遙控牛頸枷裝置的制作與應(yīng)用

向白菊,汪 波,黃琳惠,韓利軍,蔣 安通信作者

1.重慶市畜牧科學(xué)院,重慶 400015 2.重慶市忠縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會(huì),重慶 忠縣 404300

0 引言

隨著肉牛、奶牛養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展,我國(guó)養(yǎng)牛業(yè)正在從傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式向現(xiàn)代化的管理方式轉(zhuǎn)變,為了提高規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖的生產(chǎn)效率,提高養(yǎng)牛產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,須對(duì)牛群的總體狀況有細(xì)致的了解,牛群的管理也應(yīng)逐步由傳統(tǒng)的粗放型松散化管理向精養(yǎng)型集約化管理方向發(fā)展,并對(duì)牛只的飼養(yǎng)、繁殖、營(yíng)養(yǎng)、產(chǎn)乳、疫病防控等進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控,在該形勢(shì)下,我國(guó)北方草原放牧飼養(yǎng)的傳統(tǒng)方式以及南方農(nóng)區(qū)普遍采用栓系飼養(yǎng)方式逐漸被新的飼養(yǎng)方式取代,規(guī)模牛場(chǎng)引入現(xiàn)代化飼喂、管理系統(tǒng)已成為必然趨勢(shì)。

因此,集中散欄飼養(yǎng)逐漸發(fā)展成為世界范圍內(nèi)普遍采用的先進(jìn)飼養(yǎng)方式,肉牛、奶牛在牛舍內(nèi)能自由采食、飲水、休息。散欄飼養(yǎng)不僅能提高飼料的利用率,便于牛只的集中管理和控制,還能最大程度地發(fā)揮牛只的生產(chǎn)潛力,提高單位飼養(yǎng)數(shù)量。散欄飼養(yǎng)方式可以將牛集中在牛舍內(nèi),通過(guò)在料槽外設(shè)置護(hù)欄(即牛頸枷),既便于牛群在一定范圍內(nèi)自由走動(dòng)、進(jìn)食,又有效避免了牛群因搶食而造成的擁擠。

現(xiàn)代牛只管理在進(jìn)行常規(guī)體檢、免疫、人工授精、妊檢、治療、去角、產(chǎn)犢等生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)需要更頻繁地固定牛只。依靠人工對(duì)牛只進(jìn)行固定,勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低,且牛只容易產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)。目前現(xiàn)在許多現(xiàn)代化牛場(chǎng)常常使用頂部自鎖式頸枷,在完成鎖定后對(duì)鎖定牛只進(jìn)行檢查、注射甚至擠奶等操作時(shí)牛只無(wú)法自行退出。但生產(chǎn)實(shí)踐中往往無(wú)法穩(wěn)定地完全鎖定牛只,因?yàn)閷?shí)際操作中發(fā)現(xiàn)較多牛只無(wú)法完成自動(dòng)鎖定,其原因可能是牛頸部寬窄或高低不一致,造成頂部鎖片進(jìn)入不了橫桿鎖銷(xiāo)位置,大多數(shù)牛只警惕性高,操作人員每次在接近牛欄準(zhǔn)備幫助其鎖定橫桿時(shí),牛只會(huì)提前往后退出,因此若想在飼喂牛只的時(shí)候全部鎖定牛頸枷是較為困難的,有時(shí)候需要反復(fù)較多次才能鎖住警惕性高的牛只,甚至較多時(shí)候只能采用人工保定的方法將其制服,浪費(fèi)人力物力。

本文使用一種遙控牛頸枷裝置,操作人員在不靠近護(hù)欄的情況下用遙控的方法轉(zhuǎn)動(dòng)橫桿鎖定牛頸枷,警惕性高的牛只不會(huì)覺(jué)察到鎖定過(guò)程而提前往后退出,解決了生產(chǎn)實(shí)踐中很多牛只無(wú)法在自鎖牛頸枷中完成自動(dòng)鎖定的問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)所有牛只的全部鎖定工作。

1 遙控牛頸枷裝置基本結(jié)構(gòu)

1.1 常用牛頸枷具體結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在普遍采用護(hù)欄上設(shè)置的開(kāi)口(牛頸枷)固定牛只,其方法是通過(guò)在料槽外設(shè)置鋼管框架和活動(dòng)枷桿的護(hù)欄實(shí)現(xiàn)單只牛的頸部定位,頸枷全部采用金屬管材料,并排多個(gè)頸枷形成的護(hù)欄就可以固定多頭牛,通過(guò)并排多個(gè)框架上端的活動(dòng)橫桿實(shí)現(xiàn)對(duì)活動(dòng)枷桿的整體鎖定,鎖定后整排頸枷(護(hù)欄)后的牛只頭部被牛頸枷卡住無(wú)法后退,這種鎖定操作須在飼喂牛只前由人工轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)橫桿完成,鎖定后牛只將頭伸進(jìn)牛頸枷時(shí),活動(dòng)豎桿帶動(dòng)頂部鎖片卡在橫桿的鎖銷(xiāo)上完成自鎖。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 牛頸枷結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 遙控牛頸枷裝置

本文在普通牛頸枷的基礎(chǔ)上加裝一套遙控鎖定裝置,以便操作人員在遠(yuǎn)處就能遙控轉(zhuǎn)動(dòng)橫桿完成牛頸枷鎖定,解決了生產(chǎn)實(shí)踐中較多牛只無(wú)法在自鎖牛頸枷中完成自動(dòng)鎖定,以及人工輔助鎖定時(shí)牛只提前警覺(jué)自動(dòng)退出的問(wèn)題,牛頸枷遙控鎖定裝置能夠完成圈內(nèi)牛只的一次性鎖定,滿(mǎn)足常規(guī)體檢等生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)頻繁地固定牛只的需要。

