Устройство для разделения компонентов картофельного вороха Советский патент 1992 года по МПК A01D33/08 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам сепарации картофельного вороха.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и расширение его функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства для разделения компонентов картофельного вороха; на фиг. 2 - вид сверху устройства на фиг. 1; на фиг. 3 - фрагмент сектора с нанесенными на нем метками углового перемещения; на фиг. 4 - блок-схема процессора; на фиг, 5 - схема входного устройства (УВ) одного из четырех каналов процессора;, на фиг. 6 - схема расширителя импульсов (РИ1 на фиг. 4), на фиг. 7 - схема одновибратора (ОВ1 на фиг. 4); на фиг, 8 - схема цифроаналогового преобразователя (ЦАП на фиг. 4); на фиг, 9 - схема фильтра (Z на фиг. 4); на фиг. 10 - схема устройства выборки и хранения (УВХ) одного из четырех каналов на фиг. 4; на фиг. 11 - схема включения одного из умножителей на фиг. 4; на фиг. 12 - схема выходного каскада (В К на фиг. 4); на фиг. 13- схема усилительного каскада (УК на фиг.4).

Устройство для разделения компонентов картофельного вороха содержит бункер 1 компонентов 2 картофельного вороха, вычерпывающий аппарат 3 ложечно-дискового типа, отражатель 4, весовой механизм 5 с наклонной желобчатой платформой 6 и подвижным сектором 7 с нанесенными на нем метками углового перемещения, по одну, сторону которого находится светоизлуча- тель (малогабаритная лампочка) 8, а по другую - фотоприемник 9, который совместно с деталями 8 и 7 образует фотосчитыватель, направитель 10 компонентов 2 вороха, горизонтальный транспортер 11, боковые транспортеры - правый 12 и левый 13, образующие зажимной ручей, причем поступательные скорости указанных трех транспортеров одинаковые, датчик длины компонента вороха, расположенный в начальной части зажимного ручья и состоящий из прозрачного диска 14 с нанесенными на нем метками углового перемещения, по одну сторону которого в верхней части расположен светоизлучатель 8, а по другую - фотоприемник 9, при этом диск 14 крепится на оси, расположенной в нижней части поводка 15, верхний конец которого крепится шарнирно к раме машины, в свою очередь светоизлучатель 8 и фотоприемник 9 прикреплены жестко к поводку 15, который в нерабочем положении опирается на микровыключатель 16, причем между диском 14 к

транспортером 11 образуется небольшой зазор (6...8 мм).

В средней части зажимного ручья расположен датчик толщины компонента

вороха, состоящий из полозка 17, прикрепленного верхней частью шарнирно к раме машины, а средняя часть полозка 17 через промежуточное звено 18 соединена с сектором 19 с нанесенными на нем метками

0 углового перемещения, по одну сторону сектора 19 расположен светоизлучатель 8, а по другую - приемник 9.

Отклоняющий 20 и натяжной 21 ролики правового бокового транспортера 12 за5 креплены относительно рамы машины на неподвижных осях, а аналогичные ролики 20 и 21 левого бокового транспортера 13 закреплены на рамке 22, левый конец (по фигурам) которой соединен шарнирно с ра0 мой машины, а в средней части рамки 22 жестко закреплена стойка 23, верхняя часть которой через поводок 24 соединена подвижно с сектором 25 с нанесенными на нем метками углового перемещения, по одну

5 сторону сектора 25 расположен светоизлучатель 8, а по другую - фотоприемник 9.

В выходной части устройства расположен электромагнит 26, на якоре которого имеется пружина 27, якорь соединен шар0 нирно с делительным щитком 28. Сход компонентов 2 картофельного вороха с транспортера 11 показан стрелкой 29.

Ведущий вал 30 левого конического редуктора 31 имеет на верхнем конце звездоч5 ку цепной передачи 32, соединенной с первичным валом червячного редуктора 33, вторичный вал которого через цепную передачу 34 соединен с валом вычерпывающего аппарата 3. На валу 30 ниже звездочки

0 цепной передачи 32 расположен ведущий шкив левого бокового транспортера 13, на горизонтальном валу редуктора 31 находится ведущий шкив 35 горизонтального транспортера 11, вал шкива 35 является ведущим

5 (горизонтальным) валом конического редуктора 36, на вертикальном валу которого сверху укреплен ведущий шкив правого бокового транспортера 12.

