的解決豬對新的食槽環(huán)境的適應過程，尤其是從自由采食到定量投食，可以達到節(jié)省飼料和藥水、塑體、早期疾病防控等功能。
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
圖I為平行板電容模型；
圖2為金屬容器的成分測量示意 圖3為非金屬容器的成分測量示意 圖4為重量測量的示意圖。
具體實施例方式在兩個平行板電極之間的電容值C可利用以下方程式計算得出
廠，Q + d
其中Q為電荷量，AV為電勢差，e ^為相對介電常數(shù)，A為電極的面積，d為電極之間的距離。這樣，若測量環(huán)境的變化使上式中A、d和e ^等3個參數(shù)中任意一個發(fā)生變化，都會引起電容量的相應變化。通過配置合適的測量電路，即可將電容值的變化轉換為所需要的測試值。即是說，如果保持其中兩個參數(shù)不變，而僅僅改變另外一個參數(shù)，而且使該參數(shù)與被測量參數(shù)之間存在某一函數(shù)關系，那么被測量參數(shù)的變化就可以直接由電容量C的變化反映出來。比如，在面積A和距離d已知而且不變的情況，計算獲得相對介電常數(shù)^的值，然后再根據(jù)相對介電常數(shù)^的值得出物料的成分；或者，在面積A和相對介電常數(shù)％已知而且不變時，獲得電極之間的距離d的值，在根據(jù)d的值估算出物料的重量。根據(jù)這一原理，本發(fā)明的目的得以實現(xiàn)。參見

圖1、2、3和4，本發(fā)明所公開的智能食槽具有一個容器I以及設置在容器I側壁或者底部的一對或者多對電極2，所述電極2與估值裝置(即測量電路)相連接。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，用于測量物料成分的I對電極2(電極a和電極b)分別設置在容器相對的側面上。對于導電的金屬容器1，可采用圖2的方法，其中片狀電極a平行放置在金屬容器I的一個側壁上，并采用金屬容器I的另一個側壁為電極b。當物料滿過檢測點(電極a)位置時，電極a和電極b之間的電容，有明顯的變化。在容器的電極a的水平面位置增加若干電極a，可提高測量精度。在容器垂直位置放置多個電極2，可測量不同高度的物料。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，用于測量物料成分的I對電極2同樣分別設置在容器相對的側面上，但其中容器I為非金屬容器，即容器I不導電。如圖3所示，電極a和電極b均為片狀電極，分別平行設置在容器I的相對側壁的內側。同樣地，當物料滿過檢測點(電極a)位置時，電極a和電極b之間的電容，有明顯的變化。在容器的電極a的水平面位置增加若干測試電極a，可提高測量精度。在容器垂直位置放置多個電極2，可測量不同高度的物料。對于以上兩個實施例，其中一個電極2可設置在容器底部，也可達到同樣的效果。對于物料重量的測量，參加圖4，兩個電極2平行放置在容器I底部，并互相之間隔開一定的距離，其中，舉例來說，電極a固定在容器I底部，而電極b固定在支撐容器I的支撐面上，容器I與支撐面之間設有彈性支撐物，而電極a和電極b之間充有具有已知相對介電常數(shù)e ^的介質。這樣，當容器I總物料重量變化時，電極a和電極b之間的距離d在物料的重量壓力下隨之變化，根據(jù)電容值C的變化，估值裝置即可高精度推算物料重量。 以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，其并不構成對本發(fā)明保護范圍的限制，只要是以基本相同的手段實現(xiàn)本發(fā)明的目的都應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽，其特征在于其包括盛裝物料的容器(I )、布置在容器(I)上并具有一定表面積的一對或者多對板狀的電極(2)以及與電極(2)相連接的估值裝置，其中，所述估值裝置利用以下方程式 C=e 0*A/d, 基于測量出的電極(2 )間的電容量C以及給定的電極(2)的表面積A，在電極(2)間距離d已知時，計算電極(2)之間物料的相對介電常數(shù)e C1，進而根據(jù)計算出的相對介電常數(shù)^估算物料的成分，和/或在電極(2)間的介質的相對介電常數(shù)Stl已知時，計算出電極(2)間的距離d，進而根據(jù)計算出的距離d估算出物料重量。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽，其特征在于電極(2)平行布置在容器(I)的相對側壁上。
3.根據(jù)權利要求I所述的利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽，其特征在于金屬制成的容器(I)的一側壁為電極(2)。
4.根據(jù)權利要求I所述的利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽，其特征在于電極(2 )在容器(I)的側壁和底部上垂直布置。
5.根據(jù)權利要求I所述的利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽，其特征在于電極(2 )平行布置在容器(I)的底部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽，包括盛裝物料的容器以及布置在容器上并具有一定表面積的一對或者多對板狀電極，所述電極與根據(jù)測量出的電極間的電容量計算電極間介質的相對介電常數(shù)和電極間的距離進而分別估算出物料成分和重量的估值裝置相連接。本發(fā)明所提出的智能食槽使用電容檢測技術，具有成本低，使用簡單，不容易損壞等優(yōu)點。本發(fā)明所使用的電容檢測技術在識別剩余物料的重量的同時還能簡單識別食槽內的物料成分，可以達到節(jié)省飼料和藥水、塑體、早期疾病防控等功能。
文檔編號G01G7/00GK102669000SQ20121014174
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權日2012年5月9日
發(fā)明者楊棟, 王曉昀 申請人:楊棟, 王曉昀