Устройство для управления электрической дождевальной машиной Советский патент 1990 года по МПК A01G25/09 

ратора 1 тактовых импульсов и формирователя 2 полного периода работы электроприводов 26 опор ДМ, блока 7 управления счетчиками текущего времени, подключенного к входу блока 11 счета текущего времени, регистра

16сдвига, блоков 17 и 21 формирования импульсов коррекции и импульсов

работы, ПОДКЛЮЧеННЫХ К блОКу 25 УП

равления электродвигателями опор, и энергоблоки - дизельный двигатель 30 генер-.тор 29 переменного тока с выпрямителем 31 и стабилизатором 32. Блоки 7, 11i 7, 21 устройства по- I строены на стандартных цифровых и логических микросхемах, например, серии К176 с приемником, например, счетчиков (3, ч, 12 и 13) логических схем (схемы 2ч - НЕ 8 и 9, инвер торов 6 и 10) и др. При отклонении ДМ от курса к выходу блока 21 формирования импульсов работы и к блоку

17формирования импульсов коррекции подключаются через блок 25 управле- ния соответствующие приводы (правый

и левый) крайних тележек так, что опередившая тележка начинает двигаться замедленно, так как длительность импульса Ји коррекции выбрана в ч раза меньше длительности (установленной оператором) импульса Ј,, работы привода в нормальном режиме, при этом переключение каналов - выходов блоков 17 и 21 происходит автоматичеки. При этом выбрано соотношение Ј„ /Јр А, что позволяет обеспечить большую скорость перемещения промежуточных опорных тележек машины по отношению к крайним тележкам левого и правого крыльев машины, а также автоматическую синхронизацию в линию перемещения тележек главного водопро- водящего трубопровода машины без перекосов и изломов. Повышается надежность работы машины в целом и снижается ее энергоемкость за счет значительного упрощения электрической схемы устройства управления, отказа от использования малонадежных электронных таймеров, имеющих выходы на электромагнитные реле, работающие в ус- ловиях повышения влажности и с тяжелыми коммутационными индуктивными нагрузками. 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливе многоопорными электрическими дождевальными машинами. Цель изобретения - повышение точности и надежности управления. Устройство для управления дождевальной машиной (ДМ) содержит таймер, состоящий из генератора 1 тактовых импульсов и формирователя 2 полного периода работы электроприводов 26 опор ДМ, блока 7 управления счетчиками текущего времени, подключенного к входу блока 11 счета текущего времени, регистра 16 сдвига, блоков 17 и 21 формирования импульсов коррекции и импульсов работы, подключенных к блоку 25 управления электродвигателями опор, и энергоблоки - дизельный двигатель 30, генератор 29 переменного тока с выпрямителем 31 и стабилизатором 32. Блоки 7,11,17,21 устройства построены на стандартных цифровых и логических микросхемах, например, серии К176 с приемником, например, счетчиков (3,4,12,13), логических схем (схемы 24-НЕ 8,9, инверторов 6,10) и др. При отклонении ДМ от курса к выходу блока 21 формирования импульсов работы и к блоку 17 формирования импульсов коррекции подключаются через блок 25 управления соответствующие приводы (правый и левый) крайних тележек так, что опередившая тележка начинает двигаться замедленно, так как длительность импульса Τ_и коррекции выбрана в 4 раза меньше длительности (установленной оператором) импульса Τ_р работы привода в нормальном режиме, при этом переключение каналов - выходов блоков 17 и 21 происходит автоматически. При этом выбрано соотношение Τ_к=Τ_р/4, что позволяет обеспечить большую скорость перемещения промежуточных опорных тележек машины по отношению к крайним тележкам левого и правого крыльев машины, а также автоматическую синхронизацию в линию перемещения тележек главного водопроводящего трубопровода машины без перекосов и изломов. Повышается надежность работы машины в целом и снижается ее энергоемкость за счет значительного упрощения электрической схемы устройства управления, отказа от использования малонадежных электронных таймеров, имеющих выходы на электромагнитные реле, работающие в условиях повышения влажности и с тяжелыми коммутационными индуктивными нагрузками. 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для управления многоопорными электрическими дождевальными машинами (ДМ)

Цель изобретения - повышение точности и надежности управления.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления электрической многоопорной дождевальной машиной; на фиг. 2 - временная диа рамма работы отдельных функциональных блоков устройства.