Рабочие ветви боковых транспортеров

0 12 и 13 для формирования зажимного ручья отклоняются плавающими роликами 37, закрепленными на коромыслах 38, поджимаемых к транспортеру пружинами 39.

Расстояния от платформы 6 весов до

5 диска 14 датчика длины компонента вороха, а также от диска до рабочей (нижней) кромки полозка 17 датчика толщины компонента вороха и от полозка 17 до ролика 20, имеющего возможность отклоняться с рамкой 22, должны быть достаточными с учетом скорости движения транспортеров для передачи импульсов с соответствующих фотосчитывателей в центральный процессор. Раасто- яние от шкивов 20 до натяжного шкива 40 транспортера 11 должно быть достаточным для ввода в процессор данных о ширине компонента вороха, вычисления коэффициента раздела компонента и передачи сигнала на электромагнит 26.

Секторы 7, 19 и 25 имеют нанесенные по радиусу RS (фиг. 3) метки углового перемещения с шагом Al, который равен сумме светлого участка Ic и темного участка IT, причем ширина темного участка - не менее размера входного окна фотоприемника, а светлого - в несколько раз меньше, высота пояса элементов h равна (З...4)т. В крайнем положении (в начале отсчета) каждый из секторов 7, 19 и 25 имеет затемненный участок 10 для передачи в процессор логического нуля.

Диск 14 имеет нанесенные метки углового перемещения с шагом А I по всей окружности радиуса Рэ, а для получения четкого логического нуля в нерабочем положении диска предусмотрено выключение светоизлучателя 8, расположенного у диска 14, микровыключателем 16.

На фиг. 4 представлена блок-схема специализированного процессора для вычисления коэффициента раздела компонентов картофельного вороха, включающая четы- рехвходовое устройство ввода информации УВ от датчиков массы м, длины а, толщины с и ширины b компонента картофельного вороха, одновибратор ОВ1, расширитель импульсов РИ1, цифроаналоговый преобразователь ЦАП, фильтр Z, четырехканальное устройство выборки и хранения УВХ информации, два умножителя ХУ, устройство сравнения на операционном усилителе ОУ, триггеры Т и ТТ, дешифратор DC, согласующие микросхемы 5D1, 5D2; 8D, а также выходной каскад ВК, усилительный каскад УК и переменный резистор R 55.

Каждый из четырех каналов устройства ввода информации УВ (фиг. 5) содержит фотоприемник в виде фототранзистора ФТ1, транзисторы VT1 и VT2, инверторы D1.1 и D1;2, синхронный RS-триггер, собранный на логических элементах 2И - НЕ и включающий микросхемы 4D1...4D4, резисторы R1...R6 и конденсаторы С1 и С2. Тактируемый вход С триггера соединен с дешифратором DC и выходным каскадом ВК (фиг. 4), выход Q соединен с одной из четырех MCD8.

Расширитель импульсов РИ1 (фиг. 6)содержит диоды VD1 и VD2, транзистор VT3,

логические элементы 6D1...6D3, резисторы R7...R10 и конденсаторы Сз и С4. Вход РИ1 соединен с МС 5D2, а выходы - с ЦАП по входу R и с МС 10D, 11D по входу С.

Одновибратор ОВ1 (фиг. 7) имеет логические элементы 6D4, 7D1 и 7D2, транзистор VT4, резисторы R11...R14 и конденсаторы Cs и Се, при этом вход блокировки DE соединен с входом МС 5D2

(фиг. 4), вход пуска5Т-с одним из четырех устройств ввода УВ и МС501,вход сброса R-c выходом 15 DC и выходным каскадом ВК.

Цифроаналоговый преобразователь

ЦАП (фиг. 8) содержит соединенные попарно для увеличения разрядности двоично-десятичные счетчики 1.1D-1.2D и 1.3D-1.4D, инверторы 1.5D1...1.8D4, логические элементы 2И-НЕ 1.9D1...12D4, инверторы

1.13D1...1.13D4, диод VD3, резисторы R15...R21 и конденсаторы С7...С10,а также JK-триггер 1.16D, выход которого б соединен с фильтром Z (фиг. 9) по линии 8а. Сблокированные входы С1 и С2 МС 1.2D

по выходу Q ЦАП (фиг. 4) соединены с МС 8D, а входы С1 и С2 МС 1.1D (фиг. 8) - по входу С ЦАП (фиг. 4) с входом МС 5D2 и выходом МС 5D1.

