Устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата Советский патент 1992 года по МПК A01C7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к сельскохозяйственному машиностроению, может быть использовано в устройствах контроля работы сельскохозяйственных машин и предназначено, в частности, для контроля высева семян и внесения удобрений в почву при посеве.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства.

Для достижения указанной цели устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата, содержащее первую и вторую многоканальные схемы преобразования, к п входам первой из которых подключены выходы п датчиков контроля высева семян, а к П входам второй - выходы п датчиков контроля внесения гербицидов, при этом выходы каждой многоканальной схемы преобразования связаны с п индикаторами,звуковой генератор, выход которого через-ключевой усилитель соединен со звуковым излучателем, тактовый генератор, выход которого через формирователь импульсов сЪязан с тактовыми входами многоканальных схем преобразования, ключ Проверка, первый вывод которого через импульсный усилитель соединен с выходом тактового генератора, а второй вывод связан с. входами датчиков контроля высева семян и внесения гербицидов, стабилизатор и датчик уровня, выход которого через усилитель соединен с индикатором уровня, снабжено шестью инверторами, элементом задержки, формирователем одиночных импульсов, тремя диодами, тремя накопительными конденсаторами, блоком защиты от короткого замыкания и элементом И-НЕ, при этом первый и второй выходы первой многоканальной схемы преобразования через первый и второй инверторы соединены с входом элемента задержки, выход которого подключен к входу третьего инвертора, причем (п+1) выходы многоканальных схем преобразования связаны с входами элемента И-НЕ, выход которого через последовательно подключенные четвертый и пятый инверторы соединен с выходом третьего инвертора и управляющим входом звукового генератора, при этом выход усилителя уровня связан с входом формирователя одиночных импульсов, выход которого через шестой инвертор соединен с выходом четвертого и входом пятого инверторов, при этом аноды трех диодов связаны через ключ включения питания с положительным зажимом источника питания и катоды этих диодов соеди- нены соответственно с первыми обкладками трех накопительных конденса- тороч и шинами питания стабилизатора,

ключевого усилителя и входом блока защиты от короткого замыкания, причем выход последнего связан с третьим выводом ключа Проверка, а вторые обкладки нэкопи5 тельных конденсаторов объединены и соединены с нулевой шиной, При этом блок защиты от короткого замыкания содержит три транзистора, шесть резисторов и конденсатор, при этом входом блока защиты от

0 короткого замыкания является первый вывод первого резистора, второй вывод которого подключен к эмиттеру первого транзистора, а коллектор последнего явля ется выходом блока защиты от короткого

5 замыкания, при этом база первого транзистора соединена с эмиттером второго транзистора, коллектор которого через второй резистор связан с нулевой шиной, а база подключена к коллектору третьего транзи0 стора и через третий резистор - к нулевой шине, причем эмиттер третьего транзистора соединен с первым выводом первого резистора, а база - через четвертый резистор подключена к коллектору первого транзи5 стора и через пятый резистор, включенный параллельно конденсатору, - к первому выводу первого резистора, при этом шестой резистор включен между эмиттером и базой первого транзистора.

0 Преимущества устройства контроля технологического процесса: обеспечивает надежную работу при отсутствии аккумулятора в сети электропитания трактора; обеспечивает автоматическое отключение шины

5 питания датчиков при коротком замыкании на массу; обеспечивает автоматическое отключение и включение звукового сигнала при остановке и в начале движения посевного агрегата. Эти преимущества ус0 тройства обеспечивают повышение эффективности его в работе,

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства контроля технологического процесса; на фиг. 2 - схема одного из воз5 можных вариантов выполнения блока защиты.

Устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата содержит первую многоканальную схему 1

0 преобразования и вторую многоканальную схему 2 преобразования. Каждая схема имеет п каналов контроля и соответствующее число контрольных входов; а число выходов равно (п+1). Выход с номером (п+1) является

5 общим и на нем формируется сигнал в случае возникновения отказа в любом из каналов многоканальной схемы 1.2. К входам схемы 1 подключаются п датчиков 3i...3n контроля высева семян (в дальнейшем датчик высева), а к выходам - п светодиодных

