СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ФОРСУНКИ РАЗБРЫЗГИВАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК A01G25/16 B60S1/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам управления работой форсунки разбрызгивателя.

Известна система управления работой форсунки разбрызгивателя, включающая контактную систему, которая синхронизирует момент подачи дозы воды с определенной фазой состояния мотор-редуктора.

Данная система позволяет выбирать момент подачи воды, однако она достаточно жестка в настройке и ее перестройку можно осуществить только изменением конфигурации механических контактов.

Известна аналогичная система, содержащая механическую группу контактов, связанную с ключами управления. В данном случае момент подачи воды также определяется конфигурацией контактной группы, сигнал с которой усиливается и поступает на исполнительные механизмы. Перестройка системы в данном случае также связана с изменением конфигурации контактной группы, что неудобно.

Наиболее близкой к предлагаемой является система управления работой форсунки разбрызгивателя, содержащая временное и синхронизирующее устройство и ключи управления, а также входные клеммы управляющих сигналов ПАУЗА, ПОЛИВ С ДОЗОЙ, ЗАПУСК СИСТЕМЫ и выходные клеммы УПРАВЛЕНИЕ МОТОРЕДУКТОРОМ и УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ. В данном случае синхронизация также осуществляется за счет снятия сигнала с контактной группы, но управление редуктором осуществляется за счет электронной схемы, позволяющей достаточно просто изменять параметры системы.

Предлагаемое техническое решение в данном случае соответствует следующей концепции. Для оптимального промеса в смесительной камере доза жидкости подается во второй или третьей четверти оборота вала моторедуктора. Точность совпадения требуемого по технологии момента времени начала подачи дозы и подвода вала в смесительной камере к рабочей зоне дозатора зависит от угловой скорости моторедуктора, скорости набора оборотов двигателя после запуска и наличия механических нагрузок среды на вал перед промесом. После первого оборота и подачи дозы нагрузки на моторедуктор уменьшаются, т.к. необходима коррекция времени начала подачи дозы. Далее систему управления можно перевести в автоматический режим длительного поддержания смеси с возможностью оперативного изменения режима работы в любой момент времени. Таким образом, первая четверть оборота моторедуктора является критической для аппроксимации с необходимой точностью времени начала подачи дозы. Для уменьшения ошибки в систему управления введен корректор начала дозы (КНД) для анализа прохождения конца и начала зоны самодовода, жестко закрепленный на оси моторедуктора подвижным контактом концевика. Время между импульсами от конечных зон концевика аппроксимируется в КНД, и вырабатываются управляющие сигналы для синтезатора временных интервалов (СВИ). СВИ на активном интервале концевика определяет точку начала подачи дозы с возможностью электронной перестройки или корректировки. Такое построение системы управления позволяет на порядок повысить точность определения момента подачи дозы и свести к минимуму влияние механических и иных факторов.

Система управления при установке на механизмы подвергается сильным перепадам температур и воздействию агрессивных сред. Поэтому традиционное использование электролитических конденсаторов большой емкости и аналоговых таймеров для выработки временных интервалов дает пониженную стабильность параметров при больших перепадах температур рабочей среды и питающего напряжения.

В предлагаемой системе управления введен управляемый синтезатор временных интервалов (СВИ). Задающим элементом опорного генератора СВИ может быть кварцевый резонатор или керамический конденсатор с малой емкостью.

Повышение помехоустойчивости достигается введением синхронизатора команд управления (СКУ) для данного воздействия на КНД и СВИ. Совпадение на логических сумматорах разрешающего сигнала от СКУ и временного интервала от СВИ после прохождения синхроимпульса запускает ключи управления исполнительными устройствами. Воздействие импульсных помех блокируется узлом СКУ и после отработки команд управления система переходит в устойчивый режим ожидания. В режиме ожидания работает многоуровневая система блокировок от поступления неправильных последовательностей управляющих команд. СКУ запоминает поступающие команды и отрабатывает их в определенной последовательности.

Целью изобретения является повышение точности работы системы и улучшение ее эксплуатационных параметров.