Фильтр Z (фиг. 9) содержит операционные усилители DA4 и DA5, транзисторы VT5 и VT6, диод VD4, резисторы R22...R30 и конденсаторы С11...С14. Выход фильтра соединен с входами D устройств выборки и хранения информации УВХ1...УВХ4 (ифг. 4),

а вход - по линии 8а с выходом Q ЦАП.

Каждый из четырех каналов УВХ (фиг. 10) содержит операционный усилитель DA6, полевые транзисторы VT7 и VT8, транзисторы VT9 и VT10, диоды VD5 и VD6, резисторы

R31...R35 и конденсаторы С14 и С15. Выходы УВХ соединены с умножителями DA1 ...DA2 и операционным усилителем DA3 (фиг. 4). На фиг. 11 представлена схема включения умножителя DA1 при помощи согласующих резисторов R36...R40. Такую же схему включения имеет и умножитель DA2 (фиг. 4), выход которого соединен с входом операционного усилителя DA3, в свою очередь, выход DA3 соединен с выходным каскадом ВК процессора,

Схема ВК представлена на фиг. 12 и включает логические элементы 2.1D1...2.1D4, транзисторы VT11...VT14, диоды VD7...VD10,резисторы R41...R51, конденсаторы С16 и С17, а также электромагнитное реле К1, контакты которого К1-1 входят в схему усилительного каскада УК (фиг. 13), который содержит транзисторы VT15...VT17, резисторы R52...R54, диод VD10, включенный параллельно электромагниту 26 (на фиг. 1 и 2).

Устройство для разделения компонентов картофельного вороха функционирует следующим образом.

Из бункера 1 компоненты 2 картофельного вороха поштучно захватываются ложечками вычерпывающего аппарата 3 и подаются на отражатель 4, с помощью которого направляются на весы 5, желобчатая платформа 6 которых за счет удара и веса компонента 2 опускается на некоторую величину вниз, а с помощью механизма весов 5 сектор 7 поворачивается на определенный угол. Вступает в работу фотосчитыватель за счет перемещения между светоизлучателем 8 и фотоприемником 9 чередующихся темных 1Т и светлых 1с(фиг. 3) полосою расположенных на секторе 7 (фиг. 1). Возникающие в устройстве входа (фиг. 5) импульсы электрического тока, количество которых соответствует массе m компонента вороха, поступают в процессор устройства, причем счет ведется от участка о (фиг. 3) до конечной точки поворота секто- ра 7 (фиг. 1) и обратно до расположения между светоизлучателем 8 и фотоприемником 9 затемненного участка сектора 0 (фиг. 3), когда на вход m процессора будет подан неизменяющийся логический нуль, ибо при наличии 1 блокируются остальные входы (а, с, в) процессора (фиг. 4).

Компонент вороха скатывается с желобчатой наклонной платформы 6 весов на направитель 10 и далее на горизонтальный транспортер 11, где происходит фиксация компонента 2 относительно транспортера 11 боковыми транспортерами 12 и 13, образующими зажимной ручей. Плавающие ролики 37 отклоняются на коромыслах 38 и поджимают- ся к транспортеру пружинами 39.

По мере продвижения компонент вороха касается нижней части диска 14, который приподнимается вверх, поводок 15 отходит от микровыключателя 16, срабатывает све- тоизлучатель 8 и по мере вращения диска 14 фотоприемник 9 замыкает электрическую цепь в соответствии с нанесенными на диске 14 метками углового перемещения, электрические импульсы, определяющие длину а компонента вороха, поступают в приемную часть процессора (фиг. 4). При удалении компонента вороха диск 14 под действием веса опускается вниз, поводок 15 касается микровыключателя 16, светоизлучатель 8 гаснет и на входе а процессора будет логический нуль.

При дальнейшем продвижении компонент вороха приподнимает полозок 17 и через промежуточное звено 18 поворачивает

сектор 19 между светоизлучателем 8 и фотоприемником 9, который замыкает электрическую цепь датчика толщины с в соответствии с нанесенными на секторе 19 метками углового перемещения, причем, как и при взвешивании компонента, счет импульсов ведется при повороте сектора 19 туда и обратно до прерывания луча света зоной 10 сектора (фиг. 3).

