Устройство для контроля работы сельскохозяйственных машин для внесения жидкостей Советский патент 1991 года по МПК A01M7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению.

Цель изобретения - повышение точности расхода жидкости на единицу обрабатываемой площади и увеличение быстродействия

На фиг 1 изображена схема сельскохозяйственной машины с устройством для уме та, контроля и управления его работой; на фиг. 2 - структурная схема устройства на фиг. 3 - то же, узла прерываний на фиг 4 тоже, индикаторного устройства на фиг 5 то же, узла переключателей

Устройство содержит насос 1 для подачи вносимой жидкости из бака 2 по трубопроводу 3 к распиливающему устройству, содержащему штангу 4 и распылители 5 На колесе 6 сельскохозяйственной машины установлен датчик 7 скорости с измерительным преобразователем 8 На трубопроводе 3 установлены датчик 9 давления с измерительным преобразователем 10 и исполнительный механизм 11 заслонки с датчиками 12 положения заслонки Выходные электрические цепи преобразователей 8 и 10, датчиков 12 попожения и электрические цепи

О V4

О СП О СЛ

исполнительного механизма 11 заслонки соединены кабелем 13 с операционным блоком 14. Питание устройства осуществляется от бортовой электросети сельскохозяйственной машины с аккумулятором 15. В операционный блок 14 входят формирователи 16 по скорости и 17 по давлению, делители 18 и 19 частоты, таймер 20, микро- ЭВМ 21, генератор 22, узел 23 прерываний, регистр 24 адреса, узел 25 звуковой сигнализации, ячейка 26 памяти, блок 27 ввода-вывода, индикатор 28, узел 29 переключателей, логические элементы НЕ 30 и И 31, буферный формирователь 32, узел 33 контроля питающего напряжения, логические элементы ИЛИ-НЕ 34 и 35; усилитель 36, преобразователь 37 напряжения и формирователь 38.

Узел 23 прерывания состоит из триггера 39, генератора 40, согласующего элемента 41 и логического элемента ИЛИ-НЕ 42. Первый вход узла 23 прерывания (или первый вход триггера 39) соединен с вторым выходом делителя 18 частоты, второй вход - с выходом таймера 20, третий вход - с третьим выходом микроЭВМ, а выход - с пятым входом микроЭВМ. Триггер 39 выходом через генератор 40 связан с согласующим элементом 41, у которого выход соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 42. Индикаторное устройство 28 содержит диодные матрицы 43, которые образуют первое табло, усилители 44 мощности, согласующие усилители 45 и 46. Последние соединены с блоком 27 ввода-вывода. Усилители 44 мощности связаны со светодиодными матрицами 43, В индикаторное устройство 28 входит второе табло, входы которого подключены к датчикам 12 положения и входам формирователя 38,

Узел 29 переключателей состоит из переключателей 47 и тумблеров 48. Переключатели 47 соединены с источником постоянного тока, а тумблеры 48 - с общей шиной.

Формирователи 16 и 17 предназначены для преобразования входных импульсов, поступающих соответственно от измерительных преобразователей 8 и 10. в импульсы прямоугольной формы и требуемой амплитуды, а также обеспечивают помехозащищенность устройству. Элементы 18 и 19 предназначены для деления частот импульсов, поступающих с датчиков 7 скорости через преобразователь 8 и формирователь 16 и микроЭВМ 21 соответственно на два и десять.

Таймер 20 является программируемым и предназначен для получения цифровой информации и состоянии датчиков скоро;

сти и давления. В нем содержатся три вычитающих двоичных счетчика. Задание режима работы и чтение его содержимого осуществляется по первым входам от микроЭВМ 21 по реверсивной восьмиразрядной магистрали, по которой передаются данные и адреса.