Указанная цель достигается тем, что временное и синхронизирующее устройство выполнено в виде управляемого синтезатора временных интервалов, корректора времени начала подачи дозы, селектора команды управления для автоматической подачи дозы, синхронизатора команд управления, порогового логического ключа электронной защиты, логического сумматора, ключа электронной защиты от короткого замыкания и логического сумматора для выработки сигнала разрешения работы ключа запуска двигателя насоса подачи дозы, при этом входные клеммы сигналов ПАУЗА, ПОЛИВ С ДОЗОЙ и ЗАПУСК СИСТЕМЫ связаны с соответствующими входами синтезатора команд управления, первый и второй выходы которого связаны соответственно с входами корректора времени начала подачи дозы, а выход синхроимпульса связан с входом синхронизации управляемого СВИ, выход временного интервала работы реле запуска моторедуктора и выход анализа начала упомянутого интервала СКУ для автоматической подачи дозы связаны с первым входом порогового логического ключа электронной защиты, с вторым входом которого связан выход ключа защиты от короткого замыкания в цепи нагрузки линии запуска моторедуктора, а выход упомянутого логического ключа и выход разрешающего сигнала для узлов включения реле запуска моторедуктора подключены ко входам логического сумматора разрешения работы ключа запуска работы реле моторедуктора и далее после ключа связаны с клеммой ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЛЕ ЗАПУСКА МОТОРЕДУКТОРА, выход сигнала, равного временному интервалу работы двигателя подачи дозы управляемого СВИ и выход сигнала в режиме работы СКУ с соответствующими входами логического сумматора для выработки сигнала разрешения работы ключа запуска двигателя насоса подачи дозы, выход которого посредством упомянутого ключа подключен к клемме УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ, кроме того, выход ключа электронной защиты от К3 в цепи нагрузки моторедуктора подключен ко входу начальной установки СКУ, который имеет общий с селектором команд управления для автоматической подачи дозы вход ПАУЗА, его входы также связаны с установочными входами последнего, а выходы упомянутого селектора подключены ко входам СБРОС и ПЕРЕХОД В РЕЖИМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ ДОЗЫ, причем тактовый и установочный входы корректора начала дозы связаны с соответствующими выходами генератора СВИ, а выход КНД сообщен со входом установки выбора необходимого такта СВИ.

На фиг. 1 представлена общая схема системы; на фиг.2 схема селектора автоматического режима и синхронизатора команд управления; на фиг.3 синтезатор временных интервалов и корректор начала дозы; на фиг.4 контактная группа моторедуктора.

Система включает управляемый синтезатор 1 временных интервалов (СВИ), корректор 2 времени начала подачи дозы (КНД), селектор 3 команды управления для автоматической подачи дозы в режиме ПАУЗА (САР), синхронизатор 4 команд управления (СКУ), вторичный источник питания 5 с элементами подавления импульсных помех и защиты от переполюсировки, пороговый логический ключ 6 электронной защиты, логический сумматор 7 для выработки сигнала разрешения работы ключа запуска реле моторедуктора, электронный ключ 8 на составном мощном транзисторе для запуска реле моторедуктора, транзисторный ключ 9 электронной защиты от КЗ в цепе нагрузки УТ1, логический сумматор 10 для выработки сигнала разрешения работы ключа запуска двигателя насоса подачи дозы, индикатор 11 перехода работы системы в режиме САР, мощный электронный ключ 12 на УТ3, УТ4 запуска двигателя насоса подачи дозы, элементы 13 начальной установки (сброса) системы и электронной защиты, клемму 14 входа управляющего сигнала режима ПАУЗА, клемму 15 ДОЗА, клемму 16 входа сигнала с концевого переключателя 16, клемму 17 "-", клемму 18 выхода для подачи питания на двигатель насоса дозы, клемму 19 выхода для включения реле запуска моторедуктора, клемму 20 для подключения положительного проводника от источника питания, двигатель 21 насоса для подачи дозы жидкости, реле 22 запуска моторедуктора, переключатель 23 выбора режимов, контактная группа 24, двигатель 25 моторедуктора, концевой переключатель 26 с контактными зонами торможения моторедуктора в исходном положении и самодовода после запуска, клеммы 27 подключения первичного источника питания, зону 28 контактной площадки самоотвода в исходное положение моторедуктора при отключении реле 22 запуска, зона 29 торможения моторедуктора для закорачивания обмотки двигателя (безынерционный останов), при включенном реле 22 зона игнорируется, исходное положение 30, подвижный контакт 31 концевого переключателя, жестко закрепленными на оси моторедуктора, ось (вал) 32 моторедуктора.

Назначение вывода модулей.

Синтезатор временных интервалов:
А1, А2 подключение резистора коррекции времени начала дозы (Т_дп от исходного положения концевика).

А3,А4 регулировка длительности подачи дозы (или работы форсунки).

А4,А5 регулиpовка длительности паузы между включениями моторедуктора.

А6 выход импульса синхронизации (сброса) СВИ.

А7 выход сигнала временного интервала работы реле запуска моторедуктора (Т_рм зависит от режима работы).

А8 выход сигнала, равного временному интервалу работы двигателя подачи дозы (или работы форсунки).

Корректор времени начала подачи дозы:
В1 вход анализа зон концевого переключателя.

