Устройство для контроля положения передвижных механизмов Советский патент 1988 года по МПК G07C5/00 

Я

Г

л5

сл

00

00 00

1

Изобретение относится к автоматизации управления передвижными механизмами и их контроля и может найти применение, в частности, для контроля положения транспортных средств с прицепами и 1Голупри- цепами.

Цель изобретения - повышение удобства управления.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - схема расположения передвижного механиз- ма с прицепом; на фиг. 3 - схема расположения датчика положения прицепа на тягово-сцепном устройстве; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг., 5 - схема расположения датчика положения рулевых колес на рулевой сошке передвижного ме- ханизма.

Устройство состоит из датчика 1 положения управляемых колес передвижного .механизма, который установлен на рулевой сошке 2 передвижного механизма и из датчика 3 положения прицепа, который соответственно установлен на тягово-сцепном устройстве 4 прицепа. Датчики 1 и 3 выполнены в виде потенциометров, которые через проводную линию 5 и разъемное соединение 6 (а-а; б-б) подключены соответственно к мостовым схемам 7 и 8, состоящим из резисторов 9, 10 и 11, 2, а также из подстроенных потенциометров 13 и 14. Первые диагонали мостовых схем 7 и 8 подключены к источнику стабилизированного напряжения ±U, а вторая диагональ мостовой схемы 7 подключена к нервому входу блока 15 управления, которым является вход первого операционного усилителя 16. Вторая диагональ мостовой схемы 8 подключена к второму входу блока 15 управления, которым является вход второго операционного усилителя 17. Операционные усилители 16 и 17 снабжены цепями обратных связей: положительной обратной связью (ПОС) и отрицательной обратной связью (ООС). Причем в цепи ПОС операционного усилителя 16 включен под- строечный потенциометр 18 с калиброванной шкалой длины передвижного механизма Д п. гЛ в метрах, а в цепи ПОС операционного усилителя 17 включен подстроеч- ный потенциометр 19 с калиброванной шкалой длины прицепа Д. п в .метрах В цепях ООС операционных усилителей 16 и 17 включены соответственно подстроеч- ный потенциометр 20 с калиброванной шкалой базы передвижного механизма Б.п.м. в метрах, и сюдстроечныИ потенн,ио- метр 21 с калиброванной шкалой базы прицепа Б.п. в метрах. Выходы операционных усилителей 16 и 17 подключены к входу операционного усилителя 22, в цепи ПОС которого включен подстроечный потенциометр 23 с калиброванной шкалой радиуса минимального поворота передвиж0

5

0

0

5

0

5

него механизма R min п.м., в .метрах, а в цепи ООС включен подстроечный потенциометр 24 с калиброванной шкалой радиуса минимального поворота прицепа R min п. в метрах. Выход операционного усилителя 22 подключен к входам двух разнополярных пороговых элементов 25 и 26 с регуляторами порога на сдвоенных потенциометрах 27 и 28, которые . имеют средний вывод, соединенный с обшей шиной и снабжены калиброванной шкалой заданного радиуса поворота передвижного механизма с прицепом R п.м.п. в метрах.

Выходы пороговых элементов 25 и 26 подключены к блоку 29 индика 1ии. а именно, к входам усилителей 30 и 31 постоянного тока УПТ, соответственно, выходы которых подключены также к светодиоду 32 через ограничивающий ток резистор 33 и к светодиоду 34 через ограничивающий ток резистор 35. Выход УПТ 30 также подключен к генератору 36 звуковой части F 1, а выход УПТ 31 подключен к генератору 37 звуковой частоты F 2, которая отличается от звуковой части F 1. Выходы генераторов 36 и 37 звуковых частот подключены к зум.меру 38.

К передвижному механизму, например, автомобилю 39 подсоединяют через тягово- сцепное устройст о 40 прицеп или полуприцеп 41. Причем базой автомобиля 39 Б.п..м. принято расстояние между осями его колес, а за длину автомобиля Д.п.м. принято расстояние от его крайней передней точки до тягово-сцепного устройства 40. Базой полуприцепа или утрицепа 41 Б.п. принято расстояние от тягово-сцепного устройства 40 до оси колеса прицепа или полуприцепа 41, а за длину прицепа или полуприцепа 41 принято расстояние от тягово-сцепного устройства 40 до крайней задней точки прицепа или полуприцепа 41.

