《全自动化养殖喂料机》设计说明书

《全自动化养殖喂料机》设计说明书

【全自动化养殖喂料机根据现代养殖业的需要，参考多种声光控制开光、

红外线控制自动开光以及工业用在各种锅炉中作为排出煤渣的反复炉排而设

计的，采用发射电路、接收电路以及水平式逆推法等技术并做相关的改进，使

得喂料机实现根据猪实时采食需求自动投料喂料，喂料结束能自动清扫喂料槽

里面的剩料，使饲养员的工作方便轻松，工作效率高，从而使其能很好地服务

于在农业方面享有举足轻重地位的养殖行业，更容易实现养殖规模化。］【喂

料机简介】

关键词：全自动投料喂料清扫养殖喂料机水平式逆推法信号发射电路信

号接收电路

基于现在我国很多地区的养殖，尤其大型养殖场里的猪、牛、羊等都需要

大量饲料的养殖类型，饲养员在投料时就是用铲子将事先配好的饲料投放到喂

料槽里，供猪食用，很难做到根据猪实时需求进行放料，导致饲养员在喂料时

难免出现过多喂料而产生剩料的局面，而

可以通过喂料槽的控制按钮或者控制手柄来驱动喂料槽做水平反复运动,

当导板K向右做水平运动时，由于M点和N点以及Q点是固定在导板K上,

致使2号喂料槽和4号喂料槽的剩料分别被B点和F点处的扫片推送到与自

己右边相连的喂料槽里去，即此时2号喂料槽的剩料被B点处的扫片推送到

3号喂料槽，4号喂料槽的剩料被F点处的扫片推送到收集槽中。

当水平固定板K向左做水平运动时，3号喂料槽和收集槽的剩料将被D

点处的扫片清扫到与自己右边相连的喂料槽里去，即此时3号喂料槽的剩料

被D点处的扫片推送到4号喂料槽。剩料最终被推至收集槽。

全自动化养殖喂料机的喂料槽结构图

1、导板2、固定立柱3、喂料槽4、门合页5、排片6、收集槽i。

的目标，清扫出来的剩料可以考虑重新利用，还可以考虑用于给需要一定温度

环境的养殖专房•（如猪崽专房、种竹鼠专用房等）提供热量。真正做到既防

止饲料和水的浪费又防止给环境造成一定的环境污染。可以轻而易举到达当场

饲养，当场就可以及时清除剩料或者在第二顿即将喂料之前及时将剩料清理的

效果，不必担忧清理剩料繁琐、清理剩料不干净不彻底的难题。

设计成上宽下窄（直接对一根的形

喂料槽可以

状），这样的设计使得饲料上部槽面

木材挖空成这样更

比拟宽也方便牲畜伸

多积累在上部,

1、瘦肉型猪种:

①大白猪肥育期料重比为2.3~2.8:1,5〜6个月可达100千克左右；

②长白猪肥育期料重比为2.3〜2.7:1,5〜6个月可达100千克左

右；

③杜洛克猪肥育期料重比为2.3〜2.6:1,180日龄体重可达90千

克；

④汉普夏猪肥育期料重比为3:1左右，180日龄体重可达90千克；

⑤皮特兰猪肥育期料重比为2.5〜2.8:1,6月龄体重可达100千克；

⑥施格猪肥育期料重比为2.2〜2.6:1,5〜6个月可达100千克左

右；

⑦湖北白猪肥育期料重比为3.5:1以下，6月龄体重可达90千克；

⑧三江白猪肥育期料重比为3.5:1以下，6月龄体重可达90千克；

⑨浙江中白猪肥育期料重比为3.74:1以下，190日龄可达90千克；13

⑩南昌白猪肥育期料重比为3.21:1,6月龄体重可达95千克；

⑪军牧一号白猪肥育期料重比为3.02:1,170日龄体重可达90千克。

2、肉脂型猪种，

①苏太猪肥育期料重比为3.18：1,170日龄可达85千克；②北京黑猪肥

育期料重比为3.5-3.7：1；

③哈尔滨白猪每千克增重消耗配合3.7千克和0.6千克青饲料；④北京花猪

每千克增重消耗配合饲料3.3千克以下；

⑤伤害白猪每千克增重消耗配合饲料3.62千克；⑥汉中白猪每千克增重消耗

配合饲料3.6千克；

⑦新淮猪每千克增重消耗配合饲料3.65千克、青饲料2.47千克;3、脂肪

型猪种：

①民猪每千克增重消耗化能51.5兆焦；

②内江猪每千克增重消耗配合饲料、青料、粗料分别为3.51千克、4.93千

克、0.07千克；③荣昌猪每千克增重消耗配合饲料3.3千克；

④宁乡猪每千克增重消耗化能46兆焦左右；⑤金华猪每千克增重消耗化能51.

