Устройство для управления электрической дождевальной машиной

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливе многоопорными электрическими дождевальными машинами. Цель изобретения - повышение точности и надежности управления. Устройство для управления дождевальной машиной (ДМ) содержит таймер, состоящий из генератора 1 тактовых импульсов и формирователя 2 полного периода работы электроприводов 26 опор ДМ, блока 7 управления счетчиками текущего времени, подключенного к входу блока 11 счета текущего времени, регистра 16 сдвига, блоков 17 и 21 формирования импульсов коррекции и импульсов работы, подключенных к блоку 25 управления электродвигателями опор, и энергоблоки - дизельный двигатель 30, генератор 29 переменного тока с выпрямителем 31 и стабилизатором 32. Блоки 7,11,17,21 устройства построены на стандартных цифровых и логических микросхемах, например, серии К176 с приемником, например, счетчиков (3,4,12,13), логических схем (схемы 24-НЕ 8,9, инверторов 6,10) и др. При отклонении ДМ от курса к выходу блока 21 формирования импульсов работы и к блоку 17 формирования импульсов коррекции подключаются через блок 25 управления соответствующие приводы (правый и левый) крайних тележек так, что опередившая тележка начинает двигаться замедленно, так как длительность импульса &Tgr;<SB POS="POST">и</SB> коррекции выбрана в 4 раза меньше длительности (установленной оператором) импульса &Tgr;<SB POS="POST">р</SB> работы привода в нормальном режиме, при этом переключение каналов - выходов блоков 17 и 21 происходит автоматически. При этом выбрано соотношение &Tgr;<SB POS="POST">к</SB>=&Tgr;<SB POS="POST">р</SB>/4, что позволяет обеспечить большую скорость перемещения промежуточных опорных тележек машины по отношению к крайним тележкам левого и правого крыльев машины, а также автоматическую синхронизацию в линию перемещения тележек главного водопроводящего трубопровода машины без перекосов и изломов. Повышается надежность работы машины в целом и снижается ее энергоемкость за счет значительного упрощения электрической схемы устройства управления, отказа от использования малонадежных электронных таймеров, имеющих выходы на электромагнитные реле, работающие в условиях повышения влажности и с тяжелыми коммутационными индуктивными нагрузками. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН

„„SU,, 1554831

А1 (51 ) 5 А 01 G 25/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4349476/30-<5 (22) 23.11 ° 87 (46) 07.04. .)О. Бюл. и 13 (71) Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации (72) А.П. Коробко, Е.П. Клюев, В.С. Васильев и А.Н. Пантелеев (53) 631.347(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1266495, кл. A 01 G 25/16, 1985.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНОЙ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливе многоопорными электрическими дождевальными машинами. Цель изобретения - повышение точности и надежности управления ° Устройство для управления дождевальной машиной (ДМ) содержит таймер, состоящий из генеI

1554831 ратора 1 тактовых импульсов и формирователя 2 полного периода работы электроприводов 26 опор ДМ, блока 7 управления счетчиками текущего времени, подключенного к входу блока 11 счета текущего времени, регистра

16 сдвига, блоков 17 и 21 формирования импульсов коррекции и импульсов работы, подключенных к блоку 25 управления электродвигателями опор, и энергоблоки - дизельный двигатель 30, генератор 29 переменного тока с выпрямителем 31 и стабилизатором 32.

Блоки 7, 11, 17 21 устройства построены на стандартных цифровых и логических микросхемах, например, серии К176 с приемником, например, счетчиков (3, 4, 12 и 13) логических схем (схемы 24 - НЕ 8 и 9, инвер- 20 торов 6 и 10) и др. При отклонении

ДМ от курса к выходу блока 21 формирования импульсов работы и к блоку

17 формирования импульсов коррекции подключаются через блок 25 управления соответствующие приводы (правый и левый) крайних тележек так, что опередившая тележка начинает двигатьИзобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для управления многоопорными элект35 рическими дождевальными машинами (ДМ).

Цель изобретения — повышение точности и надежности управления.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления электрической многоопорной дождевальной машиной; на фиг. 2 — временная диаграмма работы отдельных функциональных блоков устройства.

Устройство содержит таймер, состоящий из генератора 1 тактовых импульсов и формирователя 2 полного периода работы электроприводов дождевальной машины. Последний содержит последовательно соединенные первый

3, и второй 4 двоичные счетчики, элемент ЗИ-НЕ 5 и первый инвертор 6.

