Устройство для контроля и регулирования нормы высева Советский патент 1990 года по МПК A01C7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству к области Ьельскохозяйственного машиностроения.

Целью изобретения является повышение производительности высевающего агрегата.

На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - кинематическая схема высевающего аппарата и принципиальная схема блока коммутации; на фиг. 3 - функциональная схема датчика высева; на фиг. 4 - принципиальная схема интегратора; на фиг. 5 - принципиальная схема дискриминатора; на фиг. 6 - функциональная схема блока управления; на фиг, 7 временные диаграммы выходов датчика пути (а) и первого - четвертого ключевых элементов интегратора (б - г); на фиг. 8 - временная зависимость выхода датчика вь;- сева при сохранении нормы высева в заданных пределах допуска (а), при з анижении (б) и превышении (в) его и временные диаграм- изменения заряда емкости интегратора в пределах одного цикла измерения при сохранении нормы высева (г), при отклонении его за пределы допуска в сторону занижения (д) и завышения (е) нормы высвва.

Устройство для контроля и регулирования нормы высева сыпучих материалов состоит из высевающего апарата 1, датчика 2 массы q(t) потока высеваечого материала, интегратора 3, задатчика 4 нормы высева и задатчика 5 допуска на отклонение расхода от установленной нормы, дискриминатора 6, датчика 7 пути L(t), блока 8 yпpaвлaн -lЯ, первой и вторсй логических схем 9 и 10 ЗАПРЕТ, первого и второго счетчиков 11 и 12 импульсов, первой и второй логических схем ПАМЯТЬ 13 и 14, логической схемы 15 ИЛ1/1-НЕ, блока 16 индикации, включающего сигнализатор 17 Больше, сигнализатор 18 Норма и сигнализатор 19 Меньше, блок 20 коммутации и мотор-редуктор 21.

Высеваюш.мй аппарат 1 состоит из вращающейся с частотой О) тарелки 22, являющейся днищем туковой банки 23, в нижней части которой расположены туковысеваю- щие окна 24 и 25, внутри банки установлены шарнирно соединенные с ней туконаправи- тели 26 и 27, поводки которых выведены наружу, снабжены съемными рычагами 28 и 29, соединенными между собой тягой 30, снабженной по концам шарнирами, при этом рычаг 29 снабжен кулисой 31, которая посредством винтовой пары 32 соединена с валом мотор-редуктора 21, для чего приме- ;;еиа муфта 33, при этом нерезьбовой конец хо,ч soro винта 34 снабжен упором 35, установленным между подшипниками 36 скольжения.

Датчик 2 расхода q(t) туков включает первичный преобразователь 37, выполненный на базе механотрона,-включенного по дифференциальной схеме и установленного

в тукопроводе таким образом, чтобы все частицы потока сыпучего материала воздействовали на его подвижный электрод, Выход первичного преобразователя 37 электрически подключен к входу усилителя 38, а его

выход - к входу фильтра 39, отфильтровывающего высокочастотную составляющую входного сигнала q(t) первичного преобразователя 37. Выходом датчика 2 является напряжение UT постоянного тока, величина

которого пропорциональна массе q(t) высеваемых частиц сыпучего материала.

Интегратор 3 (фиг. 4) содержит четыре ключевых элемента 40-43, первую и вторую RC-цепочки, образованные резисторами 44

и 45 и емкостями 46 и 47 соответственно, оп8рац1 ,онные ус1 лители48 и 49. Операционный усилитель 48 включен последовательно с операционным усилителем 49, емкость 46 включена параллельно операционному усилителю 48, инверсный вход которого через резистор 44 первой RG-цепочки 1. : первый ключевой элемент 40 п одключен к выходу датчика расхода туков, а вторым входом .через емкость 47 второй RC-цепочки

подключен ; общей шине, выход второго операционногсуси.гителя через резистор 45 и ключевой элемент 43 подключен к точке соединения ,ыводов операционного усилителя 48 и емлости 47, неинверсный вход

операционного усилителя 49 подключен к общей шине, к которой через ключевой элемент 42 подключен вывод резистора 44, второй параллельный вход резистора 44 через ключевой элемент 41 подключен к выходу

задатчика 4 нормы высева, а общая точка соединения операционных усилителей подключена к выходу дискриминатора 6, при этом управляющие входы ключевых элементов 40 - 43 подключены к групповому выходу блока 8 управления.