Устройство содержит таймер, состоящий из генератора 1 тактовых импульсов и формирователя 2 полного периода работы электроприводов дождевальной машины. Последний содержит последовательно соединенные первый 3, и второй Ц двоичные счетчики, элемент ЗИ-НЕ 5 и первый инвертор 6. Устройство включает также блок 7 управления счетчиками текущего времени, состоящий из последовательно включенных первого 8 и второго 9 элементов 2И-НЕ и второй инвертор 10, блок 11 текущего времени, состоящий

4

50

5

из первого 12 и второго 13 двоично- десятичных счетчиков, к прямым выходам которых подключены первый 1ч и второй 15 кодовые переключатели, т.е. задатчики времени работы Ј«, дождевальной машины и регистр 16 сдвига. Кроме -того, устройство содержит блок

17соормирования импульса коррекции

tKv , содержащий последовательно включенные первый оптоэлектронный блок

18развязки, первый тиристорный ключ

19и диодный выпрямительный мост 20, блок 21 формирования импульса работы, содержащий последовательно включенные второй оптоэлектронный блок 22 развязки, второй тиристорный ключ 23 и второй диодный выпрямительный мост 2ч. Выходы блоков 17 формирования импульса коррекции и импульса 22 работы подключены соответственно к первому

и второму входам блока управления 25 электродвигателями 26, которые через колесные редукторы 27 передают движение на колеса 28 опорных тележек машины.

Электропитание блока 25 управления и остальных блоков машины осуществляется от генератора 29 переменного тока, приводимого дизельным двигателем 30. Переменнбе напряжение от генератора преобразуется в постоянное выпрямителем 31 и стабилизируется стабилизатором 32 постоянного напряжения, с выходов которого подается на все блоки устройства. В цзпи электропитания обоих кодовых переключателей установлен гасящий резистор 33, служащий также для формирования логических сигналов записи в регистр 16 сдвига.

Блок 18 развязки представляет оп- тоэлектронную микросхему типа ОАД101Г в состав которой входит светодиод и фотодиод. Блок 18 предназначен для электрической развязки постоянного напряжения (+9В) логической 1 с выхода регистра 16 сдвига, построенного на микросхеме К176ИР2, и переменного напряжения питания (220 В, частота 50 Гц) блока 25 управления электродвигателей 26 колес опорных тележек дождевальной машины, подаваемого через диодные выпрямительные мосты 20 и 2k на тиристорные ключи 19 и 23.

Длительность импульса паузы Ј„. получается автоматически, так как в устройстве заложено формирование полного цикла Т (периода) работы машины (например, для ДМ Кубань-М ) и одновременно с началом формирования импульса работы 0. , длительность которого равна числу секунд, выставленному на двоично-десятичных кодовых переключателях 14 и 15. Оставшееся

время от окончания с/р. до окончания Т и есть Јh

Блоки 14 и 15 представляют собой кодовые переключатели типа ПП10- 2ХПВ. На вращающемся колесе переключателя набиты цифры от 0 до 9- При вращении колеса происходит соединени с помощью подвижных контактов входа кодового переключателя с его выходами, номера которых соответствуют в двоичном коде 1-2-4-8 цифре на вращающемся колесе (например, при выставленной цифре 6 на колесе переключателя вход переключателя соединится с вторым и четвертым выходами двоичного кода). В кожухе конструкции кодовых переключателей установ-4 лены полупроводниковые диоды типа Д9

1554831

0

для создания вместе с резистором 33 элемента МОНТАЖНОЕ И. Тем самым при- совпадении числа, выставленного на кодовых переключателях, с числом импульсов, подсчитанных счетчиками 12 и 13, в точке соединения резистора 33 с входами кодовых переключателей 1 и 15 появляется сигнал логической 1, который производит запись и одновременный сдвиг сигналов на выходе регистра 16 сдвига и обнуления счетчиков 12 и 13 (фиг. 1). Это происходит четыре раза до окон- 5 чаыия формирования длительности Јр,- . Регистр сдвига представляет собой микросхему К176ИР2. На информационном D-входе регистоа 16 сдвига присутствует напряжение питания микросхемы +Un (что является сигналом логической 1). При появлении импульса логической 1 на резисторе 33 передний фронт этого импульса записывает сигнал на информационном D-входе на первый выход регистра сдвига. Так как +Un находится на информационном D-входе постоянно, после появления второго импульса на резисторе 33 про- |изойдет сдвиг сигнала логической 1 с первого выхода внутри микросхемы, а на первом выходе произойдет повторная запись сигнала D-входа. При появлении четвертого импульса на резисторе 33 сигнал логической 1 появится на втором выходе регистра 16 сдвига, а на первый выход опять запишет0

5

0

5

ся сигнал D-входа, т.е. логическая 1. Тем самым оба выхода регистра 16 будут находиться в единичном состоянии до тех пор, пока не придет сигнал обнуления на R-вход обнуления регистра 16.