41兆焦；

⑥太湖猪每千克增重消耗化能45.38兆焦；⑦大花白猪每增重597克、583

克、584克消耗化能分别为44.34

14

兆焦、44.17兆焦、43.63兆焦。

4、用Excel算出箱线图的5个分界值点:

用Excel对这些数据进行处理，算出画箱线图所要求出的五个点MIN、QI、

Q2、Q3>MAX,如截图所示:

ABCDEFGH

1

2期型翻肉耀翻脂触翻（稠期型翻肉触翻雕型翻

32.53.1851.5JIN2T3.1843.63

4_2.3,6r012.?3.4544.34

52.43.746,30233.646

633.346/3.3553.63547

72.53.6251.413.143.751.5

813.645.

93.53.654434

103.54417

113M43.63

123.21

133.02

14

具2013年最新国内玉米、粮食、大豆、活草鱼价格波动情况

信息（信息来自中国农业信息网）：

5、活草鱼价格波动情况:

2013年最新国内活草鱼价格波动情况单位：元/吨

批发价

年份

去年今年比去年增长率

01月12869.3313787.83.96%

02月12751.6314178.2511.19%

03月13173.8214128.197.24%

04月13509.3914496.17.30%

05月14000.1114958.46.84%

06月14321.7715087.655.35%

07月H081.2215307.18.71%

08月13833.4515395.5711.29%

15

09月13486.1515063.111.69%

10月13121.6114547.4910.87%

11月12775.73

12月12933.65

全年平均13404.8216714694.9650.08444

6、大豆价格波动情况:

2013年最新国内大豆价格波动情况单位：元/吨

集贸价（批发价）

年份

去年今年比去年增长率

01月4166.124756.6714.17%

02月4285.714781.4311.57%

03月4227.864818.1813.96%

04月4285.71486013.40%

05月42804826.312.76%

06月4235.24485014.52%

07月42284811.8813.81%

08月4273.46

09月4228

10月4228

11月4487.27

12月4721.25

，碗半均4303.8854814.9228570.134557143

7、粮食价格波2

2013年粮食价格波动情况单位：元/吨

国,粮食企业销售价格

年份

去年今年比去年增长率

01月2279.572325.952.03%

02月23802310-2.94%

03月23332297.31-1.53%

04月23802285_3,99%

05月23642245-5.03%

06月23302243.2-3.73%

07月2338.572277.73~2.60%

08月2315.8823161.27%

09月2338.572325.45-0.56%

10月2338.572303.33-1.51%

n月2331.92

16

12月2312.5

全年平均2339.3816672292.897-0.02113

8、玉米价格波动情况:

2013年国内玉米价格波动情况单位：元/吨

集贸价(批发价)

去年今年比去年增长

01月3031.0330G4.171.09%

02月3038.483099.522.01%

03月2981.363067.122.89%

04月2985.023075.123.02%

05月2955.033134.226.06%

06月2940.643056.923.95%

07月2862.153019.275.49%

08月3041.082897.15-4.73%

09月3078.742976.43-3.32%

10月3097.412992.37-3.39%

11月3061.07

12月3090.93

全年平均3013.5783333038.2291.31%

单位：元/吨

序号i123456

批发价3031.033038.482981.362985.022955.032940.64

序号i789101112

批发价歹32862.153041.083078.743097.413061.073090.93

序号i131415161718

批发价3064.173099.523067.123075.123134.223056.92

序号i192021222324

批发价3019.272897.152976.432992.37

17

注明：表中的序号代表的是当月份，是按公式序号i二(Y-2012)*12+M折算的，这样可以减小

用最小二乘法求出预测公式时存在的波动性。其中Y代表年份，M代表月份，假如要查2012年

7月的批发价,那么将2012与7带入公式计算有：(2012-2012)*12+7=7,查表对应序号7知2012

年7月玉米的批发价为2862.15元/吨,假如要查2013年2月的批发价，那么将2013与2带入公

式计算有：(2013-2012)*12+2=14,查表对应序号14知2013年2月玉米的批发价为3099.52元

/吨。

9、用最小二乘法求出预测物料下年份价格的预算公式(只以玉米为例):