индикаторов 4i.,,4n. К входам схемы 2 подключено п датчиков 5i..,5n контроля внесения гербицидов (в дальнейшем - датчик гербицидов), а к выходам - п светодиодных индикаторов 6i..,6n. Выходы первого и второго каналов схемы 1 соответственно через первый инвертор 7 и второй инвертор 8 соединены с входом элемента 9 задержки, который выполнен на основе интегрирующей Р-С цепи (на фиг, 1 не показана). Выход элемента 9 через третий инвертор 10 подключен к управляющему входу звукового ге- нератора 11, выход которого через ключевой усилитель 12 соединен с входом звукового излучателя 13. Выходы с номерами (п+1) схем 1 и 2 соединены с входами элемента И-НЕ 14, выход которого через последовательно соединенные четвертый и пятый инверторы 15 и 16 соединены с управляющим входом генератора 11. Выход датчика 17 уровня гербицидов через усилитель 18 соединен с индикатором 19 уровня и входом формирователя 20 одиночных импульсов, выполненного на основе дифференцирующей Р-С цепи (на фиг. 1 не показана). Выход формирователя 20 через шестой инвертор 21 соединен с входом инвертора 16. Тактовый генератор 22 через формирователь 23 импульсов соединен с тактовыми входами схем 1 и 2. Первый вывод ключа Проверка 24 через импульсный усилитель 25 подключен к выходу генератора 22, второй вывод ключа 24 соединен с датчиками 3i...3n и 5i...5n, а третий вывод ключа 24 подключен к выходу блока 26 защиты от короткого замыкания.

Питание функциональных узлов устройства осуществляется от стабилизатора 27. Шины питания стабилизатора 27, ключевого усилителя 12 и блока 26 соединены с катодами диодов 28-30 и накопительными конденсаторами 31-33. Аноды диодов 28-30 соединены с ключом 34 включения питания. Светодиод 35, соединенный с ключом 24, является индикатором напряжения шины питания датчиков31...3п и 5i...5n. Инверторы 7, 8, 10, 15, 16 и 21 и элемент И-НЕ 14, входящие в состав устройства контроля, выполнены по схеме с открытым коллектором. Правильный режим их работы обеспечивается резисторами 36 и 37, соединенными с выходом стабилизатора 27. Резисторы 38 и 39, включенные последовательно со свето- диодами, выполняют функцию ограничителей тока. Питание устройства контроля осуществляется от бортовой сети трактора (на фиг. 1 не показана), которая подключается к зажимам питания 40 и 41.

Блок 26 (см. фи. 2) защиты от короткого замыкания содержит первый транзистор 42,

эмиттер которого через первый резистор 43 соединен с входом блока 26, а коллектор - с выходом блока. База транзистора 42 соединена с эмиттером второго транзистора 44, 5 коллектор которого через второй резистор 45 связан с нулевой шиной. База транзистора 44 соединена с коллектором третьего транзистора 46 и через третий резистора 47 - с нулевой шиной. База транзистора 46

0 через четвертый резистор 48 соединена с выходом блока 26 и через пятый резистор 49 и конденсатор 50 - с входом блока 26,

Устройство работает следующим образом.

5 При нормальном протекании технологического процесса с выходов 3i,,.3n и 5i..5n на входы многоканальных схем 1 и 2 поступают импульсы, период следования которых меньше периода тактовых импульсов, по0 ступающих на схемы 1 и 2 от генератора 22 через формирователь 23. Поэтому индикаторы 3i...3n и 5i...5n выключены, а с (п+1) выходов схем 1 и 2 на вход элемента 14 поступают сигналы логической единицы,

5 указывающие на то, что нет нарушений контролируемого технологического процесса. В этом режиме работы на выходе инвертора 16 сохраняется сигнал логического нуля, вследствие чего генератор 11 выключен и

0 звуковой сигнал не формируется.

В случае нарушения технологического процесса в каком-либо контролируемом канале на выходе соответствующего датчика 3, 5 понижается частота импульсов, а пери5 од их следования увеличивается. Пусть, например, в первом канале уменьшилась частота высева семян, Как только период следования импульсов на выходе датчика 3i станет больше периода следования такто0 вых импульсов, на выходе первого канала схемы 1 устанавливается сигнал логического нуля, вследствие чего индикатор 4i включается и указывает номер отказавшего канала. Одновременно с включением инди5 катора 4т на (п+1) выходе схемы 1 устанавливается сигнал логического нуля, а на выходе элемента И-НЕ 14 - сигнал логической единицы, который, пройдя через инверторы 15 и 16, включает генератор 11. При

0 этом излучателем 13 формируется звуковой

сигнал, дублирующий световую индикацию.

После устранения механизатором

возникших нарушений процесс высева

возобновляется, а световая индикация вы5 ключается. В случае нарушения процесса внесения гербицидов в каком-либо канале включаются один из индикаторов 6i...6n и звуковой излучатель 13. Одновременно с включением индикатора 19 уровня формирователем 20 формируется одиночный импульс длительностью 2-3 с, который, пройдя через инверторы 21 и 16, включает на время 2-3 с звуковой сигнал, информирующий механизатора о необходимости дозаправки сеялки семенами. После дозаправки индикатор 19 выключается.

