Следящая система чаесборочных машин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 О 46 04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ,Ф С ТЕЛЬСТВ 00 СЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Государственный всесоюзный научноисследовательский технологический институтремонта и эксплуатации машинно-трактор.ного парка(54) СЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА ЧАЕСБОРОЧНЫХ МАШИН(57) Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности кустройствам для автоматического слеженияза движением чаесоорочных аппаратов относительно поверхности чайных шпалер. Цельизобретения - повышение точности слежеЯО 152836 ния, быстродействия, уровня автоматизации управления чаесборочным аппаратом, качества чайного сырья. При подъеме или опус. канин чаесборочного аппарата микропроцессорное устройство 12 анализирует информа цию от датчиков положения. После установки аппарата в положение, заданное микропроцессорным устройством 12, на электрогидропреобразователи 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 шпалеру кнопкой запускается программа, заложенная в устройство, которая управляет опусканием чаесборочного аппарата до оптимальной нижней точки, определяемой по показа ни ям фотоэлектро н ных датчи ко в 11 положения вершин чайных флешей. 7 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11 зобретсние относится к сельскоозяйстьч ц но м чд ш и ьчстроению и предназнацено лли дгомдтичекого слежения за движеццс м чссбороцц,х аппаратов относительно цос ршсти чзйцы шпалер.11) изобретс ния - повышение точности ,женин, чсцьшецие цовреждаемости флецс й. поыцецие оыстролействия, уровня авч,изции у прав.ения чдесборочной лз ццы и кдчетвд чайного сырья.11, фиг 1 показана слеляшая система, бцсцй вил; цд фиг 2 . то же, вил сперслц. цд фиг. 3 блок-схема функцио,;, )1 ь ры , .5 ген стсчь; д фц. 4 семд расположения светодиодов ц фотоцрис чциков (фотоэлектронных датчикицкция) нз боковых повернастях ц тырс и, цд фи 5 - функциональная ечд ги.)роприцолс следяьцей системы; на фи 6 б,ок-схема алгоритма работы ми кроцроцесорного устройства при измерен и и ц цли кд ции времен ного и нтер вала; цд фиг 7 пример реализации фото- . с ктроц ного датчика.С,сляц)зя система цзесборочных машин (фиг 1) олержит закрепленные на раме 1 крццтс ины 2, цз которых установлены с и,ивые гилроцилинлры 3 двустороннего ,)с игния, цдсоцо-а ккум ляторную ста нццк 4, оелицецную через нагнетающий и ,ццой трбопроволы 5 с электрогидравцчкцчц нрсобразовзтелячи 6 двусторонне о .цитця, д через ци - с полпоршнеымц и цдлорцневычи полостями силовыц лро пил и ил ров,3.К и; гцетдюцьему трубопроводу подклюцсцы ги.сродккчулятор 7 кран 8 управлемд.)яный фильтр 4.11 з кджлоч трубопроводе 5 низкого давл ция, олиняюцем электрогидравлический цреобрсзовдтег, 6 с насосно-аккумуляторной тднцией 4, стдновлены дроссели 1 О, п рсдс гз нлякшие собой регулируемые гидравлические опротивления, с помощью которы можно изменять количество жидкости, ныоляшей из соответствующего гидроцилицлрд, д слеловзтельно, и скорость движения поршня.11; и подвижной луге чаесборочной гре. оецки крепятся 30 - 40 штырей, на боконы повернсстя которых расположены фотоэлектронные датчики 11, связанные с чикропроцессорцым устройством 12.К микропроцессорному устройству 12 полсоеливцы также электрическис выходы э, сътрогилр вл и чески х преобразователей 6 ц лзтч ко 13 возвратно-постуцдтельшго псехецсция силовы цилиндров 3 (фиг. 2).Фотоэлектронные датчики 11 связаны с чикроцроцесорным устройством 12 посредством шины 4 (фиг.и 2). Двигатель 15 (фиг. 5) змоодного шасси связан через вдл отбора мощности с гидравлическим наоч 16. Датчик 17 указывает давление, ;ц деое цсо.оч. В ндсосно.