Система абтоматического управления прореживателем растений

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОРЕЖИВАТЕЛЕМ РАСТЕНИЙ, содержащая датчик растений со щупом, усилитель-формирователь, элемент регулируемой задержки, программный блок, включающий датчик импульсов пути, счетчик импульсов длины защитной зоны,триггер, исполнительный элемент с рабочим органом и блок самонастройки , включающий реверсивный счетчик, счетчик растений, счетчик импу41ьсов пути и триггер, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества управления и упрощения эксплуатации, ее программный блок сн.абжен вторым триггером, элементом И, элементом ИЖ, блоком равнозначности и регистром, а блок самонастройки снабжен тремя элементами И, вторым триггером и коммутатором, при этом выход датчика со щупом посредством усилителя-формирователя соединен с первым входом элемента регулируемой задержки, выход которого соединен через первый триггер с первьм вкодом ключа, первым входом коммутатора и первым входом счетчика растений, второй вход элемента регулируемой задержки соединен с первым входом счетчика импульсов пути, вторым входом ключа и выходом датчика импульсов пути, выход ключа соединен с первым входом счетчика импульсов длины защитной зоны, первый выход которого соединен с первым входом элемента И программного блока , а второй выход - с первым входом блока равнозначности, выход элемента И программного блока соединен с первым входом элемента ИЛИ, первым входом второго триггерЬ программного блока и через третий элемент И блока самонастройки с первьм входом второго триггера блока самонастройки, nepi W вым входом первого триггера блока самонастройки, вторым входом счетчис ка импульсов пути, вторым входом счетчика растений и первым входом регистра, выход которого соединен с вторым вкодом блока равнозначности, соединенного выходом через второй триггер программного блока с вторым ел входом элемента И этого блока, одно :о 1 cs временно выход счетчика растений через первый элемент И блока самонастройки соединен с вторым входом пер01 вого триггера этого блока, а выхода триггера соединены соответственно первый - с вторым входом коммутатора и первым входом третьего элемента И блока самонастройки, второй - с третьим входом коммутатора, первый и второй выходы которого соединены с первьм и вторым входами реверсивного счетчика, выходом подключенного к второму входу регистра, причем выход счетчика импульсов пути через второй элемент И блока самонастройки соеди

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

C0lNAËÈÑTИЧЕСНИХ

PECr1YEi JlHH

4(5l) А 01 В 41/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3695004/30-15 (22) 30. 01, 84 (46) 07.06.85. Бюл. В 21 (72) В. В. Троценко, И.И. Корниенко, В.А.Добрыдень и И.Д,Пузько (71) Ивановская опытно-селекционная станция Всесоюзного ордена Ленина научно-исследовательского института сахарной свеклы (53) 631.316.45(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 843794, кл. А 01 В 41/00, 1979. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОРЕЖИВАТЕЛЕИ РАСТЕНИЙ, содержащая датчик растений со щупом, усилитель-формирователь, элемент регулируемой задержки, программный блок, включающий датчик импульсов пути, счетчик импульсов длины защитной зоны, триггер, исполнительный элемент с рабочим органом и блок самонастройки, включающий реверсивный счетчик, счетчик растений, счетчик импульсов пути и триггер, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества управления и уцро щения эксплуатации, ее программный блок снабжен вторым триггером, элементом И, элементом ИЛИ, блоком равнозначности и регистром, а блок самонастройки снабжен тремя элементами

И, вторым триггером и коммутатором, при этом выход датчика со щупом посредством усилителя-формирователя соединен с первым входом элемента регулируемой задержки, выход которого соединен через первый триггер с нервьич вкодом ключа, первым входом коммутатора и первым входом счетчика растений, второй вход элемента

„„SU„„1159495 регулируемой задержки соединен с первым входом счетчика импульсов пути, вторым входом ключа и выходом датчика импульсов пути, выход ключа соединен с первым входом счетчика импульсов длины защитной зоны, первый выход которого соединен с первым входом элемента И программного блока, а второй выход - с первым входом блока равнозначности, выход элемента

