Система абтоматического управления прореживателем растений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51) А 01 В 41/10 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОП ЕЛЬСТ СКОМУ СВ енина ститута ер СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВ 843794, кл. А 01 В 41/00, 1979.(5 4) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ ПРОРЕЖИВАТЕЛЕМ РАСТЕНИЙ,содержащая датчик растений со щупом,усилитель-формирователь, элемент регулируемой задержки, программныйблок, включающий датчик импульсовпути, счетчик импульсов длины защитной зоны, триггер, исполнительныйэлемент с рабочим органом и блок самонастройки, включающий реверсивныйсчетчик, счетчик растений, счетчикимпульсов пути и триггер, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения качества управления и урощения эксплуатации, ее программныйблок снабжен вторым триггером, элементом И, элементом ИЛИ, блоком равнозначности и регистром, а блок само.настройки снабжен тремя элементамиИ, вторым триггером и коммутатором,при этом выход датчика со щупом посредством усилителя-формирователясоединен с первым входом элементарегулируемой задержки, выход которого соединен через первый триггер снервьв вкодом ключа, первым входомкоммутатора и первым входом счетчика растений, второй вход элемента,801159495 регулируемой задержки соединен с пер. вым 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 триггера программного блока и через третий элемент И блокасамонастройки с первым входом второго триггера блока самонастройки,.пе вым входом первого триггера блока самонастройки, вторым входом счетчи" ка импульсов пути, вторьвч 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 п вым 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 триггераэтого блока, а первый и второй выходывторого триггера соединены соответственно первый - с четвертым входомкоммутатора и вторым входом третьегоэлемента И блока самонастройки, второй - с пятым входом коммутатора,Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению.Цель изобретения - повышение качества управления и упрощение эксплуатации, 5На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит датчик 1 растений, выполненный, например, электромеханическим, со щупом 2, усили- Отель-формирователь 3, элемент 4 регулируемой задержки, программный блок5, исполнительный элемент 6, выполненный, например, электромагнитным,с механическим рабочим органом 7 в 15виде 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 20И 4, счетчик 15 импульсон длины защитной зоны, регистр 16 и блок 17равнозначности,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 соединенО 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 12 соединен с первым входом счетчика 15 импульсов длины защитной зоны, первый выход которогосоединен с первым входом элементаИ 14 программного блока 5, а второйвыход - с первым входом блока 17 равнозначности, выход элемента И 14программного блока 5 соединен с первым входом элемента ИЛИ 13, первымвходом второго триггера 11 программного блока 5 и через третийэлемент И 22 блока 8 самонастройки с первым входом второго триггера 24 блока 8 самонастройки,первым нхоцом первого триггера 23блока самонастройки, вторым входом.счетчика 19 импульсов пути, вторымвходом счетчика 18 растений и первымвходом регистра 16, выход которогосоединен с вторым входом блока 17равнозначности, соединенного выходомчерез второй триггер 11 программногоблока 5 с вторым входом элемента И 14этого 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 и1159495 пающие на первый вход, программныйблок 5 не реагирует до момента возвращения его в исходное состояние),лзатем через время с, за котороепрореживатель смещается на расстояние С (расстояние от сопрягаемогорастения до начала зоны уничтожениярастений), программный блок 5 формирует импульс на четвертом выходе,0 соединенном с третьим входом блока 8самонастройки, и вырабатывает единичный сигнал на третьем выходе, соединенном с входом исполнительногоэлемента 6. Этот единичный сигналимеет длительность Т (время, закоторое прореживатель смещается нарасстояние й).Датчик 9 импульсов пути формируетимпульсы, частота которых пропорцио 0 нальна скорости перемещения прореживателя растений. Следовательно, число К его выходных импульсов, подсчитанных за определенное время, пропорционально пути 1, пройденному про 5 реживателем эа это время, т.