Для адресации таймера 20 и выборки его счетчиков используется трехразрядная

0 магистраль. При этом первые два разряда этой магистрали используются для выборки адресов, счетчиков, а третий - для выборки адреса таймера 20 Эта магистраль подключена к вторым входам таймера 20. Чтение и

5 запись информации таймера 20 выполняется по третьему и четвертому входам, которые соединены соответственно с первым и вторым выходами микроЭВМ 21. Второй счетчик таймера 20, так же как и первый

0 работает в режиме делителя частоты, но предназначен для счетчика для количества импульсов, поступающих с пятого выхода микроЭВМ 21 через делитель 19 частоты за время, равное одному пери5 оду импульсов с датчика 7 скорости. Импульсы последнего после преобразования измерительным преобразователем 8 и сформированные формирователем 16 поступают на восьмой вход таймера 20. Эти же

0 импульсы поступают через первый делитель 18 частоты на пятый вход таймера 20. Делитель 18 частоты делит импульсы с датчика 7 скорости на два. На девятый вход таймера 20 поступают импульсы с выхода датчика 9

5 давления, которые преобразованы измерительным преобразователем 10 и сформированы формирователем 17, а шестой вход - через второй делитель 19 частоты на десять связан, как уже ранее отмеча0 лось с пятым выходом микроЭВМ 21. По этому входу таймера 20 осуществляется стробирование адреса. Седьмые входы таймера 20 соединены двухразрядной магистралью с четвертыми входами микро5 ЭВМ 21. Выход таймера 20 соединен с вторым входом узла 23 прерывания и четвертым входом микроЭВМ 21. Это необходимо для формирования и контроля прерывания. Импульсы стробирования ад0 реса с пятого выхода микроЭВМ 21 через делитель 19 частоты поступают на шестой вход таймера 20. МикроЭВМ 21 по двухразрядной магистрали на седьмые входы таймера 20 разрешает счет импульсов по

5 давлению и счет обработанной площади. При этом по первому разряду разрешается счет давления, а по второму - счет обработанной площади. Третий счетчик таймера 20 работает в режиме программируемой задержки и служит для учета обработанной площади. Число, загруженное а этот счетчик, соответствует единице измеоения площади.

МикроЭВМ 21 предназначена для системной обработки информации, решения логических задач и выполнения математических вычислений по определенным выражениям. Первые ее входы по реверсивной восьмиразрядной магистрали, как уже ранее отмечалось, связаны с таймером 20, регистром 24 адреса, ячейкой 25 памяти и блоком 27 ввода-вывода. Пятый вход мик- роЭВМ 21 соединен с выходом узла 23 и служит для подачи импульсов управления по прерыванию микроЭВМ 21. Восьмиразрядной магистралью соединены третьи входы микроЭВМ 21 и первые выходы узла 29 переключателей. По этой магистрали осуществляются команды еыбооа ручного и автоматического режимов, команд Стоп, Проба, Работа, а также Формируются данные и разрешения. Шестой вход микроЭВМ 21 соединен с выходом генератора 22. На этот вход подаются от генератора 22 высокочастотные импульсы. Аппаратный сброс всех элементов устройства, в том числе и микроЭВМ 21. осуществляется по ее второму входу, соединенному с узлом контроля питающего напряжения. Четвертый вход и третий выход микроЭВМ 21 соединены соответственно с вторым и третьим входами узла 2 прерываний, По четвертому входу микрсЭВМ 21 определяется требование вести учет обработанной площади или нет. При нарушениях технологического процесса, аварийных и ненормальных режимах работы, неверном вычислении или непринятии логических решений по третьему выходу микроЭВМ 21 формируется команда для узла 22 прерывания. Двухразрядная магистраль соединяет четвертые выходы микроЭВМ с седьмыми входами таймера 23. Четырехразрядная магистраль соединяет шестые выходы микроЭВМ 21 с третьими входами ячейки 26 памяти. Все четыре разряда этой магистрали используются для формирования старших разрядов адреса. При этом необходимо отметить, что младшие разряды адреса формируются по реверсивной восьмиразрядной магистрали, соединяющей первые входы микроЭВМ 21 с выходами ячейки 26 памяти. Седьмой выход микро- ЭВМ 21 соединен с четвертым входом ячейки 26 памяти, первый и второй - с входами логического элемента И 31, третьим и четвертым входами таймера 20 и блоком 27 ввода-вывода, при этом первый выход микроЭВМ 21дополнительно связан с пятым входом ячейки 26 памяти. По этому входу на