Устройство включает также блок 7 управления счетчиками текущего времени, состоящий из последовательно

55 включенных первого 8 и второго 9 элементов 2И-НЕ и второй инвертор 10, блок 11 текущего времени, состоящий ся замедленно, так как длительность импульса ь„коррекции выбрана в 4 раза меньше длительности (установленной оператором) импульса 3 работы привода в нормальном режиме, при этом переключение каналов - выходов блоков 17 и 21 происходит автоматически. При этом выбрано соотношение

М

/4, что позволяет обеспечить большую скорость перемещения промежуточных опорных тележек машины по отношению к крайним тележкам левого и правого крыльев машины, а также автоматическую синхронизацию s линию перемещения тележек главного водопро.водящего трубопровода машины без перекосов и изломов. Повышается надежность работы машины в целом и снижается ее энергоемкость за счет значительного упрощения электрической схемы устройства управления, отказа от использования малонадежных электронных таймеров, имеющих выходы на электромагнитные реле, работающие в условиях повышения влажности и с тяжелыми коммутационными индуктивными нагрузками, 2 ил. из первого 12 и второго 13 двоичнодесятичных счетчиков, к прямым выходам которых подключены первый 14 и второй 15 кодовые переключатели, т.е. задатчики времени работы, дождевальной машины и регистр 16 сдвига.

Кроме того, устройство содержит блок

17 вормирования импульса коррекции содержащий последовательно включенные первый оптоэлектронный блок

18 развязки, первый тиристорный ключ

19 и диодный выпрямительный мост 20, блок 21 формирования импульса работы, содержащий последовательно включенные второй оптоэлектронный блок 22 развязки, второй тиристорный ключ 23 и второй диодный выпрямительный мост

24. Выходы блоков 17 формирования импульса коррекции и импульса 22 работы подключены соответственно к первому и второму входам блока управления 25 электродвигателями 26, которые через колесные редукторы 27 передают движение на колеса 28 опорных тележек машины.

5 155483

Электропитание блока 25 управления и остальных блоков машины осуществля4 ется от генератора 29 переменного тока, приводимого дизельным двигателем 30, Переменное напряжение от ге- нератора преобразуется в постоянное выпрямителем 31 и стабилизируется стабилизатором 32 постоянного напряжения, с выходов которого подается на все блоки устройства. В цепи электропитания обоих кодовых переключателей установлен гасящий резистор 33, служащий также для формирования погических сигналов записи в регистр 16 сдвига.

Блок 18 развязки представляет оптоэлектронную микросхему типа ОАД101Г, в состав которой входит светодиод и фотодиод. Блок 18 предназначен для 20 электрической развязки постоянного напряжения (+9В) логической "1" с выхода регистра 16 сдвига, построенного на микросхеме К176ИР2, и переменного напряжения питания (220 В, 25 частота 50 Гц) блока 25 управления электродвигателей 26 колес опорных тележек дождевальной машины, подаваемого через диодные выпрямительные мосты 20 и 24 на тиристорные ключи 19 и 23.

Длительность импульса паузы „. получается автоматически, так как в устройстве заложено формирование пол1 6 для создания вместе с резистором 33 элемента МОНТАЖНОЕ И. Тем самым при совпадении числа, выставленного на кодовых переключателях, с числом импульсов, подсчитанных счетчиками

12 и 13, в точке соединения резистора 33 с входами кодовых переключателей 14 и 15 появляется сигнал логической "1", который производит запись и одновременный сдвиг сигналов: на выходе регистра 16 сдвига и обнуления счетчиков 12 и 13 (фиг. 1).

Это происходит четыре раза до окончаиия формирования длительности с.р

Регистр сдвига .представляет собой микросхему К176ИР2. На информационном D-входе регистоа 16 сдвига присутствует напряжение питания микросхемы +U (что является сигналом логической "1"). При появлении импульса логическои 1" на резисторе 33 передний фронт этого импульса записывает сигнал на информационном D-входе на первый выход регистра сдвига. Так как +Од находится на информационном

D-входе постоянно, после появления второго импульса на резисторе 33 про|изойдет сдвиг сигнала логической "1" ! с первого выхода внутри микросхемы, а на первом выходе произойдет повторная запись сигнала D-входа. При появлении четвертого импульса на резисторе 33 сигнал логической "1" появитного цикла Т (периода) работы машины (например, для ДМ "Кубань-М" T=100c) и одновременно .с началом формироваи ния импульса работы,, длительность которого равна числу секунд, выставленному на двоично-десятичных кодовых переключателях 14 и 15. Оставшееся л время от окончания .. до окончания г

Т и есть 3„.