е. каждый импульс соответствует некоторому расстоянию, проходимому прорезивателем. Для упрощения изложенияпримем коэффициент пропорциональности равным единице, т.е, К=1, где 1путь, проходимый прореживателем смомента внесения коррекции длиныэоны уничтожения растений 1; К -содержимое счетчика 5 импульсовдлины защитной зоны.Ключ 12 открыт (пропускает на.вьгход импульсы, поступающие на егорабочий 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 можетустанавливаться перед началом работы,Получив первый импульс на первый вход с выхода элемента 4 регулируе мой задержки, программный блок 5 формирует импульс на своем втором выходе (на последующие импульсы, постувторой выходы второго триггера 24соединены соответственно первый - счетвертым входом коммутатора 25 ивторым входом третьего элемента И 22блока 8 самонастройки, второй - спятым входом коммутатора 25, приэтом второй вход первого триггера 10программного бпока 5 соединен черезэлемент ИЛИ 13 с вторым входом счетчика 15 импульсов длины защитной 1зоны, а второй вход второго триггера 11 программного блока 5 через исполнительный элемент 6 связан с рабочим органом 7,Работа отдельных элементов и устройства в целом осуществляется следующим образом.Датчик 1 растений выдает импульскаждый раз, когда его чувствительныйэлемент - щуп 2 обнаруживает растение, Усилитель-формирователь 3 преобразует его в усиленный короткийимпульс стандарТной формы. Элемент4 регулируемой задержки задерживаетвходные импульсы на время со , необходимое для перемещения прореживателя растений на расстояние, равноерасстоянию К между чувствительнымэлементом - щупом 2 датчика 1 растений и рабочим органом - ножом 7 исполнительного элемента 6, т.е. навремя, за которое датчик 9 импульсовпути вырабатывает число импульсов,соответствующее указанному расстоянию, Здесь о - время прохождения35прореживателем расстояния К; К -расстояние между щупом 2 и ножом 7.Программный блок 5 выполняет следующие функции.В исходном состоянии сигналы на40всех выходах программного блока 5,кроме первого, отсутствуют, импульсына первом и третьем его входах отсутствуют, на втором входе, соединенном с первым выходом блока 8 самонастройки, т.е. с кодовым выходомреверсивного счетчика 26, есть кодовая комбинация, кодирующая длину зоны уничтожения растений. На первомвыходе программный блок 5 генерирует импульсы, частота которых пропорциональна скорости перемещения прореживателя растений. Счетчик 15 импульсов длины защитной зоны - обычный двоичный накапли" вающий счетчик, Регистр 1 б - 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, когдасодержимое К счетчика 15 импульсовдлины защитной зоны, возрастая, достигает значения С, зафиксированногов регистре 16.В исхОдном состоянии программно 5го блока 5 триггеры 10 и 11 и счетчик 15 импульсов длины защитной эон:установлены на нуль, при этом ключ12 закрыт,Импульс, поступающий на первый 10вход программного блока 5 опрокидывает триггер 10, ключ 12 открывается и импульсы с выхода датчика 9 импульсов пути начинают поступать цасчетный вход счетчика 15 импульсов 15длины 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 20возникнет импульс, который поступаетна четвертый выход программного блока 5, опрокидывает второй триггер 11,устанавливая единичный сигнал натретьем выходе программного блока 5, 25и, пройдя через элемент ИЛИ 13, обнуляет счетчик 15. Импульсы с выходадатчика 9 импульсов пути продолжаютпоступать на счетчик 15 и когда егосодержимое достигает значения(т.е.30прореживатель смещается на расстояние С+ с момента поступления импульса на первый вход программного блока 5),воэникает импульс на выходеблока 17 равнозначности (посколькуС , то предварительно повторно достигается равенство 1=С, но теперьтриггер 11 находится в единичном состоянии, и импульс на выходе элемента И 14 не возникает). Импульс с выхода блока 17 равнозначности возвращает программный блок 5 в исходноесостояние, устанавливая триггеры 10и 11 и счетчик импульсов длины защитной зоны в нуль. 45Блок 8 самонастройки предназначендля коррекции величины с целью поддержания равенства11 (с увеличением С величинаубывает, посколькуубывает и), Алгоритм его работы состоит в следующем. За время прохождения прореживателем заранее заданного пути Ь подсчитывается число псохраняемых растений, которое сравнивается с заданным их числом Я,55Если к моменту окончания пути Ьоказывается п(М, то длина С уменьшается на величину, пропорциональнуюторого прореживателем осуществляется коррекция величины фактическое число сохраняемых растений, подсчитываемое счетчиком 18 растений на пути Ь,фактическая густота сохраняемых растенийна пути 1;заданное число сохраняемых растений на пути Ь, соответствующее заданной густоте растений после прореживания;заданная густота растений после про;1 =и/1,реживания;6=И-и - разность между заданным и фактическимзначениями густотырастений на путирастений.