последнюю подается команда на чтение информации. На первом выходе микроЭВМ 21 вырабатывается сигнал на считывание кодов с ячейки 26 памяти. Восьмой выход мик- 5 роЭВМ 21 подключен к узлу 25 звуковой сигнализации. По этому выходному сигналу выполняется включение и отключение звуковой сигнализации.Генератор 22 предназначендляформирования

10 высококачественных импульсов. Частота импульсов определяет цикл работы микро- ЭВМ21.

Узел 23 прерываний предназначен для формирования команд на прерывание ра15 боты микроЭВМ 21 при отсутствии информации о движении сельскохозяйственной машины или прекращении определения обрабатываемой площади при отсутствии давления в магистрали 3.

0 Установка триггера 39 в рабочее состояние осуществляется от микроЭВМ 21 по третьему входу. На первый вход, который является счетным, триггера 39 поступают импульсы с делителя 18 частоты. Триггер 39

S управляет работой генератора 40, выходные импульсы которого через согласующий элемент 41 поступает на пятый вход микро- ЭВМ 21. На этот же входе поступают интер- тируемые логическим элементом ИЛИ-НЕ

0 42 импульсы с выхода таймера 20, поэтому и соединены выходы согласующего элемента 41 и логического элемента ИЛИ-НЕ 42. Регистр 24 адреса предназначен для хранения и передачи информации адресов и

5 данных в ячейку 26 памяти. Первые его входы и выход связаны с микроЭВМ 21 и ячейкой 26 памяти реверсивной восьмиразрядной магистралью. Второй его вход используется для стробирования адреса

0 на ячейку 26 памяти.

Узел 25 предназначен для подачи звуковой сигнализации водителю сельскохозяйственной машины о неверно введенной

5 информации, аварийных режимах и т.п.

Ячейка 26 памяти является оперативным запоминающим устройством и представляет собой набор элементов, в которых хранится технологическая программа и

0 другая информация, которая может быть передана микроЭВМ 21 по реверсивной восьмиразрядной магистрали, соединяющей первые микроЭВМ 21 и выходы ячейки 26 памяти. Первые входы этой ячейки сое5 динены восьмиразрядной магистралью с выходами регистра 24 адреса. Один из разрядов этой магистрали через буферный формирователь 32 связан с вторым входом ячейки 26 памяти. При этом второй вход ячейки 26 памяти подключен к узлу 33 контроля питающего напряжения. По этому входу запрещается доступ к элементам памяти ячейки 26 при отсутствии или отклонениях литающего напряжения, а также осуществляется доступ к этим же элементам при нормальной работе устройства. Третьи входы ячейки 26 четырехразрядной магистралью соединены с выходом микроЭВМ 21, седьмой выход которой подключен к четвертому входу ячейки 26 памяти. Пятый и шестой входы соответственно подключены к входу и выходу логического элемента И 31. Пятый вход ячейки 26 используется для разрешения записи информации, а шестой вход той же ячейки предназначен для доступов (обращения) к элементам памяти.

Блок 27 предназначен для ввода и вывода информации. Первые входы блока 27 ввода-вывода предназначены для подключения реверсивной восьмиразрядной магистрали, по которой воспринимаются и передаются адреса и данные. Ввод информации осуществляется по восьмиразрядной магистрали путем набора соответствующих данных с помощью пере- . ключателей и кнопок из узла 29 переключателей.