該遙控鎖定裝置,結(jié)構(gòu)如圖2所示,主要由蓄電池、無(wú)線接收裝置和電機(jī)控制裝置、直流電動(dòng)機(jī)、減速箱、自鎖橫桿、遙控器等組成。遙控裝置為雙通道遙控收發(fā)裝置,遙控指令通過(guò)電機(jī)控制裝置、直流電機(jī)、減速器以及自鎖橫桿等部件產(chǎn)生動(dòng)作,遠(yuǎn)程控制牛頸枷的鎖定與解鎖。

圖2 遙控鎖定牛頸枷裝置示意圖

2 遙控牛頸枷操作的實(shí)現(xiàn)

2.1 遙控牛頸枷裝置工作原理及應(yīng)用效果

當(dāng)遙控接收器接收到遙控器發(fā)出的指令時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器輸出電流控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),遙控接收器和電機(jī)控制器以及電動(dòng)機(jī)功率較大,須由大于20 AH的大容量蓄電池供電,以帶動(dòng)減速螺桿裝置轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)牛頸枷自鎖橫桿沿螺桿裝置的方向轉(zhuǎn)動(dòng),從而可以帶動(dòng)牛頸枷自鎖橫桿左右擺動(dòng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指定牛頸枷的鎖定與解鎖(開(kāi)與關(guān)),解決了生產(chǎn)實(shí)踐中較多牛只無(wú)法在自鎖牛頸枷中完成自動(dòng)鎖定的問(wèn)題。

遙控牛頸枷驅(qū)動(dòng)裝置的核心組件為電機(jī)模塊,目前市面上適合的電機(jī)包括永磁直流無(wú)刷電機(jī)以及永磁直流有刷電機(jī),因永磁直流有刷電機(jī)的控制電路簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定且成本低廉,而且本裝置對(duì)于電機(jī)控制沒(méi)有過(guò)高的要求,從成本考量出發(fā),本文選用電機(jī)型號(hào)為37GB520直流減速電機(jī),額定電壓為12 V,額定功率10 W,可以正反轉(zhuǎn),該電機(jī)與調(diào)速盒一體,免去了單獨(dú)安裝減速器的麻煩,并且維護(hù)簡(jiǎn)單。驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊采用基于NE555時(shí)基芯片的占空比可調(diào)脈沖震蕩電路對(duì)直流減速電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),使電機(jī)調(diào)速范圍更為寬廣,通過(guò)試驗(yàn),遙控牛頸枷驅(qū)動(dòng)裝置輸出最適速度為5 r/min。

2.2 遙控與接收相關(guān)電路

遙控種類(lèi)很多,按載波主要分為紅外線遙控、無(wú)線電遙控、超聲波遙控等,本文選用紅外線遙控,因其非常適用于室內(nèi)、距離短的情況,其特點(diǎn)是功耗小、成本低,而無(wú)線電遙控適用于遠(yuǎn)距離、室外情況下,成本相對(duì)較高。

對(duì)無(wú)線遙控信號(hào)的處理方式為發(fā)送經(jīng)過(guò)編碼的無(wú)線遙控信號(hào),按照對(duì)應(yīng)信號(hào)的編碼方式進(jìn)行解碼,再還原成控制信號(hào),系統(tǒng)根據(jù)此解碼后的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的控制。這樣可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路遙控,互不干擾。本文的遙控接收編解碼芯片采用PT2262/2272,這是一對(duì)帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射、接收芯片。其中發(fā)射芯片PT2262-IR將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身,使發(fā)射電路變得非常簡(jiǎn)潔。接收芯片PT2272的數(shù)據(jù)輸出位根據(jù)其后綴不同而不同,數(shù)據(jù)輸出具有“暫存”和“鎖存”2種方式,方便用戶(hù)使用。當(dāng)紅外接收頭接收到紅外遙控信號(hào)經(jīng)PT2272解碼后輸出脈沖信號(hào),通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)頸枷鎖定開(kāi)、關(guān)的控制。本文采用的PT2262/2272編解碼芯片的電路如圖3所示。

圖3 遙控與接收的編解碼芯片PT2262/2272的電路圖

3 結(jié)束語(yǔ)

本文創(chuàng)新研制的無(wú)線遙控牛頸枷鎖定裝置安全可靠,最主要的優(yōu)點(diǎn)是在不用接近牛只的情況下,隨時(shí)遙控鎖定正在喂食的牛只,不會(huì)給警惕性高的牛只造成影響,有效杜絕了人工關(guān)閉牛頸枷時(shí)牛只提前察覺(jué)并退出牛頸枷的現(xiàn)象,整個(gè)鎖定與解鎖的過(guò)程可以在不接近牛只情況下進(jìn)行遠(yuǎn)程操控,解決了生產(chǎn)實(shí)踐中較多牛只無(wú)法在自鎖牛頸枷中完成自動(dòng)鎖定的問(wèn)題。本裝置遙控鎖定牛只成功率非常高,通過(guò)試驗(yàn),安裝了本裝置的牛頸枷遙控鎖定牛只成功率達(dá)到100%,同時(shí)遙控接收器和電機(jī)控制器通過(guò)大容量蓄電池供電,經(jīng)久耐用,不需要外接市電,安全且非常方便。由于采用PT2262/2272編解碼芯片,多個(gè)遙控裝置之間互不干擾,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)或多組頸枷的遙控。在試驗(yàn)牛場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,不用追趕和人工保定個(gè)別牛只,值得在現(xiàn)代化牛場(chǎng)推廣應(yīng)用。