Блоки 14 и 15 представляют собой кодовые переключатели типа ПП102ХПВ. На вращающемся колесе переключателя набиты цифры от 0 до 9. При вращении колеса происходит соединение с помощью подвижных контактов входа кодового переключателя с eio выходами, номера которых соответствуют в двоичном коде 1-2-4-8 цифре на вращающемся колесе (например, при выставленной цифре "6" на колесе переключателя вход переключателя соединится с вторым и четвертым выходами двоичного кода). В кожухе конструкции кодовых переключателей установ-, лены полупроводниковые диоды типа Д9 ся на втором выходе регистра 16 сдвига, а на, первый выход опять запишется сигнал D-входа, т,е. логическая

"1". Тем самым оба выхода регистра

16 будут находиться, в единичном сос40 тоянии до тех пор, пока не придет сигнал обнуления на R-вход обнуления регистра 16.

Устройство управления электрической дождевальной машиной работает

4> следующим образом.

Перед началом полива оператор устанавливает с помощью кодовых переключателей 14 и 15 требуемую длительл ность импульса работы машины

50 длительность импульса паузы „ пол лучается автоматически, так как в устройстве заложен счет длительности импульса работы Т, а, следовательно, 7„. = Т - 1I; . Так, при отклонении машины от курса влево за счет забегания тележек правого крыла вперед, смещается П-образная штанга, обеспечивая одной своей гранью касание с направляющим тросом и срабзтывани р

1554831 блоке 17 управления исполнительного реле. Контакты реле отключает выход блока 21 формирования импульса работы от левого крыла машины, а подключают выход блока 17 формирования импульса

5 коррекции. Так как для ЗДМФ "Кубань-M" длительность импульса коррекции в четыре раза Mpньше установленной первоначально оператором длительности импульса работы <: ;, то этот временной импульс, поступая на электродвигатель концевой тележки левого крыла машины, обеспечивает ускоренное движение (пульсирующее стартстопное движение) тележек левого крыла, в то время как правое крыло движется с прежней скоростью, определяемой длил тельностью >;, пустя некоторое время происходит разворот левого кры 20

>ла машины, контакт П "образной штанги с тросом исчезнет, исполнительное реле в электрокоммутационном блоке 25 управления обесточится, выход блока

17 формирования импульса коррекции 25 отключится от блока 26 управления, а подключится выход блока 21 формирования импульса работы и тележки обоих крыльев машины будут двигаться с одинаковой скоростью, задаваемой импульсом работы. Таким образом, задающий таймер формирует импульс работы, а таймер коррекции - импульс коррекции, т.е. Формирование импульсоВ с переменной скважностью B предлагаемом устройстве не требует наличия отдельного герконового или другого датчика.

Переключение выходов блоков 17 и 21 производится электрокоммутационной схемой, входящей в состав блока (щита) управления ДИ.

Длительность импульса коррекции

Ъ, формируется также автоматически, так как в основу работы устройства управления заложен четырехкратный пересчет, выставленного на кодовых переключателях числа с импульсов, период следования которых равен Т =

1 с е 5Q

Например, на кодовых переключателях 14 и 15 выставлено число "16", то при первом подсчете 16 импульсов

1 с периодом (Т = q с) временной интер-55 вал получится

1 с 16 = 4 с, к; а после четырех подсчетов по 16 импульсов получится временной .интервал импульса работы (с-16) 4 = 16 с.

Р; 4

Таким образом при установке длительности ., импульса работы на г кодовых переключателях 14 и 15 получается при первом подсчете длительность импульса коррекции „ °, коК торый формируется в блоке 17 формирования, а после четырех последовательных подсчетов, получается длительность импульса работы c1,, выделяел

1> мая блоком 21 формирования. Выделение каждого импульса происходит в устройстве с помощью регистра 16 сдвига.

