Устройство для управления электрической дождевальной машиной

(51) 5 ОБРЕТЕНИЕЛЬСТВУ юл, 113 учно-исс ии хники и м о, Е.П. К А.Н. Пант идетельс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ СВ(21) 1349476/30- (22) 23.11.87 (46) 07.0 Й.90. Б (71) Волжский на институт гидроте(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНОЙ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливе многоопорными электрическими дождевальными машинами. Цельизобретения - повышение точности инадежности управленияУстройство дляуправления дождевальной машиной (ДМ)содержит таймер, состоящий из гене1554831 ратора 1 тактовых импульсов и Формирователя 2 полного периода работыэлектроприводов 26 опор ДМ, блока 7управления сцетциками текущего врелени, подклюценного к входу блока 11счета текущего времени, регистра16 сдвига, блоков 17 и 21 Формирования импульсов коррекции и импульсовработы, подклюценных к блоку 25 управления электродвигателями опор, иэнергоблоки - дизельный двигатель 30,генератор 29 переменного тока с выпрямителем 31 и стабилизатором 32.Блоки 7, 11, 17, 21 устройства построены на стандартных цифровых илогических ликросхемах, например,серии К 176 с приемником, например,счетчиков (3, 4, 12 и 13), логических схем (схемы 24 - НЕ 8 и 9, инверторов 6 и 10) и др. При отклоненииДМ от курса к выходу блока 21 формирования импульсов работы и к блоку17 Формирования импульсов коррекцииподклюцаются церез блок 25 управления соответствующие приводы (правыйи левый) крайних тележек так, цтоопередившая тележка начинает двигатьИзобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для управления многоопорными элект 35 рицескими 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 сцетцики, элемент ЗИ-НЕ 5 и первый инвертор 6. Устройство включает также блок 7 управления счетчиками текущего времени, состоящий из последовательно55 включенных первого 8 и второго 9 элементов 2 И-НЕ и второй инвертор 10, блок 11 текущего времени, состоящий ся замедленно, так как длительность импульсакоррекции 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 ь = /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 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 ус ловиях повышения влажности и с тяжелыми коммутационными индуктивными нагрузками, 2 ил. из первого 12 и второго 13 двоицнодесятичных 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 Формирования импульса коррекциисодержащий 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 подклюцены соответственно к первому и второму входам блока управления 25 электродвигателями 26, которые церез колесные редукторы 27 передают движение на колеса 28 опорных тележек машины.5 155483Электропитание блока 25 управленияи остальных блоков машины осуществля 4ется от генератора 29 переменноготока, приводимого дизельным двигателем 30. Переменное напряжение от ге-нератора преобразуется в постоянноевыпрямителем 31 и стабилизируетсястабилизатором 32 постоянного напряжения, с выходов которого подаетсяна все блоки устройства. В цепи электропитания обоих кодовых переключателей установлен гасящий резистор 33,служащий также для формирования погических сигналов записи в регистр 16сдвига.Блок 18 развязки представляет оптоэлектронную микросхему типа ОАД 101 Г,в состав которой входит светодиоди фотодиод. Блок 18 предназначен для 20электрической развязки постоянногонапряжения (+9 В) логической "1" свыхода регистра 16 сдвига, построенного на микросхеме К 176 ИР 2, и переменного напряжения питания (220 В, 25частота 50 Гц) блока 25 управленияэлектродвигателей 26 колес опорныхтележек дождевальной машины, подаваемого через диодные выпрямительные мосты 20 и 24 на тиристорные ключи 19 и 23,Длительность импульса паузы ,получается автоматически, так как вустройстве заложено формирование пол 1 6для 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 оконцаиия формирования длительности ;Регистр сдвига .представляет собоймикросхему К 176 ИР 2. На информационном В-входе регистоа 16 сдвига присутствует напряжение питания микросхемы +О (цто является сигналом логической "1"), При появлении импульса логической н" на резисторе 33 передний фронт этого 1 импульса записывает сигнал на информационном 0-входена первый выход регистра сдвига. Таккак +Од находится на информационномВ-входе постоянно, после появлениявторого импульса на резисторе 33 произойдет сдвиг сигнала логицеской "1" с первого выхода внутри микросхемы, а на первом выходе произойдет повторная запись сигнала 0-входа. При появлении четвертого импульса на резисторе 33 сигнал логической "1" появит ного цикла Т (периода) работы машины(например, для ДМ нКубань-Мн Т=100 с)и одновременно .