Тягово-сцепное устройство 40 состоит из шарового шарнира 42, нижняя часть которого в виде шарового пальца установлена на раме 43 автомобиля 39, на которой установлен также потенциометричес- кий датчик 3 положения прицепа посредством кронштейна- 44. Привод оси потенциометра 3 выполнен посредством планки 45 с прорезью переменного сечения 46, в которую входит палец. 47, аакреплен- ный на раме 48 прицепа или полуприцепа 41.

Потенциометрический датчик 1 положения управляемых колес установлен на рулевой сошке 2 рулевой колонки 49 автомобиля 39 посредство.м поводковой муфты 50.

Устройство работает следующим образом.

Контроль за положением передвижного механизма с прицепом или полуприцепом и их управление значительно усложняются при маневрировании на ограниченных пло- шадях и движении задним ходом, пос

кольку автомобиль и прицеп имеют различные параметры, например базу, длину, минимальный радиус поворота, от которых зависят возможности маневрирования автопоездом. Ошибки контроля и управления автопоездом ведут к тому, что прицеп или «не вписывается в заданный радиус поворота, или «складывается, а это ведет к его повреждениям, увеличивает время и труд водителя по контролю за положением передвижных механизмов и их управлению.

Режим прямолинейного движения задним ходом авто.мобиля с прицепом или полуприцепом наиболее сложный, поскольку незначительные возмущающие воздействия на прицеп со стороны неровностей дороги или незначительные отклонения от прямолинейного движения автомобиля приводят к резкому увеличению поворота тягово-сцепного устройства и «складыванию автопоезда. Чтобы облегчить контроль положения передвижных механизмов и их управления на указанном режиме перед его выполнение.м водитель включает напряжение ±U питания устройства, когда рулевое колесо и сошка 2 находятся в положении прямолинейного движения, а также и тягово-сцепное устройство 40 прицепа 41. Тогда датчик 1 положения управляемых колес и датчик 3 положения прицепа, являющиеся потенциометрами, находятся в среднем положении и .мостовые схемы 7 и 8 находятся в состоянии баланса, когда с их диагоналей на входы операционных усилителей 6 и 17 блока 15 управления сигналы не поступают. Поэтому с выходов операционных усилителей 16 и 7 на вход операционного усилителя 22 сигналы также не поступают и на его выходе напряжение отсутствует, на входах пороговых эле.ментов 25 и 26 нулевой уровень. Для выполнения указанного режима водитель устанавливает ручки сдвоенных потенциометров 27 и 28 в положение «О, когда пороговые уровни, на пороговых элементах 25 и 26 так- же равны нулю. На выходах пороговых элементов 25 и 26 также нулевые уровни, поэто.му напряжение на светодиоды 32 и 34 и на генераторы 36 и 37 низкой частоты не поступает, световая и звуковая сигнализация блоком 29 индикации не выдается.

Водитель начинает выполнение режима прямолинейного движения автомобиля с прицепом задним ходом, сохраняя положение управляемых колес, сошки 2 и датчика 1 и положения прямолинейного движения. Тогда мостовая схема 7 остается в состоянии баланса и на вход операционного усилителя 16 напряжение не поступает, а с мостовой схемы 8 напряжение также не поступает на вход операционного усилителя 17, пока прицеп 41 двигается нрямоли- нейно, поэтому световая и звуковая сигнализация блоком 29 индикации не выдается. Под действием случайных возмущающих