При остановке сеялки прекращается процесс высева и внесения гербицидов, поэтому индикаторы 4i.,.4n и 6i...6n и излучатель 13 включаются. Одновременно с этим сигналы логического нуля с выходов первого и второго каналов схемы 1 поступают на входы инверторов 7 и 8, которые образуют элемент И-НЕ для сигнала логического нуля. В результате этого на вход элемента 9 задержки подается напряжение логической единицы. Это напряжение через время задержки, равное 1-1,5 с, появляется на выходе элемента 9, а затем, пройдя через инвертор 10, блокирует работу генератора 11. Вследствие этого звуковой сигнал через время задержки прекращается, а световая индикация остается включенной.

После возобновления движения сеялки и начала выполнения технологического процесса индикаторы 4i.,.4n и 6i...6n выключаются, а блокировка звукового генератора 11 автоматически снимается.

Применение автоматической блокировки звукового сигнала позволило уменьшить нагрузку на механизатора за счет исключения ручных операций, необходимых для отключения звукового сигнала при остановках сеялки.

Для проверки функционирования устройства перед началом работы предусмотрен ключ 24, выполненный в виде кнопки Проверка, и усилитель 25. Для проведения проверки нах имают кнопку Проверка, при этом на шину питания датчиков 3, 5 вместо постоянного напряжения поступает импульсное напряжение с выхода усилителя 25, которое регистрируется также световым индикатором 35. Вследствие этого на выходах датчиков 3i...3n и 5i,,.5n формируются импульсные сигналы с тактовой частотой, а индикаторы 3i...3n и 5i...5n выключаются, что свидетельствует о правильном функционировании.

При отпускании кнопки 24 на датчики 3 и 5 вновь поступает постоянное напряжение, а так как посевной агрегат еще не работает, то происходит включение световых индикаторов 4 и б и формирование кратковременного звукового сигнала, что свидетельствует о готовности устройства к работе.

Если устройство контроля используется на посевном агрегате, трактор которого не имеет аккумулятора, это обуславливает поступление на зажимы 40 и 41 пульсирующего напряжения, так как на тракторах используются генераторы переменного тока.

В этом случае диоды 28-30 совместно с

конденсаторами 3-1-33 выполняют роль од- нополупериодных выпрямителей и на конденсаторах 31-33 создается постоянное напряжение, которым питаются функциональные блоки устройства. Применение от0 дельного выпрямителя для каждого потребителя, работающего в импульсном режиме, позволило полностью исключить влияние импульсных помех, возникающих при работе усилителей 12 и 25, на многока5 нальные схемы 1 и 2 преобразования. Кроме того, диоды 28-30 защищают устройство в случае подключения к зажимам 40 и 41 питающего напряжения неправильной полярности, что положительно сказывается на

0 надежности в работе устройства контроля при эксплуатации его в хозяйствах.

Дополнительное повышение надежности в работе и удобства эксплуатации устройства достигнуто благодаря введению

5 блока 26 защиты от короткого замыкания. Блок 26 работает следующим образом. При замыкании ключа 34 на вход блока 26 подается напряжение питания. Транзистор 46 оказывается закрытым, так как в

0 момент включения его база имеет потенциал эмиттера из-за действия конденсатора 50, После завершения переходного процесса и заряда конденсатора 50 транзистор 46 остается закрытым, т.к. падение напряже5 ния на резисторе 49 недостаточно для его открывания. При этом транзистор 44 открыт, т.к. его база через резистор 47 соединена с нулевой шиной. Транзистор 42 также открыт и находится в насыщении, т.к. его

0 база соединена с нулевой шиной через открытый транзистор 44 и резистор 45. В результате этого на выходе блока 26 и на шине питания датчиков устанавливается напряжение, близкое к выходному (падение на5 пряжения на ограничительном резисторе 43 не велико, т.к. его сопротивление выбирается в пределах 0,3-0,5 Ом). Индикатор 35 сигнализирует о включении питания.

В случае замыкания шины питания дат0 чиков с нулевой шиной транзистор 46-откры- вается, т.к. его база через резистор 48 и короткозамыкающую перемычку соединяется с нулевой шиной. Вследствие этого транзисторы 44 и 42 запираются и выход блока

5 26 отключается от шины питания датчиков. Благодаря этому ликвидирован аварийный режим из-за короткого замыкания шины питания датчиков 3i...3n и 5i...5n. При срабатывании блока 26 индикатор 45 выключается, что указывает на возникновение неисправности. После устранения замыкания вновь замыкают ключ 34 и схема блока 26 устанавливается в первоначальное положение, когда транзистор 46 закрыт, а транзисторы 44 и 42 открыты,

Введение блока защиты позволило сократить временные потери, связанные с заменой предохранителя, упростить эксплуатацию устройства контроля и повысить тем самым эффективность его в работе.