с началом формировалния импульса работыдлительностькоторого равна числу секунд, выставленному на двоично-десятичных кодовыхпереключателях 14 и 15. Оставшеесялвремя от окончания ., до окончания6Т и есть 3,Блоки 14 и 15 представляют собойкодовые переключатели типа ПП 102 ХПВ. На вращающемся колесе переключателя набиты цифры от 0 до 9. Привращении колеса происходит соединениес помощью подвижных контактов входакодового переключателя с его выходами, номера которых соответствуют вдвоичном коде 1-2-4-8 цифре на вращающемся колесе например, при выставленной цифре "6" на колесе переключателя вход переключателя соединится с вторым и четвертым выходамидвоичного кода). В кожухе конструкции кодовых переключателей установ-,лены полупроводниковые диоды типа Д 9 ся на втором выходе регистра 16 сдвига, а на, первый выход опять запишется сигнал О-входа, т,е, логическая"1", Тем самым оба выхода регистра16 будут находиться. в единичном сос тоянии до тех пор, пока не придетсигнал обнуления на К-вход обнулениярегистра 16.Устройство управления электрической дождевальной машиной работает 45 следующим образом.Перед началом полива оператор устанавливает с помощью кодовых переклю.чателей 14 и 15 требуемую длительлность импульса работы машины 50 длительность импульса паузыполлуцается автоматически, так как вустройстве заложен счет длительностиимпульса работы Т, а, следовательно,7. =Т - С;. Так, при отклонениимашины от курса влево за счет забегания тележек правого крыла вперед,смещается П-образная штанга, обеспечивая одной своей гранью касание с направляющим тросом и срабзтывани рблоке 17 управления исполнительного реле, Контакты реле отключает выход блока 21 формирования импульса работы от левого крыла машины, а подключают выход блока 17 Формирования импульса5 коррекции, Так как для ЗДМф нКубань-И" длительность импульса коррекции в четыре раза меньше установленной первонацально 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 длилтельностью ;, Спустя некоторое время происходит разворот левого кры 20 ла машины, контакт П"образной штанги стросом 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 в 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 ДН.Длительность импульса коррекции Ъ, Формируется также автоматически, так как в основу работы устройства управления заложен четырехкратный пересчет, выставленного на кодовых переклюцателях цисла с импульсов, период следования которых равен Т =1с е 50Например, на кодовых переключателях 14 и 15 выставлено число "16", то при первом подсчете 16 импульсов1с периодом (Т = ч. с) временной интервал получится1с 16 = 4 с,к; а после четырех подсчетов по 16 импульсов получится временной, интервалимпульса работы3, = ( с 16)4 : 16 с.1Таким образом при установке длительности ., импульса работы нагкодовых переклюцателях 14 и 15 получается при первом подсчете длительность импульса коррекции , , коМторый формируется в блоке 17 формирования, а после четырех последовательных подсчетов, получается длительность импульса работы, выделяелмая блоком 21 формирования. Выделениекаждого импульса происходит в устройстве с помощью регистра 16 сдви-,га.Таким образом, после включениядизеля 30 и генератора 29 переменноготока вырабатывается постоянное стабилизированное напряжение Б с помощью блоков 31 и 32, поступающее наблоки 1-25 устройства, Дождевальнаямашина приводится в движение послевключения блока 25 управления подачейэлектропитания на заданное время импульса работы ь на электродвигатели 26 колес 28 опорных тележек машины,Генератор 1 тактовых импульсов вырабатывает тактовые импульсы, полуцаемые путем деления соответствующим двоичным счетчиком его собственной цастоты. Частота тактовых импульсов : является базовой для Формирования интервалов времени работы Г,паузы ,коррекции ьн. устройства управления движением машины. Импульсы частотой Й поступают на счетный вход первого двоицного счетчика 3блока 2 Формирования полного периодаработы Т машины, а с его прямого выхода - на счетный вход второго двоичного счетчика 4. С первого и второговыходов счетчика 4 импульсы поступаютна первый и второй входы элементаЗИ-НЕ 5, а обнуление сцетчиков 4 и 3и регистра 16 сдвига осуществляетсяимпульсами с выхода инвертора 6, Формирование счета текущего времени блоком 7 осуществляется по второму входусхемы 2 И-НЕ 8 от генератора 1 тактовых импульсов. При одновременном появлении логической "1" на первом, вто.ром, третьем входах элемента 3 И-НЕ 5на выходе первого инвертора 6 возникает логическая "1", которая обну54831 1 О 510 9 15 ляет счетчики 3 и 4 через их К-входы обнуления.Таким образом формируется интервал времени Т = ,+полного периодал лу, о;работы машины при ее стартстопном режиме. С выхода элемента 3 И-НЕ 5 на второй вход первого элемента 2 И-НЕ 8 всегда поступает сигнал логической "1", Сигнал логического "0" появляется на этом входе на время обнуления счетчиков 3 и 4, причем это время пренебрежимо мало по сравнению с инЛ л тервалами времени Т, ;, , (для микросхем серии К 176 это время составляет единицы микросекунд). На первый вход элемента 2 И-НЕ 8 приходит сигнал логического "0" в момент форлмирования импульса ь. (фиг. 2), а после окончания 1 появляется сигнал логической "1", который является запретным сигналом для прохождения тактовых импульсов Гт с выхода второго элемента 2 И-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 л Лн; С выхода второго элемента 2 И-НЕ 9 поступают импульсы частотойи инвертируются вторым инвертором 10, который повышает помехоустойчивость блока 7 управления счетчиками текущего времени.