Устройство для управления движением самоходного кабелеукладчика Советский патент 1988 года по МПК G05D3/00 

Изобретение относится к устройствам для движения транспортных средств и может быть использовано в строительных машинах, предназначенных для бестраншейного заложения линейных сооружений в грунт параллельно действующему кабелю, в частности в самоходных кабелеукладчиках.

Цель изобретения - повышение точности устройства при движении кабеле- укладчика по пересеченной местности.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение кабелеукладчика и блок-схема устройства; на фиг. 2 - расчетная схема для определения разности наводимых ЭДС в первом и втором индукционном магнитоприемни- ках при поперечном отклонении кабелеукладчика; на фиг. 3-7 - примеры выполнения соответственно формирователя команд, блока памяти, корректирующего блока, блока индикации и блока вычисления косинуса.

Устройство содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, первый индукционный магнитоприемник 2, первый выпрямитель 3 сигнала, первый суммирующий усилитель 4, второй индукци онньм магнитоприемник 5, второй выпрямитель 6 сигнала, второй суммирующий усилитель 7, блок 8 сложения, блок 9 вычитания, задатчик 10, второ блок 11 вычитания, формирователь 12 команд, третий блок 13 вычитания, датчик 14 угла отклонения, блок 15 памяти, корректирующий блок 16, ключ 17, Коммутатор 18, индикатор 19 напряжения, световой индикатор 20 движения влево, световой индикатор 21 движения вправо составляют блок индикации.

На схеме (фиг. 1) также показаны кабелеукладчик 22, прокладываемый кабель 23, действующий кабель 24, стрела 25.

Формирователь 12 команд (фиг. 3) содержит блоки 26 и 27 вычитания, задатчик 28 напряжения, элемент 29 совпадения, сигнал на выходе которого будет, если оба входных сигнала положительны, элемент 30 совпадения, сигнал на выходе которого будет, если оба входных сигнала отрицательны инвертор 31, выполненный, например, на операционном усилителе, меняющем знак поступающего на его вход напряжения на противоположный, элемент Ш1И 32, формирователь 33 уровня, вы

0

полненный в виде, например, несимметричного триггера.

Блок 15 памяти (фиг. 4) содержит аналоговые ключи 34-36, элемент 37 памяти, выполненный в виде, например, конденсатора, блок 38 вычитания, инвертор 39.

Корректирующий блок 16 (фиг. 5) сидержит задатчик 40 напряжения, соответствующего величине + 1 , где b - расстояние между точкой крепления стрелы 25 к кабелеукладчи- ку и точкой крепления второго магни- топриемника 5 к стреле, 1 - расстояние между магнитоприемниками (фиг. 2), задатчик 41 напряжения, соответствующего величине , где а - расстояние между точкой крепления стрелы 25 к кабелеукладчику и осью действующего кабеля (фиг. 2), задатчик 42 напряжения, пропорционального величине C b -a +lb b(2b+l)+2a2 , задатчик 43 напряжения, пропорционально5 го величине (b2 ч-а )+21а (3b+ +1) задатчик 44 напряжения, пропорционального величине (ba+l), задатчик 45 напряжения, пропорционального углу 3, задатчик 46 напря0 жения, пропорционального отношению 1/211. где I - ток, протекающий по цепи оболочка кабеля - земля, блок 47 вычитания, блок 48 умножения, блок 49 умножения, блок 50 умножения, чеg тырехквадратный умножитель 51j блок 52 сложения, блок 53 вычисления косинуса, блок 54 сложения, делитель 55, выполненный, например, в виде операционного усилителя с включенным

0 в обратную связь четырехквадратным умножителем, блок 56 умножения.

Коммутатор 18 блока индикации содержит несимметричный триггер 57, срабатьшающий от отрицательного входного напряжения, ключевой усилитель 58, в коллекторную цепь выходного транзистора которого включена лампочка светового индикатора движения влево, несимметричный триггер 59, срабатывающий от положительного входного напряжения, ключевой усилитель 60, в коллекторную цепь выходного транзистора которого включена лампочка светового индикатора движения вправо.

