Следящая система чаесборочных машин
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для автоматического слежения за движением чаесборочных аппаратов относительно поверхности чайных шпалер. Цель изобретения - повышение точности слежения, быстродействия, уровня автоматизации управления чаесборочным аппаратом, качества чайного сырья. При подъеме или опускании чаесборочного аппарата микропроцессорное устройство 12 анализирует информацию от датчиков положения. После установки аппарата в положение, заданное микропроцессорным устройством 12, на электрогидропреобразователи 6 силовых цилиндров 3 по программе, выполняемой микропроцессорным устройством 12, через блок адаптеров выходов поступают сигналы нулевого уровня и чаесборочный аппарат фиксируется в заданном положении. При въезде на шпалеру кнопкой запускается программа, заложенная в устройство, которая управляет опусканием чаесборочного аппарата до оптимальной нижней точки, определяемой по показаниям фотоэлектронных датчиков 11 положения вершин чайных флешей. 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1528369 А 1 (бй 4 А Ol D 46 04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ б 3
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4312605/30-15 (22) 24.07.87 (46) 15.12.89. Бюл. № 46 (7l ) Государственный всесоюзный научноисследовательский технологический иштитут ремонта и эксплуатации машинно-тракторного ларка (72) А. В. Ленский, А. Ф. Шуть, Г. А. Булискерия и Д. В. Горбунов (53) 631.358:633.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 683676, кл. А 01 D 46/04, 1978. (54) СЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА ЧАЕCb0POЧНЫХ МАШИН (57) Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. в частности к устройствам для автоматического слежения за движением чаесоорочных аппаратов относительно поверхности чайных шпалер. Цель изобретения — повышение точности слеже2 ния, быстродействия, уровня автоматизации управления чаесборочным аппаратом, качества чайного сырья. При подъеме или опускании чаесборочного аппарата микропроцессорное устройство 12 анализирует информа цию от датчиков положения. После установки аппарата в положение, заданное микропроцессорным устройством 12, на электрогидронреобразователи 6 силовых цилиндров 3 по программе, выполняемой микропрецессорным устройством 12, через блок адаптеров выходов поступают сигналы нулевого уровня и чаесборочный аппарат фиксируется в заданном положении. При въезде на шпалер> кнопкой запускается программа, заложенная в устройство, которая управляет опусканием чаесборочного аппарата до оптимальной нижней точки, определяемой по показаниям фотоэлектронных датчиков 11 положения вершин чайных флешей. 7 ил.
1528369
1!зобретсние относится к сельско»озяйст(и llii() xl» ча ш и построению и предназначено лли;IHT<)r«;Eтиче«кого слежения за движеи)(м ч()е«<)()p()HHI,Ix аппаратов относительно
iE(>H(р»)н)сти чайных шпалер.
1((1t> изобрет(ния — повышение точности
«,1(кения, ученьшение повреждаемости фле::i(й. ионы<пение оыстролействия, уровня авг<>ч,ll H.HIции» прав.)ения чаесборочной маIlillHi l и каче«TBII чайного cûðüÿ.