Таким образом, после окончаниял формирования импульса работыс второго выхода регистра 16 сдвйга на первый вход первого элемента 8 поступает сигнал логической "1". Этот сигнал является запретным для прохождения импульсов тактовой частоты Гт, 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 й 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 длительлности работы ; 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 - счетчикединиц секунд, счетчик 13 - счетчик десятков секунд, Так, например, для дождевальной машины "Кубань-И" общая длительность полного периода работы Тс, для тактовой частоты Г = 4 Гц и периода повторения тактовых 15 1 1импульсов Т = - = г с при четырехт Г чкратном подсчете заданного времениполучается односекундный временнойинтервал длительности времени,При достижении на счетчиках 12и 13 заданного интервала временилработы ь; на резисторе 33, включенном между "плюсом" источника питания32 счетчика 12 и входом первого кодового переключателя 14, возникаетимпульс логической "1", который запишет логическую "1" на первом выходерегистра 16 сдвига и одновременно об"нулит счетчики 12 и 13 через соответЗ 0 ствующие К-входы их обнуления. Послеэтого счет начнется вновь до тех пор,пока будет логическая "1" на второмвыходе регистра 16 сдвига, далеепроизойдет повторное обнуление счет 35 чиков 12 и 13 и запрет счета текущеговремени Т. С первого и второго выходов регистра 16 сдвига импульсные сигналы логической поступают на входы первого 18 и второго 22 оптоэле 40 ктронных блоков развязки, первый 19и второй 23 тиристорный ключи, пер"вый 20 и второй 24 выпрямительныемосты блока 17 формирования длительлности , импульсов коррекции и45 блока 21 формирования длительностил1, импульса работы.Рассмотрим работу блока 17 формирования импульса коррекции ,РаХ50 бота блока 21 формирования импульсаработы , аналогична, С появлениемимпульса логической "1" на первомвыходе регистра 8 сдвига открываетсяпервый 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;окончания заданного интервала полного времени работы машины Т = , .+наи первом выходе регистра 16 сдвига формируется импульс логического "0", который закрывает первыи оптоэлект" ронный ключ 18. Закрытие ключа 18 открьвает 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, 25Применение предлагаемого устройства управления движением и поливом электрической дождевальной машины позволяет упростить схему управления и повысить эксплуатационую на- З 0 дежность машины, отказаться от ненадежных 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 работы машины.40 формула изобретенияустройство 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 подключен 1 12ный к нему формирователь полного периода работы,электроприводов, выполненный в виде первого и второго последовательно включенных двоичных счетчиков, выходы которых подключены ксхеме 3 И-НЕ, выход которого являетсяпервым выходом таймера и подключен кпервому инвертору, выход которогоявляется вторым выходом таймера, подключенным к обнуляющим входам первогои второго двоичных счетчиков, а каждый из блоков формирования импульсовработы и импульсов коррекции выполненв виде последовательно включенных оптоэлектронной схемы развязки, тиристорного ключа и диодного выпрямительного моста, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностии надежности управления, устройствоснабжено регистром сдвига, первыйвыход которого подключен к блокуформирования импульсов коррекции,второи выход - к блоку формированияимпульсов работы, обнуляющий входк второму выходу таймера, а информационный вход - к стабилизированному источнику питания, блоком счетчика текущего времени, выход которого подключен к счетному входу регистра сдвига, и узлом управленияблоком счета текущего времени, первый вход которого подключен к второму выходу регистра сдвига, второйвход - к первому выходу таймера, авыход - к входу блока счета текущеговремени, причем последний выполнен ввиде последовательно включенных первого и второго двоично-десятичныхсчетчиков, с прямыми входами которыхсвязаны кодовые переключатели, подключенные через резистор к источникупитания, при этом входы обнулениядвоично-десятичных счетчиков связаныс выходом блока счета текущего времени, а узел управления последнимвыполнен в виде первой схемы 2 И-НЕ,подключенной к первому входу второйсхемы И-НЕ, второй вход которой подключен к генератору тактовой частоты,а выход - к второму инвертору, выходкоторого является выходом узла управ"ления блока счета текущего времении соединен со счетным входом первогодвоично-десятичного счетчика,