О

5

0

5

0

5

0

5

5

0

воздействии, например укло1.:а дороги, неровностей на дороге и др., прицеп 41 может начать отклоняться влево или вправо от прямолинейного направления движения, тогда .мостовая схе.ма 8 разбалансируется и на вход операционного усилителя 17 поступает положительный уровень при отклонении влево или отрицательный уровень при отклонении вправо. Поступивщпй сигнал усиливается на операционном усилителе 17 пропорционально величине длины прицепа Д.п. и величине базы при.цепа Б.п., и на операционном усилителе 22 пропорционально радиусу мин мального поворота прицепа R min п., а затем поступает на входы разнополярных пороговых элел енГов 25 и 26. В зависимости от полярности сигнала открывается пороговый элемент 25 или 26 независимо от величины указанного сигнала, поскольку на указанном режиме ручка потенциометров 27 и 28 находится в поло-, жении «О, когда пороговые уровни нулевые, поэтому через пороговый элемент 25 или 26 проходят самые малые уровни сигналов начала рассогласования -от датчика 3 положения прицепа. Положительный сигнал отклонения прицепа 41 влево на ранней стадии его обнаружения вызывает срабатывание порогового элемента 25, который через УПТ 30 включает светодиод 32 индикации «Вправо, и звуковой генератор 36, который вырабатывает звуковую частоту F 1, воспроизводимую зуммером.38 и также соответствующую правому повороту. Получив световую и звуковую информацию о начале отклонения прицепа 41 влево и о необходимости поворота рулевых колес автомобиля 39 вправо для компенсации указанного рассогласования, водитель выполняет указанный поворот сощки 2 рулевым колесом вправо до тех пор, когда отрицательный уровеиь сигнала с мостовой схемы 7, усилиленный на операционном усилителе 16 пропорционально величине длины автомобиля Д.п.м. и величине базы ав- томоби.чя Б.П..М., а на операционном усилителе 22 пропорционально радиусу минимального поворота автомобиля R min п.м., станет равным полученному положительному сигналу рассогласования, поступившему на второй вход операционного усилителя 22 с мостовой схе.мы 8. Равные по велич1 не разнополярные сигналы на входах операционного усилителя 22 приводят к образованию на его выходе нулевого уровня, что ведет к прекращению световой и звуковой сигнализации правого поворота в блоке 29 индикации. Под действием принятой коррекции положения рулевых Ko. iec и сощки 2 вправо, возмущающее отк, ю- нение прицепа 41 влево устраняется и он занимает вновь положение прямолинейного движения. Тогда сигнал рассогласования с мостовой схемы 8 становится равны.м «О, что приведет к прохождению отрицательного сигнала от мостовой схемы 7 через операционный усилитель 22, пороговый эле- фент 26, УПТ 31 и включению свето- Диода 34 индикации «Влево, а также звукового генератора 37 с частотой F 2, воспроизводимую зуммером 38 и соответствующую левому повороту. Водитель устанавливает рулевые колеса влево до состояния прямолинейного движения, мостовые схемы Т и 8 возвращаются в состояние балани через УПТ 31 включает светодиод 34 индикации «Влево и звуковой генератор 37 с частотой F 2, воспроизводимой зуммером 38 и также соответствующей левому повороту. Водитель выполняет маневр заданного правого поворота, удерживая рулевые колеса на границе возникновения указанного сигнала «Влево, что обеспечивает движение автопоезда по заданному радиусу. Влияния возмущающих факторов на полуta, сигнализация блоком 29 индикации не 0 прицеп 41, приводящие к нарушению ба

рыдается. Автомобиль с полуприцепом 4 выполняет заданное прямолинейное движе- задним ходом, поскольку указанные возмущающие воздействия выявляются на фанней стадии возникновения и устраняются с полным учетом характеристик манев- рирования прицепа и автомобиля, что обес- |1ечивает устойчивый процесс регулирования, это значительно облегчает труд водителя 1по контролю положения передвижных меха- |низмов с прицепами и их управления. I Режим движения задним ходом автомо- |биля с прицепом или полуприцепом по |радиусу, определенному поворотом дороги |или маневрированиям на ограниченной площади, является не менее сложным, пос15

ланса мостовой схемы о на указанном режиме в ту или другую сторону, учитываются и корректируются операционными усилителями 17 и 22 и в зависимости от знака рассогласования суммируются или вычитаются с сигналом от мостовой схемы 7 на операционном усилителе 22. Результирующий сигнал с выхода операционного усилителя 22 поступает на пороговые элементы и. , сравниваясь с установленным 20 порогом, который соответствует заданному радиусу поворота, определяет момент включения сигнализации «Влево на блоке 29 индикации, в результате этого корректируется водителем положение рулевых колес, что исключает влияние возмущающего фактора

кольку самые незначительные ощибки в уп- на первом режиме. Таким образом, поворот

равлении автопоездом и возмущающие воздействия приводят либо к «складыванию автопоезда, либо к тому, что он не вписывается в заданный радиус поворота.