1l i фиг. 1 показана следящая система, <)(>IllIlH вил; Hki фиг. 2 . то же, вил спер<.,и. на фиг, 3 блок-схема функцио,I;>, Il>r)<>i . «1 Р» К) > PI>I «,1Е LHIIL(И «ll< т »It>I; Па
ii )<)T<>iipH(xIHItK<)B (фотоэлектронных датчи).он 11<>,1<>,к«ния ) HB боковы.< поверхностях н сыр(и; illl фlli 5 — функциональная <»очи ги.lp<)llpilB(> ьа следящей системы; на фи) 6 б. 1() K-схема ал горит ма работы ми K()<)lip()II(««орного устройства при измерен и и и и)(ли капни времен ного и нтер вала; и;1 фиг 7 пример реализации фото . I(>k i ()oHн<)го датчика. (.,)еляи(ая система чаесборочных машин (фиг. 11 «олержит закрепленные на раме 1 яр<и)п<т(ины 2, на которьк(установлены (и,и>вые гилроцилинлры 3 двустороннего .l(й("1 вия, н;1«о< но-EIKK>> xi)>. IEITopH>> ko ста ниик> 4, «o< (иненную через нагнетающий и ,il1H!l(>ll тр»()()llроводы 5 с электрогидрав. fl! l« ки чи преобразователячи 6 двусторонне I() .ц й«тния,;I через HHx — с полпоршневыми и El(i,(пор<пневычи полостями си loBblx ги.lp() цилиндров, 3. К и;)гнетаюпц>м» трубопроводу подклю i<. Hl>l ги (роакк» чулятор 7 кран 8 управления и ма«.)яный фильтр 9. llа кажлоч трубопроводе 5 низкого дав,i<»i«», «o(..kHHHioIIkåì электрогидравлический iipe<>(>ptIHoB;IT(ль 6 с насосно-аккумуляторной «танцией 4, » TBHoBëåíû дроссели 10, 1(рече rBнляк)щие собой регулируемые гидравлические «опротивления, с помощью которы» можно изменять количество жидкости, ны»олящей из соответствующего гидроцилинлра, а следовательно, и скорость движения поршня. )(1H(подвижной луге чаесборочной греоенки крепятся 30 — 40 штырей, на боконы» повер»ностя» которых расположены фотоэлектрoнные дàT÷èêè 11, связанные с чикропроцессорным устройством 12. К микропроцессорному устройству 12 II();lcоелипены также электрические выходы I(. ктрогилр IH«Iиче KHx преобразователей 6 и датчиков 13 возвратно-поступательш>го п(ре..<еlll(. ния си l()Bhlx цилиндров 3 (фиг. 2). Фотоэлектронные датчики 11 связаны с чикропроце(сорным устройством 12 посредством шины 14 (фиг. и 2). Двигатель 15 (фи г.;>) «EE ìoxîëíoão шасси связан через вал <)тбора мощности с гидравлическим на«<)«<>»I 16. Датчик 17 указывает давление, «<).<,111 На(. >1 о(.> H kl сосо ч. В насосно-аккумуляторной станц)11 4 у TBHoBëcн предохранительный клапан 18 (фи г. 5), соединяющий трубопровол высокого лавления с трубопроводом низкого дав.)ЕНИЯ. Микропроце«сорное устройство 12, в которое поступает информация от фотоэлектpoHkIblx датчиков 11, cостоящи» из светодиодов 19 и фотоприемников 20, включает следующие блоки: микропроцессор 21. оперативное запоминающее устройство 22, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 23, адаптеры 24 входов, перифеpHHHblc а (аптеры 25, адаптеры 26 выходов, устройство 27 программирования, .цl«плей 28 Микропроцессор 21 через общую ши ну соединен с блоками оперативного запоминающегоо устройства 22, перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 23, адаптеров 24 вхолов, периферийных адаптеров 25, адаптеров 26 выходов. Фотоэлектронные датчики 11 и датчик давления 17 подсоединены к блоку 24 адаптеров входов, а к блоку периферийных адаптеров 25 через блок 27»стройства программирования ll()ëñоелинен дисплей 28 и датчики 13 возвратно-IlocT» ilàòåëüного перемещения. Микропроцессорное (МП) устройство 12 является многофункциональным вычислительным»стройством с гибкой внутренней программно-управляемой структурой с применением широкого набора БИС (например, из чикропроцессорного комплекта К 580). Микропроцессор 21 является основным функциональным узлом, реализующим логические и арифметические операции, а также генерирующим команды для управления периферийными структурами. В качестве микропроцессора 21 используется большая интегральная схема (БИС), например, серии КР 580 ИК80А, которая выполняет 70 различных команд, не считая их модификаций. Длина слова микропроцессора 8 разрядов (один байт). Микропроцессор 21 предназначен для работы с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 22 и перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством (ПИЗУ) 23 с общей емкостью до 64 килобайт, ОЗУ 22 емкостью !6 Кбайт может быть собрано на 16 микросхемах, например, типа К565РУЗА, а ПГ!