Устройство управления электрической дождевальной машиной работает следующим образом.

Перед началом полива оператор устанавливает с помощью кодовых переключателей 14 и 15 требуемую длитель5

с.

р;

и,- так как в

поность импульса работы машины 0 длительность импульса паузы лучается автоматически, устройстве заложен счет длительности импульса работы Т, а, следовательно,

п;

Ч

Так, при отклонении

машины от курса влево за счет забегания тележек правого крыла вперед, смещается П-образная штанга, обеспечивая одной своей гранью касание с направляющим тросом и срабатывание в

блоке 1 управления исполнительного реле. Контакты реле отключает выход блока 21 формирования импульса работы от левого крыла машины, а подключают

выход блока 17 формирования импульса коррекции. Так как для ЭДМ Кубань-М длительность импульса коррекции Јк, в четыре раза меньше установленной

первоначально оператором длительности импульса работы Ср, , то этот временной импульс, поступая на электродвигатель концевой тележки левого крыла машины, обеспечивает ускоренно движение (пульсирующее стартстопное движение) тележек левого крыла, в то время как правое крыло движется с прежней скоростью, определяемой длительностью 0, . Спустя некоторое время происходит разворот левого кры ла машины, контакт П-образн ой штанги с тросом исчезнет, исполнительное реле в электрокоммутационном блоке 25 управления обесточится, выход блока 17 формирования импульса коррекции отключится от блока 26 управления, а подключится выход блока 21 формирования импульса работы и тележки обоих крыльев машины будут двигаться с одинаковой скоростью, задаваемой импульсом работы. Таким образом, задающий таймер формирует импульс работы, а таймер коррекции - импульс коррекции, т.е. формирование импульсов с переменной скважностью в предлагаемом устройстве не требует наличия отдельного герконового или другого датчика.

Переключение выходов блоков 17 и 21 производится электрокоммутационной схемой, входящей в состав блока (цито) управления ДМ.

Длительность импульса коррекции формируется также автоматически, так как в основу работы устройства управления заложен четырехкратный пересчет, выставленного на кодовых переключателях числа с импульсов, период следования которых равен Т

1 Ц с

Например, на кодовых переключателях 1k и 15 выставлено число 16,

то при первом подсчете 16 импульсов

1 с периодом (Т

вал получится

16 1 с,

с) временной интер

см 5

1

10

5

318

а после четырех подсчетов по 16 импульсов получится временной интервал импульса работы

2pt (J С-16М 16 с.

Таким образом при установке длительности Ј.. импульса работы на кодовых переключателях 14 и 15 получается при первом подсчете длительность импульса коррекции Ск. , который формируется в блоке 17 формирования, а после четырех последовательных подсчетов, получается длительность импульса работы Ј. , выделяемая блоком 21 формирования. Выделение каждого импульса происходит в устройстве с помощью регистра 16 сдви- . га.

Таким образом, после включения дизеля 30 и генератора 29 переменного тока вырабатывается постоянное стабилизированное напряжение Un с помощью блоков 31 и 32, поступающее на 25 блоки 1-25 устройства. Дождевальная машина приводится в движение после включения блока 25 управления подачей электропитания на заданное время импульса работы Ср на электродвигатели 26 колес 28 опорных тележек машины.

Генератор 1 тактовых импульсов вырабатывает тактовые импульсы, получаемые путем деления соответствующим двоичным счетчиком его собственной частоты. Частота тактовых импуль20

30

35

сов ) является базовой для формирования интервалов времени работы fp,- ,

Ал

0

5

0

5

паузы vn. , коррекции (/к устройства управления движением машины. Импульсы частотой fT поступают на счетный вход первого двоичного счетчика 3 блока 2 формирования полного периода работы Т машины, а с его прямого выхода - на счетный вход второго двоичного счетчика t. С первого и второго выходов счетчика А импульсы поступают на первый и второй входы элемента ЗИ-НЕ 5, а обнуление счетчиков k и 3 и регистра 16 сдвига осуществляется импульсами с выхода инвертора 6. Формирование счета текущего времени блоком 7 осуществляется по второму входу схемы 2И-НЕ 8 от генератора 1 тактовых импульсов. При одновременном появлении логической 1 на первом, втором, третьем входах элемента ЗИ-НЕ 5 на выходе первого инвертора 6 возникает логическая 1, которая обнуляет счетчики 3 и k через их R-входы обнуления.