автомобиля с прицепом по заданному радиусу направо при движении задним ходом легко выполняется водителем даже при воздействиях возмущающих факторов на полуЧтобы облегчить контроль положения пе- прицеп 41. При этом пороговый элемент 25 редвижных механизмов и их управлениена указанном режиме обнаруживает сигналы

на указанном режиме перед его выполне-рассогласования от мостовой схемы 8 на

нием водитель включает напряжение ±U пи-самых ранних стадиях их возникновения, что

исключает «складывание автопоезда в сторону, обратную выполняемому правому

тания устройства, когда рулевые колеса и сощки 2 находятся в положении прямолинейного движения, а также и тягово-сцеп- 5 повороту. На указанном режиме контроля .4 Аг.,, управления положением автопоезда водитель экстраполирует положение автопоез.да при помощи задатчика радиуса поворота, выполненного на потенциометрах 27 и 28, и при помощи сигналов с блока 29 индикации, что значительно облегчает труд водителя и расширяет функциональные возможности устройства.

Если водитель установил ручку потенциометров 27 и 28 «Влево для выполное устройство 40 полуприцепа 41. Тогда мостовые схемы 7 и 8 находятся в состоянии баланса и сигнализация блоком индикации 29 не выдается. Затем водитель устанавливает ручку сдвоенных потенциометром 27 и 28 задатчика радиуса поворота автомобиля с прицепом R п.м.п. по шкале на величину заданного радиуса поворота вправо или влево.

Если водитель установил ручку потен40

циометров 27 и 28 «Вправо для выпол- . нения левого поворота заданного радиуса.

нения правого поворота заданного радиуса, то движки указанных потенциометров перемещаются вверх, тогда на пороговом элементе 26 устанавливается отрицательный пороговый уровень, а на пороговом элето движки указанных потенциометров перемещаются вниз, тогда на пороговом элементе 25 устанавливается положительный пороговый уровень, а на пороговом элементе 26 сохраняется нулевой уровень.

менте 25 сохраняется нулевой уровень, Водитель поворачивает рулевые колеса и

Водитель поворачивает рулевые колеса исошку 2 влево на необходимую величину,

сощку 2 вправо на необходимую величину,которая определяется величиной установленкоторая определяется величиной установлен-пого порога. Как только положительный

ного порога. Как только отрицательныйуровень левого поворота с мостовой схемы 7,

уровень правого поворота с мостовойусиленный и скорректированный операционсхемЕл 7, усиленный и скорректированный55 ными усилителя1У1и 16 и 22 достигает веоперационными усилителями 16 и 22 дости-личины положительного порога на порогогает величины отрицательного порога на по-вом элементе 25, последний открывается

роговом элементе 26, последний открываетсяи через УПТ 30 включает светодиод 32

и через УПТ 31 включает светодиод 34 индикации «Влево и звуковой генератор 37 с частотой F 2, воспроизводимой зуммером 38 и также соответствующей левому повороту. Водитель выполняет маневр заданного правого поворота, удерживая рулевые колеса на границе возникновения указанного сигнала «Влево, что обеспечивает движение автопоезда по заданному радиусу. Влияния возмущающих факторов на полуприцеп 41, приводящие к нарушению ба

ланса мостовой схемы о на указанном режиме в ту или другую сторону, учитываются и корректируются операционными усилителями 17 и 22 и в зависимости от знака рассогласования суммируются или вычитаются с сигналом от мостовой схемы 7 на операционном усилителе 22. Результирующий сигнал с выхода операционного усилителя 22 поступает на пороговые элементы и. , сравниваясь с установленным порогом, который соответствует заданному радиусу поворота, определяет момент включения сигнализации «Влево на блоке 29 индикации, в результате этого корректируется водителем положение рулевых колес, что исключает влияние возмущающего фактора

на первом режиме. Таким образом, поворот

автомобиля с прицепом по заданному радиусу направо при движении задним ходом легко выполняется водителем даже при воздействиях возмущающих факторов на полу прицеп 41. При этом пороговый элемент 25 на указанном режиме обнаруживает сигналы

то движки указанных потенциометров перемещаются вниз, тогда на пороговом элементе 25 устанавливается положительный пороговый уровень, а на пороговом элементе 26 сохраняется нулевой уровень.