假设玉米批发价f(i)与年份的函数关系式为：

f(i)=ai+b其中&b为待定的常数，i折算出的月份，上面的表格有说

明。

用最小二乘法的解题思想，根据偏差的平方和的最小侑选择待定常数a,b。偏差

的平方和

j-ia.b满足什么条件时，M的值最小？现在可以通过方程

MS)二oMb®b)二°

的解来选择a、b的值，即令：

詈=-2.[y-⑵/+h)i-0,粤二—2f[y-(由+加=0;

-'亦即：

22/=1

222"-3+份]=0.

1=118

将括号内各项进行整理合并，并把待定系数a、b别离出来，得：

222222

f=lf=l/=12222

4?+22b=2yi=v=\

如上式所示，如果知道：

2222-2222z=l/=1i=l/=/

的值，并可以通过求方程组来确定a、b的值。

其中：

22□=1+2+3+4+5+6.・・・・・+22=253

/=122

Zf=12+22+32+4,.......+2213975-

22ly=3031.03+3038.48+2981.36+2985.02+2755.03+……+2992.37二

66545.701=1

22

=3031.03x1+3038.48x2+2931.36x3+……+

2992.37x22=820619.38/=i

这样可以得到方程：

3975a+253b=820619.38253a+22b=66545.70

进而可以确定a=51.9417,b=2427.4756从而可以得到玉米批发价f(i)与

年份的函数关系式为：

19且现在的喂料槽对这些剩料很难处理，更不用说彻底的处理，剩料如果长期得不

到处理，尤其是容易腐烂的青饲料(如青菜、嫩草等)，那将影响牲畜的生长和引

起各种健康问题，而现在惯用清理方法就是用铲子去铲和用水冲，这样不仅浪费掉

这些剩料和水，还带来环境污染的问题。

全自动化养殖喂料机正是基于这样的情况设计的，主要用到红外线自动控制开

关、电磁阀、反复炉排等原理，采用发射电路、接收电路、水平逆推法等使用技术

并加以改进，旨在能够实现自动喂料，只要饲养员把调配好的饲料投放到喂料机的

漏斗中。当猪把头伸向槽去采食时，由于猪头挡住了发射电路发出的红外线，导致

接收电路接收不到发射电路发出的红外线，从而接收电路启动，促使继电器吸合,

连接在继电器的负载电源被接通，负载电源电路中的电磁铁反响，即此时电磁铁的

磁性增强，从而吸引漏斗口的阀门，漏斗口翻开，饲料往下投放到喂料槽里供猪食

用。当猪把头缩回时，接收电路收到发射电路发出的红外线，此时控制电路截止，

继电器断开，连接在继电器的负载电源被断开，电磁铁的磁性减弱，失去吸引阀门

的能力，致使阀门在弹簧恢复力的驱使下闭合，阀门关闭，饲料停止下落到喂料槽

中，当猪想采食再把头伸进喂料槽时，又重复上面的程序。在此工程中，漏斗下口

处的阀门被电磁铁吸引的延迟时间可以通过改变电路来进行调节，电路的启动时间

也可以由人工来控制。使养猪的效果到达最大化。

当猪等牲畜采食完毕，喂料机自动将剩料排出，到达当场饲养，

f(i)=51.9417i+2427.4765

这样就可预测出2015、2016年等年份玉米市场价的波动情况。进而可以对养

猪所需饲料的本钱做预算。

粮食、大豆、活草鱼等也可以类似的推出预算公式，但首先要判断其函数关系

式是属于哪一种类型。

10、喂料机与剩料的本钱：

从上面用Excel算出的箱线图的五个分界点的表格中，取养猪时肥育期料重

比最小平均值为2.55:1,6个月体重到达95千克计算，即按比拟理想的状况来

计算，猪养殖到6个月体重到1A95千克时立即就被胜利出笼，每天每头猪喂三

顿，平均每头猪每天剩料为9%。

再按体重在70〜100千克的猪，每头占地面积0.75平方米为标准。

再按总量超过或缺乏100%时以玉米用量调整这种相比照拟好的配方比例为

准：玉米64.8%、款皮8.85%、豆饼6.54%、鱼粉3%、棉仔饼5队菜仔饼

5%＞槐叶粉5%、骨粉0.55%、石粉0.24%、赖氨酸0.11%,添加剂设、食盐

0.23队并且各成分能相互掺合很好。

再按每立方木材1500元为标准(这还是优质木材，而用于喂料机的木材不会

这么贵)。

暂时以100头猪经过6个月肥育期为例来计算。

20

1)100头猪在这6个月占地总面积约为

S=0.75*100+0.1-0.15*100=85-90m

假如这六个月的肥育期中有一次出现喂料机损坏而需要维修，维修费按比拟严

重的情况计算，为初建喂料机时费用的60%,那么100头猪这六个月用于喂料机的

费用为

¥=30*3*15*(1+60%)=2160元

这100头猪在这6个月造成的剩料是

M=2.55*100*6*30*(9%-10%)=4131〜4590千克(而带来的用于污染处

理费用和用于冲洗这些剩料的水还没有包含到里面)