На выходе из зажимного ручья компонент вороха воздействует на ролики 20, выходная часть левого бокового транспортера 13 на рамке 22 отклоняется против часовой стрелки (фиг. 2), стойка 23 передает движение через поводок 24 сектору 25, который перемещается между светоизлучателем 8 и фотоприемником 9, где замыкается электрическая цепь согласно нанесенным на секторе 25 меткам углового перемещения, и счет импульсов, соответствующих ширине в компонента вороха, ведется при повороте сектора 25 туда и обратно до прерывания луча света темной зоной 0 сектора (фиг. 3).

В исходном состоянии одновибратор 081 (фиг. 7) удерживает триггер Т - микросхема (MC)9D (фиг, 4) в состоянии О по входу R и запрещает прохождение импульсов через элемент 2И-НЕ (МС 5D2) на расширитель импульсов РИ1 (МС 6D1...6D3 - фиг. 6), который в свою очередь, имеет на выходе О, блокирующий вход ЦАП и входы синхронизации триггеров ТТ (МС 10D, 11D - фиг. 4), которые по входу S асинхронно установлены в 1. На входе дешифратора DC присутствует в двоичном коде число нуль, что создает на нулевом выходе активный уровень, разрешающий прием цифровой информации только от датчика массы m и запись этой информации в аналоговой форме в устройство выборки и хранения информации УВХ1 (фиг. 10).

При появлении информации фронтом первого импульса цифрового кода запускается ОВ1 на время большее цикла опроса всех датчиков и снимает блокировки DE (фиг. 4). На выходе РИ1 появится 1, снимающая блокировку в ЦАП, запись первых четырех импульсов дает 1 на выходе Q ЦАП, а фронтом пятого импульса через элемент 2И-НЕ (МС 8D) записывается 1 в первый триггер Т (МС 9D). Через t 40 мс (задается технологически) после окончания последнего импульса расширитель РИ1 закрывается.

По спаду импульса на выходе РИ1 ЦАП сбрасывается в О, в первый триггер ТТ(МС 10D, 11D) записывается О,.изменение числа на входе DC переключает активный уровень с выхода нулевого на выход первый, что закрывает УВХ1 и вход о приеме информации с датчика массы m и открывает для

приема информации УВХ2 и вход от датчика измерения длины а компонента вороха. Далее процесс сбора информации повторяется для остальных датчиков.

После опроса всех четырех датчиков на выходах четырех триггеров ТТ будет записана 1, для дешифратора DC, работающего в коде 1, 2, 4, 8 этот входной код соответствует числу 15 (в двоичном коде), т.е. на выходе 15 DC появится активный уровень, сбрасываю- щий одновибратор ОВ1 досрочно в исходное состояние и устройство в целом будет готово к следующему циклу опроса.

В случае отсутствия информации от одного из датчиков процессор в целом будет находиться в состоянии, обеспечивающем прием информации с этого датчика, пока одновибратор ОВ1 возвратит его в исходное состояние и процессор будет готов к приему информации .с нового цикла, т.е. с ввода массы m компонента вороха, а предыдущий цикл бракуется.

Цифроаналоговый преобразователь ЦАП (фиг. 8) синхронизируется пакетом из четырех импульсов, что надежно защищает ЦАП от помех, так как мала вероятность того, что помеха будет иметь вид такого пакета импульсов малой длительности.

Последовательность импульсов счетчиками 1.1D-1.2D преобразуется в параллель- ный код. Счетчики 1.3D-1.4D непрерывно пересчитывают тактовые импульсы, следующие от генератора, собранного на МС 1.13D 1... 1,1303, конденсаторах С7 и С8 и резисторах R17, R18. При совпадении кода всчётчи- ках 1.1D- 1.20и 1.3D-1.4D триггер ТТ(МС 1.16 D) устанавливается в 1 по входу S, т.е на выходе Q возникает О. Когда счетчик заполнен, то триггер по входу С устанавливается в противоположное состояние по от ношению к предыдущему, т.е. на выходе Q появится 1. Таким образом, на выходе Q триггера формируется импульс с длительностью А т, где А - число, записанное в счетчиках 1.1D-1.2D, т- период частоты генератора, в конкретном случае частота генератора составляет 200 кГц, декадно-де- сятичные счетчики 1.3D-1.4D уменьшают частоту в 100 раз, т.е. частота импульсов на выходе триггера ТТ равна 2 кГц.

На выходе ТТ помещены биполярный формирователь на тразисторах VT5 - VT6 (фиг. 9) и фильтр низкой частоты на операционных усилителях DA4 - DA5, который аппроксимирует полиномы Бесселя 4-го по- рядка и имеет высшую частоту 100 Гц. Этот тип фильтров имеет довольно пологую характеристику, однако не создает на выходе выбросов и автоколебаний.