Блок 53 вычисления косинуса блока 16 вычисляет косинус при приближен()

45

50

55

ной формуле cos(/ , + a)1 9 I

(/i-t-a)

A

и содержит четырехквадрат

ные умножители 61 и 62, делитель 63 на 24, блок 64 сложения,делитель 65 на два, инвертор 66, выполненный, например, в виде операционного усилителя, меняющего знак поступающего на его вход напряжения на противоположный, задатчик 67 напряжения, пропорционального единице.

Задатчик 10 уровня сигнала может быть выполнен в виде источника пос- TOHHHot o напряжения, выходной уровен которого выставляется вручную.

Выпрямители сигналов 3 и 6 идентичны и могут быть выполнены в виде, например, диодных мостов со сглаживающими фильтрами на выходе.

Первый блок 9 вычитания - стандартный блок с дели -елем напряжения на два на его выходе.

Магнитоприемники 2 и 5 идентичны, расположены горизонтально и крепятся на фиксированном расстоянии друг от друга на стреле 25, которая неподвижно крепится к передней части рамы кабелеукладчика таким образом, чтобы она была перпендикулярнг направлению движения и параллельна поверхнос ти грунта. Длину стрелы можно менять в зависимости от расстояния, на котором необходимо прокладывать новый к бель относительно действующего.

Датчик 14 угла отклонения может быть выполнена виде, например, маятникового датчика угла, вькодное напряжение которого пропорционально углу отклонения маятника от гравитационной вертикали. Устанавливается дат- чик на кабелеукладчик таким образом, чтобы его маятник отклонялся при поперечных наклонах кабелеукладчика.

Задатчики 40-46 напряжения корректора 16 могут быть выполнены в виде, например, источников постоянного напряжения, выходной уровень которого выставляется вручную.

Индикатор 19 напряжения, световые индикаторы движения влево 20 и вправо 21 находятся на пульте управления в кабине машиниста кабелеукладчика.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом прокладки подсоединяют выход генератора 1 синусоидальных колебаний к оболочке действующего кабеля 24. Включают генератор, jlo цепи оболочка кабеля - земля начи

in

15

20

ь зо

Q

68861

нает протекать ток, создающий вокруг кабеля электромагнитное поле.

В зависимости от номинальной глубины залегания действутощего кабеля в грунте, которая определяется по технической документации или с помощью прибора для измерения залегания кабеля, марки генератора 1 синусоидальных колебаний, а также расстояния, на котором должен прокладгпваться кабель относительно действующего, вручную выставляется следующее: уровень выходного сигнала задатчика 10 уровня сигнала, который равен сумме напряжений с выходов выпрямителей сигналов при номинальной глубине залегания действующего кабеля и равенстве расстояний между магнитоприемни- ками и действующим кабелем, уровни выходных напряжений задатчиков напряжения 40-46, соответствующие номинальной глубине залегания кабеля, и номинального тока в кабеле.

Начинается процесс прокладки. Предположим, что глубина залегания действующего кабеля 24 номинальна.

Если прокладка идет параллельно действующему кабелю 24, то расстояния между магнитоприемниками и действующим кабелем равны друг другу и наводимые в них ЭДС имеют одинаковую величину. Выходные сигналы с магнито- приемников выпрямляются соответству- нпцими выпрямителями 3 и 6 сигналов и через соответствую1цие суммируюп1ие усилители 4 и 7 пос1упают на соответствующие входы второго блока 11 вычитания и формирователя 12. Так как сигналы на входах второго блока 11 вычитания равны, то на его выходе будет нулевой по уровню сигнал, поступающий на первый вход третьего блока 13 вычитания. Сигналы с выходов суммирующих усилителей 4 и 7 поступают на первые входы соответственно первого 27 и второго 26 блоков вычитания формирователя 12, на вторые входы которых с задатчика 28 напряжения поступает напряжение, соответствующее номинальной глубине залегания действующего кабеля, так как напряжения на первом и втором входах блоков 26 и 27 вычитания равны, то на их выходах имеется нулевое по уровню напряжение, в результате чего на выходе формирователя 12 также нулевое по уровню напряжение, поступающее на управляющие входы блока 15 па35