Счетчик 18 растений и счетчик 19 импульсов пути - обычные накапливающие счетчики,Элементы И 20 и 21 выполнены перестраиваемыми: на выходе элементаИ 20 возникает импульс, когда содержимое и счетчика 18 растений, возрастая, достигает уровня И, причемвеличина может устанавливаться передначалом работы," элемент И 21 срабатывает аналогично при достижениисодержимым 1 счетчика 19 импульсовпути заданного перед началом работыуровня Ь, Элемент И 22 имеет два разности 6=Я-и. Если же равенство п=И достигается раньше, чем пройден путь 1 т,е, к концу пути 1. оказывается пЮ, длина 1 увеличивается на величину, пропорциональную разности Л=п-М. Скорректированная величина формируется в реверсивном счетчике 26 и передается в регистр 16 программного блока 5 (после сформирования откорректированного эначеция С) по команде, подаваемой импульсом с четвертого вьхода программного блока 5 на третий вход блока 8 самонастройки (этот импульс подается, когда рабочий орган 7 исполнительного элемента 6 смещается ца расстояние С От очередного сохраняемого растения). Здесь: 1. - заданное расстояние,после прохождения копотенциальных 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 реверсив ного 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 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 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 , входы реверсивного счетчика 26 при этом отключены, импульсы через элемент И 24 не проходят. 30С момента начала работы блока 8 самонастройки импульсы с выхода датчика 9 импульсов пути программного блока 5 поступают на счетный вход счетчика 19 импульсовпути,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 И)п, т;е. прежде, чем прореживатель пройдет путь 1., будет достигнуто равенство п=И. 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 путьВ этот момент возникнет импульс на выходе 55 элемента И 2 1, опрокидывающий в единицу триггер 24, в результате реверсивный счетчик 26 будет отключен (его содержимое увеличилось на величину п-М), 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 значениеПусть теперь пИ. В этом случае равенство 1=Е будет достигнуто раньше, чем равенство п=й, 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 п=Я, содержимое С 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 С .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 Г за которое прореживатель сместится на расстояние й, после чего отключит его. Сигналы от растений, обнаруженных датчиком 1 за время с момента.обнаружения первого растения и до момента прекращения действия рабочего органа 7, программным блоком не воспринимаются и на работу прореживателя не влияют. Сигнал от первого1159495 Составитель С.ЗаруцкийРедактор Н,Тупица Техред Т.Маточка Корректор Е.Рошк Тираж 743 ПодВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/ аз 47 писное ППП Пат город, ул.Проектная т растения, обнаруженного датчиком 1после прекращения действия рабочегооргана 7, обрабатывается системойаналогично описанному,Периодически - при прохождении 5прореживателем пути 1., 21. и т.д.,величина автоматически корректируется: увеличивается пропорциональноразности и-И при пМ и уменьшаетсяпропорционально разности М-и при пМ,1 Окак описано вышее.Величины С иустанавливаютсязаранее с помощью соответственно элементов И 14 регистры счетчика 16 и 26,Если КФО (чувствительный элемент расположен впереди рабочего органа), необходим элемент 4 регулируемой задержки, так как он задерживает импульсы на время, за которое прореживатель проходит расстояние К (это время нельзя точно установить заранее), программный блок 5 будет вкло- чаться именно тогда, когда рабочий орган 7 исполнительного элемента 6 достигнет сохраняемого растения.