相当于有2974.32千克的玉米、406.215千克的当皮、300.186千克的豆

饼、137.7千克的鱼粉、229.5千克的槐叶粉、45.90千克的添加剂、10.557

千克的食盐等没有得到利用。

如果全自动化养殖喂料机按清扫剩料效率最低值为80%计算，喂料机这六个月

可以减少向外减排的量至少为

M=4590*80%=3672千克（另外还减少用于冲洗剩料的水费和处理污染物的费

用，此处不再做分析和计算）21

11、我国现在猪头数简介：

我国猪养殖种类多，数量庞大，仅北京黑猪的种母猪就有L2万余头，而荣昌

猪的种母猪的数量就到达15万头之多，宁乡猪的母猪也到达15万头之多，而太湖

猪的种猪就到达60万头之多，大花白猪的母猪就有44万头之多等等，可以想象，

在这方面回收剩料和减排的潜力相当大。

六、工作原理及性能分析：

该作品设计的基本原理参考多种声光控制开光、红外线控制自动开光以及工业

用在各种锅炉中作为排出煤渣的反复炉排而设计的，采用发射电路、接收电路以及

水平式逆推法等技术并做相关的改进，使得喂料机实现根据猪实时采食需求自动投

料喂料，喂料结束能自动、彻底、干净、方便轻松、及时地清扫喂料槽里面的剩料，

使得饲养员的工作方便轻松，从而使其能很好地服务于在农业方面享有举足轻重地

位的养殖行业。

该作品在设计时力求制作简单，选材简单，但其使用效果明显，除漏斗、连接

件用金属外（门合页等），排片和喂料槽使用的材料都是木材，以该作品形式制作

出的喂料机必须放在养殖栏的外面，这样又防止猪在食用饲料时有些饲料掉进围栏

里面去，给猪舍造成不干净的环境。

以该作品形式制作出的喂料机还可以对饲料进行搅拌，而且对猪22正在食用饲

料时还可以进行喂料控制（即猪正在食用饲料时，如果在不移动喂料机的情况下想

让猪马上停止食用饲料，那可以通过控制手柄或者控制按钮让排片运动，在不伤害

猪的情况下，即可到达将饲料和猪隔离的效果。）

使该作品形式的喂料机运动的驱动力可以通过人工实现，也可以通过小型电动

机来实现，传动装置类似于内燃机的传动连接件一样。

该作品在传动的时候，粗颗粒饲料会沉到槽底，更加有利于剩料的彻底清除。

搜索材料学的相关信息知：含碳量的增加会引起产生裂纹的倾向增加，裂纹就

想找这些地方，也很容易查到木材的应变与应力关系属于黏弹性材料，是既有弹性

又有塑性的材料，但是较小应力和较短时间的条件下，木材的性能十分接近于弹性

材料，喂养猪一顿饲料对喂料槽的应力是小之又小，木材完全有能力在比拟长时间

里支撑这样的工作，为保险起见，连接部件可以采用低碳钢，省事省力有效率，做

起来也很简单。

七、创新点及应用价值：

以该作品的形式制作出来的喂料机，能实现猪等牲畜采食时，喂料槽里面有料,

不采食时喂料槽里面没有料的效果，而且能够实现实时自动喂料的同时还可以对剩

料及时且彻底的清理，给养殖场创造一个干净卫生的环境，而且该喂料机在清除剩

料时不需用水辅助冲洗，23这样排出的剩料可以考虑重新利用，还可以考虑用于给需

要一定温度环境的养殖专房（如猪崽专房、种竹鼠专用房等）提供热量。真正做到

既防止饲料和水的浪费又防止给环境造成一定的环境污染。

该作品对材料的要求低且单一，选材简单，材料来源丰富，制作起来简单，操

