Устройство для контроля и регистрации параметров процесса высева Советский патент 1992 года по МПК G07C3/00 

Изобретение относится к системам контроля и оценки высева, включающим подсистемы оценки равномерности высева, и может быть использовано в многорядных сеялках, в частности в сеялках точного высева (пунктирных), применяющихся для высева семян свеклы, кукурузы, соевых, бобовых, хлопчатника, сорго, подсолнечника и овощных культур.

Изобретение может быть также использовано для испытаний сеялок точного высева, для исследовательских работ при выборе направлений конструктивного улучшения механизмов сеялок, для их технической диагностики при постановке на линейку готовности, для проверки работоспособности и выбора оптимальных режимов работы, а также для исследовательских

работ при отработке технологий сельскохозяйственного производства.

Цель изобретения - повышение информативности устройства.

На фиг. 1 и 2 представлена блок-схема устройства для контроля и регистрации параметров процесса высева; на фиг.З - функ- циональная схема выполнения блока экстремумов.

Устройство содержит датчики 1 семян, усилители 2, датчик 3 пути, формирователь 4 импульсов, каналы контроля, где п - число рядов сеялки, субблок 6 определения нормы высева, субблок 7 регистрации параметров процесса высева, сумматоры 8, сумматор 9, сигнализаторы 10, первый счетчик 11, первый элемент 12 задержки, второй счетчик 13, регистр 14, деVI

СО VI N VI О

шифратор 15, первый индикатор 16, первый блок 17 экстремумов, первый переключатель 18, второй блок 19 экстремумов, третий счетчик 20, демультиплексор 21, элемент ИЛИ 22, блок 23 счетчиков 24i-24k, второй индикатор 25, второй переключатель 26, элемент И 27, пороговый элемент 28, блок 29 памяти, интеграторы 30, усилитель 31, апериодический элемент 32 и второй элемент 33 задержки.

Блоки 17 и 19 содержат элемент 34 задержки, элемент 35 вычитания и пороговый элемент 36.

Элементы 1,2,8,30 и 10 объединены в канал 10 контроля. Субблок 6 включает в себя элементы 11-18. Субблок 7 включает в себя элементы 19-26 и 33.

В качестве датчика семян целесообразно использовать автогенераторные высокочастотные датчики. Менее эффективно в устройстве будут работать и оптические СВЧ, пьезоэлектрические датчики. Датчик 3 пути выполнен таким образом, чтобы он выдавал на выходе один импульс на 5 см пути, и может быть выполнен радарным или любым другим, например в виде сочетания постоянного магнита с герконами.

Сумматор 8 и интегратор 30 целесообразно выполнять в виде единого интегро- сумматора, например, на операционном усилителе.

Сумматор 9 и усилитель 31 могут быть выполнены на операционных усилителях, Апериодический элемент 32 может быть выполнен в виде резистора и конденсатора.

Сигнализаторы 10 целесообразно выполнять в виде усилителя мощности со све- тодиодом на выходе. Сигнализаторы 10 могут объединяться в виде позиционного табло.

Переключатели 18 и 26 могут быть ручными или управляемыми от генераторов тактовых импульсов.

Индикатор 25 содержит коммутатор с индикацией номера счетчика 24i-24k, дешифратор, цифровые индикаторы по числу разрядов счетчика 24 и схему динамической индикации.

Блок 29 содержит энергонезависимое постоянное запоминающее устройство с электрическим стиранием информации и схему управления записью-чтением в виде микросхем.

Устройство для контроля и регистрации параметров процесса высева (фиг.1 и 2) работает следующим образом.

Датчики 1 семян устанавливают в сошниках сеялки и посредством кабельной разводки связывают с пультом, установленным в кабине трактора. Пульт подключают к электрической бортсети трактора.

Семена, пролетающие через сошники сеялки, воздействуют на высокочастотные

электромагнитные поля датчиков 1, обусловливая появление электрических импульсных сигналов в линиях, питающих датчики. Эти сигналы поступают в усилители 2, усиливаются и поступают на один из входов

0 сумматора 8 и входы сумматора 9. Выходной сигнал сумматора 9 масштабируется усилителем 31, усредняется по времени посредством апериодического элемента 32 и поступает на входы сумматора 8

5 каналов 5 контроля. Выходные сигналы сумматоров 8 интегрируются соответствующими интеграторами 30. Если процесс высева происходит нормально, то на выходах интеграторов сигналы отсутствуют и сигнали0 заторы 10 не работают. Если произошло грубое нарушение в работе одного или более высевающих аппаратов, например забивание сошника или обрыв приводной цепи, т.е. полное прекращение высева, то сигналы

5 на выходах интеграторов 30 быстро вызывают срабатывание соответствующих сигнализаторов 10. В случае менее грубых нарушений, например отклонение нормы высева в одном или нескольких высеваю0 щих аппаратов, сигнал на выходе интегратора 30 нарастает более медленно до срабатывания соответствующего сигнализатора 10. Таким образом, аналоговый принцип контроля обеспечивает работу си5 стемы в реальном масштабе времени.