И программного блока соединен с первым входом элемента ИЛИ, первым входом второго триггерЫ программного блока и через третий элемент И блока самонастройки с первым входом второго триггера блока самонастройки,.пер вым входом первого триггера блока самонастройки, вторым входом счетчи" ка импульсов пути, вторья входом счетчика растений и первым входом регистра, выход которого соединен с вторым входом блока равнозначности, соединенного выходом через второй триггер программного блока с вторым входом элемента И этого блока, .одновременно выход счетчика растений через первый элемент И блока самонастройки соединен с вторым входом первого триггера этого блока, а выходы триггера соединены соответственно первый - с вторым входом коммутатора и первым входом третьего элемента И блока самонастройки, второй — с треть им входом коммутатора, первый и второй выходы которого .соединены с первым и вторым входами реверсивного счетчика, выходом подключенного к второму входу регистра, причем выход счетчика импульсов пути через второй элемент И блока самонастройки соеди1159495

2 нен с вторым входом второго триггера этого блока, а первый и второй ныходьi второго триггера соединены соответственно первый — с четвертым входом коммутатора и вторь>м входом третьего элемента И блока самонастройки, второй — с пятым входом коммутатора, Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению.

Цель изобретения — повышение качества управления и упрощение эксплуатации. 5

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 растений, выполненный, например, электромеханическим, со щупом 2, усили- 10 тель-формирователь 3, элемент 4 реryлируемой задержки, программный блок

5, исполнительный элемент 6, выполненный, например, электромагнитным, с механическим рабочим органом 7 в 15 виде ножа и блок 8 самонастройки.

Программный блок 5 содержит датчик 9 импульсов пути, первый и второй триггеры 10 и 11 соответственно, ключ 12, элемент ИЛИ 13, элемент 2в

И 14, счетчик 15 импульсов длины защитной зоны, регистр 16 и блок 17 равнозначности.

Блок 8 самонастройки содержит счетчик 18 растений, счетчик 19 импульсов пути, первый, второй и третий элементы И 20, 2 1 и 22 соответ— ственно, первый и второй триггеры

23 и 24 соответственно, коммутатор

25 и реверсивный счетчик 26. При этом выход датчика 1 со щупом 2 посредством усилителя-формирователя 3 соединен с первым входом элемента 4 регулируемой задержки, выход которого соединен через первый триггер 10 с первым входом ключа 12, первым входом коммутатора 25 и первым входом счетчика 18 растений, второй вход элемента 4 регулируемой задержки соединен

1О с первым входом счетчика 19 импульсов пути, вторым входом ключа 12 и выходом датчика 9 импульсов пути, выпри этом второй вход первого триггера программного блока соединен через элемент ИЛИ с вторым входом счетчика импульсон длины защитной зоны, а нторой нход второго триггера программного блока через исполнительный элемент связан с рабочим органом, ход ключа 1? соединен с первым входом счетчика 15 импульсов длины защитной зоны, первый выход которого соединен с первым входом элемента

И 14 программного блока 5, а второй выход — с первым входом блока 17 равнозначности, выход элемента И 14 программного блока 5 соединен с первым входом элемента ИЛИ 13, первым входом второго триггера 11 программного блока 5 и через третий элемент И 22 блока 8 самонастройки с первым входом второго триггера 24 блока S самонастройки, первым нхоцом первого триггера 23 блока самонастройки, вторым входом .счетчика 19 импульсов пути, вторым входом счетчика 18 растений и первым входом регистра 16, выход которого соединен с вторым входом блока 17 равнозначности, соединенного выходом через второй триггер 11 программного блока 5 с вторым входом элемента И 14 этого блока.

Одновременно выход счетчика 18 растений через первый элемент И 20 блока 8 самонастройки соединен с вторым входом первого триггера 23 этого блока, а выходы триггера 23 соединены соответственно первый — с вторым входом коммутатора 25 и первым входом третьего элемента И 22 блока 8 самонастройки, второго — с третьим входом коммутатора 25, первый и второй выходы которого соединены с перным и вторым входами реверсивного счетчика 26, выходом подключенного к второму входу регистра 16, причем выход счетчика 19 импульсов пути через второй элемент И 2 1 блока 8 самонастройки соединен с вторым входом второго триггера 24 этого блока, а первый и

1159495 пающие на первый вход, программный блок 5 не реагирует до момента возвращения его в исходное состояние), л затем через время с», за которое прореживатель смещается на расстояние С (расстояние от сопрягаемого растения до начала зоны уничтожения растений), программный блок 5 формирует импульс на четвертом выходе, 0 соединенном с третьим входом блока 8 самонастройки, и вырабатывает единичный сигнал на третьем выходе, соединенном с входом исполнительного элемента 6. Этот единичный сигнал имеет длительность Т (время, sa которое прореживатель смещается на расстояние t).