В2 вход сигнала выбранного режима работы.

Селектор команды управления для автоматической подачи дозы:
C1 вход анализа временного интервала работы реле запуска моторедуктора.

Синхронизатор команд управления:
Д1 вход (поз.14).

Д2 вход (поз.15)
Д3 вход (поз.16)
Д4 вход сигнала начала активной зоны-самодовод концевика, подготовленный со входа Д3.

Д5 выход сигнала о режиме работы для КНД и СВИ.

Д6 выход синхроимпульса.

Д7 выход разрешающего сигнала для узлов включения реле запуска моторедуктора.

Д8 выход ключа на УТ5 для включения индикатора перехода системы в режим автоматической подачи дозы в режиме ПАУЗА.

Д9 вход начальной установки (сброса) при включении питания (или наличие короткого замыкания в цепи реле запуска).

Система работает следующим образом.

Режим ПАУЗА фиксированный режим. На входе Д1 появляется "1", которая инвертируется на ДД4.2 в "0", и подается на первый вход ДД9.1. С выхода Q Д-триггера ДД6.1 "0" поступает на второй вход ДД9.1, и вход ключа ДД11.1ДД9.1 на выходе формирует "1", которая открывает ключ ДД11.1 для передачи "0" на вход ждущего мультивибратора ДД8.2, вырабатывающего одиночный импульс синхронизации СВИ (см.выход Д6). При этом ДД9.2 разрешает элементу ДД9.4 пропустить временной интервал с выхода А7 СВИ, запускающий реле моторедуктора 22. После обработки первого временного интервала от СВИ 1 следует пауза и вновь запуск моторедуктора от реле 22 и т.д. Длительность паузы устанавливается элементом R3 СВИ 1, при этом "1" на выходе Д5 СКУ 4 через вход В2 КНД 3 задает режим работы СВИ 1 и блокирует на элементе ДД9.3 подачу дозы. Выход из режима при сигнале на Д1, равном логическому "0".

Режим работы ДОЗА С ПРОМЕСОМ режим без фиксации КНОПКА. При появлении в любой момент (и в любом другом режиме) на входе Д2 логической "1" она записывается Д-триггером ДД5.2. Если при этом на входе Д3 сигнал "0", то он, инвертируясь через ДД4,5 в логическую "1", поступает на вход сброса RS-защелки ДД10.1 и разрешает передачу без записи с выхода Q ДД5.2 логического "0" на вход независимого от ДД11.1 ключа ДД11.2, который запускает ждущий мультивибратор ДД9.2 для выработки синхроимпульса, при этом логический "0" с ДД5.2 инвертируется элементом ДД4.3 в логическую "1" и подается на вход записи Д-триггера ДД6.1 фиксации режима ДОЗА С ПРОМЕСОМ. Сигналы с выходов ДД6.1 организовывают переход СВИ 1 в режим ДОЗА С ПРОМЕСОМ и разрешают счетчику на регистре сдвига ДД7.1 после К оборотов сформировать импульсы сброса режима на элементах ДД10.1 и ДД3.3. Сброс ДД5.2 и счет оборотов вала моторедуктора ведется вторым контрольным синхроимпульсом, подготовленным от сигнала с выхода Д3 на ждущем мультивибраторе ДД8.1. При одном обороте подается только одна порция дозы, т.к. КНД 2 притормаживает элементом ДД2,4 и СВИ 1 и отслеживает запись в ДД5.2 команды на дополнительную дозу в следующем обороте, при этом синхроимпульс от ДД8.2 корректирует счетчик ДД7.1.

Режим комбинированный ДОЗА С ПРОМЕСОМ в режиме ПАУЗА достигается удержанием рукоятки в режиме IV включением режима III и отпусканием рукоятки.

Анализ данной последовательности выполнения команд выполняет САР 3, все необходимые сигналы состояний системы вырабатывает СКУ 4, а СВИ 1 через вход С1 синхронизирует подачу дозы в режиме ПАУЗА. RS-защелка ДД10.3 совместно с Д-триггером ДД6.2 формируют импульс о прохождении необходимой для данного режима команд и переводят выход ДД10.4 в состояние логической "1", при этом, одновибратор на ДД7.2 имеет возможность при появлении на входе С1 сигнала о начале режима ПАУЗА выработать короткий импульс для принудительного запуска через вход S-ДД5.2 режима ДОЗА С ПРОМЕСОМ.

По истечении времени, отведенного для паузы, следующий импульс от САР 3 вновь запустит через ДД5.2 режим ДОЗА С ПРОМЕСОМ, при этом коммутатор максимального числа оборотов на ДД11.3, ДД11.4 и ДД4.3 может обеспечить иное от К число оборотов двигателя 25 моторедуктора. Индикацию режима обеспечивают УТ5 и H1. Выход из режима происходит установкой переключателя режимов 23 в положение "0".