Таким образом, после включения дизеля 30 и генератора 29 переменного тока вырабатывается постоянное стабилизированное напряжение U с помощью блоков 31 и 32, поступающее на блоки 1-25 устройства. Дождевальная машина приводится в движение после включения блока 25 управления подачей электропитания на заданное время импульса работы на электродвигате> 1 ли 26 колес 28 опорных тележек машины, Генератор 1 тактовых импульсов вырабатывает тактовые импульсы, получаемые путем деления соответствующим двоичным счетчиком его собственной частоты. Частота тактовых импульсов ): является базовой для формирования интервалов времени работы fp; паузы „, коррекции „, устройства управления движением машины. Импульсы частотой f поступают на счетный вход первого двоичного счетчика 3 блока 2 формирования полного периода работы Т машины, а с его прямого выхода — на счетный вход второго двоичного счетчика 4. C первого и второго выходов счетчика 4 импульсы поступают на первый и второй входы элемента

ЗИ-HE 5, а обнуление счетчиков 4 и и регистра 16 сдвига осуществляется импульсами с выхода инвертора 6. Формирование счета текущего времени блоком 7 осуществляется по второму входу схемы 2И-HE 8 от генератора 1 тактовых импульсов. При одновременном появлении логической "1" на первом, втором, третьем входах элемента 3И-НЕ 5 на выходе первого инвертора 6 возникает логическая "1", которая обну54831 1О

10

9 15 ляет счетчики 3 и 4 через их R-входы обнуления.

Таким образом формируется интервал времени Т = >,+ „ полного периода п п у работы машины при ее стартстопном режиме. С выхода элемента 3И-НЕ 5 на второй вход первого элемента 2И-НЕ 8 всегда поступает сигнал логической

"1", Сигнал логического "0" появля ется на этом входе на время обнуления счетчиков 3 и 4, причем это время пренебрежимо мало по сравнению с инл п тервалами времени Т, ;, „; (для микросхем серии К176 это время составляет единицы микросекунд). На первый вход элемента 2И-НЕ 8 приходит сигнал логического "0" в момент фори мирования импульса t О. (фиг. 2), а после окончания f появляется сигнал логической "1", который является запретным сигналом для прохождения тактовых импульсов f с выхода второго элемента 2И-НЕ 9. Этот запрет сохраняется до окончания формирования периода работы Т и обнуления двоичных счетчиков 3 и 4, регистра 16 сдвига.

Обнуление счетчиков 3 и 4 и регистра

16 сдвига является началом формирования снова временных интервалов Т и л

6 ; . С выхода второго элемента

2И-НЕ 9 поступают импульсы частотой и инвертируются вторым инвертором

10, который повышает помехоустойчивость блока 7 управления счетчиками текущего времени.

Таким образом, после окончания л формирования импульса работы . с второго выхода регистра 16 сдвйга на первый вход первого элемента 8 поступает сигнал логической "1".

Этот сигнал является запретным для прохождения импульсов тактовой частоты Йт, так как с выхода первого элемента 8 подается сигнал логического

"0" на первый вход второго элемента

9. В связи с этим любое изменение импульсного сигнала на первом входе второго элемента 9 не вызывает изменения сигнала на выходе элемента

9 и, следовательно, импульсы тактовой частоты К не будут проходить на счетный вход йервого двоично". десятичного счетчика 12 и счет временных импульсов прекратится до тех пор, пока не сформируется интервал полного времени работы машины Т и сигнал обнуления вызовет логический "0" на втором выходе регистра 16 сдвига.

При этом задание требуемой длительи ности работы v ; обеспечивается первым 14 и вторым 15 кодовыми переключателями, выводы которых подключены к выходам первого 12 и второго 13 двоично-десятичных счетчиков. В нашем случае счетчик 12 - счетчик единиц секунд, счетчик 13 - счетчик десятков секунд. Так, например, для дождевальной машины "Кубань-И" общая длительность полного периода работы

Т-100 с, для тактовой частоты f

= 4 Гц и периода повторения тактовых

15 1 1 импульсов Т = - = с при четырехт f ч кратном подсчете заданного времени получается односекундный временной интервал длительности времени.

При достижении на счетчиках 12 и 13 заданного интервала времени п работы ь ; на резисторе 33, включенном между "плюсом" источника питания

32 счетчика 12 и входом первого кодового переключателя 14, возникает импульс логической "1", который запишет логическую "1" на первом выходе регистра 16 сдвига и одновременно об" нулит счетчики 12 и 13 через соответ30 ствующие R-входы их обнуления. После этого счет начнется вновь до тех пор, пока будет логическая "1" на втором выходе регистра 16 сдвига, далее произойдет повторное обнуление счет3g чиков 12 и 13 и запрет счета текущего времени Т. С первого и второго выходов регистра 16 сдвига импульсные сигналы логической "!" поступают на входы первого 18 и второго 22 оптоэле40 ктронных блоков развязки, первый 19 и второй 23 тиристорный ключи, пер" вый 20 и второй 24 выпрямительные мосты блока 17 формирования длительп ности х, импульсов коррекции и

45 блока 21 формирования длительности п

1, импульса работы. !

