遥控牛颈枷装置的制作与应用

向白菊,汪 波,黄琳惠,韩利军,蒋 安通信作者

1.重庆市畜牧科学院,重庆 400015 2.重庆市忠县农业农村委员会,重庆 忠县 404300

0 引言

随着肉牛、奶牛养殖业的不断发展,我国养牛业正在从传统的生产管理方式向现代化的管理方式转变,为了提高规模化、集约化养殖的生产效率,提高养牛产业的经济效益,须对牛群的总体状况有细致的了解,牛群的管理也应逐步由传统的粗放型松散化管理向精养型集约化管理方向发展,并对牛只的饲养、繁殖、营养、产乳、疫病防控等进行严格监控,在该形势下,我国北方草原放牧饲养的传统方式以及南方农区普遍采用栓系饲养方式逐渐被新的饲养方式取代,规模牛场引入现代化饲喂、管理系统已成为必然趋势。

因此,集中散栏饲养逐渐发展成为世界范围内普遍采用的先进饲养方式,肉牛、奶牛在牛舍内能自由采食、饮水、休息。散栏饲养不仅能提高饲料的利用率,便于牛只的集中管理和控制,还能最大程度地发挥牛只的生产潜力,提高单位饲养数量。散栏饲养方式可以将牛集中在牛舍内,通过在料槽外设置护栏(即牛颈枷),既便于牛群在一定范围内自由走动、进食,又有效避免了牛群因抢食而造成的拥挤。

现代牛只管理在进行常规体检、免疫、人工授精、妊检、治疗、去角、产犊等生产活动时需要更频繁地固定牛只。依靠人工对牛只进行固定,劳动强度大,效率低,且牛只容易产生应激反应。目前现在许多现代化牛场常常使用顶部自锁式颈枷,在完成锁定后对锁定牛只进行检查、注射甚至挤奶等操作时牛只无法自行退出。但生产实践中往往无法稳定地完全锁定牛只,因为实际操作中发现较多牛只无法完成自动锁定,其原因可能是牛颈部宽窄或高低不一致,造成顶部锁片进入不了横杆锁销位置,大多数牛只警惕性高,操作人员每次在接近牛栏准备帮助其锁定横杆时,牛只会提前往后退出,因此若想在饲喂牛只的时候全部锁定牛颈枷是较为困难的,有时候需要反复较多次才能锁住警惕性高的牛只,甚至较多时候只能采用人工保定的方法将其制服,浪费人力物力。

本文使用一种遥控牛颈枷装置,操作人员在不靠近护栏的情况下用遥控的方法转动横杆锁定牛颈枷,警惕性高的牛只不会觉察到锁定过程而提前往后退出,解决了生产实践中很多牛只无法在自锁牛颈枷中完成自动锁定的问题,从而实现所有牛只的全部锁定工作。

1 遥控牛颈枷装置基本结构

1.1 常用牛颈枷具体结构

现在普遍采用护栏上设置的开口(牛颈枷)固定牛只,其方法是通过在料槽外设置钢管框架和活动枷杆的护栏实现单只牛的颈部定位,颈枷全部采用金属管材料,并排多个颈枷形成的护栏就可以固定多头牛,通过并排多个框架上端的活动横杆实现对活动枷杆的整体锁定,锁定后整排颈枷(护栏)后的牛只头部被牛颈枷卡住无法后退,这种锁定操作须在饲喂牛只前由人工转动活动横杆完成,锁定后牛只将头伸进牛颈枷时,活动竖杆带动顶部锁片卡在横杆的锁销上完成自锁。具体结构如图1所示。

图1 牛颈枷结构示意图

1.2 遥控牛颈枷装置

本文在普通牛颈枷的基础上加装一套遥控锁定装置,以便操作人员在远处就能遥控转动横杆完成牛颈枷锁定,解决了生产实践中较多牛只无法在自锁牛颈枷中完成自动锁定,以及人工辅助锁定时牛只提前警觉自动退出的问题,牛颈枷遥控锁定装置能够完成圈内牛只的一次性锁定,满足常规体检等生产活动时频繁地固定牛只的需要。

