Устройство для автоматического регулирования высоты расположения рабочих органов сельскохозяйственных машин Советский патент 1987 года по МПК A01B69/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к сред- а -ггоматического управления техно- логичегки.ми процессами, и предназначено Л. 1Я кспггроля и стабилизации положения рабочих органов сельскохозяйственных MaujHii относительно почвы.

Целью изобретения является улучшение качества выполнения технологического процесса сельскохозяйственных машин путем повышения стабилизации положения их рабочих органов относительно поверхности почвы.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства автоматического регулирования высоты расположения рабочих органов сельскохозяйственных машин; на фиг. 2- схема установки датчиков на рабочем органе; на фиг. 3 - структурная схема вычислительного устройства.

Устройство для автоматического регулирования высоты расположения рабочих органов содержит основной 1 и опорный 2 емкостные датчики высоты, установленные на рабочем органе, при этом датчик 2 установлен относительно датчика 1 на фиксированном расстоянии по высоте (фиг. 2) и за ним по ходу движон.ия - генераторы 3, 4, выходы которых соединены через датчики 1, 2 с входами операционных усилителей 5, 6. Выходы усилителей соединены с входами преобразователей частота-код 7 и 8, информационные выходы которых соединены с D-BXO- дами регистров 9 и 10 памяти. Выходы регистров 9 и 10 памяти соединены с соответствующими входами X и Х2 вычислительного устройства .11, выход которого соединен с третьим входом элемента 12, сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика 13. Выход элемента 12 сравнения через операционный усилитель 14 соединен с исполнительным механизмом 15. Датчик 16 скорости соединен с входом блока 17 синхронизации, который содержит генератор 18 опорной частоты, двоичные счетчики 19 и 20, RS-триггер 21, счетный триггер 22 и элемент 23 задержки, при этом выход датчика 16 соединен с С-входом счетчика 19, R-входом счетчика 20 и С-входом счетчика триггера 22, выход генератора 18 соединен с R-входом счетчика 19 к С-входом счетчика 20, а выходы счетчиков 19 и 20 соединены соответственно с S и R входами триггера 21, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента 12 сравнения, причем прямой выход счетного триггера 22 соединен с V-входом регистра 9 памяти, инверсный выход соединен с V-входом регистра 10 памяти и через элемент 23 задержки с третьим входом х, вычислительного устройства 11.

Вычислительное устройство 11 выполнено по схеме, представленной на фиг. 3. Оно

1296025

5

5

содержит сумматор 24, первый iii и второй Х2 ВХОДЫ которого соединены с выходами регистров 9 и 10 (фиг. 1), реверсивный счетчик 25, D-вход которого соединен с вы- ходом сумматора 24, двоичный счетчик 26, D-вход которого соединен с первым входом сумматора 24, V-вход с V-входом реверсивного счетчика 25, выходом элемента 27 задержки и V-входом преобразователя код-частота 28. Информационные выходы 0 счетчика 26 соединены с О-входом преобразователя 28, С-вход которого соединен с выходом генератора 29 опорной частоты и с вторым входом элемента И 30, выход преобразователя 28 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 25 и S-BXO- дом RS-триггера 31, R-вход которого соединен с R-входом счетчика 26 и выходом реверсивного счетчика 25, а его прямой выход соединен с первым входом элемента И 30, выход которого соединен с С-входом 0 счетчика 32, выход которого соединен с D-BXO- дом регистра 33 памяти, третий вход хз вычислительного устройства 11 соединен с входом элемента 27 задержки и первым входом управляемого делителя 34 частоты, второй вход которого соединен с выходом переключателя 35, а выход - с V-входом регистра 33 памяти и через элемент 36 задержки с R-входом счетчика 32.

Устройство для автоматического регулирования высоты положения работы органов сельскохозяйственных машин работает следующим образом.

В некоторый момент времени датчик 1 находится от поверхности почвы на расстоянии X в точке А (фиг. 2). Следовательно, выходная частота генератора 3 пропорциональна расстоянию X

з kx,

где k - коэффициент, зависящий от физико- химических свойств поверхности грунта под датчиком, температуры, влажности, окружающей среды.

0 Через некоторое время, определенное скоростью движения трактора (Vrp.), датчик 2 будет находиться в точке А на расстоянии X-а от поверхности почвы, где а - фиксированное расстояние между датчиками 1 и 2, следовательно, выходная частота генератора 4 равна f4 k{x-a).

Значение коэффициента k остается постоянным, так как датчики 1 и 2, располагаются над одной и той же точкой А, а временем перемещения датчика 2 на место датчика 1 при большой скорости VTP можно пренебречь.

Расстояние х можно определить, решая уравнение относительно х, т.е.

(f3-f4)/f3.

5 Данная функциональная зависимость реализуется в вычислительном устройстве II, на первый вход которого подается код частоты датчика 1, а на второй - код часто0

5

5

0

ТЫ датчика 2, снимаемые с выходов преобразователей частота-код 7 и 8. Текущее значение расстояния х с выхода вычислительного устройства 11 поступает на третий вход элемента 12 сравнения, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика 13, установленного в кабине сельскохозяйственной машины, а сигнал рассогласования с элемента 12 сравнения через операционный усилитель 14 поступает на исполнительный механизм 15, который производит коррекцию рабочих органов.