Рассмотрим работу блока 17 формирования импульса коррекции „ . РаХ1

50 бота блока 21 формирования импульса работы о, аналогична. С появлением импульса логическои "1" на первом выходе регистра 8 сдвига открывается первый оптоэлектронный ключ 18 и шунтируется тиристор первого тиристор" ного ключа 19, который закрывается.

При этом разрывается цепь первого диодного выпрямительного моста 20 и через обмотку магнитного пускателя, 11 155483 замыкающие контакты которого включены в цепь обмотки управления электродвигателей колес крайних тележек обоих крыльев машины, перестает течь ток, и формирование импульса коррекции длительностью ь„, закончится. После и; окончания заданного интервала полного времени работы машины Т = .+ „ на — pi И, первом выходе регистра 16 сдвига формируется импульс логического "0", который закрывает первыи оптоэлект" ронный ключ 18. Закрытие ключа 18 открывает тиристорный ключ 19 и через первый диодный выпрямительный пост 20 начинает протекать ток, который поступает на обмотку магнитного пускателя первого входа блока 25 управления, пускатель срабатывает и своими контактами создает цепь питания 20 обмотки электродвигателя 26, Вал электродвигателя через колесный редуктор 27 проворачивается, приводя в движение колеса 28 опорных тележек машины. 25

Применение предлагаемого устройства управления движением и поливом электрической дождевальной машины позволяет упростить схему управления и повысить эксплуатационную на- щ0 дежность машины, отказаться от ненаден<ных в эксплуатации в полевых условиях стандартных таймеров (электронных реле времени с выходами на исполнительные электромагнитные репе), упростить и удешевить конструкцию устройства управления машиной, повысить на 10-15 производительность ра- . боты машины.

Формула и зоб рете ния

Устройство для управления электрической дождевальной машиной, содержащее генератор переменного тока с дизельным приводом, подключенный к нему стабилизированный источник постоянного тока, электродвигатели опор машины, подключенные к генератору переменного тока через блок управления электродвигателями опор, а также таймер, первый и второй выходы которого связаны с входами блоков формирования импульсов работы и импульсов коррекции, причем таймер содержит генератор тактовых импульсов и подключен1

1 12 ный к нему формирователь полного периода работы.электроприводов, выполненный в виде первого и второго последовательно включенных двоичных счетчиков, выходы которых подключены к схеме 3И-НЕ, выход которого является первым выходом таймера и подключен к первому инвертору, выход которого является вторым выходом таймера, подключенным к обнуляющим входам первого и второго двоичных счетчиков, а каждый из блоков формирования импульсов работы и импульсов коррекции выполнен в виде последовательно включенных оптоэлектронной схемы развязки, тиристорного ключа и диодного выпрямительного моста, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности управления, устройство снабжено регистром сдвига, первый выход которого подключен к блоку формирования импульсов коррекции, второи выход — к блоку формирования импульсов работы, обнуляющий вход к второму выходу таймера, а информационный вход — к стабилизированному источнику питания, блоком счетчика текущего времени, выход которого подключен к счетному входу регистра сдвига, и узлом управления блоком счета текущего времени, первый вход которого подключен к второму выходу регистра сдвига, второй вход — к первому выходу таймера, а выход — к входу блока счета текущего времени, причем последний выполнен в виде последовательно включенных первого и второго двоично-десятичных счетчиков, с прямыми входами которых связаны кодовые переключатели, подключенные через резистор к источнику питания, при этом входы обнуления двоично-десятичных счетчиков связаны с выходом блока счета текущего времени, а узел управления последним выполнен в виде первой схемы 2И-НЕ, подключенной к первому входу второй схемы И-НЕ, второй вход которой подключен к генератору тактовой частоты, а выход — к второму инвертору, выход которого является выходом узла управления блока счета текущего времени и соединен со счетным входом первого двоично-десятичного счетчика.

1554831

o/Å2

Корректор В.Кабаций

Редактор А. Козориз

Заказ 512 Тираж.461 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 1)1

Фапд длОФ75

8 бд1

&ой% ды,года

&пкп1Ã

Резистор

Составитель Г. Параев

Техред М.Ходанич