Устройство для автоматического регулирования технологического процесса сельхозмашины Советский патент 1992 года по МПК A01C7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к устройствам регулирования технологического процесса на мобильных сельскохозяйственных машинах, таких, например, как почвообрабатывающая фреза, сеялка и других машинах, где используются датчики параметров технологического процесса, имеющие частотный выход. Применительно к сеялке такими датчиками являются датчик высева, частота импульсов на выходе которого пропорциональна количеству высеваемых в единицу времени семян, и датчик

частоты вращения колеса сеялки, на выходе которого число импульсов в единицу времени характеризует скорость движения сеялки. На почвобрабатывающей фрезе частотными датчиками являются датчики оборотов фрезерного барабана и опорного колеса почвообрабатывающего агрегат.-i.

Цель изобретения - повышение точности регулирования и упрощение устройства.

На фиг. 1 показана схема устройства автоматического регулирования (показан пример использования предложенного устройства в составе посевного агрегата для

vj о о о ел

регулирования нормы высева); на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу схемы,

Устройство содержит первую входную шину (Вх.1), к которой подключен выход импульсного датчика 1, и вторую входную шину (Вх.2), соединенную с выходом импульсного датчика 2. Датчик 1 является датчиком высева, например фотоэлектрического типа. Частота импульсов на выходе датчика 1 характеризует число семян, высе- .вэемых в единицу времени. Датчик 2 является датчиком оборотов колеса сеялки. В состав устройства входит также реверсивный счетчик 3, к входам записи которого (входы Di-Dn) подключен задатчик 4 параллельного кода. На зэдатчике 4 оператор с помощью переключателей (на фиг. 1 не показаны) устанавливает код в соответствии с требуемой нормой высева. К первому входу счетчика 3 (вход С) подключен выход блока 5 управления, в состав которого входят элементы И-НЕ 6-8 и управляемый импульсный генератор 9. К первому входу блока 5 (это вход элемента 8) подключена шина Вх.1. соединенная с датчиком 1. Второй вход блока 5 (это вход элемента 6) соединен с выходом счетчика 3 и первым входом формирователя управляющих сигналов 10, в состав которого входит триггер 11, элементы И-НЕ 12 и 13, элементы ИЛИ-НЕ 14, .15 и инверторы 16 и 17.

Второй вход формирователя 10 (это вход R триггер 11) и второй вход счетчика 3 (вход V) через дифференцирующую цепь 18 подключен к первому выходу триггера 19 (выход Q). Второй выход триггера 19 (выход Q) соединен с третьим входом формирователя 10 (это входы элементов 12,13) и управляющим входом генератора 9. Первый вход триггера 19 (вход С) соединен с шиной Вх.2. Второй вход триггера 19 (вход S) подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20. входы которого соединены с входами формирователя 10.

Первый и второй выходы формирователя 10 соединены с входами сигнализатора 21 режима работы. Выходы сигнализатора 21 являются выходами устройства (шины Вых.1 и Вых.2). Шины Вых.1 и Вых.2 соединены со входами исполнительного механизма 22, в состав которого входит ключевой усилитель 23 мощности, нагруженный на электродвигатель 24 с встроенным редуктором (на фиг. 1 редуктор не показан). Вал редуктора поворачивает заслонку в магистрали питания гидромотора, вращающего вал высевающего аппарата сеялки (на фиг, 1 эти элементы не показаны). Исполнительный механизм 22 имеет концевые контакты

25 и 26, срабатывающие при установке регулирующей заслонки в крайние положения. В состав сигнализатора 21 входят два резисторных делителя на элементах 27-30,

три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31-33, доа светодиодных индикатора на элементах 34-41 и звуковой излучатель 42. Питание всех узлов устройства осуществляется от шин 43 и 44 источника постоянного тока.

0 Устройство работает следующим образом.

На вход блока 5 через шину Вх.1 датчика 1 поступают импульсы с частотой высева семян (Ui на фиг. 2). На вход с триггера 19

5 через шину Вх.2 поступают импульсы с датчика 2 с частотой вращения колеса сеялки (1/2 на фиг. 2), причем частота на выходе датчика 2 ниже частоты на выходе датчика 1.

0 . Требуемое соотношение частот на выходах датчиксз 1 и 2, которое определяется нормой высева, для выбранного режима работы сеялки, устанавливается оператором на задатчике 4 с помощью переключателей

5 (не показаны).