ЗУ 23 емкостью 8Кбайт — на базе микросхем типа К573 с ультрафиолетовым стиранием информации. Блок 24 адаптеров входов предназначен для организации связи фотоэлектронHbIx датчиков 11 с микропроцессорным устройством 2. Блок 24 может быть реализован с помощьюю нескольких ЬИ С, например, серии К580ВВ55, выполняюгцих функции програм1528369 мируемого периферийного адаптера (ППА) и используемых в качестве интерфейсных БИС для широкого набора различного периферийного оборудования. Блок 24 связан с МП-устройством 12 шиной !4, состоящей из 16 линий, 8 из которых предназначены для обмена данными, 6 — для передачи сигналов управления из МГ1 21 в блок ?4 и 2 — для присоединения к источнику питания. Для связи с внешними периферийными устройствами (в данном случае с фотоэлектронными датчиками 11 и датчиком 17 давления) каждая интерфейсная БИС имеет 3 восьмиразрядных порта, т. е. 24 информационные линии. Блок 25 (периферийные адаптеры) реализуются с- помощью аналогичной БИС. Адаптеры 26 выходов могут быть реализованы с помощью микросхемы средней степени интеграции, например, К589И Р12. представляющий собой многорежимный буферный регистр (МБР) с логикой управления. Блок 25 связан с МП-устроиством 12 16разрядной шиной, из которых 6 линий предназначены для передачи служебных сигналов управления, 8 — — для ввода-вывода данных в параллельном коде и 2 для соединения с источником питания. Выход блока 26 соединен с блоком электрогидравлического преобразователя 6 восьмиразрядной шиной данных. Поскольку для управления одним электрогидропреобразователем необходимо иметь три разных уровня напряжения (ОВ, — lB и — 1В), то для управления подачей кажлого уровня используется разряд многорежимного буферного регистра. Таким образом, для управления двумя электрогидропреобразователями требуется задействовать шесть разрядов МБР, причем выходы разря дов подаются ерез оптронные (или герконовые) развязки на две трехвходовые схемы ИЛИ, выходы которых непосредственно присоединяются к соответствующим вхо дам гидропреобразователей. Устройство 27 программирования представляет собой модуль для ввода и наладки программ. Модуль дает возможность оператору произвести сброс системы, перевести МГ1-устройство 12 в шаговый режим. подключить или отключить дисплей 28 (а также устройство внешней памяти нз гибком диске, кассетный магнитофон, устройство печати, модуль для передачи и приема данных). Поскольку МП-устройство 12 по своим функциональным возможностям является микро-ЭВМ широкого назначения, то оно способно решать большой круг задач, алгоритмы решения которых еще более многочисленны. Поэтому алгоритм работы МП-устройства 12 рассмотрим на примере решения конкретной задачи которая формулируется следующим образом: «Измерить с заданной точностью временной интервал между двумя событиями в объекте управления.» Пусть такими событиями будут появления импульсных сигналов на выходе бтока 17 (датчик давления), которые сигнализируюг о моменте достижения необходимого рабо его давления в гидроприводах высокого давления, и момента понижения давления до критической величины. Блок-схема алгоритма решения поставленной задачи представлена на фиг. 6. 