Дискриминатор 6 представляет собой два параллельно включенных инвертора 50 и 51, узловая точка соединения которых через 1слючевой элемент 52 подключена К выходу интегратора 3, при этом инвертор 50 подключен к узловой точке неинверсным входом, а ин- вертор 51 - инверсным. Инверсный вход инвертора 50 подключен к входу +Ди задатчика допуска на отклонение нормы высева, неинверсный вход инвертора 51 - к выходу - А и задатчика 5, Выходы инверторов 50 и 51 подключены к первым входам логических схем 9 и 10 ЗАПРЕТ соответственно.

Датчик 7 пути L(t) содержит индукционный первичный преобразователь и диск из листовой стали, по окружности которого расположены выступы на равном расстоянии один от другого, имеющие одинаковую ширину. Диск жестко закреплен на ступице опорно-приводного колеса высевающих аппаратов 1, а электрическая схема, заключенная в герметичный корпус, - на раме машины таким образом, чтобы выступы диска проходили между полюсами датчика, Электрическая схема датчика обеспечивает выход в виде электрического напряжения логических 1 и О с частотой f (фиг. 7 а), Блок 8 (фиг. 6) управления содержит генератор 52 серии импульсов в виде логических 1 и О, вырабатываемых под действием входных импульсов fi, поступающих с датчика 7 пути, две логических схемы 53 и 54 ЗАДЕРЖКА и двухразрядный счетчик 55 пути. При этом первый импульсный выход из серии, вырабатываемый генератором 52, подключен к управляющему входу ключевого элемента 40, второй -- к управляющему входу ключевого элемента 41, третий - ключевого элемента 42 и 43 интегратора 3. Второй выход генератора 52 через первую логическую схему 53 ЗАДЕРЖКА п параллельно подключен к входам дискриминатора 6 и двухразрядного счетчика 55 пути. Выход Г2 счетчика 55 через вторую логическую схему 54 ЗАДЕРЖКА гз подключен к обнуляющим входам первого и второго счетчиков 11 и 12 импульсов и параллельно, минуя логическую схему, - к записывающим входам логических схем 13 и 14 ПАМЯТЬ, при этом время задержки гз больше времени задержки Г2

Первый выход -ь f; дискриминатора 6 подключен к выходу первой логической схемы 9 ЗАПРЕТ, а ее выход - к входу первого счетчика 11 импульсов, выход счетчика 11 подключен параллельно .к запрещающему входу первой логической схемы 9 ЗАПРЕТ и к первому входу первой логической схемы 13 ПАМЯТЬ, второй, записывающий, вход схемь 13 подключен к выходу Г2.блока 8 управления, первый выход ее подключен к первому входу блока 16 индикации и к первому входу блока коммутации, второй выход схемы 13 подключен к первому входу логической схемы ИЛИ-НЕ 15.

Вторая логическая схема 10 ЗАПРЕТ, подключенная входом к выходу - дискриминатора 6, счетчик 12 импульсов и логическая схема 14 ПАМЯТЬ соединены между собой аналогично первым схемам 9, 11 и 13, при этом выход логической схемы 14 подключен к третьему входу блока 16 индика-ЦИИ и к второму : 1 Л У О. ,.Г KOMi.iv ,

а второй выход- рторс ту лсп ч,-;ской схемы 15ИЛИ-1:Е,

Блок 16инди;. содержмгтр: ключе- 5 вых элемента, чноез которые подключены ,; источнику iJn гитанмя -иг:ш;и кзто:;ы 17 Бсльше, 18 Норма п Ш Мс-ьше. Уп- равляю цие в.ходы ключевых зяементок бло- ica мидикэци1 1 подкли-чень; к первому, 10 BTOpc iv и третьему входам соотиетственно, hnoK 20 (фиг, 2) коммутации в: лючает четьч1етиристора 56-59. vipiirrnnHMM ключ 30 и логическую Г, НЕ 51, при этом аноды тиристоров 57 и 59 -:epR. тиристор- 15 ный :люч 60 подключены к поло.жительному зажиму источника Un питания, катоды тиристоров 56 и 58 подключены к отрицательному 3.9жиму источника питаьм я (или наоборот), а;-;од тиристора 55 и катод тири- 0 стора 57 соединены с одним зажимом двигателя мотор-редукторя 21.. второй захим которого соединен с узловой точкой, образованной выводом 1:атода тири.стора 59 и анодом тиристора 5G. управляющие элокт- 5 роды тиристоро 56 и Ьамюдключэны к второму ьходу Опока 20 KOMMyTaiu-iii i к первому входу логической cxOf.U; kl-HE 61, управляющие йлектппды тирисгореп 57 и 58 подклю- к персому пходу блока 20 коммугацмк 0 и к второму входу лог -шеск ой схему И-НЕ 61, выход .чоторой подк/,;очен к управляющему входу тир1 |Сторного ключа 60.