Таким образом формируется интервал

/л

времени I Vp + , полного периода работы машины при ее стартстопном режиме. С выхода элемента ЗИ-НЕ 5 на второй вход первого элемента 2И-НЕ 8 всегда поступает сигнал логической 1. Сигнал логического О появляется на этом входе на время обнуления счетчиков 3 и ч, причем это врем пренебрежимо мало по сравнению с интервалами времени Т,

HI

(для

микросхем серии К176 это время составляет единицы микросекунд). На первый вход элемента 2И-НЕ 8 приходит сигнал логического С в момент формирования импульса t-pi (фиг. 2), а после окончания fT появляется сигнал

При достижении на счетчиках 1 и 13

заданного интервала времени работы Јр,- на резисторе 33, вклю ном между плюсом источника пит 32 счетчика 12 и входом первого

которыи является запретным сигналом для прохождения тактовых импульсов f с выхода второго элемента 2И-НЕ 9. Этот запрет сохраняется до окончания формирования пери-25 вого переключателя 1ч, возникает ода работы Т и обнуления двоичных счетчиков 3 и ч, регистра 16 сдвига. Обнуление счетчиков 3 и ч и регистра 16 сдвига является началом формироваимпульс логической 1

который шет логическую 1 на первом выхо регистра 16 сдвига и одновременно нулит счетчики 12 и 13 через соо ствующие R-входы их обнуления. По этого счет начнется вновь до тех пока будет логическая 1 на втор выходе регистра 16 сдвига, далее произойдет повторное обнуление сч чиков 12 и 13 и запрет счета теку времени Т. С первого и второго вы дов регистра 16 сдвига импульсные налы логической 1 поступают на ды первого 18 и второго 22 оптоэл ктронных блоков развязки, первый и второй 23 тиристорный ключи, пе вый 20 и второй 2k выпрямительные мосты блока 17 формирования длите ности с/К(- импульсов коррекции и 45 блока 21 формирования длительност

ния снова временных интервалов Т , р; kk; . С выхода второго элемента 2И-НЕ 9 поступают импульсы частотой fT и инвертируются вторым инвертором 10, который повышает помехоустойчивость блока 7 управления счетчиками текущего времени.

Таким образом, после окончания формирования импульса работы с,. с второго выхода регистра 16 сдвига на первый вход первого элемента 8 поступает сигнал логической 1. Этот сигнал является запретным для прохождения импульсов тактовой частоты Јт , так как с выхода первого элмента 8 подается сигнал логического О на первый вход второго элемента 9. В связи с этим любое изменение импульсного сигнала на первом входе второго элемента 9 не вызывает изменения сигнала на выходе элемента 9 и, следовательно, импульсы тактовой частоты f не будут проходить на счетный вход первого двоично-десятичного счетчика 12 и счет временных импульсов прекратится до тех пор, пока не сформируется интервал полног времени работы машины Т и сигнал обнуления вызовет логический О на втором выходе регистра 16 сдвига.

10

15

20

5ч831Ю

При этом задание требуемой длительности работы Јр,- обеспечивается первым I и вторым 15 кодовыми переключателями, выводы которых подключены к выходам первого 12 и второго 13 двоично-десятичных счетчиков. В нашем случае счетчик 12 - счетчик еди- ниц секунд, счетчик 13 счетчик десятков секунд. Так, например, для дождевальной машины Кубань-М общая, длительность полного периода работы Т-100 с, для тактовой частоты f Ц Гц и периода повторения тактовых

импульсов Т - г с, при четырехкратном подсчете заданного времени получается односекундный временной интервал длительности времени.