该遥控锁定装置,结构如图2所示,主要由蓄电池、无线接收装置和电机控制装置、直流电动机、减速箱、自锁横杆、遥控器等组成。遥控装置为双通道遥控收发装置,遥控指令通过电机控制装置、直流电机、减速器以及自锁横杆等部件产生动作,远程控制牛颈枷的锁定与解锁。

图2 遥控锁定牛颈枷装置示意图

2 遥控牛颈枷操作的实现

2.1 遥控牛颈枷装置工作原理及应用效果

当遥控接收器接收到遥控器发出的指令时,驱动电机控制器输出电流控制电机转动,遥控接收器和电机控制器以及电动机功率较大,须由大于20 AH的大容量蓄电池供电,以带动减速螺杆装置转动来带动牛颈枷自锁横杆沿螺杆装置的方向转动,从而可以带动牛颈枷自锁横杆左右摆动,实现远程指定牛颈枷的锁定与解锁(开与关),解决了生产实践中较多牛只无法在自锁牛颈枷中完成自动锁定的问题。

遥控牛颈枷驱动装置的核心组件为电机模块,目前市面上适合的电机包括永磁直流无刷电机以及永磁直流有刷电机,因永磁直流有刷电机的控制电路简单,性能稳定且成本低廉,而且本装置对于电机控制没有过高的要求,从成本考量出发,本文选用电机型号为37GB520直流减速电机,额定电压为12 V,额定功率10 W,可以正反转,该电机与调速盒一体,免去了单独安装减速器的麻烦,并且维护简单。驱动电机模块采用基于NE555时基芯片的占空比可调脉冲震荡电路对直流减速电机进行驱动,使电机调速范围更为宽广,通过试验,遥控牛颈枷驱动装置输出最适速度为5 r/min。

2.2 遥控与接收相关电路

遥控种类很多,按载波主要分为红外线遥控、无线电遥控、超声波遥控等,本文选用红外线遥控,因其非常适用于室内、距离短的情况,其特点是功耗小、成本低,而无线电遥控适用于远距离、室外情况下,成本相对较高。

对无线遥控信号的处理方式为发送经过编码的无线遥控信号,按照对应信号的编码方式进行解码,再还原成控制信号,系统根据此解码后的控制信号实现对应的控制。这样可以同时实现多路遥控,互不干扰。本文的遥控接收编解码芯片采用PT2262/2272,这是一对带地址、数据编码功能的红外遥控发射、接收芯片。其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身,使发射电路变得非常简洁。接收芯片PT2272的数据输出位根据其后缀不同而不同,数据输出具有“暂存”和“锁存”2种方式,方便用户使用。当红外接收头接收到红外遥控信号经PT2272解码后输出脉冲信号,通过驱动电机模块控制电机转动,从而实现颈枷锁定开、关的控制。本文采用的PT2262/2272编解码芯片的电路如图3所示。

图3 遥控与接收的编解码芯片PT2262/2272的电路图

3 结束语

本文创新研制的无线遥控牛颈枷锁定装置安全可靠,最主要的优点是在不用接近牛只的情况下,随时遥控锁定正在喂食的牛只,不会给警惕性高的牛只造成影响,有效杜绝了人工关闭牛颈枷时牛只提前察觉并退出牛颈枷的现象,整个锁定与解锁的过程可以在不接近牛只情况下进行远程操控,解决了生产实践中较多牛只无法在自锁牛颈枷中完成自动锁定的问题。本装置遥控锁定牛只成功率非常高,通过试验,安装了本装置的牛颈枷遥控锁定牛只成功率达到100%,同时遥控接收器和电机控制器通过大容量蓄电池供电,经久耐用,不需要外接市电,安全且非常方便。由于采用PT2262/2272编解码芯片,多个遥控装置之间互不干扰,可以同时实现多个或多组颈枷的遥控。在试验牛场实际应用中降低了劳动强度,不用追赶和人工保定个别牛只,值得在现代化牛场推广应用。