аккумуляторной стднц) 4 устдновлсц прелохранительный клапан )8 (фиг. 5), соединяющий трубопровол высокого лзвлсния с трубопроводох низкого лав. .)ения.Микропроцесорное устройство 12, в которое поступает информация от фотоэлектронны датчиков 11, состояьци из светодиодов 19 и фотоприемников 20, включает следую)цие блоки: микропроцессор 21. оперативное запоминающее устройство 22, цсрепрогрзммируемое постоянное запоминающее устройство 23, адаптеры 24 входов, периферийные длаптеры 25, адаптеры 26 выходов, устройство 27 программирования, ц)сц ни 8Микропроцессор 21 через обцую ши цу соединен с блоками оперативного запоминающего устройсгва 22, перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 23, адаптеров 24 входов, периферийны адаптеров 25, адаптеров 26 выходовФотоэлектронные датчики 11 и латчи к давления 17 подсоединены к блоку 24 адаптеров входов, а к блоку периферийных адаптеров 25 через блок 27 стройства программирования цолсоелинен лисплей 28 и датчики 13 возвратно-цоступатель. ного перемещения. Микропроцессорное (МГ 1) устройство 12 является многофункциональным вычислительным устройством 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 так. же генерирующим команды для управления периферийными структурами. В качестве микропроцессора 21 используется большая интегральная схема (БИС), например, серии КР 580 ИК 80 А, которая выполняет 70 различных команд, не считая их моди. фикаций. 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 6 микросхемах, например, типа К 565 РУЗА, а Г 1 Г 1 ЗУ 23 емкостью 8 Кбайт - на базе микросхем типа К 573 с ультрафиолетовым стиранием информации.Блок 24 адаптеров входов предназначен для организации связи фотоэлектронных датчиков 11 с микропроцессорным устройством 2.Блок 24 может быть реализован с помощью нескольких БИС, например, серии К 580 ВВ 55, выполняющих функции прогрзм 1528369мируемого 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 МГ 21 в блок 24 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, К 589 И Р 12, представляющий собой многорежимный буферный регистр (МБР) с логикой управления.Блок 25 связан с МП-устройством 12 16- разрядной 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 электро. гидропреобразователем необходимо иметь три разных уровня напряжения (ОВ, - 1 В и - 1 В), то для управления подачей каж. лого уровня используется разряд многорежимного буферного регистра. Таким образом, для управления двумя электрогидропр образователями требуется задействовать шесть разрядов МБР, причем выходы рызря дов подаются ерез оптронные (или грконовые) развязки на две трехвходовые схемы ИЛИ, выходы которых непосредственно присоединяются к соответствующим вхо дам гидропреобразооателей.Устройство 27 прогрыммирования представляет собой модуль для ввода и наладки программ. Модуль дает возможность оператору произвести сброс системы, перевести МГ 1-устройство 12 в шаговый ржим, подключить или отключить дисплей 28 (а также устройство внешней памяти нз гибком диске, кассетный магнитофон, устройство печати, модуль для передачи и приемы данных).Поскольку МП-устройство 12 по своим функциональным возможностям является микро-ЭВМ иирокого 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 точ.постыл временной интервал между двумя событиями в объекте управленияПусть такими событиями будут появления импульсных сигналов на выходе бтока 17 (датчик давления), которые сигнализируюг о моменте достижения необходимого рабочего 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 реализует представленный алгоритм, начинается с адреса ООООН и объем ее не превышает емкости одного корпуса БИС ППЗУ в бло ке 23 со структурой 256)с,8. В микропро.несоре 21, кроме того, имеется небольшое ОЗУ емкостью 64 Х 8 бит, предназначенное для использования в качестве памя.