作起来也很简单，适用范围广，尤其是对没有相关文化和技术这些概念的农民，操

作起来显得容易、平安，省时省力效率高。维修工作也简单。

参考文献

[1]声光控制自动开光（白炽灯型）产品一件亿美电气佛山市顺德区曼邦

电气实业生产市场价为14.00元人民币/件

[2]《1982年科技成果选集》

[3]《科学养猪》（修订版）金盾出版社

[4]CCTV7农广天地栏目

[5]《电厂金属材料，》（第三版）中国电力出版社

[6]《电器与PLC控制技术》第三版化学工业出版社

[7]《电工学》第七版高等教育出版社主编：秦曾煌

[8]《概率论与数理统计》第四版高等教育出版社

[9]《电子商务实用教程①》机械工业出版社主编：谢金生24

孙仁祥

[10]《实用声光及无线电摇控电路300例》中国电力出版社特别标注：此设

计说明书还附有动画模拟视频°

25

《全自动化养殖喂料机》设计

说明书

关键词：全自动化喂料扫料养殖喂料

机水平式逆推法

目录喂料机简介____________-〃

一、研制背景及意义3二、喂料机的基本机构及组成4

三、喂料机功能原理简介5

1、自动喂料控制原理5

2、自动扫料控制原理（含动态模拟视频）6四、操作过程-6

1、自动喂料运行过程6

2、自动扫料运行过程9［）、彳■■■■

2）、槽体优化设计113）、喂料槽零件图12

五、理论设计计算13

1、瘦肉型猪种料重比13

2、肉脂型猪种料重比14

3'脂肪型猪种料重比14

4、用Excel算出箱线图的5个分界点15

5、活草鱼价格波动情况15

6、大豆价格波动情况16

7、粮食价格波动情况16

8、玉米价格波动情况17

9、用最小二乘法求出预测物料下年份价格的预算公式・,一18

10、喂料机与剩料的本钱20

11、现在我国猪头数量简介22六、工作原理及性能分析22

七、创新点及应用价值23参考文献24

另附说明25

当场就可以及时清除剩料的效果，从而不必担忧清理剩料繁琐、清理剩料不干净不

彻底的难题，也不必小心翼翼地给猪添加对它们生长有一定益处的青饲料。真正做

到既防止饲料和水浪费乂防止给环境造成一定的环境污染。

一、研制背景及意义：

鉴于我国现在提倡用科技开展农业以及养殖业在农业方面的地位，该作品就是

基于农业方面的养殖业而仓J造，尤其是对于大型养殖场里喂料很大的猪、牛、养等

类型的养殖，特别是很难实现放养的猪养殖。

对于猪养殖，由于对饲料的需求量比拟大，而在喂料时想要适量饲养比拟困难，

难免会造成在喂料槽里面剩料，而现在设计的喂料槽，对于里面的剩料，想比拟彻底

清扫，比拟困难，但如果不及时清扫，势必会造成剩料还是剩料，新料又变成剩料

的恶性循环，这样的剩料保持太久，对养殖将很不利。如果要比拟彻底清扫势必在

扫的同时还得需要水冲，常年累月，不仅造成饲料的大量浪费，而且还给环境造成

很大程度的污染。

而该作品就是基于这样的难题而设计的。

当猪等牲畜不想采食时，喂料槽里那么保持没有饲料,如果猪等牲畜想采食时，

喂料机就向喂料槽投放饲料，当猪由于吃饱将自己的头缩回离开喂料槽时，喂料机

将停止向喂料槽投放饲料。而且对于这种自动喂料方式，全自动化喂料机还具有很

强的抗干扰能力。

该全自动化养殖喂料机能实现自动喂料的同时，还能在喂料结束后自动且比拟