Датчик 9 импульсов пути формирует импульсы, частота которых пропорциональна скорости перемещения прореживателя растений. Следовательно, число К его выходных импульсов, подсчитанных за определенное время, пропорционально пути 1, пройденному прореживателем эа это время, т.е. каждый импульс соответствует некоторому расстоянию, проходимому проре;кивателем. Для упрощения изложения примем коэффициент пропорциональности равным единице, т.е. K=1 где 1 путь, проходимый прореживателем с момента внесения коррекции длины эоны уничтожения растений t; К— содержимое счетчика !5 импульсов длины защитной зоны.

Ключ 12 открыт (пропускает на.вьгход импульсы, поступающие на его рабочий ход) только при наличии единичного сигнала на управляющем входе. Элемент ИЛИ 13 импульсный. Эле-. мент И 14 выполнен перестраиваемым— на его выходе формируется импульс, когда триггер 11 находится в нулевом состоянии, а содержимое счетчика 15 импульсов длины защитной зоны, возрастая, достигает заданного значения С, причем величина С может устанавливаться перед началом работы.

Получив первый импульс на первый вход с выхода элемента 4 регулируе- 55 мой задержки, программный блок 5 формирует импульс на своем втором выходе (на последующие импульсы, постувторой выходы второго триггера 24 соединены соответственно первый — с четвертым входом коммутатора 25 и вторым входом третьего элемента И 22 блока 8 самонастройки, второй — с пятым входом коммутатора 25, при этом второй вход первого триггера 10 программного бпока 5 соединен через элемент ИЛИ 13 с вторым входом счетчика 15 импульсов длины защитной 1 зоны, а-второй вход второго триггера 11 программного блока 5 через исполнительный элемент 6 связан с рабочим органом 7.

Работа отдельных элементов и уст- 1 ройства в целом осуществляется следующим образом.

Датчик 1 растений выдает импульс каждый раз, когда его чувствительный элемент — щуп 2 обнаруживает растение. Усилитель-формирователь 3 преобразует его в усиленный короткий импульс стандарТной формы. Элемент

4 регулируемой задержки задерживает входные импульсы на время с не- 2 обходимое для перемещения прореживателя растений на расстояние, равное расстоянию R между чувствительным элементом — щупом 2 датчика 1 растений и рабочим органом — ножом 7 исполнительного элемента 6, т.е ° на время, за которое датчик 9 импульсов пути вырабатывает число импульсов, соответствующее указанному расстоянию. Здесь » — время прохождения

35 прореживателем расстояния R; R— расстояние между щупом 2 и ножом 7.

Программный блок 5 выполняет следующие функции.

В исходном состоянии сигналы на

40 всех выходах программного блока 5, кроме первого, отсутствуют, импульсы на первом и третьем его входах отсутствуют, на втором входе, соединенном с первым выходом блока 8 самонастройки, т.е. с кодовым выходом реверсивного счетчика 26, есть кодовая комбинация, кодирующая длину зоны уничтожения растений. На первом выходе программный блок 5 генериру-. ет импульсы, частота которых пропорциональна скорости перемещения прореживателя растений.

Счетчик 15 импульсов длины защитной зоны — обычный двоичный накапли" вающий счетчик. Регистр 16 — регистр памяти. Импульс, поступающий на его управляющий вход, записывает в регистр кодовую комбинацию, присутствующую в это время на его информационном входе, Блок 17 равнозначности формирует на выходе импульс, когда

1159495 содержимое К счетчика 15 импульсов длины защитной зоны, возрастая, до— стигает значения t, зафиксированного в регистре 16.

В исхОцном состоянии лрограммнО 5 го блока 5 триггеры 10 и 11 и счетчик 15 импульсов длины защитной эон : установлены на нуль, при этом ключ

12 закрыт.