ти данных и для реализации стека. При этом начальный адрес ОЗУ равен 0400 Н, а начальное значение регистра-указателя 25 стека 0438 Н. Здесь необходимо напомнить,что загрузка программного стека в МПК 580 осуществляется в порядке убывания адресов МП включает шесть 8-разрядных ргист.ров общего назначения (РОН) . в В, С, О, Е, Н, 1., которые в зависимости от тица вы олняемой команды могу ипользоватья либо как самостоятельные регистры, либо как 16 разрядные регистровые пары В С.Г) - Е, 11 - Г.Регистровой паре В - -С присвоим функции счетчика для иодсчс га длигельности вре мнного интервала. В регистровой пыре Э -Е будем представлять величину уставки для сравнения фактического времени с эталонным. Но так как сравнение времен должно выполняться только после окон пиния ироиа измерения, то эту же регистровую иыру можно использовать и для программной реализации временной задержки, ранний заданной точности измерений, а имен.и О,Ос.Теперь предположим, что эталонное вр.45 мя, в течени; которого давление в гидросистеме не должно падать ниже критич к о, равно 7,70 с и хранится в ячейках ОЛУ с адресами 0400 и 0401Алгоритм решения поставленной задачирализуется следующим ооразом.50 После запуска системы трактористомоператором,т. е. после нажатия кнопки Сброс. счетчик команд (и триггер Я) обнхляются и зикропроцессор 21 выполнял обрыщени к ПИЗУ по ыдресх ООООН, ко.торый является начальным адресом программы. 11 рогрымма начинается с процедуры иници ализа ции ми кроироцессора 2 1, которыя содержит команды зыгрузкрситра.укызы 1528369теля стска и записи в ОЗУ кода эталонной устдвки. После этцп микропроцессор 21 перехолит н состояние ожидания события, постоянно опрашивая входной порт 1 в олоке 24 и анализируя состояние входного сигнала(от датчика давления 17) на линии э, (младший разряд порта 1 в блоке 24) . После того как О стало равно 1, солержимое регистра-аккумулятора увеличивается на 1 через каждые 0,01 с до тех пцр, пцкд нз выхцле триггера О сигнал не пробретает нулевое значение (трипер С) имеет счетньй вхцл, нд который через схечу 1.11 Ист) и;н)т сигналы (, или . Чис.о .1 х д ружзечце в регистровую пару Б -Е, имеет значение, обеспечивающее временную задержку 0,0 с при выполнении соотнетствуюц 1 ей пцлпрцгрдмчы.Из микропроцессорного лстройствз 12 посгупают команды управления нд электроги;1 рзвлические преобразователи 6.(:,)еляп 11 я слсгсч( рдн)тает слелук)цич )ЦРЗЦЛ.После включения;1 вигателя самоходного шасси 15 чаесборцчной машины с вала цтбцрд мцп 1 ности мханическая энергия врацения Исредствцч карданной и цепных передач передается соответствующим механизмам чаесборцчногц аппарата, в том числги 1 рдвлическцму насосу 16 следящей сист чы. При повороте ключа зажигания с зккумулягцрнцй батареи подается электропи ганне нз все электронные блоки следящ й систечы. При,1 цстижении необхоличцго язвления, которое контролируется с по.чцщью неоохолимцго давления, которое контролируется с почощью датчика 17 давления, чикрспроцессорное устройство 12 (фиг. 3) вырабатывает сигнал начальной установки чдесборочного аппарата, т. е. подъем его в крайнее верхнее положение, при котором осуществляется обычное перемещение машины.(и гнал начальной установки п)ступает в блок 26 адаптеров выходов, где преобразлется в напряжение постоянного токз нецбхцлимцгц урння и полярности В чдстшстн, лля полняия аппарата вверх одновременно нд оба электрогидравлических преобразователя 6 ( фиг. 5) подается напряжение положительной почярности. Электро. гилравлический преобразователь 6 преобра. зу т электрический сигнал в количество пц,дваечцй в цилиндр рабочей жидкости (масла) Электрогидрдвлический преобразователь 6 прелставляет собой усгройство со свободно плавающим золотником, ичеющим обратную (упруг к пружинную) связь на заслонку и цблдлдет высоким быстролейстни ч и стабильностью характеристик при изменении температуры в широком лидпдзцне (например, преобразователь 11 ЭГ ПМ 1(160 разработки ОКЬ Теп.