В результате этого на выходных шинах эадатчика 4 формируется код начальной установки счетчика 3 в виде некоторого числа N. При отсутствии сигнала на выходах фор0 мирователя 10 сигнал логического нуля через элемент 20 поступает на вход S триггера 19 (U20 на фиг. 2). Поэтому очередным импульсом, приходящим с выхода датчика 2 в момент времени ti на вход триггера 19 от

5 переключателя, на его перерм выходе (выход Q) устанавливается сигнал логической единицы (U19 на фиг. 2), которым разрешает прохождение импульсов от датчика 1 через элемент 8. По переднему фронту выходного

0 импульса триггера 19 ма выходе дифференцирующей цепи 18 формируется короткий импульс (U18 на фиг. 2), которым в счетчик 3 заносится число N, установленное на задатчике 4, а триггер 11 устанавливается в ис5 ходное состояние. Сигналом логического нуля с второго выхода триггера 19 (Uni на фиг, 2) блокируется работа генератора 9 (Ug на фиг. 2) и запрещается прохождение сигналов через элементы 12 и 13. В этом режи0 ме работы сигнал логической единицы с выхода элемента 6 разрешает прохождение импульсов через элемент 7 (Uy на фиг. 2). Поэтому импульсы выхода датчика 1 проходят на вход счетчика 3 и уменьшают его

5 содержимое, так как на управляющий вход счетчика 3 (вход ± 1)с выхода инвертора 16 поступает уровень логического нуля и счетчик 3 работает в режиме вычитания.

В момент времени t2 триггер 19 вновь перебрасывается импульсом с выхода датчика 2. Если соотношение частот на пыходах датчиков 1 и 2 меньше заданного, то за интервал времени ti-t2 в счегчик 3 проходит число импульсов, равное NI. причем NI N

Число NI характеризует отношение часто- ты импульссв на выходе датчика 1 к частоте на выходе датчика 2, С другой стороны это число характеризует текущее значение нормы высева. Таким образом, в счетчике 3 к моменту времени t2 будет зафиксировано число (N-Ni), характеризующее отклонение фактической нормы высева от заданной. В момент времени t2 на управляющий вход генератора 9 поступает сигнал логической единицы (Uig). поэтому он начинает генери- ровать импульсы с периодом Т (Ug на фиг. 2), которые через элементы б и 7 поступают на счетный вход счетчика 3. При этом элемент 8 для импульсов датчика 1 заперт сигналом логического нуля с первого выхода триггера 19 (Dig). Кроме того, в момент времени t2 сигналом Uig открываются элементы 12 и 13 для прохождения сигналов с выходов триггера 11 и на выходе элемента 15 устанавливается сигнал логической еди- ницы (U is на фиг. 2). Этот сигнал, пройдя через элемент 20 на вход S триггера 19, удерживает его в состоянии 1. препятствуя тем самым переключению его импульсами с выхода датчика 2. На выходе элемента 14 сохраняется сигнал логического нуля (U и на фиг. 2).

Когда от генератора 9 в счетчик 3 пройдет (N-Ni) импульсов, он устанавливается в нулевое состояние и сигналом логического нуля с выхода R (Уз на фиг. 2) прекращает прохождение импульсов от генератора 9 через элемент 6. Этот же сигнал с выхода R счетчика 3 через инвертор 17 воздействует на входы элементов 14 и 15. в результате чего на выходе элемента 15 устанавливается сигнал логического нуля (Uis на фиг. 2).

Таким образом, когда соотношение частот на выходах датчиков 1 и 2 меньше заданного, на входе элемента Сформируется управляющий импульс длительностью г. Длительность управляющего импульса пропорциональна отклонению фактического отношения входных частот от заданного, установленного на задатчике 4. так как г -()T. Управляющий импульс с выхода элемента 15 через резистор 27 и контакт 26 поступает на вход усилителя 23. Вследствие этого двигатель 24 воздействует на регулирующую заслонку, и скорость вращения гидромотора и вала высевающего аппарата сеялки увеличивается, благодаря чему устраняется отклонение нормы высева от заданного значения, установленного на

задатчике 4. В момент оремени 1з приходит следующий импульс и процессы продолжаются аналогичным образом.