50

55

13

мяти и аналогового ключа 17. Так как на управляющий вход аналогового ключа 17 не подается управляющее напряжение, то не происходит подключение выхода блока 16 к второму входу третьего блока 13 вычитания, и на выходе последнего имеется нулевое по уровню напряжение, поступающее на вход коммутатора 18 индикации блока индикации. Индикатор 19 напряжения показывает нулевое по уровню напряжение и световые индикаторы движения влево 20 и вправо 21 не горят. Это соответствует тому, что прокладка кабеля идет параллельно действующему

Предположим, что глубина залегания действующего кабеля 24 на следующем участке трассы изменилась. Величина ЭДС, наводимых на первом 2 и втором 5 магнитоприемниках, также изменится. Поэтому суммарный сигнал с выхода блока 8 сложения будет отличаться от напряжения, поступающего на второй вход первого блока 9 вычи- тания с выхода задатчика 10 уровня сигнала. На выходе блока 9 будет разностное напряжение, знак которого зависит от того, уменьшилась или увеличилась глубина залегания кабеля, и этом напряжение поступает на вторы входы суммирующих усилителей 4 и 7. При помощи их происходит суммирование разностного напряжения с выхода блока 9 с напряжением с выходов первого 3 и второго 6 выпрямителей сигналов. В результате этого на выходах суммирующих усилителей 4 и 7 поддерживается постоянное по уровню напряжения независимо от глубины зале- гания действующего кабеля в грунте. Предположим, что глубина залегания кабеля в грунте уменьшилась. Тогда величины ЭДС, наводимых в первом 2 и втором 5 магнитоприемниках, возрастают и увеличиваются напряжения, поступающие на первые входы суммирующих усилителей 4 и 7 и на соответствующие входы блока 8 сложения На его выходе напряжение также увели чивается, в результате чего на выход первого блока 9 вычитания будет разностное напряжение с отрицательным знаком (так как напряжение, поступающее на первый вход блока 9, будет больше напряжения, поступающего на его второй вход с выхода задатчика 10 уровня сигнала). Это напряжение поступает на вторые входы суммирую

5

0 5 о Q 5 Q g

5

1 .

щих усилителей 4 и 7, где суммируется с соответствующими напряжениями с выходов выпрямителей 3 и 6, в результате чего на выходах первого 4 и второго 7 суммирующих усилителей будут напряжения, соответствующие номинальной глубине залегания действующего кабеля в грунте.

При отклонении прокладки кабеля от параллельности действующему кабелю происходит смещение магнитоприем- ников относительно оси действующего кабеля, при этом расстояние между каждым магнитоприемником и действующим кабелем изменится.

Предположим, что направление движения кабелеукладчика отклонилось от трассы кабеля влево. Тогда расстояние между магнитоприемником 2 и действующим кабелем уменьшится, а между магнитоприемником 5 и действующим кабелем увеличится, следовательно, уровень сигналов с выходов магнитопри- емников 2 и 5 соответственно увеличится и уменьшится. Эти сигналы выпрямляются соответствующими выпрямителями 3 и 6 сигналов и поступают на соответствующие входы второго блока 11 вычитания, на выходе которого будет разностное положительное напряжение, так как напряжение на первом входе блока 11 больше напряжения на его втором входе. Это разностное напряжение поступает на первый вход третьего блока 13 вычитания.

Одновременно напряжение с выхода блока 4 поступает на первый вход блока 27 вычитания, а напряжение с выхода блока 7 - на первый вход блока 26 вычитания. На вторые входы блоков 26 и 27 поступает напряжение с выхода задатчика .28 напряжения соответственно номинальной глубине залегания кабеля в грунте. На выходах блоков 26 и 27 вычитания, будут разностные напряжения соответственно отрицательное и положительное по уровням. Эти напряжения поступают на соответствующие входы элементов 29 и 30, а потому, что они противоположны по знаку, то на выходах элементов 29 и 30 будет нулевое по уровню напряжение и, следовательно, на выходе формирователя 12 будет также нулевое по уровню напряжение, которое поступает на управляющие входы блока 15 памяти и ключа 17, Так как на управляющий вход ключа 17 не подает 13

то не происходит под

ся напряжение,

ключение выхода блока 16 к второму входу третьего блока 13 вычитания и на его выходе будет напряжение, равное напряжению, поступающему на первый вход с выхода блока 11, т.е. не происходит корректировки разностного напряжения с выхода блока 11.