15 Пусть рабочая программа, которая реали зует представленный алгоритм, начинается с адреса ООООН и объем ее не превышает емкости одного корпуса БИС ППЗУ в блоке 23 со структурой 256),8. В микропроцессоре 21, кроме того, имеется небольшое 0ЗУ емкостью 64Х8 бит, предназначенное для использования в качестве памяти данных и для реализации стека. При этом начальный адрес ОЗУ равен 0400Н, а начальное значение регистра-указателя 25 стека 0438Н. Здесь необходимо напомнить, что загрузка программного стека в МПК580 осуществляетхя в порядке убывания адресов МП включает шесть 8-разрядны х р гистров общего назначения (РОН) - в В, С, D, Е, Н, L, которые в зависимости от типа вы олняемой команды мо-y i и«цользовагься либо как самостоятельные регистры, либо как 16-разрядные регистровые пары В --С. D — -E, ll — L. Регистровой паре  — -С присвоим функции счетчика для подсчега длигельности вре35 менного интервала. В регистровой паре D— Е будем представлять величину уставки для сравнения фактического времени с эталонным. Но так как сравнение времен долж«i выполняться только после окон нания проц, а измерения, то эту же регистровую пару можно использовать и для программной ре:lлизации временной задержки, рави и заданной точности измерений, а именцо О,О! с. Теперь предположим, что эталонное вр»45 мя, в течени; которого давление в гидроcJicTE ìå не должно падать ниже критиче к< о, равно 7,70с и хранится в ячейках ОЛУ с адресами 0400 и 0401. Л. горитм решения поставленной задачи реализуется следующим ооразом. После запуска системы трактористом оператором, т. е. после нажатия кнопки «Сброс». счетчик команд (и триггер О) обH) ëÿþTñÿ и .,икропроцессор 21 выполнял обращение к Г1ПЗУ по адресх ООООН, ко55 Topl lH яв.зяб тся начальным адресом программы. Гlрограмма начинается с процедуры инициализации микр<.процессора 2i, которая содер кит команды загрузк регистра-указа1528369 При въезде на шпалеру нажатием кнопки на панели устройства программирования 27 (фиг. 3) запускается программа, управляющая опусканием чаесборочного аппарата до оптимальной нижней точки. Микропроцессорное устройство !2 анализирует по программе информацию от фотоэлектронttblv датчиков 11 и положении вершин чайных ф settlet(относительно режуших ножей. Фотоэлектронный датчик может быпгь реализован, например, по следующей схеме (фиг. 7) . В оптическом канале между светодиодом,Ч2 и фотод>(одом Лl во время движения чаесборочной машины появляются листья чая, которьц перекрывают путь (полностью и ltt частично) излучению светодиода, ослабляя интенсивность светового лу(п. С.ntlxp<)nxtllvльсы прячоу г<)льной формы, следующие с частотой кГц и скважностью 1:10, через биполярный транзистор ГЗ пери55 одически включают и выключают светоиз л учател ь. Эти же и ч пул>,сы уира вля к>т по I(.BI I» tt гран зисторами Т2, T l, с иочошьк) к(f<)pl lx к выходу ()n(. р (цш>н>(ого усиT(л я TE .Ka и:3<3 виси B ОЗУ кода эта. EOHной уставки. После этого микропроцессор 21 переходит н состояние ожидания события, постоянно опрашивая входной порт 1 в олоке 24 и анализируя состояние входного сигнала Q (от датчика давления 7) на линии с>, (чладший разряд порта 1 в блоке 24) . После того как Q стало равно .!», содержимое регистра-аккумулятора увеличивается на «1» через каждые 0,01с до тех пор, n()h<3 Hd выходе триггера Q сигнал не преобретает нулевое значение (трипер С) имеет СЧЕтНЫй ВХО l, tla КОтОрЫй ЧЕРЕЗ CXPчу !1.1!1 п()ст) n 31<)1 oпгn,(лы (пли (1). Ч>(с.lо . х<, за(руж(3(чо<. в регистровую пару D -F., имеет значение, обеспечивающее временную задержку 0,0!с при выполнении ooTветствующей по lnpot раммы. Из микропроцессорного x(.TðoéñTBa 12 поступают команды управления на электрогидрdâëè÷åñêèå преобразователи 6. (:,ч(дя(>ы>я спсч(÷;I р(>б>отает следук»цич <)()Pa 3OЧ. После включения двигателя самоходного шасси 15 чаесборочной машины с вала <) гб<)ра мощности механическая энергия враlit(.ния (п>средствоч карданной и цепных передач передается соответствующим механизмам чаесборочного аппарата, в том числ«ги 1равлическому насосу 16 следящей сист< чы. При поВороТВ ключа «зажигания» с аккуму IHloptl()II батареи подается электропН ганне и l все электронные блоки следяп(<. и систечы, Прп достижении необходичого давления, которое контролируется с поч<) щью необходимого давления, которое контролируется с почо>цью датчика 17 давления, микропроцессорное устройство 12 (фиг. 3) вырабатывает сигнал начальной установки чаеoáoðo÷íîãî апп lpdTa, т. е. подъем его в крайнее верхнее положение, при котором осуществляется <)бычное перемешение машины. (..3(гнал начальной установки п(>ступает в блок 26 адапте >оВ Bblxoдов, где преобра 3x ется в напря кение постоянного тока необходимого уровня и полярности В части<>сTIE, длH полня>ия аппарата вверх одновременно на оба электрогидравлических преобразователя 6 (фиг. 5) подается напряжение положительной полярности. Электрогидравлический преобразователь 6 преобразу(т электрический си гнал в количество по.