На основе описанного устройства разработана система контроля Кедр-16 для машин хлопководческого комплекса. Проведены лабораторно-полевые испытания системы Кедр-1б в составе хлопковых се- ялок СХУ-4 и хлопкоуборочных машин 14ХВ-2,4Г. Испытания подтвердили эффективность применения системы Кедр-16. По результатам испытаний получена рекомендация представления опытных образ- цов на Госиспытания.

Формула изобретения

1. Устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата, содержащее первую и вторую многоканальные схемы преобразования, к п входам первой из которых подключены выходы п датчиков контроля высева семян, а к n-входам второй - выходы п датчиков контроля внесения гербицидов, при этом выхо- ды каждой многоканальной схемы преобразования связаны с п индикаторами, звуковой генератор, выход которого через ключевой усилитель соединен со звуковым излучателем, тактовый генератор, выход ко- торого через формирователь импульсов связан с тактовыми входами многоканальных схем преобразования, ключ Проверка, первый вывод которого через импульсный усилитель соединен с выходом тактового ге- нератора, а второй вывод связан с входами датчиков контроля высева семян и внесения гербицидов, стабилизатор и датчик уровня, выход которого через усилитель соединен с индикатором уровня, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности устройства, оно снабжено шестью инверторами, элементом задержки, формирователем одиночных импульсов, тремя диодами, тремя накопительными конденса- торами, блоком защиты от короткого замыкания и элементом И-НЕ, при этом первый

и второй выходы первой многоканальной схемы преобразования через первый и второй инверторы соединены с входом элемента задержки, выход которого подключен к входу третьего инвертора, причем п+1 выходы многоканальных схем преобразования связаны с входами элемента И-НЕ, выход которого через последовательно подключенные четвертый и пятый инверторы соединен с выходом третьего инвертора и управляющим входом звукового генератора, при этом выход усилителя уровня связан с входом формирователя одиночных импульсов, выход которого через шестой инвертор соединен с выходом четвертого и входом пятого инверторов, при этом аноды трех диодов связаны через ключ включения питания с положительным-зажимом источника питания и катоды этих диодов соединены соответственно с первыми обкладками трех накопительных конденсаторов и шинами питания стабилизатора, ключевого усилителя и входом блока защиты от короткого замыкания, причем выход последнего связан с третьим выводом ключа Проверка, а вторые обкладки накопительных конденсаторов объединены и соединены с нулевой шиной,

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок защиты от короткого замыкания содержит три транзистора, шесть резисторов и конденсатор, при этом входом блока защиты от короткого замыкания является первый вывод первого резистора, второй вывод которого подключен к эмиттеру первого транзистора, а коллектор последнего является выходом блока защиты от короткого замыкания, при этом база первого транзистора соединена с эмиттером второго транзистора, коллектор которого через второй резистор связан с нулевой шиной, а база подключена к коллектору третьего транзистора и через третий резистор к нулевой шине, причем эмиттер третьего транзистора соединен с первым выводом первого резистора, а база через четвертый резистор подключена к коллектору первого транзистора и через пятый резистор, включенный параллельно конденсатору, к первому выводу первого резистора, при этом шестой резистор включен между эмиттером и базой первого транзистора.

Фиг. 2

Использование сельское хозяйство, в частности в сельскохозяйственном машиностроении, и может быть применено для контроля высева семян и внесения гербицидов при возделывании и сборке хлопчатника Сущность изобретэния устройство содер / жит первую и вторую многоканальные схемы 1 и 2 преобразования, к входам первой схемы подключено п датчиков 3 высева, к входам второй - п датчиков 5 гербицидов, в к выходам каждой схемы подключено п ин- дикаторов4и6 Устройство включает также звуковой генератор 11, звуковой излучатель 13 тактовый генератор 22, ключ 24 Проверка и индикатор 19 уровня Для повышения эффективности устройства в него введен блок 26 защиты от короткого замыкания, соединенный с выходами первой и второй схем 1 и 2 преобразования так, что обеспечивает работу устройства при отсутствии аккумулятора в сети электропитания трактора и автоматическое отключение шины питания датчиков 3 и 5 при коротком замыкании на массу, а также автоматическое отключение и включение звукового изттучате™ 13 при остановке и в начале движения посевного и уборочного агрегатов 1 з п cb-лы 2 ил 2S JL т ОтСМЪ п мн I Л.-- «г W с XI со N0 GO Сл КЬг VV 26 г-т-W- ±33 S + u /; gtS