Если соотношение частот на выходах датчиков 1 и 2 больше, чем установленное на задатчике 4 число N, то за время между двумя входными импульсами (интервал 14- 1б) в счетчике 3 проходит N2 импульсов, причем N2 N (фиг, 3). В этом случае в момент времени ts содержимое счетчика 3 становится равным нулю. Поэтому на его выходе R формируется импульс (Ua на фиг. 3), передним фронтом которого в триггер 11 записывается сигнал логической единицы. В момент времени te входным импульсом датчика 2 переключается триггер 19 и счет импульсов от датчика 1 прекращается. На интервале времени в счетчик 3 прошло () импульсов. В тот же момент tf, на выходе элемента 14 и выходе инвертора 16 устанавливается сигнал логической единицы, которым счетчик 3 переводится в режим суммирования импульсов, поступающих на его вход С. На интервале te-t идет счет импульсов от генератора 9. Когда в счетчик 3 пройдет (N2-N) импульсов, он устанавливается в нулевое состояние (Уз на фиг. 3) и элемент б прекращает пропускать импульсы от генератора 9. Поэтому счет импульсов прекращается, а на выходе элемента 14 заканчивается формирование импульса длительностью г ()T.

Когда соотношение частот на выходах датчиков 1 и 2 равно заданному, переключение триггера 19 происходит в момент, когда на выходе счетчика 3 есть сигнал логического нуля. В этом случае на выходах формирователя 10 также сохраняется сигнал логического нуля, что соответствует работе сеялки в номинальном режиме (фиг. 4).

При работе устройства в описанных режимах на выходе элемента 31 сохраняется сигнал логического нуля и звуковой излучатель 42 включен. Наличие управляющих сиг- налов на выходах формирователя 10 контролируется по светодиодам 34 и 38.

Если под воздействием возмущающих факторов отклонение нормы высева достигает таких больших значений, что регулирующая заслонка достигает одного из ограничительных упоров, то сработает один из концевых контактов 25 или 26. В этом случае управляющий сигнал отключится от входа усилителя 23, двигателя 24 остановится и автоматическое регулирование нормы высева прекратится. Для пояснения работы устройства в таком режиме рассмотрим конкретную ситуацию.

Пусть, например, из-за увеличения скорости движения сеялки норма высева

уменьшилась настолько, что регулирующая заслонка достигла левого упора и сработал концевой контакт 26, который отключает управляющий сигнал от входа усилителя 23 и закорачивает резистор 28. В этом случае на выходе элемента 32 формируется логический ноль, а на выходе элемента 31 - логическая единица, которой включается звуковой излучатель 42. Звуковой сигнал информирует механизатора о том, что исполнительный механизм находится на упоре и процесс автоматического регулирования нормы высева нарушен. В этом случае требуется срочное вмешательство механизатора для устранения причин, вызвавших нарушение процесса автоматического регулирования нормы высева. Включенный светодиод 34 указывает на то, что необходимо уменьшить скорость движения сеялки, чтобы возобновился процесс автоматического регулирования нормы высева.

При возникновении аналогичной ситуации, обусловленной существенным увеличением нормы высева, срабатывает концевой контакт 25, вследствие чего включается звуковой излучатель и светодиод 38, указывающий на то, что необходимо увеличить скорость движения сеялки. После изменения скорости сеялки в соответствии с указанием светодиодных индикаторов устройство вновь переходит в режим автоматического регулирования нормы высева без участия механизатора. Таким образом, введение сигнализатора режима работы обеспечивает повышение точности поддержания нормы высева благодаря своевременному информированию механизатора о нарушениях в работе устройства регулирования, кроме того, формируются световые сигналы, позволяющие оперативно устранить возникшие нарушения.

Описанное устройство не содержит аналоговых блоков, что обеспечивает высокую стабильность и точность его работы в условиях изменения окружающей температуры и других дестабилизирующих факторов, снижающих точность работы устройства автоматического регулирования.