Поскольку контроль в реальном масштабе времени выявляет любые нарушения, то отсутствие сигналов на сигнализаторах 10 гарантирует, что норма высева во всех высе0 вающих аппаратах примерно одинакова. Поэтому определение значений нормы высева по одному высевающему аппарату будет представительным для всей сеялки. При отсутствии сигналов на сигнализаторах 10

5 оператор периодически контролирует величину нормы высева всей сеялки по цифровому индикатору для проверки правильности технологии посева. В случае срабатывания одного из сигнализаторов 10 оператор мо0 жет по величине нормы высева оценить вид нарушения высева.

Сигналы с выходов усилителей поступают через переключатель 18 на вход блока 17 экстремумов (фиг.З), где в сигнале от каждо5 го семени выделяется момент экстремума путем вычитания в элементе 35 вычитания прямого и задержанного элементом 34 задержки сигналов. Сигнал с элемента 35 вычитания поступает на вход порогового элемента 36, на выходе которого формируется импульс. Сформированный таким образом импульс соответствует моменту про- летания семян через чувствительный элемент датчика 1 независимо от размера и формы семян.

Применение блока 17 экстремумов позволяет получить импульсы от всех семян, в том числе и от близко летящих, т.е. при скоростях высева до 60 семян в секунду, когда расстояние между семенами меньше размеров семян. Датчик 3 пути выдает сигнал на заданном расстоянии пройденного сеялкой пути, например, на 5 см.

Зтот сигнал преобразуется формирователем 4 к уровню цифрового сигнала, импульсы с формирователя 4 поступают на счетный вход счетчика 11, где они подсчитываются до заданной величины пройденного сеялкой пути (например 20 м). При этом на входе счетчика 11 появляется сигнал, поступающий на вход регистра 14 и элемента 12 задержки, В это же время на вход счетчика

13поступают импульсы с выхода блока 17 экстремумов о высеянных семенах, где и подсчитываются. Сигнал счетчика 11 поступает на вход разрешения записи регистра

14и информация с выхода счетчика 13 записывается в регистр 14. Сигнал элемента 12 задержки поступает на входы установки в ноль счетчиков 11 и 13 соответственно. При этом указанные счетчики обнуляются и субблок 6 определения нормы высева начинает следующее вычисление нормы высева. Сигналы с выхода регистра 14 через дешифратор 15 поступают на индикатор 16, на котором индицируют норму высева в количестве семян на метр.

Таким образом, указанные выше схемы обеспечивают выявление нарушений в работе высевающих аппаратов и отклонения в норме высева, т.е. обеспечивается традиционный технологический контроль высева, но в отличие от традиционных систем снижается нагрузка на оператора при большей достоверности контроля.

Традиционный технологический контроль не обеспечивает оценки равномерности высева. Субблок 7 регистрации параметров высева в устройстве работает следующим образом.

Усиленные сигналы от датчиков 1 семян через переключатель 26 поступают на блок 19 экстремумов, работающий таким же образом, как и блок 17. Импульсы с формирователя 4 поступают на элемент И 27, другой вход которого соединен с выходом порогового элемента 28.

При отсутствии сигнала на выходе апериодического элемента 32, т.е. при отсутствии высева или переходных режимах

работы сеялки, срабатывает пороговый элемент 28, а элемент И 27 не пропускает импульс от формирователя 4 к счетчику 20. Элемент И 27 пропускает этот импульс при

наличии сигнала порогового элемента 28, т.е. при установившемся режиме работы высевающих аппаратов сеялки. Счетчик 20 подсчитывает количество сформированных импульсов от датчика 3 пути между кажды0 ми смежными импульсами с выхода блока 19 экстремумов, т.е. между каждыми смежными сигналами от высеянных семян. Импульс с выхода блока 19 экстремумов через демультиплексор 21, элемент ИЛИ 22 и эле5 мент 33 задержки обнуляет счетчик 20. На выходе счетчика 20 появляются коды диапазонов количеств сформированных импульсов датчика 3 пути, соответствующих расстоянием между семенами. Эти коды по0 ступают на входы демультиплексора 21, который в соответствии с кодом подключает счетный вход одного из счетчиков 24i...24k к выходу блока 19 экстремумов. При появлении импульса на выходе блока 19 содержи5 мое соответствующего счетчика 24i. ,24k увеличивается на единицу. Таким образом, счетчики 24i...24k подсчитывают количества промежутков между семенами в каждом диапазоне. Коды с выходов счетчиков 24 по0 ступают на индикатор 25, где отображаются в виде цифр, соответствующих количеству промежутков в каждом диапазоне, т.е. представляют собой гистограмму распределе- Nsi ния семян в рядке. Поскольку датчики 1

5 семян установлены непосредственно над семенным ложем, то полученная гистограмма точно отображает расстояние между семенами, Кроме того, при прекращении высева сигнал порогового элемента 28 по0 ступает в блок 29 памяти, где по переднему его фронту производят запись кодов выходов счетчиков 24, поступающих на входы блока 29. При восстановлении высева по заднему фронту импульса порогового эле-

5 мента 28 содержимое блока 29 памяти поступает на входы предварительной установки счетчиков 24 блока 23.