Напряжение с выхода блока 13 поступает на вход коммутатора 18, т.е. поступает на вход индикатора 19 напряжения и на входы несимметричных триггеров 57 и 59. Так как это напряжение положительно по уровню, то срабатывает несимметричный триггер 59 напряжением с выхода которого срабатывает ключевой усилитель 60, выходной транзистор которого открывается и зажигается лампочка светового инди катора 21 движения вправо. Машинист кабелеукладчика начинает поворачивать кабелеукладчик вправо до тех пор, пока не погаснет световой инди

Предположим, что произошло (вследствие, например, наезда на какую- нибудь неровность местности) отклонение кабелеукладчика в поперечной плоскости относительно поверхности земли на угол с , как это показано на фиг. 3. Расстояния между магнито- приемником 2 и действующим кабелем и между магнитоприемником 5 и действующим кабелем увеличились, но не на одну и ту же величину. В результате этого ЭДС, наводимые в магнитопри- емниках, уменьшатся, но также не на одну -и ту же величину. Разность между ЭДС наводимых в магнитоприемниках, и, следовательно, разностное напряжение на вькоде второго блока вычитания определится выражением

1 Г А-В-со5(л+о) 2TF L C-D-cos(/;-i- x)

(/i+)+E Cos (Л+о/)

(1)

Изобретение относится к устройствам для направления движения транспортных средств и может быть использовано в строительных машинах, предназначенных для бестраншейного заложения линейных сооружений в грунт параллельно действующему кабелю, в частности в самоходных кабелеукладчиках. Целью изобретения является повьппение точности устройства при движении ка- белеукладчика по пересеченной местr We мости. Устройство содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, индукционные магнитоприемники 2 и 5, выпрямители 3 и 6 сигнала, суммирующие усилители 4 и 7, блок 8 сложения, блоки 9 и 11 вычитания, задатчик 10, формирователь 12 команд, датчик 14 угла отклонения, блок 15 памяти, корректирующий блок 16 и ключ 17. Коммутатор 18, индикатор 19 напряжения, световой индикатор 20 движения влево и световой индикатор 21 движения вправо составляют блок индикации. Устройство также содержит кабелеук- ладчик 22, прокалываемый кабель 23, действующий кабель 24 и стрелу 25. В устройстве устраняется ошибка в направлении движения кабелеукладчика, обусловленная вертикальными перемещениями стре.пы с установленными на ней индукционными магнитоприемниками относительно действукнцего кабеля.7 ил. (Л с: ОО О5 00 00 О5 Фиг./

катор 21 движения вправо и индикатор 19 напряжения не покажет нулевой уровень.

Пороги срабатывания несимметричных триггеров 57 и 59 определяют зону нечувствительности, необходимую для уменьшения рысканья влево-вправо кабелеукладчика при незначительных изгибах действующего кабеля.

При работе кабелеукладчика на пересеченной местности происходит его отклонение в поперечной плоскости. Напряжение с выхода датчика 14 угла отклонения, пропорциональное углу этого отклонения, поступает на вход блока 15 памяти. Потому, что на его управляющий вход поступает нулевое по уровню напряжение с выхода формирователя 12, то на выходе инвертора 39 будет высокое по уровню напряжение, поступающее на управляющий вход аналогового ключа 34, он находится во включенном состоянии и через него напряжение с выхода датчика 14 поступает на элемент 37 памяти, где и запоминается .

Предположим, что до момента наезда кабелеукладчиком на неровность он работал на уклоне, угол которого относительно горизонта равен v. С выхода датчика 14 угла отклонения на элемент 37 памяти поступает напряжение, пропорциональное углу j. , где и запоминается.

0

5

0

5

0

5

5

Это напряжение поступает на первый вход третьего блока 13 вычитания.