Водитель поворачивает рулевые колеса и

индикации «Вправо, и звуковой генератор 36 с частотой F 1, воспроизводимой зуммером 38 и также соответствующей правому повороту. Водитель выполняет маневр заданного левого поворота, удерживая рулевые колеса на границе возникновения указанного сигнала «В право, что обеспечивает движение автопоезда по заданному радиусу. Влияние возмущающих факторов на полуприцеп 41, приводящие к нарушеФормула изобретения Устройство для -контроля положения передвижных механизмов, содержащее датчики положения передвижных механизмов, блок индикации положения контролируемых передвижных механизмов и источники тока, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства управления, оно снабжено двумя разнополярными пороговыми элементами с регулятором порога и шкалой занию баланса мостовой схемы 8 на указан-Ю данного радиуса поворота передвижного меном режиме в ту или другую сторону,ханизма с прицепом и блоком управления

учитываются и корректируются операцион-первым, вход которого представляет собой

ными усилителями 17 и 22, и в зави-вход первого операционного усилителя с

симости от знака рассогласования сумми-цепями обратных связей и калиброванными

руются или вычитаются с сигналом от мое-регуляторами со шкалами длины и базы

товой схемы 7 на операционном усилителе 22. передвижного механизма, и соединен с датРезультирующий сигнал с выхода опера-чиком положения управляемых колес пеционного усилителя 22 поступает на поро-редвижного механизма, второй вход блока

говые элементы и сравнивается с установленным порогом, который соответствует

заданному радиусу поворота, определяет мо- 20 ратных связей и калиброванными регуля- мент включения сигнализации «Вправо наторами со шкалами длины и базы прицеблоке 29 индикации, в результате этого корректируется водителем положение рулевых колес. Таким образом, поворот автомобиля с прицепом по заданно.му радиусу налево при движении задним ходом легко выполняется водителем даже при воздействиях возмущающих факторов на прицеп 41. При этом пороговый элемент 26

25

на указанном режиме обнаруживает сигнапа передвижного механизма и соединен с датчиком положения прицепа передвижного механизма, а его третий вход является входом третьего операционного усилителя с цепями обратных связей и калибровочными регуляторами со шкалами радиуса минимального поворота передвижного механизма и прицепа, вход которого соединен с выходами первого и второго операционных лы рассогласования от мостовой схемы 8 на ,Q усилителей, а его выход -- с входами самых ранних стадиях их возникновения,двух разнополярных пороговых элементов,

что исключает «складывание автопоезда в сторону, обратную выполняемому левому повороту. На указанном режиме контроля и управления положением автопоезда водитель экстраполирует положение автопоезда при 5 выходы - с двумя светодиодами, уста- помощи задатчика радиуса поворота, выпол-новленными слева и справа на б локе

венного на потенциометрах 27 и 28, и прииндикации, и соответственно с двумя

помощи сигналов с блока 29 индикации,генераторами различных звуковых частот,

что значительно облегчает труд водителя.подключенных к зуммеру.

выходы которых соединены с блоком индикации, выполненным в виде двух усилителей постоянного тока, входы которых соединены с входами блока индикации, а их

Формула изобретения Устройство для -контроля положения передвижных механизмов, содержащее датчики положения передвижных механизмов, блок индикации положения контролируемых передвижных механизмов и источники тока, отличающееся тем, что, с целью повышения удобства управления, оно снабжено двумя разнополярными пороговыми элементами с регулятором порога и шкалой заданного радиуса поворота передвижного меуправления представляет собой вход второго операционного усилителя с цепями об25

,Q

выходы - с двумя светодиодами, уста- новленными слева и справа на б локе

выходы которых соединены с блоком индикации, выполненным в виде двух усилителей постоянного тока, входы которых соединены с входами блока индикации, а их

Изобретение относится к авто.мати- зации управления передвижными механизмами и их контроля и может найти применение, в частности, для контроля положения транспортных средств с прицепами и полуприцепами. Цель изобретения - повышение удобства управления. Устройство содержит датчик 1 положения управляемых колес, датчик 3 положения прицепа, блока управления 15, блока индикации 29. При режимах движения передним или задним ходом транспортного средства с прицепом при рассогласовании фактической траектории движения с заданной блок управления 15 вырабатывает сигнал, передаваемый на блок индикации 29, указывающий водителю о необходимости проведения соответствующей коррекции движения транспортного средства. 5 ил.

.2

J

фа.3. 5

(и.е. 5

V

7

6

ff