, Уст)ойстпо для контроля и регулирования нормы высевз сыпучих материалов рабо- 5 тает следуюи.(:/1М образом.

При движении агрегата пр.иводимая от опор1;о-г1писсд|- ого колвсз тяролкя 22 вращается с ч: ;стотой (1) , зззиспщай от сксро- с т и д в и ж е н и я агрегата, п р и в п ,ц и т s 0 движение туки, засыпанные в бзнку 23 туко- высевающего аппарата 1. Туконаправители 26 и 27 разделяют дЕзижущуюс;: массу и направляют ее в укопысеваю1циеокна 24 и 25, под которыми установлены воронки тукоп- 5 роводов. В oAhjoM из двух тукопооводов расположен чувствительный элемент датчика 2 .массы q(t) потока высевлемого материала, в. результате воздействия которого на подвижный электрод мехйнотрона на вход ин- 0 тегратора 3 поступает напр.чжение UT, пропорциональное массе потока частиц. С датчика 7 пути L(tj. за/ь лошего 1млульсы с частотой fi, пропорциональной скорости движения агрегата, на аход генератора 52 5 импульсоз блока 8 управления поступают задающие сигналы. Генератор 52 вырабатывает импульсы в виде логических 1 и О (фиг, 7 а), длительность которых пропорцио- нальна скорости д.9ижения агрегата. Эти импульсы поступают на управ.пяющие входы

ключевых элементов 40 - 43 (фиг. 7 б - г). В интервале времени ta - ti открыт 1сл1бчевой элегиент 40 и с первичного преобразователя 37 датчика 2 через усилитель 38 и фильтр 39 на вход интегратора 3 поступает сигн.ал UT. При открытом ключевом элементе 40 через резистор 44 первой RC-цепочки заряжается емкость 46. Включенный параллельно ей операционный усилитель 48 обеспечивает линейность зарядной характеристики емкости 46, Величина заряда eмкoctи 46 за интервал времени ta - ti пропорциональна массе туков, прошедших за этот интервал через тукопровод в почву. В момент времени 12, С поступлением второго импульса от датчика пути, генератор 52 ключевым элементом 40 отключает вход UT от интегратора, а ключевым элементом 41 подключает задатчик 4 нормы высева. Приложенное к емкости 46 опорное напряжение U, знак которого противоположен напряжению заряда, на отрезке времени гз - t2 вызывает разряд емкости. В момент времени ta ключевой элемент 41 закрывается, отключая напряжение от емкости 46. В зависимости от величины заряда емкость 46 полностью разряжается, если расход туков соответствовал установленной норме (фиг. 8 а и г), перезаряжается до обратной поялрности, если расход туков меньше заданного (фиг. 8 б, д), или имеет остаточный заряд, если расход пре- вУшает установленную норму (фиг. 8 в, е). В интервале времени t4 - Тз открыт ключевой элемент 52 и емкость 46 подключается к задатчику 5 напряжения ±Ли, пропорциональному граничным значениям допуска на отклонение нормы высева. В результате сравнения напряжения ± Д U с остаточным напряжением емкости 46 на выходе дискриминатора 6 появляется один из выходов +Е , -еили нуль. Время сравнения остаточного заряда емкости 46 определяется паузой t4 - ta, вырабатываемой логической с.чемой 53 и равной времени п . Сигнал +е через логическую схему 9 ЗАПРЕТ поступает на вход первого счетчика 11 импульсов, фиксирующего отклонение нормы высева от заданной с Нревышением высева от заданного. Сигнал - через вторую логическую схему 10 ЗАПРЕТ поступает на второй счет- чмк 12 импульсов, фиксирующий отклонение зысева от заданной нормы с превышением нормы ниже допуска, при этом на один из счетчиков 11 или 12 за время одного цикла измерения (интервал ts - ti) возможно поступление только одного импульса, а при с Jб.nюдeнии нормы высева в пределах уста- ногленного допуска импульсы на счетчики не поступают. По окончании одного измерения генератор 52 вырабатывает импульс на входы ключевых элементов 42 и 43 и остаточный заряд емкости 46 подключается к нулевой шине через резистор 44, Емкость 47