Субблок регистрации параметров процесса высева может быть использован как

0 автономная система при решении задач исследовательского характера, когда основной целью является определение параметров процесса высева осуществляемого данным высевающим аппаратом на определен5 ном режиме работы.

Таким образом, устройство позволяет оценить распределение семян в почве и принять меры для его поддержания на оптимальном уровне. Это обеспечивает повышение урожайности до 30%.

Сочетания аналогового и цифрового принципов контроля и оценки с разделением системы на три уровня по быстродействию в зависимости от значимости нарушений обеспечивает повышение быстродействия системы при выявлении наиболее значимых нарушений, что снижает величину процессов и, следовательно, обеспечивает дополнительное повышение урожайности на 5-10%. Кроме, того, упрощается схема традиционного контроля, которая содержит примерно в 4 раза меньше элементов, при этом исключается необходимость в таких элементах, как рядные счетчики. Это позволяет снизить стоимость системы. Дополнительный эффект заключается и в снижении нагрузки на оператора. Формула изобретения 1. Устройство для контроля и регистрации параметров процесса высева, содержащее в каждом канале контроля датчик семян, усилитель, сумматор и сигнализатор в каждом канале контроля, выход датчика семян соединен с входом усилителя, датчик пути, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, пороговый элемент, блоки экстремумов, счетчики и индикаторы, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности устройства, в него введены сумматор, усилитель, апериодический элемент, переключатели, регистр, дешифратор, элементы И и ИЛИ, элементы задержки, де- мультиплексор, блок счетчиков и блок памяти, в каждый канал контроля введен интегратор, в каждом канале контроля выход усилителя соединен с первым входом сумматора, выход которого через интегратор подключен к входу сигнализатора, выходы усилителей всех каналов контроля соединены с входами переключателей и сумматора, выход которого через последовательно соединенные усилитель и апериодический элемент подключен к входу порогового элемента и к вторым входам сумматоров всех каналов контроля, выход формирователя импульсов соединен с первыми входами элемента И и первого счетчика, выход которого подключен к первому входу регистра и через первый элемент задержки - к второму входу первого счетчика и к первому входу второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом регистра, выход которого через дешифратор подключен к входу первого индикатора, выход первого переключателя через первый блок экстремумов соединен с вторым входом второго счетчика, выход порогового элемента подключен к первому входу блока памяти и к второму входу элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего счетчика, выходы которого подключены

к первым входам демультиплексора, выходы которого подключены к первым входам блока счетчиков и к входам элемента ИЛИ, выход которого через второй элемент задержки соединен с вторым входом третьего

счетчика, выход второго переключателя через второй блок экстремумов подключен к второму входу демультиплексора, выходы блока счетчиков соединены с входами второго индикатора и с вторыми входами блока

памяти, выходы которого подключены к вторым входам блока счетчиков.

2. Устройство для контроля и регистрации параметров процесса высева по п.1, о т- личающееся тем, что блок экстремумов

содержит элемент задержки, элемент вычитания и пороговый элемент, выход которого является выходом блока экстремумов, объединенные вход элемента задержки и первый вход элемента вычитания являются

входом блока экстремумов, выход элемента задержки соединен со вторым входом элемента вычитания, выход которого подключен ко входу порогового элемента.

I B .

I

Изобретение относится к области автоматизации сельскохозяйственного производства и может быть использовано для контроля работы многорядных сеялок. Целью изобретения является повышение информативности устройства. Устройство содержит каналы контроля, выполненные из датчика семян, усилителя, сумматора, интегратора и сигнализатора. Кроме того, устройство содержит датчик пути, формирователь импульсов, сумматор, усилитель, апериодический элемент, пороговый элемент, счетчики, переключатели, блоки экстремумов, элементы задержки, регистр, дешифратор, индикаторы, элемент И, элемент ИЛИ, демультиплексор, блок счетчиков и блок памяти. Каналы контроля осуществляют контроль интенсивности высева в аналоговой форме, контроль высева отдельного ряда производится в цифровой форме. Цифровая информация накапливается в блоке памяти, а аналоговая - выводится на сигнализаторы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. со с

этш

т форпиройателя

ппульсов b7

I--- - - .-Ј.

I

27

Г

Г

J

20

-$

j

21

а « .

33

от усилителей 2

2S

П|

L

21

а « .

33

19

25

+-Э

29

I

Фиг.2

от порогодого элемента 28

JW