В зависимости от режима работы (программирование или автоматический) могут быть введены следующие данные по первому разряду восьмиразрядной магистрали - количество распылителей или максимальное давление, по второму - заданная норма расхода жидкости на единицу площадки или минимальное давление, по третьему - полоса захвата обрабатываемой площадки (определяется длина штанги 4 плюс максимальная длина распыливания жидкости распылителями 5, в зависимости от высоты установки) или фактическая норма расхода жидкости на единицу площади, по четвертому - удельный расход жидкости через один распылитель или максимальная скорость движения машины, по пятому - длина окружности колеса 6 или минимальная скорость движения машины, по шестому - зона нечувствительности по расходу жидкости или фактическая скорость движения машины, по седьмому - коэффициент конверсии жидкости или обработанная площадь жидкостью, по восьмому - коэффициент временной пропорциональности или фактическое давление. При необходимости могут быть введены и другие данные. Кроме этого, по двум разрядам выдаются данные о состоянии датчиков 12 положения заслонки. Назначение двухпроводной магистрали, подключаемой к вторым входам, то же, что и для таймера 20 (вторые входы). По пятому входу блока 27 микроЭВМ 21 осуществляет стробирование адреса программ и данных

на ячейку 26 памяти. Третий и четвертый входы блока 27 служат для чтения и записи информации. Все выходы блока

27соответственно соединены с входа- ми индикаторного блока 28 одноразрядной, четырехразрядной и восьмиразрядной магистралями. Одноразрядная магистраль соединяет первый выход блика 27 с первым входом устройства 28 и предназначена для

0 гашения элементов индикации, например, светодиодных матриц при смене цифр, Че- тырехпроводная магистраль соединяет выходы блока 27 и вторые входы устройства

28и предназначена для выбора параметров, 5 выводимых на индикаторное устройство 28,

Восьмиразрядная магистраль соединяет третьи выходы блока 27 с третьими входами устройства 28 и предназначена для выбора кода индикации, параметров и знака. Кро0 ме того, один разряд четырехпроводной

магистрали используется для управления

формирователем 38, а два других разряда

- для управления узлом 29 переключателей.

Индикаторное устройство 28 предназ5 начено для выдачи водителю сельскохозяйственной машины информации на световое табло, состоящее, например, из светодиодных матриц или других элементов.

Узел 29 переключателей предназначен

0 для задания режимов работы устройства. С помощью переключателей 47 и тумблеров 48 можно осуществлять различные режимы работы устройства: ручной, программирования, автоматический, установить требуемый

5 разряд, данные, открыть и закрыть заслонку, перейти на работу, останов или пробу. С помощью переключателей задаются и принимаются минимальные, максимальные и фактические данные о скорости, давлении,

0 расходе, обработанной площади и т.д. Элемент 30 является логическим и выполняет функцию инвертора. Он предназначен для установки устройства 27 ввода-вывода в рабочее состояние, так как его управление по

5 входу устройства 27 должно выполняться 1 в отличие от других элементов, для которых используется сигнал О.

Логический элемент И 31 предназначен для выделения команд Чтение и За0 пись по второму выходу микроЭВМ 21 при доступе к ячейке 26 памяти. Буферный формирователь 32 используется как эмиттерный повторитель и служит для согласования сигналов управления регистра

5 24 адреса и ячейки 26 памяти, Узел 33 предназначен для контроля величин питающего напряжения. При отклонении напряжений формируются соответствующие команды, которые не допускают стирания информации в ячейках памяти, не

нарушая тем самым технологический процесс. Входы логических элементое ИЛ1/1-НЕ 34 и 35 соединены с микроЭВМ 21 по двух- раэрядной магистрали. Через эти элементы, усилитель 36 и преобразователь 37 микро- ЭВМ 21 осуществляет управление исполнительным механизмом 11.