Синхронизация работы устройства осуществляется блоком 17, который обеспечивает: разрешение работы устройства при достижении скорости трактора больше минимальной Утр Утр.т1п; запись в регистры 9, 10 памяти кодов преобразователей в зависимости от скорости движения; синхронизацию работы вычислительного устройства 11.

Частотный сигнал с выхода датчика 16 скорости поступает на вход частотного дискриминатора, выполненного на счетчиках 19 и 20. Когда частота датчика 16 меньше частоты генератора 18, выходной сигнал счетчика 20 будет подтверждать «О состояние триггера 21. Когда частота датчика 16 ско- рости становится больше частоты генератора 18 на выходе счетчика 19 появляется сигнал, который устанавливает триггер 21 в состояние «1, и его прямой выход разрешает работу схемы 12 сравнения. Запись цифровой информации в регистры 9 и 10 осуществляется сигналами с D-выходов триггера 22. Запуск вычислительного устройства 11 осуществляется с инверсного выхода триггера 22 через элемент 23 задержки.

Вычислительное устройство 11 работает следующим образом.

На выходе сумматора 24 постоянно находится код, значение которого равно NI-N2, где NI и N2 :- коды частоты гене- раторов 3 и 4. По стробирующему V-входу код переписывается в реверсивный счетчик 25 импульсом управления, поступающим от синхронизирующего устройства 17 (фиг. 1) через элемент 27 задержки, а код NI частоты переписывается в счетчик 26. Одновременно по V-входу разрешается работа преобразователя код-частота 28, выходная частота которого равна

f27 foN l/2,

где fo - частота генератора 29;

разрядность преобразователя 28. Первый выходной импульс преобразователя 28 устанавливает в «1 триггер 31, прямой выход которого разрещает прохождение импульсов генератора 29 через элемент И 30 на вход счетчика 32. Одновременно выходной сигнал преобразователя 28 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 25. Факт обнуления реверсивного счетчика фиксируется изменением состояния триггера 31. Время, на которое открыт элемент И 30, пропорционально разности кодов NI- N-2 и обратно пропорционально коду NI, т.е. (Ni - N2)2VfoN,.

В счетчике 32 фиксируется количество импульсов N9 k(Ni - N2)/Ni. Эта информация переписывается для хранения в регистр 33 памяти выходными импульсами управляемого делителя 34 частоты. Кодом переключателя 35 осуществляется необходимое число усреднений измерения.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования высоты расположения рабочих органов сельскохозяйственных машин, содержащее основной и опорный емкостные датчики, соединенные с выходами соответствующих генераторов и входами двух операционных усилителей, элемент сравнения, один из входов которого соединен с за- датчиком, а выход через третий операционный усилитель - с входом исполнительного механизма, отличающееся тем, что, с целью улучщения качества выполнения технологического процесса сельскохозяйственных машин путем повышения точности стабилизации положения их рабочих органов относительно поверхности почвы, оно снабжено преобразователями частота-код, регистрами памяти, вычислительным устройством, .датчиком скорости и блоком синхронизации, причем выход датчика скорости соединен с входом блока синхронизации, один выход которого связан с синхронизирующим входом первого регистра памяти, другой - с синхронизирующим входом второго регистра памяти, третий - с третьим входом вычислительного устройства, а четвертый - с вторым входом элемента сравнения, третий вход которого подсоединен к выходу вычислительного устройства, при этом один вход вычислительного устройства связан с выходом первого регистра памяти, другой - с выходом второго регистра памяти, информационный вход которого подключен к выходу первого преобразователя частота-код, информационный вход первого регистра памяти - к выходу второго преобразователя частота - код, вход которого подсоединен к выходу первого операционного усилителя, а выход второго операционного усилителя соединен с информационным входом первого преобразователя частота-код, при этом опорный емкостный датчик установлен на рабочем органе на фиксированном расстоянии по высоте относительно основного датчика и расположен за ним по ходу движения машины.

Направление дбижения

//////77777777

1

Фи.г.2.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения. Це- тью изобретения является улучшение качества выполнения технологического процесса сельскохозяйственных машин путем повышения точности стабилизации положения их рабочих органов относительно поверхности почвы. Опорный емкостный датчик 2 высоты установлен на рабочем органе на фиксированном по высоте расстоянии ртно- сительно основного датчика 1 и за ним по ходу движения машины, поэтому при прохождении одной и той же точки поверхности почвы каждым датчиком 1 и 2 на первый вход Xi вычислительного устройства 11 подается код частоты датчика 1, а на второй вход Xj, - код частоты датчика 2, снимаемые с выходов преобразователей частота - код 7 и 8. Текуш,ее расстояние с выхода вычислительного устройства 1 поступает на третий вход элемента сравнения 12, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика 13, а на второй - с блока синхронизации 17. Сигнал рассогласования с элемента сравнения 12 через операционный усилитель 14 поступает на исполнительный механизм, который производит коррекцию рабочих органов. Синхронизация работы устройства осуществляется блоком синхронизации 17.3 ил. & (Л ьо О5 О ьо СП