Активный уровень на выходе 15 DC (фиг. 4) передается по линии Е в выходной каскад В К (фиг. 12), где при наличии разрешающего сигнала от операционного усилителя ОУ(МС DA3, фиг. 4) срабатывает одновибратор из МС 2.1D1...2.1D3, откроется транзистор VT1.4 и срабатывает реле К1. Активный уровень на выходе 15 DC (фиг. 4) появится только в конце цикла опроса, т.е. когда с выхода всех УВХ на входы умножителей DA1 и DA2 придет информация текущего цикла. Срабатывание реле К1 (фиг. 12) есть результат решения неравенства тК - авс 0, что соответствует примеси (камень, комок почвы) в данном компоненте вороха.

Замкнутые контакты реле К1-1 (фиг. 13) через транзисторы VT-15, VT-16 открывают мощный транзистор VT-17, который, пропуская ток, приводит к действие электромагнит 26, что отклоняет делительный щиток 28 к транспортеру 11, и компонент вороха в виде примеси проходит в поток примесей.

Если тК-авс 0, то реле К1 не срабатывает и щиток 28 остается удаленным пружиной 27 от транспортера 11, частицы картофельного вороха в виде клубней падают на щиток 28 и далее поступают в поток клубней.

Величина коэффицента раздела К регулируется резистором R55 (фиг. 4).

Передаточные отношения редуктора 33 (фиг. 1 и 2), цепных передач 32 и 34, а также шаг ложечек вычерпывающего аппарата 3 подобраны так, чтобы очередной компонент вороха 2 падал на платформу весов только после выхода обрабатываемого компонента вороха из устройства в поток клубней или примесей,

Четкость работы электронной части устройства обеспечивается логическими элементами, триггерами и счетчиками серии К511, операционными усилителями К553УД2, умножителями КР525СП2Б, переменными резисторами СП5-2, фототранзисторами ФТ-1К. Напряжение питания +15; О и -15В. Напряжение на лампах фотосчитывателей 6В. В качестве электромагнита использован электромагнит тягового реле тракторного двигателя, который срабатывает от другого источника питания с напряжением 12В.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

1. Устройство для разделения компонентов картофельного вороха, содержащее механизм поштучной подачи, весы с платформой, которая кинематически связана с чувствительным элементом датчика массы компонентов вороха, датчики геометрических размеров компонентов, схему сравнения, исполнительный механизм разделения компонентов, блок управления, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и расширения его функциональных возможностей, механизм поштучной подачи компонентов выполнен в виде вычерпывающего аппарата ложечно-дискового типа, причем вал вычерпывающего аппарата связан кинематической связью с валами горизонтального и боковых транспортеров, а чувствительные элементы датчиков массы и геометрических размеров выполнены в виде подвижных секторов и диска с нанесенными на нем метками углов его перемещения, причем каждая метка расположена в створе между светоиз- лучателем и фотоприемником,

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок управления выполнен в

0

5

виде цифроаналогового вычислительного блока, состоящего из четырехвходового узла ввода информации, входы которого со- единены с датчиками массы и геометрических размеров компонентов, а его выходы с входами цифроаналогового преобразователя, выходы которого в свою очередь соединены с входами четырехка- нальной схемы выборки и хранения информации, выходы которой соединены с входами двух аналоговых перемнржителей сигналов, выходы которых соединены с входами схемы сравнения, кроме того в блоке установлен переменный резистор регулирования коэффициента раздела компонентов вороха.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для разделения картофельного вороха. Цель 2 изобретения - повышение надежности и функциональных возможностей устройства. Устройство содержит бункер 1 компонентов 2 картофельного вороха, вычерпывающий аппарат 3, отражатель 4, весовой механизм 5 с наклонной платформой 6 и сектором 7 с нанесенными на нем элементами угловых перемещений, по одну сторону от сектора 7 находится светоизлучатель 8, а по другую сторону - фотоприемник 9, направитель 10 компонентов вороха, горизонтальный транспортер 11, боковые транспортеры правый и левый, образующие зажимной ручей. Также устройство содержит датчики массы и геометрических размеров компонентов вороха. 1 з.п, ф-лы, 13 ил.

1Т 1сд536 37 дЗд j 9Q19 20 1140

Риг.2

к,ж

Фиг, 10

+Uu.n.

-

Ш

RtO

-U,

и, п.