Формула изобретения 1. Устройство для автоматического регулирования технологического процесса сельхозмашины, содержащее первую и вторую входные шины, реверсивный счетчик, выход которого подключен к первому входу формирователя управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования и упрощение устройства, в него введены элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, триггер, дифференцирующая цепь, сигнализатор режима работы и блок управления, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика,

первый вход упомянутого блока соединен с первой входной шиной, второй вход - с выходом реверсивного счетчика, третий вход - с первым выходом триггера и входом дифференцирующей цепи, выход которой под0 ключей к вторым входам счетчика и формирователя управляющих сигналов, первый вход триггера соединен с второй входной шиной, а второй вход - с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй

5 выход триггера соединен с четвертым входом блока управления и третьим входом формирователя управляющих сигналов, первый и второй выходы упомянутого формирователя соединены с входами элемента

0 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входами сигнализатора режима работы, выходы которого являются выходами устройства, при этом третий выход формирователя управляющих сигналов подключен к третьему входу ре5 версивного счетчика.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок управления содержит три элемента И-НЕ и управляемый генератор импульсов, выход которого соединен с пер0 вым входом первого элемента И-НЕ. выход упомянутого элемента соединен с первым входом второго элемента И-НЕ. а второй вход второго элемента И-НЕ подключен к выходу третьего элемента И-НЕ. при этом

5 первый вход третьего элемента И-НЕ является первым входом, а второй вход первого элемента И-НЕ - вторым входом блока управления, второй вход третьего элемента И-НЕ является третьим входом, а управляю0 щий вход генератора импульсов - четвертым входом блока управления, выход второго элемента И-НЕ является выходом блока управления.

3. Устройство по п. 1,отличающее- 5 с я тем, что формирователь управляющих сигналов содержит два элемента И-НЕ, два элемента ИЛИ-НЕ, два инвертора и триггер, выходы которого соединены с первыми входами элементов И-НЕ, выходы упомянутых 0 элементов подключены к первым входам элементов ИЛ И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходом первого инвертора, а вход второго инвертора подключен к выходу первого элемента И-НЕ, при этом тактовый 5 вход триггера, объединенный с входом первого инвертора, является первым входом, а установленный вход триггера - вторым входом формирователя управляющих сигналов, вторые входы элементов И-НЕ объединены и являются третьим входом, а выход второго

инвертора служит выходом формирователя управляющих сигналов.

4. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что сигнализатор режима работы содержит два резисторных делителя, три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. два светодиодных индикатора и звуковой излучатель, вход которого через первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к выхо0

дам второго и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. а входы этих элементов подключены соответственно к входам и еы- ходам реэисторных делителей, при этом светодиодные индикаторы подключены к входам реэистивных делителей, которые являются входами сигнализатора режима работы, а выходы реэистивных делителей служат выходами устройства.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к устройствам регулирования технологического процесса на мобильных сельскохозяйственных машинах, таких, например, как сеялка, почвообрабатывающая фреза и других машинах, где используются датчики параметров технологического процесса, имеющие частотный выход. Цель изобретения - повышение точности регулирования и упрощение устройства. Устройство содержит два импульсных датчика 1,2, выход первого датчика 1 подключен к входу блока 5 управления. Выход второго датчика 2 через триггер 19 соединен с входом формирователя управляющих сигналов. Счетный вход реверсивного счетчика соединен с выходом блока управления, а его выход подключен к входу формирователя 10 управляющих сигналов. выходы которого через сигнализатор 21 режима работы подключены к входам исполнительного механизма 22. На вход блока 5 управления поступают сигналы с частотой высева семян, а на вход триггера 14 - с частотой вращения колеса. С выхода реверсивного счетчика 4 информация о соотношении этих параметров поступает на вход сигнализатора 21 режима работы, который воздействует на электродвигатель 24. управляющий заслонкой магистрали питания гидромотора вала высевающего аппарата сеялки. 3 з.п.ф-лы. 4 ил. (Л С

.al

J

;in «ii

3L

| Г1 щ/1|П1111П1П1цщШ{|-и-MI

. r --..--(.... ..

ML..... Ш1Г п

™1ЛШШ/IfUlfl/ ШШ1ППГ rn inniii jiiiiiiiiimiiiiL -9f . ...J rTp----4i-ri

......j; L... . i;n

.. J 6 n in: . „ „. .in -in

......Jl...y.JL.. .. n

шшяшшш

и m

in.

/jn

П i H

;in «ii

|МФ

J

I

;

svri

UQ

n rT Пдшгтт--Ln/lJUITU Jn

81П П1

бП

0rj

ITn

15tf

огп

Tn n

ma

шш

jinnr

ИШЯППГ

1

L.:ui

.1

Ue

1Г

uzjuum

UiJUlT

Jdr JTlUUUUliiiiiiiiiiiiiiii

u u«i

Ui

UAA Uis

Фиг.Т

Ґ

ллллллш