Работа управляемого синтезатора временных интервалов обеспечивается следующим образом.

Цикл работы 15 разрядного делителя СТ на ДД1 частоты опорного генератора прямоугольных импульсов на элементе G,С1 и R1-R5 разбит на четыре такта.

В каждом такте двунаправленные ключи на ДД 2. 1-3 размыканием установочных (регулировочных) резисторов R1, R2, R3 задают необходимую частоту работы опорного генератора G на ДД1. Ключ ДД2.4 в зависимости от состояния сигнала на выходе КНД 2 может приостанавливать на первом или третьем такте работу опорного генератора G. Элементы ДД3.1 и ДД3.2 выделяют необходимые такты для синтеза временных интервалов с учетом корректирующих сигналов от КНД 2 и режимов СКУ 4.

Использование предложенной системы позволяет существенно повысить точность работы и улучшить эксплуатационные параметры, что делает данную систему более эффективной при эксплуатации, чем все известные.

Использование: машиностроение, а именно средства управления работой форсунки разбрызгивателя. Сущность изобретения: точность совпадания требуемого по технологии момента времени начала подачи дозы и отвода вала в смесительной камере зависит от параметров моторедуктора и нагрузок на вал со стороны внешней среды. После первого оборота и подачи дозы нагрузки уменьшаются, и для этого осуществляется коррекция начала момента подачи следующей дозы. Это обеспечивает корректор начала дозы и синтезатор временных интервалов, в котором аппроксимируется время от импульсов с конечных зон концевика. Синтезатор временных интервалов на активном интервале работы концевика определяет точку начала подачи дозы с возможностью ее электронной перестройки или корректировки. 4 ил.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ФОРСУНКИ РАЗБРЫЗГИВАТЕЛЯ, содержащая временное и синхронизирующее устройство и ключи управления, а также входные клеммы управляющих сигналов ПАУЗА, ПОЛИВ С ДОЗОЙ, ЗАПУСК СИСТЕМЫ и выходные клеммы УПРАВЛЕНИЕ МОТОРЕДУКТОРОМ, УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ, отличающаяся тем, что временное и синхронизирующее устройство выполнено в виде управляемого синтезатора временных интервалов, корректора времени начала подачи дозы, селектора команды управления для автоматической подачи дозы, синхронизатора команд управления, порогового логического ключа электронной защиты, логического сумматора, ключа электронной защиты от короткого замыкания и логического сумматора для выработки сигнала разрешения работы ключа запуска двигателя насоса подачи дозы, при этом входные клеммы управляющих сигналов ПАУЗА, ПОЛИВ С ДОЗОЙ и ЗАПУСК СИСТЕМЫ связаны с соответствующими входами синхронизатора команд управления, первый и второй выходы которого связаны соответственно с входами корректора времени начала подачи дозы, а выход синхроимпульса связан с входом синхронизации управляемого синтезатора временных интервалов, выход временного интервала работы реле запуска моторедуктора которого и выход анализа начала упомянутого интервала селектора команды управления для автоматической подачи дозы связаны с первым входом порогового логического ключа электронной защиты, с вторым входом которого связан выход ключа защиты от короткого замыкания в цепи нагрузки линии запуска моторедуктора, а выход упомянутого порогового логического ключа и выход разрешающего сигнала для узлов включения реле запуска моторедуктора подключены к входам логического сумматора разрешения работы ключа запуска реле моторедуктора и далее после ключа связаны с клеммой ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЛЕ ЗАПУСКА МОТОРЕДУКТОРА, выход сигнала, равного временному интервалу работы двигателя подачи дозы управляемого синтезатора временных интервалов и выход сигнала о режиме работы синхронизатора команд управления связаны с соответствующими входами логического сумматора для выработки сигнала управления разрешения работы ключа запуска двигателя насоса подачи дозы, выход которого посредством упомянутого ключа подключен к клемме УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ, кроме того, выход ключа электронной защиты от короткого замыкания в цепи нагрузки моторедуктора подключен к входу начальной установки синхронизатора команд управления, который имеет общие с селектором команд управления для автоматической подачи дозы клеммы входа ПАУЗА, его входы также связаны с установочными входами последнего, а выходы упомянутого селектора подключены к входам СБРОС и ПЕРЕХОД В РЕЖИМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ ДОЗЫ, причем тактовый и установочный входы корректора начала дозы связаны с соответствующими выходами генератора синтезатора временных интервалов, а выход корректора начала дозы сообщен с входом установки выбора необходимого такта синтезатора временных интервалов.