резистор 45 и второй операционный усилитель 49 устраняют дрейф нуля. К моменту времени ts схема подготавливается к новому циклу измерения,о Выход Г1 первой логической схемы 53 ,

блока 8 управления подается на вход двухразрядного счетчика 55, задающего количество циклов измерения, равное 99. Импульсы, поступающие на первый и второй счетчики 11 и 12, фиксируются ими, и при

достижении заданного значения счет прекращается, счетчики остаются заполненными до момента, когда двухразрядный счетчик 55 получит сотый импульс. При поступлении сотого импульса накопленная в

счетчиках 11 и 12 информация переводится в память логических схем 13 и 14, если они к этому времени окажутся заполненными. Если за период ста циклов замеров ни один счетчик не будет заполнен, информация в

логические схемы 13 и 14 не переводится. С поступлением записывающего входа с выхода счетчика 55 информация, поступившая в память логических схем 13 и 14 запоминается. С выдержкой гз, устанавливаемой логической схемой 54 ЗАДЕРЖКА, на обнуляющие входы счетчиков 11 и 12 поступает сигнал с блока 8 управления и счетчики обнуляются, при этом запрещающие входы логических схем 9 и 10 снимаются, счетчики

11 и 12 подготавливаются к счету очередных импульсов. Если в памяти логической схемы 13 имеется информация о превышении заданной нормы высева, включается сигнализатор 17 Больше и на входы тиристоров 56

и 59 блока 20 (фиг. 2) поступает управляющий импульс, а тмристоры открываются. При этом по цепи плюс источника Un питания - тиристорный ключ 60 - анод - катод тиристора 57 - катушка двигателя мотор-редуктора 21 -анод- катод тиристора 59 - минус источника питания протекает ток. Так как тиристоры 57 и 58 закрыты, короткое замыкание цепи управления исключено. Мотор-редуктор 21 через муфту 33 приводит

во вращение ходовой винт 34, винтовая пара 32 перемещает кулису, тягу 30 и через рычаги 28 и 29 туконаправители 26 и 27 в направлении, ведущем к снижению расхода туков через высевные окна 24 и 25. Этот

процесс длится, пока расход туков не снизится до установлен.ой нормы с учетом по- ложительного допуска, после чего поступление информации в память логической схемы 13 прекращается. С момента

появления первого входа блока 16 индикации работает сигнализатор 17. По скончании работы мотор-редуктора 21 сигнализатор 17 отключается. При появлении выхода второй логической схемы 14 ПАМЯТЬ включается сигнализатор 19 Меньше, открываются тиристоры 57 и 58 блока 20 коммутации, двигатель мотор-редуктора 21 реверсируется и туконаправите- ли перемещаются в обратном направлении, увеличивая массу потока q(t) до заданной нормы.

Если происходит нарушение технологического процесса, сопровождающееся значительной неравномерностью высева туков, индикаторы 17 и 19 включаются одновременно. Одновременное открытие всех четырех тиристоров 56 - 59 привело бы к короткому замыканию источника Un питания, что исключается срабатыванием логической схемы И-НЕ 61, выход которой на вход ключевого элемента 60 прерывается и источник питания отключается от блока 20 коммутации.

Перед началом работы высевающий аппарат настраивается на одинаковую норму высева через оба туковысевающих окна 24 и 25 в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя. По шкале электронного блока, установленного в кабине трактора, задается норма высева задатчиком 4 и допуск на ее отклонение задатчиком 5. При пробном проходе агрегата проверяется соответствие установленной нормы фактическому высеву.

Так как через каждые 100 циклов измерения выход логических схем 13 и 14 снимается, двигатель мотор-редуктора 21 работает циклично, что исключает перерегулирование.

Предлагаемое устройство позволяет автоматизировать процесс поддержания высева в установленных границах допуска, контролировать процесс визуально и исключить остановки агрегата для выполнения регулировок. Опрос датчиков нескольких туковысевающих аппаратов осуществляет оператор или автоматический переключатель.