(аваечой в цилиндр рабочей жидкости (масла) Электрогидравлический преобразователь 6 представляет собой уoòðoéñòâî со свободно плавающим золотником, пчеющим обратную (упруг к> пружинную) связь на заслонку и облад;3еT высоким быстродейстни(ч и счаб>(льностью характеристик при изменении температуры в широком дп ln 11ЗГ 11М lt> 1()(t ра (рaб>отки ОКЬ <,Теп.п)5 oxBaThIBaIoT обратной связью по положению каждый из силовых цилиндров 3. При I 10 лителя У поочередно подключаются усилители У2 и УЗ. Для уменьшения помех от окружающего света и электрических наводок выходной сигнал усилителя У! при включенном светодиоде по низкоомной цепи с включенным транзистором Tl поступает в интегратор, состоящий из уcHлителя У2 и конденсатора Cl. Выходное напряжение интегратора поступает на неинвертирующий вход усилителя У! и компенсирует напряжение, действующее на его инвертирующем входе, таким образом, выходное напряжени. усилителя У! при выключенном светодио J(весьма невелико. Очередной синхроимпульс, возбуждающий излучатель, размыкает цепь с транзистором Т! и отклк>чает интегратор от выходной цепи усилителя У!. Однако конденсатор Cl сохраняет напряжение на неинвертирующем входе У! и по-прежнему компенсирует паразитное влияние внешнего света и электрических наводок. Г!оэтому напряжение на выходе усилителя У! в течение рабочего такта всецело связано с действием светоизлучателя (а не помех). При возбужденном светодиоде транзистор Т2 включен, и напряжение с выхода усилителя У! поступает на конденсатор С2. Это же напряжение сохраняется на конденсаторе С2 в паузе между синхронизирующими импульсами (при включенном транзисторе Т2) . Усилитель УЗ в выходной цепи действует в качестве развязывающего каскада. Аналоговый выход усилителя УЗ подключается к входу аналогоцифрового преобразователя, который на фиг. 7 не показан. Аналогоцифровой преобразователь преобразует сигнал в цифровую форму и запоминает его на своем буферном регистре на время, пока информация не будет записана в оперативное 33lloM инаюгцее устройство. Таким образом, циклически опрашиваются все датчики, расположенные на штырях чаесборочного аппарата. Затем микропроцессорное устройство обрабатывает полученную информацию по специальной программе, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве. Поскольку фотодиоды, расположенные на каждом из штырей, образуют вертикальную линейку, в которой самый верхний фотодиод всегда должен быть полностью засвечен, а нижерасположенные фотодиоды в зависимости от высоты флешей могут быть затемнены ими. В результате обработки информации после первого считывания рассчитывается (и может быть выдана на дисплей) огибающая (в поперечном разрезе шпалеры) верхних точек флешеи в данный момент дви1О 55 жения машины. После сведующего цикла считывания и обработки информации рассчитывается следующая огибающая, соответствующая другому моменту времени и положению машины и т. д. К момент) подхода флешей к режущим ножам в микропроцессорном устройстве рассчитан оптимальный вариант расположения режущей дуги относительно верхней поверхносги (набора огибающих) флешей. Перед моментом среза на каждый из двух электрогидрораспределителей поступает через адаптер выходов сигнал определенной длительности. за время действия этих си. налов гидроцилиндры занимают расчетное оптима.