彻底地清扫喂料槽剩余的饲料，不需要用水冲洗，自动喂料槽就能及时、干净地清

扫剩料。进而可以对这些剩料有效利用，这样方便、轻松、快捷、干净、彻底地清

扫喂料槽后，给下一次投料创造了一个干净的环境。

二、喂料机的基本机构及组成:

全自动化养殖喂料机的结构简图

1、漏斗2、由电磁阀控制的闸门3、喂料槽（连接在固定立柱上）4、喂料槽

（连接在导板上）5、红外线信号发射设

备6、红外线信号接收设备7、导板8、门合页9、排片（固定在喂料槽上）10、固

定立柱11、收集槽

从全自动化养殖喂料机的结构简图可以看出，喂料机的结构很简单，主要由喂

料槽、漏斗、导板、固定立柱、信号发射设备、信号接收设备等组成。

三、功能原理介绍：

1、自动喂料控制原理：

喂料机的红外线信号发射设备里面的电路1和红外线信号接收设备里面的电路

n（下面简称为电路I和电路ID的电路工作原理为：HGT11F是一片红外线发射集

成电路，其①、③脚外接的C、〃和内部电路组成38KHz的载波振荡器，电路接通电

源后，其⑦脚输出38KHz的载波信号经VT1放大后驱动红外线光二极管LED发出红

外线信号。

接收控制电路由红外线、触发脉冲产生电路和单稳态触发器组成。触发脉冲产

生和单稳态触发器由VT2和NE555等元件组成。在正常情况下，发射电路发出的红

外线信号被接收头控制电路接收到，红外线接收头输出低电平，VT2截止，NE555

的②脚为高电平，其⑤脚输出低电平。继电器处于释放状态。当红外线信号被物体

挡住时（自动喂料槽红外线信号发射设备发出的红外线主要是被猪等牲畜挡住），

红外线接收头输出高电平，晶体管VT2导通,NE555的②脚由高电平跳变为低电平，

单稳态触发器输出转态翻转，③脚输出高电平，驱动继电器吸合，继电器的常开触点

接通负载的电源。单稳延时结束后，NE555的③脚恢复低电平输出，继电器失电释

放，其常开触点切断负载电源。延时时间可由R,、C?调整。调整电阻的阻值，可

调节凡电路的控制范围。

时间常数「二RC2、自动扫料控制原理（含动态模拟视频）：

如喂料机结构图所示，喂料机通过水平式逆推法来实现自动扫料的目的。即当

导板向右运动时，连接在固定立柱的喂料槽里面的剩料被连接在导板的喂料槽的排

片推至与其右边相连的喂料槽。当导板向左运动时，连接在导板的喂料槽上的剩料

被连接在固定立柱的喂料槽下的排片推至与其右边相连的喂料槽，导板如此往复运

动，实现清扫剩料的效果，

从各个喂料槽清扫出来的剩料最终会落到右端的收集槽里，所以饲养员只要在

收集槽那里将剩料铲出即可，无需对每个喂料槽进行清扫。

驱动导板运动的动力可以是小型的电动机，也可以是人工。

四、噪作过程：

1、自动喂料运行过程：

红外线信号发射设备安装在喂料槽里面，红外线信号接收设备也安装在喂料槽

里面，安装在红外线信号发射设备的对面。在工作时间内，红外线信号发射设备与

红外线接收设备都出在工作状态（这里说的“工作时间”指的是规定给猪喂料的时

间，例如每天上午、中午、

晚上给猪喂料的时间，而其它时间可以切断红外线信号发射设备和红外线信

号接收设备的工作电源，使其处于关闭状态，到喂料的时间时翻开电源，恢复

它们的工作状态。）

红外线信号接收设备电路n的继电器K上连接的