При достижении на счетчиках 12 и 13

заданного интервала времени работы Јр,- на резисторе 33, включенном между плюсом источника питания 32 счетчика 12 и входом первого кодо-25 вого переключателя 1ч, возникает вого переключателя 1ч, возникает

импульс логической 1

который запишет логическую 1 на первом выходе регистра 16 сдвига и одновременно обнулит счетчики 12 и 13 через соответствующие R-входы их обнуления. После этого счет начнется вновь до тех пор, пока будет логическая 1 на втором выходе регистра 16 сдвига, далее произойдет повторное обнуление счетчиков 12 и 13 и запрет счета текущего времени Т. С первого и второго выходов регистра 16 сдвига импульсные CHI- налы логической 1 поступают на входы первого 18 и второго 22 оптоэле- ктронных блоков развязки, первый 19 и второй 23 тиристорный ключи, первый 20 и второй 2k выпрямительные мосты блока 17 формирования длительности с/К(- импульсов коррекции и блока 21 формирования длительности

( р,- импульса работы.

Рассмотрим работу блока 17 формирования импульса коррекции С . Работа блока 21 формирования импульса работы Јр; аналогична. С появлением импульса логической 1 на первом выходе регистра 8 сдвига открывается первый оптоэлектронный ключ 18 и шунтируется тиристор первого тиристор- ного ключа 19, который закрывается. При этом разрывается цепь первого диодного выпрямительного моста 20 и через обмотку магнитного пускателя,

1115

замыкающие контакты которого включены в цепь обмотки управления электродвигателей колес крайних тележек обои крыльев машины, перестает течь ток, и формирование импульса коррекции длительностью /СК. закончится. После окончания заданного интервала полного времени работы машины Т Ј..+ Ј,, на первом выходе регистра 16 сдвига фор- мируется импульс логического О, который закрывает первый оптоэлект- ронный ключ 18. Закрытие ключа 18 открывает тиристорный ключ 19 и через первый диодный выпрямительный пост 20 начинает протекать ток, который поступает на обмотку магнитного пускателя первого входа блока 25 управления, пускатель срабатывает и своими контактами создает цепь питания обмотки электродвигателя 26. Вал электродвигателя через колесный редуктор 27 проворачивается, приводя в движение колеса 28 опорных тележек машины.

Применение предлагаемо о устройства управления движением и поливом электрической дождевальной машины позволяет упростить схему управления и повысить эксплуатационную на- дежность машины, отказаться от ненадежных в эксплуатации в полевых условиях стандартных таймеров (электронных реле времени с выходами на исполнительные электромагнитные реле) упростить и удешевить конструкцию устройства управления машиной, повысить на 10-15% производительность работы машины.

Формула изобретения

Устройство для управления электрической дождевальной машиной, содержащее генератор переменного тока с дизельным приводом, подключенный к не- му стабилизированный источник постоянного тока, электродвигатели опор машины, подключенные к генератору переменного тока через блок управления электродвигателями опор, а также тай- мер, первый и второй выходы которого связаны с входами блоков формирования импульсов работы и импульсов коррекции, причем таймер содержит генератор тактовых импульсов и подключен- I

0 - 0 5

0

0

5 0

5

112

ный к нему формирователь полного периода работы.электроприводов, выполненный в виде первого и второго последовательно включенных двоичных счетчиков, выходы которых подключены к схеме ЗИ-НЕ, выход которого является первым выходом таймера и подключен к первому инвертору, выход которого является вторым выходом таймера, подключенным к обнуляющим входам первого и второго двоичных счетчиков, а каждый из блоков формирования импульсов работы и импульсов коррекции выполнен в виде последовательно включенных оп- тоэлектронной схемы развязки, тирис- торного ключа и диодного выпрямительного моста, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности управления, устройство снабжено регистром сдвига, первый выход которого подключен к блоку формирования импульсов коррекции, второй выход - к блоку формирования импульсов работы, обнуляющий вход - к второму выходу таймера, а информационный вход - к стабилизированному источнику питания, блоком счетчика текущего времени, выход которого подключен к счетному входу регистра сдвига, и узлом управления блоком счета текущего времени, первый вход которого подключен к второму выходу регистра сдвига, второй вход - к первому выходу таймера, а выход - к входу блока счета текущего времени, причем последний выполнен в виде последовательно включенных первого и второго двоично-десятичных счетчи-ков, с прямыми входами которых связаны кодовые переключатели, подключенные через резистор к источнику питания, при этом входы обнуления двоично-десятичных счетчиков связаны с выходом блока счета текущего времени, а узел управления последним выполнен в виде первой схемы 2И-НЕ, подключенной к первому входу второй схемы И-НЕ, второй вход которой подключен к генератору тактовой частоты, а выход - к второму инвертору, выход которого является выходом узла управления блока счета текущего времени и соединен со счетным входом первого двоично-десятичного счетчика.

Фиг, г