Импульс, поступающий на первый 1О вход программного блока 5 > опрокидывает триггер 10, ключ 12 открывается и импульсы с выхода датчика 9 импульсов пути начинают поступать на счетный вход счетчика 15 импульсов 15 длины защитной зоны. Когда црореживатель сместится на расстояние С, т.е. Содержимое счетчика 15 достигает значения С, установленного с помощью элемента И 14, на его выходе 20 возникнет импульс, который поступает на четвертый выход программного блока 5, опрокидывает второй триггер 11, устанавливая единичный сигнал на третьем выходе программного блока 5, 25 и, пройдя через элемент ИЛИ 13, обнуляет счетчик 15. Импульсы с выхода датчика 9 импульсов пути продолжают поступать на счетчик 15 и когда его содержимое достигает значения t (т.е.gp прореживатель смещается на расстоя— ние C+t с момента поступления импульса на первый вход программного блока 5), возникает импульс на выходе блока 17 равнозначности (поскольку

С, то предварительно повторно достигается равенство 1=С, но теперь триггер 11 находится в единичном состоянии, и импульс на выходе элемента И 14 не возникает). Импульс с вы- 4р хода блока 17 равнозначности возвращает программный блок 5 в исходное состояние, устанавливая триггеры 10 и 11 и счетчик импульсов длины защитной зоны в нуль. 45

Блок 8 самонастройки предназначен для коррекции величины с целью поддержания равенства -- 11 (с увеличением t величина / убывает, поскольку убывает n). Алгоритм его работы состоит в следующем. За время прохождения прореживателем заранее заданного пути L подсчитывается число п сохраняемых растений, которое сравнивается с заданным их числом N.

Если к моменту окончания пути Ь оказывается n(N, то длина t уменьшается на величину, пропорциональную торого прореживателем осуществляется коррекция величины фактическое число сохраннемых растений, подсчитываемое счетчиком 18 растений на пути Ь; фактическая густота сохраняемых растений на пути 1,; заданное число сохраняемых растений на пути L, соответствующее заданной густоте растений после прореживания; заданная густота растений после проg =и/L

N реживания;

6=N-и — разность между заданным и фактическим значениями густоты растений на пути растений.

Счетчик 18 растений и счетчик 19 импульсов пути — обычные накапливающие счетчики.

Элементы И 20 и 21 выполнены перестраиваемыми: на выходе элемента

И 20 возникает импульс, когда содержимое и счетчика 18 растений, возрастая, достигает уровня N, причем величина может устанавливаться перед началом работы; элемент И 21 срабатывает аналогично при достижении содержимым 1 счетчика 19 импульсов пути заданного перед началом работы уровня L. Элмент И 22 имеет два разности d=N-и. Если же равенство

n=N достигается раньше, чем пройден путь L, т, e . к концу пути L оказывается п>Х, длина t увеличивается на величину, пропорциональную разности

Л=п-N. Скорректированная величина формируется в реверсивном счетчике

26 и передается в регистр 16 программного блока 5 (после сформирования откорректированного эначения t) по команде, подаваемой импульсом с четвертого вьхода программного блока 5 на третий вход блока 8 самонастройки (3ToT импульс подается, когда рабочий орган 7 исполнительного элемента

6 смещается на расстояние С От очередного сохраняемого растения).

Здесь: Š— заданное расстояние, после прохождения ко1159495 потенциальных входа, соединенных с выходами триггеров 23 и 24, и один импульсный, являющийся третьим входом блока 8 самонастройки. Импульс проходит через элемент И 22 только 5 в том случае, если оба триггера 23 и 24 находятся в единичном состоянии.

Коммутатор 25 соединяет рабочий вход (второй вход блока 8 самонастройки) с одним из входов реверсивного счетчика 26 в зависимости от состояния триггеров 23 и 24, а именно с суммирующим входом, если триггер 23 установлен в единицу, а триггер 24 — в нуль, с вычитающим вхо- 15 дом, если триггер 23 установлен в нуль, а триггер 24 — в единицу если же состояния обоих триггеров одинаковы, то импульсы на входы реверсивного счетчика 26 не поступают (вхо- 20 ды отключены).