ание положение. Перемещение цилиндров контролируется путем считывания информации с блока датчиков возвратно-поступательного перемещения и ее обрабдтки. Команды на прекращение перемещения каждого из двух цилиндров выдаются в момент совпадения расчетных и фактических данных о положении цилиндров. В результате выполнения этих команд на электрические входы электрораспределителей в соответствующие моменты времени подаются сигналы нулевого уровня. Поскольку скорость обработки информации, поступающей с датчиков и выдача команд управления на электрогидравлические преобразователи велика, следящая система быстро и высокой точностью реагирует на изменение высоты флешей относительно линии среза в процессе опускания аппарата. Л1икропроцессорное успройство )2 обеспечивает оптимальную скорость or1;"скания (а также подъема и наклона) чаесборочного аппарата как при оспановке, гак и при различных скоростях движения иашины. Как только аппарат устанавливзеI -ся на оптимальную отметку среза, дисплей < ообщает 06 этом трактористу, который вклю чает соответствующую скорость и трогается с места. В процессе сборки чая тракторист, наблюдая за качеством собираемого чая, может операгивно с помощью строй«тва 2, программ ирования устанан.)ив, гь различные критерии оптимальности, а микропроцессорное устройство автоматически ii c большой скоростью передает через адаптер 26 выходов команды на электрогидравлические преобразователи 6, с п«могцью которых гидроцилиндры 3 производят усгановку и фиксацию аппарата относительно линии оптимального среза флешей. На экране дисплея воспроизводится в непрерывном или периодическом режимах различная информация, в том числе картина взаимного расположения режущих ножей относительно контура поверхности шпалеры. Формула изобретения Гледящая система чаесборочных машин, содержащая раму, кронштейны, трубопрово1528369 ды, кран >правления, гидроцилиндры, гидроалкуму.»>т<>р, пр»»>.хр:>I!«тельный кла пан, да г чики положения ф >ец>ей,orsuea>оu<а >ел гем, что с целью повыц;ения точности слежения, уменьшения повреждаемости флеш»й, повышения быстродействия, уровня автоматизации управления чаесборочной машины и качества чайного сырья, следящая система снабжена микропроцессором, оперативным и постоянным запоминающими устройств .ми, блоком программировании, дисплеем, блоками периферийных адаптеров и адаптеров входов и вь>ходов, 6»»контактными фотоэлектронными д;> тчиками,:. одержа>цими »в<в тодиоды и фоT(!приемники, расilолож»ьн»,< на боковыx нове,>хностях горизонталь»ых штырей перед режущей дугой, дат >илами возвратно-по»тупа>»льного перемещения гироцилиндров, да гчпком давления рабочей :+;».<кости, электрогидравлическими преобразователями двустороннего действия, первый и второй гидравлические входы которых трубопроводами через масляный фильтр и гидравлические дроссели присоединены соответ твен«о к напорному и сливному трубопроводам насосно-аккумуляторной станции, к общей шине M»Kpo«1>o«t< подключены блоки <пн рати вного запоминающего устройства. постоянного Запоминаю<цего,стройства, блок адаптеров входов, h п»рвому и второму входам которого подклю10 чены B>ixo,:<û датчика давления рабочей жидкости и бесконтактных фотоэлектронныx датчик»»>, блок периферииных адаптеров, при этом к псрвому и второму входам п<».>åë него п<>дключе«ы со<>гвегственно выходы датчик»> во >врат«о-посту пате.>! ного п»р»х>»>ц»1с нии гидро«и тиндров и первый выход у»Tройсгва программирования. вторым выходом подключенные к входу,ш»плен. блок адаптеров выходов, первым и вторым выходами подключенный к элелтриче<;ким вхо ам первого и вт<>рого гидравличе< ких электропреобразователей. 152836!1 Фиг. 3 р,Л jJc= с у 1528369 (ит ии . . Ii 1 . л ti I I IIH,, и.иit и ри,t ll tlt nl .!и к.,,"-1 " il!,tw !" 1 Ь I ! I 1 I 1 i) г i!i г н и ii и (ii и к i i. !, (1 и ii и « >(itt, i I !:1ОЛ i, Мо ив и, Ж .!г 1 и: I1;и «ь и i иг ии и i иi ti ":,сt ii! aii,tiiiti;i г:11;i Еиррикг >!. H. It,;tt);tltlllt ! 1 I II ilaw till( и«т,рь т ии». ири I К1!1 (.(.(.1 it i(i .;l. 4 5 и гиро г, I,.t Гигириии. It!I
