[發明專利]一種利用電容法檢測物料成分和重量的智能食槽

有效

• 申請號: 201210141747.X
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102669000A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 楊棟;王曉昀
• 申請（專利權）人: 楊棟;王曉昀
• 主分類號: A01K5/01
• 分類號: A01K5/01;G01N27/22;G01G7/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發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

食槽是現代自動化養豬場的必備設備，但目前市場現有產品中，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投料，其具有可以準確反饋食槽中有多少料的優點，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。

發明內容

為了克服以上技術的不足并滿足市場的需要，本發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：

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其中Q為電荷量，?V為電勢差，ε_0?為相對介電常數，A為電極的面積，d為電極之間的距離。

這樣，若測量環境的變化使上式中Ａ、ｄ和ε₀三個參數中任意一個發生變化，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不變，而僅僅改變另外一個參數，而且使該參數與被測量參數之間存在某一函數關系，那么被測量參數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ε_0?的值，然后再根據相對介電常數ε₀的值得出物料的成分；或者，在面積A和相對介電常數ε₀已知而且不變時，獲得電極之間的距離d的值，在根據d的值估算出物料的重量。

根據以上原理，本發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=?ε₀*A/d，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ε₀，進而根據計算出的相對介電常數ε₀估算物料的成分，和/或在電極間的介質的相對介電常數ε₀已知時，計算出電極間的距離d，進而根據計算出的距離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化，電極平行布置在容器的底部。

本發明的有益效果是：

相比市場上現有的食槽產品，本發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，不容易損壞等優點。本發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系統，很好的解決豬對新的食槽環境的適應過程，尤其是從自由采食到定量投食，可以達到節省飼料和藥水、塑體、早期疾病防控等功能。

附圖說明

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：

圖1為平行板電容模型；

圖2為金屬容器的成分測量示意圖；

圖3為非金屬容器的成分測量示意圖；

圖4為重量測量的示意圖。

具體實施方式

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：

?

其中Q為電荷量，?V為電勢差，ε_0?為相對介電常數，A為電極的面積，d為電極之間的距離。