В исходном состоянии счетчики 18 и 19, а также триггеры 23 и 24 установлены в нуль, в реверсивном счетчике 26 установлено ориентировочно 25 требующееся при данной густоте растений значение t входы реверсивного счетчика 26 при этом отключены, импульсы через элемент И 24 не проходят. 30

С момента начала работы блока 8 самонастройки импульсы с выхода датчика 9 импульсов пути программного блока 5 поступают на счетный вход счетчика 19 импульсов пути, на первый

35 вход блока 8 самонастройки), а импульсы с выхода триггера 10 программного блока 5, формируемые в моменты обнаружения сохраняемых растений на счетный вход счетчика 18 растений 40 (на третий вход блока 8 самонастройки). Путь Nan, т;е. прежде, чем прореживатель пройдет путь L, будет достигнуто равенство п=N. В этот момент возникает импульс на выходе <5 элемента И 20, опрокидывающий триггер

23 в единицу. Теперь рабочий вход коммутатора 25 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 26, а импульс от каждого сохраняемого 50 растения будет увеличивать на единицу его содержимое. Так будет продолжаться до тех пор, пока прореживатель не пройдет заданный путь L. В этот момент возникнет импульс на выходе элемента И 2 1, опрокидывающий в единицу триггер 24, в результате реверсивный счетчик 26 будет отключен (его содержимое увеличилось на величину

n-N), а элемент И 22 — открыт, так что очередной импульс, поступающий на третий вход блока 8 самонастройки, пройдя через элемент И 22, возвратит в нуль оба счетчика 18 и 19 и оба триггера 23 и 24, т.е. блок 8 самонастройки возвратится в исходное состояние с тем отличием, что в реверсивном счетчике 26 будет теперь находиться откорректированное значение

Пусть теперь n N. В этом случае равенство 1=L будет достигнуто раньше, чем равенство n=N, т.е. вначале возникнет импульс на выходе элемента

И 21, который установит в единицу триггер 24. При этом коммутатор 25 подключит второй вход блока 8 само,настройки к вычитающему входу реверсивного счетчика 26. К моменту, когда будет достигнуто равенство n=N, содержимое t реверсивного счетчика

26 будет уменьшено на величину Ж-п.

Импульс с выхода элемента И 20 установит в единицу триггер 23, т.е. откроется элемент И 22, и очередной импульс с четвертого выхода программного блока 5 возвратит блок 8. самонастройки в исходное состояние с тем отличием, что в реверсивном счетчике 26 находится теперь также откорректированное значение

В начале работы расстояние к между чувствительным органом 2 датчика

1 растений и рабочим органом 7 исполнительного блока 6 равно нулю (в направлении движения прореживателя).

Сигнал от первого растения, обнаруженного датчиком 1 и являющегося сохраняемым, вызовет формирование импульса на выходе усилителя-формирователя 3, который запустит программный блок 5, Когда рабочий орган 7 сместится на величину С (длина защитной эоны) от сохраняемого растения, программный блок 5 включит исполни-, тельный блок 6, который начнет уничтожать растения в течение времени Я„ за которое прореживатель сместится на расстояние t, после чего отключит его. Сигналы от растений, обнаруженных датчиком 1 за время с момента. обнаружен-m первого растения и до момента прекращения действия рабочегс органа 7, программным блоком не воспринимаются и на работу прореживателя не влияют. Сигнал от первого

1159495

Составитель С ° Заруцкий

Редактор Н.Тупица Техред Т.Маточка Корректор Е.Рошко

Заказ 4750 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 растения, обнаруженного датчиком 1 после прекращения действия рабочего органа 7, обрабатывается системой аналогично описанному, Периодически — при прохождении 5 прореживателем пути L, 2L и т.д., величина автоматически корректирует ся: увеличивается пропорционально разности и-И при п>М и уменьшается пропорционально разности N-n при N,>o как описано выше.

Величины С и t устанавливаются заранее с помощью соответственно элементов И 14 регистры счетчика 16 и 26.

Если К О (чувствительный элемент расположен впереди рабочего органа), необходим элемент 4 регулируемой задержки, так как он задерживает импульсы на время, за которое прореживатель проходит расстояние R (это время нельзя точно установить заранее), программный блок 5 будет вклю- чаться именно тогда, когда рабочий орган 7 исполнительного элемента 6 достигнет сохраняемого растения.