Формула изобретения Устройство для контроля и регулирования нормы высева, содержащее высевающий аппарат с направителем, снабженным приводом, датчик массы потока высевающего материала и задатчик нормы высева, выходы которых соединены с первым и вторым входами интегратора, дискриминатор, входы которого связаны с выходами интегратора, задатчика допуска на отклонение

нормы высева и первого выхода блока управления, две линии обработки сигнала, каждая из которых включает последовательно соединенные логическую схему ЗХПРЕТ, 5 счетчик импульсов и логическую схему ПАМЯТЬ, при этом первая линия обработки сигнала подключена к выходу положительной, а вторая - отрицательной полярности дискриминатора, причем выходы первого и 10 второго счетчиков соединены соответственно с входами первой и второй логических схем ПАМЯТЬ и с запрещающими входами первой и второй логических схем ЗАПРЕТ, а записывающие входы логических схем ПА- 15 МЯТЬ связаны с вторым выходом блока управления, третий выход которого подключен к обнуляющим входам первого и второго счетчсков, причем выходы логических схем ПАМЯТЬ соединены с первым и 20 вторым входами блока индикации, а инверсные выходы логических схем ПАМЯТЬ под- ключены к входам логической схемы ИЛ И-НЕ, выход которой связан с третьим входом блока индикации, снабженным тре- 25 мя индикаторными лампами для индикации заданного диапазона нормы высева, которые через соответствующие ключевые элементы подключены к соответствующим клеммам источника питания, при этом уп- 30 равляющие входы ключевых элементов связаны с входами блока индикации, причем выход блока управления подключен к выходу датчика пути, а четвертый посредством информационной шины - к третьему 35 входу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности высевающего агрегата, оно снабжено мотор-редукторсм и блоком коммутации, который включает четыре тиристора, тири- 40 сторный ключ и логическую схему И-НЕ, при этом аноды второго и четвертого тиристоров через тиристорный ключ подключены к зажиму положительной полярности источника питания, катоды первого и треть- 5 его тиристоров связаны с зажимом отрицательной полярности источника питания, а анод первого и катод второго т.ристоров объединены и соединены с первой клеммой двигателя мотор-редуктора, вторая клемма 0 которого связана с объединенными анодом третьего и катодом четвертого тиристоров, причем объединенные управляющие электроды первого и четвертого тиристоров связаны с первым входом логической схемы 5 И-НЕ, с выходом первой логической схемы ПАМЯТЬ и первым входом блока индикации, а объединенные управляющие электроды второго и третьего тиристоров соединены с вторым входом логической схе- мь И-Н.Е, выходом второй логической схемы

ПАМЯТЬ и вторым входом блока индикации,том второй пары, ползун которой соединен

при атом выход логической схемы И-НЕ под-с кулисой, закрепленной на конце первого

ключей к управляющему входу тиристорно-рычага привода первого направитёля высего ключа, кроме того, реверсивный выходвеющего аппарата, а второй направитель

мотор-редуктора посредством соединитель-5 посредством второго рычага и тяги связан с

ной муфты связан с направляющим элемен-первым рычагом.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сельскохозяйственному машиностроению, и предназначено для автоматического регулирования нормы высева минеральных удобрений преимущественно аппаратами тарельчатого типа. Цель изобретения - повышение производительности высевающего агрегата. Высеваемые удобрения из высевающего аппарата 1 проходят через датчик 2 массы потока семян и удобрений, который вырабатывает сигнал, пропорциональный массе высеваемого материала. Датчик 7 пути вырабатывает прямоугольные импульсы, которые в блоке 8 управления преобразуются в команды, подключающие выходы датчика 2 и задатчика 4 нормы высева к интегратору 3. Интегратор 3 подключен к дискриминатору 6 с задатчиком 5 допуска на отклонение реальной дозы высева от нормы. Цепочки логических схем и счетчиков управляют работой сигнализаторов 17 - 19 и приводом туконаправителей при отклонении высева от заданной нормы за пределы допуска, для чего применены тиристорный коммутационный блок 20 и реверсивный мотор-редуктор 21. 8 ил.

iz Ън

т ....

ТД

.. . Р-|«-

4« 1 Lir;./. 1

- i/ff

(/3).

т ....

Фт.1

зи

f3) (5

(5}

-ли

48

(3)

tl

(9)

(Ю

Фиг. 5

tZ fpae. 7

а UT

Фиг. В