ц При въезде на шпалеру нажатием кноп.ки на панели устройства программирования 27 (фиг. 3) запускается программа, управляюп 1 ая опусканием чаесборочного ап- фО парата ло оптимальной нижней точки. Микропроцессорное устройство 12 анализирует по программе информацию от фотоэлектронных датчиков 11 и положении вершин чайных фле шей относительно режущих ножей.Фотолектронный датчик может быпгь реализован, например, по следующей схеме (фиг. 7).В оптическом канале между светодио.лом Л 2 и фцтолиодом Л вц время движения чаесборочной машины появляются листья чая, которьп перекрывают путь (полностью или частично) излучению свето.диода, ослаблял интенсивность светового луд. (;вихрилут сы прялцугцльной формы,следующие с частотойкГц и сквзжностью 1:10, через биполярный транзистор ТЗ пери одически включают и выключают светоизл учдтел ь. Эти же и ч пул),сы уира вля кт пцлевычи грднзистцрами Т 2, Т 1, с пцчцшьн) кцтцр 1 х к выхц,1 у опери(ицнне уси. 5 10 15 20 25 30 35 1 Итцл т ) . Мз,1 ц пост) идет в н,1 пц)- вые полости соответствующих гидрццили дров 3 и перемецает их в крайнее верхнее положение относительно штоков жестко закрепленных на кронштейнах 2 рачы(фиг 1) Максимальная скорость перемеще. ния штока относительно цилиндра угзнав. .чивается при ре улировке дросселя 1 О (регулируемого гидравлического соиротивления). Когда гидроцилиндры 3 поднимутся вм сте с чдесборочным аппаратом в крайнее верхис положение, микропроцессорное устройство 12 пц сигналам датчиков 13 возвратно-поступательнцгц перемецения (фиг. 2 и 5) снимает напряжение с электрогидропрецбрд нвдтелей 6 и происходит фиксация чаесборочного аппарата. Обратное движение пц данной траектории (опускание) выполняется гоглд, когда нз электроги;1 рцпреобразователи 6 поступает напряжение противопцгцжной пцлярнти,Чдтчики 13 возвратно-поступательного перемещения одним концом крепятся к цилиндру. другим к нзружномл концл штока и охватывают обратной связью по положению каждый из силовых цилиндров 3. При ицл ) еме или опускании чзесборочного зппдрдта микропроцессорное устрцйствц 12 ос гцянно д нализи рует и нфор л)а пию, поступд юцук от датчиков 13 возврагно-пцступате,ьного перемени ния. Кзк только чдебцрочный аппарат установится з пцложени, заданное микропроцессорным устройтвцч 12, нз электропреобразцвдтели ( силовых цилинлров 3 пц программе, выполняемой чикрц. процессорным устройством 12, через блок 26 адаптеров выходов поступают сигналы нулевого уровня и чаесборочный аппарат фик сируется в заданном положении.лителя У поочередно подключаются усилители У 2 и УЗ. Для уменьшения помех от окружающего света и электрических наводок выходной сигнал усилителя У при включенном светодиоде по низкоомной цепи с включенным транзистором Т 1 поступает в интегратор, состоящий из усилителя У 2 и конденсатора С 1. 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 светодиодс весьма невелико. Очередной синхроимпульс, возбуждающий излучатель, размыкает цепь с тран. зистором Т и отклкчает интегратор от выходной цепи усилителя У 1. Однако конденсатор С 1 сохраняет напряжение на неинвертирующем входе У и по-прежнему компенсирует паразитное влияние внешнего света и электрических наводок. Гоэтому напряжение на выходе усилителя У в течение рабочего такта всецело связано с действием светоизлучателя (а не помех).