Одновременно напряжение с выхода блока 4 поступает на первый вход блог- ка 27 вычитания, а напряжение с выхода блока 7 поступает на первый вход блока 26 вычитания. На вторые входы блоков 26 и 27 поступает напряжение с выхода задатчика 28 напряжения, соответствующего номинальной глубине залегания кабеля в грунт. Это напряжение больше напряжений на первых входах блоков 26 и 27, поэтому на выходах этих блоков будут отрицательные разностные напряжения, которые поступают на соответствукнцие входы элементов 29 и 30. Так как они отрицательные, то на выходе элемента 30 будет отрицательное напряжение, которое через инвертор 31 и элемент ИЛИ 32 поступает на вход формирователя 33 уровня, на выходе которого будет высокое по уровню напряжение, поступающее на управляющие входы блока 15 памяти ключа 17. Под действием этого напряжения происходит срабатывание аналоговых ключей 17, 34, 36 и 35, в результате чего происходит отключение датчика 14 угла от элемента 37 памяти, и подключение датчика 14 угла отклонения к первому входу блока 38 вычитания, к второму входу которого подключается выход элемента памяти.

На первый вход блока 38 вычитания поступает напряжение, пропорциональное углу +, а на второй вход - запомненное напряжение, пропорциональное J. На выходе блока 38 будет напряжение, пропорциональное разности ), которое поступает на вход блока 16,который вычисляет напряжение,определяемое выражением (1) ,и которое че- рез ключ 17 поступает на второй вход блока 13. В результате этого на выходе блока 13 будет нулевое по уровню напряжение, поступающее на вход коммутатора 18 блока индикации. Индикатор 19 напряжения покажет нулевое по уровню напряжение, световые индикаторы движения влево 20 и вправо 21 не горят.

Таким образом, осуществляется уст- 20 дикации, выходы первого и второго

ранение ошибки в направлении движения кабелеукладчика, обусловленной вертикальными перемещениями стрелы с установленными на ней индукционными магнитоприемниками относительно действующего кабеля.

Формула изобретения Устройство для управления движением самоходного кабелеукладчика, содержащее генератор синусоидальных колебаний, выход которого подключен к оболочке действующего кабеля, два индукционных магиитоприемника, расположенные на расстоянии друг от дру- 5 Рым входом первого блока вычитания.

га на стреле, жестко закрепленной на передней части рамы кабелеукладчика, первый и второй выпрямители сигналов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока сложения, подключенного

причем выходы коммутатора в блоке ин дикации подключены соответственно к входу индикатора напряжения и к входам световых индикаторов движения 40 влево и вправо, а вход - к входу бло ка индикации.

выходом к первому входу первого блока вычитания, выход которого подключен к первым входам первого и второго суммирующих усилителей, второй блок вычитания, а также блок индикации, включающий индикатор напряжения, световые индикаторы движения влево и вправо и коммутатор, отличающееся тем, что, с целью повы-, щения точности устройства при движении по пересеченной местности, оно содержит задатчик, формирователь команд, последовательно соединенные датчик угла отклонения, блок памяти, корректирующий блок, ключ и третий блок вычитания, подключенный вторым входом к выходу второго блока вычитания, а выходом - к входу блока ининдукционных магнитоприемников связаны с входами соответственно первого и второго выпрямителей сигналов, подключенных выходами к входам соответ25 ственно первого и второго суммирующих усилителей, первый вход формирователя команд подключен к выходу первого суммирующего усилителя и к первому входу второго блока вычитания,

30 второй вход - к выходу второго суммирующего усилителя и к второму входу второго блока вычитания, а выход - к управляющим входам ключа и блока памяти, выход задатчика соединен с втопричем выходы коммутатора в блоке индикации подключены соответственно к входу индикатора напряжения и к входам световых индикаторов движения 40 влево и вправо, а вход - к входу блока индикации.

23

/J

С SkiMda 5л9ка lT

/

gjuffZ

Фиг.Ъ

Кйкоду

5лом If

Фиг

С вихода SAOKO 1Z

Фиг 5

xoff ЬАОКП J3

Фиг, 6