Блок 36 предназначен для усиления и согласования сигналов управления, поступающих с логических элементов 34 и 35 на преобразователь 37. Последний путем ши- ротно-импульсной модуляции импульсов управления преобразует постоянное напряжение в напряжение переменной частоты, которое питает электродвигатель исполнительного механизма 11. Преобразователь 37, например, может состоя-ь из задающего генератора, делителя частоты, формирователя импульсов заданной частоты и длительности и двух силовых мостов, питающих обмотки двигателя, узла защиты от сквозных токов, стабилизатора напряжения. Известны различные схемы преобразователей с широтно-импульсной модуляцией, которые могут быть использованы в устройстве Блок 38 предназначен для формирования сигналов управления, поступающих с датчика 12 положения заслонки по командам с микроЭВМ 21.

Устройство работает следующим образом.

С помощью узла 29 переключателей водитель сельскохозяйственной машины устанавливает режим работы устройства ручной, программирования или автоматический. В ручном режиме водитель может управлять исполнительным механизмом 11, т.е. открывать или закрывать заслонку в трубопроводе 3, и таким образом во время стоянки или движения машины регулировать вручную расход жидкости. Управление исполнительным механизмом 11 производится с узла 29 переключателей через логические элементы ИЛИ-НЕ 34 и 35, усилитель 36 и преобразователь 37. С помощью датчика 12 положения определяется местоположение заслонки в трубопроводе 3 и на второе табло индикаторного устройства 28 через блок 27 ввода-вывода выдается соответствующая информация.

В режиме программирования водитель вводит требуемые по технологии данные с помощью узла 29 переключателей. При вводе данных на первом табло индикаторного устройства 28 высвечивается набранная водителем информация. При неправильном вводе информации микро- ЭВМ 21 выдает через узел 25 звуковой сигнал и на первом табло устройства 28

высвечивается обозначение - требуемый для ввода показатель данных.

Автоматический режим имеет два подрежима: рабочий и опробывания (проба). 5 Подрежимы также устанавливаются с помощью узла 29 переключателей. В рабочем подрежиме на основании введенных водителем данных микроЭВМ 21 определяет диапазон допустимых скоростей и вычисляет

10 фактическую норму расхода жидкости на единицу обработанной площади. Величина рассогласования нормы расхода сравнивается с коэффициентом зоны нечувствительности. При наличии рассогласования этих

15 величин микроЭВМ 21 формирует через блок 27 ввода-вывода, узел 29 переключателей, логические элементы ИЛИ-НЕ. усилитель сигнала управления исполнительным механизмом 11 и заслонка приоткрывает

0 или призакрывает трубопровод 3.

В подрежиме опробывания водитель также как и для рабочего подрежима задает все те же данные, но в этом подрежиме сельскохозяйственная машина стоит и не

5 движется и по каналу скорости задается нормированная частота и микроЭВМ, используя введенную информацию, по приведенным выше выражениям производит вычисления и управляет исполнительным

0 механизмом 11, который регулирует расход жидкости. В этом подрежиме производится проверка работоспособности устройства, тарирование и т.п.

В автоматическом режиме устройство

5 регулирует норму расхода жидкости путем подачи на двигатель заслонки управляющих сигналов от ЭВМ определенной длительности. МикроЭВМ определяет на основании веденных данных (параметры опрыскива

0 теля и жидкости) правильность их ввода и рассчитывает необходимые промежуточные коэффициенты. На основании информации, полученной с датчиков скорости и давления, используя полученные коэффициенты, мик5 роЭВМ рассчитывает фактический расход жидкости в л/га и сравнивает с заданной нормой. В зависимости от величины разбаланса между заданной нормой и фактическим расходом жидкости изменяется время

0 управления заслонкой.

Формула изобретения 1. Устройство для контроля работы сельскохозяйственных машин для внесения жидкостей, содержащее датчики скорости,

5 расхода и положения управляющей заслонки, индикатор и исполнительный механизм, причем операционный блок включает преобразователи сигналов с датчиков, генератор, элемент НЕ и ячейку памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения

точности расхода жидкости на единицу обрабатываемой площади и увеличения быстродействия, операционный блок снабжен микроЭВМ, таймером, двумя делителями частоты, блоком ввода-вывода, тремя формирователями импульсов, регистром адреса, узлами прерывания и переключателей, элементами И и ИЛИ-НЕ, буферным формирователем и звуковым сигнализатором, причем датчик скорости через первый преобразователь и первый формирователь импульсов подсоединен к первому входу таймера и входу первого делителя частоты, выходы которого соединены с вторым входом таймера и первым входом узла прерываний, датчик давления через второй преобразователь и второй формирователь импульсов соединен с третьим входом таймера, четыре входа которого подключены соответственно к входам блока ввода-вывода, входу блока буферного формирователя, входам регистра адреса и элементы И, а также с выходами микроЭВМ, при этом входы элемента И соединены с выходами микроЭВМ, оставшийся вход таймера соединен с управляющим выходом микроЭВМ, два первых выхода датчика положения управляющей заслонки последовательно соединены через элементы ИЛИ-НЕ, усилитель и преобразователь напряжения с исполнительным механизмом, а два других выхода - с инициативными входами индикатора и третьего формирователя импульсов выхода которого подключен к входам блока ввода-выхода и одному выходу узла переключателей, при этом другой выход последнего соединен с входами элементов ИЛИ-НЕ и соответствующим входом микроЭВМ, к остальным входам которой подсоединены выходы генератора и через элементы НЕ-вход блока ввода-вывода, а также выход блока буферного формирователя и первый вход ячейки памяти, причем остальные выходы микроЭВМ подключены к оставшимся входам ячейки памяти, к входу блока И, звуковому сигнализатору и информационному входу регистра адреса,

входу второго делителя частоты, выходом соединенного с четвертым входом таймера и управляющим входом устройства ввода-вывода, выходы которого подключены к выходам индикатора, узла переключателей и

второму входу первого формирователя импульсов, при этом выход таймера соединен с четвертым входом микроЭВМ, с вторым входом узла прерывания, выход которого соединен с пятым входом микроЭВМ, третий выход которого соединен с третьим входом узла прерываний.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что узел прерывания выполнен из последовательно соединенных триггера и генератора импульсов, через согласующий элемент соединенных с элементом ИЛИ-НЕ.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Цель изобретения - повышение точности расхода жидкости на единицу обрабатываемой площади и увеличение быстродействия Уст ройство содержит ячейку памяти, генератор, логические элементы И и НЕ, узел переключателей, индикаторное устройство, микроЭВМ, таймер, делители частоты, устройство ввода-вывода, регистр адреса, формирователь импульсов по скорости, давлению, положению заслонки в трубопроводе, узел прерываний, ячейку контроля питающего напряжения, усилитель, преобразователь напряжения, узел звуковой сигнализации, буферный формирователь, логические элементы ИЛИ-НЕ и соответствующие связи между элементами Узел прерывания содержит триггер, генератор, два согласующих элемента, причем первый согласующий элемент входом соединен с выходом триггера через генератор, а выходом соединен с выходом согласующего элемента Устройство работает в автоматическом и дистанционных режимах. 1 з п ф-лы 5 ил -г Ј

14

Ю

Фиг.1

Стретьего

Вывода

Микро-ЗВМЦ

CcilfmoDozjp выхода оелите Ли частоты

Первый бхоо

Сбыхода гпаанерй 20

Второй вход

Фиг. 5

1-е табло

± + Un

+U,

1-е тпдло

л

Фиг.4

Выход

Кпатоми входу микро -ЭВМ 21

41

22

Третьи 8ходы

fleoffb/u вход

Сустройства 71 ввода- вывода

46

Вторые входь

Четвертые Сдатчиков 12 входы положения и

первого формирователя 38