При возбужденном светодиоде транзис. тор Т 2 включен, и напряжение с выхо. да усилителя У поступает на конденсатор С 2. Это же напряжение сохраняется на конденсаторе С 2 в паузе между синхронизирующими импульсами (при включенном транзисторе Т 2). Усилитель УЗ в выходной цепи действует в качестве развязываю- щего каскада. Аналоговый выход усилителя УЗ подключается к входу аналогоцифрового преобразователя, который на фиг. 7 не показан. Аналогоцифровой преобразователь преобра. зует сигнал в цифровую форму и запоминает его на своем буферном регистре на время, пока информация не будет записана в опера гивное заном 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 фото- диод всегда должен быть полностью засвечен, а нижерасположенные фотодиоды в за. висимости 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 дви 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 жения машины. После сведующего цикла считывания и обработки информации рассчитывается следующая огибающая, соотвегст. вующая другому моменту времени и положению машины и т. д. К момент) подхода флешей к режугцим ножам в микропроцессорном устройстве рассчитан оптимальный вариант расположения режущей ду. ги относительно верхней поверхносги (на. бора огибающих) флешей. Перед моментом среза на каждый из двух электрогидрораспределителей поступает через адаптер выходов сигнал определенной длительности. за время действия этих си,налов гидро- цилиндры занимают расчетное оптима.инее 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 электрогидравличес. кие преобразователи велика, следящая систе. ма быстро и с высокой точностью реагирует на изменение высоты флешей относительно линии среза в процессе опускания аппарата. Микропроцессорное успройство 12 обеспечивает оптимальную скорость оп;скания (а также подъема и наклона) чаесборочного апчарата как при оспановке, гак и при различных скоростях движения иашины. Как только аппарат устанавливаегся на оптимальную отметку среза, дисплейообщает об этом трактористу, который вклю чает соответствчощую скорость и трогается с места. В процессе сборки чая тракторист, наблюдая за качеством собираемого чая, может операгивно с помощью устройства 2, программирования устанавливать различные критерии оптимальности, а микропроцессорное устройство автоматически с большой скоростью передает через адаптер 26 выходов команды на электрогидравлические преобразователи 6, с помощью которых гидроцилиндры 3 производят усга. новку 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 режугцих ножей относительно контура поверхности шпалеры. формула изобретенияСледящая система чаесборочных машин,содержащая раму, кронштейны, трубопроводы, кран,пранления, гидроцилиндры, гидроалкумулцтор, прло,р нательный клапан, даг чики положения ф ешей,огличаюиачся гем, что с целью повыц;ения точности слежения, уменьшения повреждасмости флешси, повышения быстродействия, уровня автоматизации управления чаесборочной машины и качества чайного сырья, слсдящая система снабжена микропроцессором, оперативным и постоянным запоминающими устройствами, блоком программировании, дисплеем, блоками периферийных адаптеров и адаптеров входов и выходов, бсконтактными фотоэлектронными датчиками, годержаьцими снс - тодиоды и фотоприемники, расположццьн на боковых поверхностях горизонтальных штырей перед режу щей дугой, датчиками возвратно-потупа льного перемещения гидроцилиндрон, да гчцком давления рабочей жидкости, электрогидравлическими преобразователями двустороннего действия, первый и второй гидравлические входы которых трубопроводами через масляный фильтр и гидравлические дроссели присоединены соответственно к напорному и слинному трубопроводам цасосно-аккумуляторцой станции, к общей шинс микропроцессора подключены блоки опс рати нного запоминающего устройства. постоянного Запоминающего хстройстна, блок адаптеров входов, л первому и нторому входам которого подключны выходы датчика давления рабочей жидкости и бескоцтактцых фотоэлектронных датчцкод, блок периферииных адаптеров, при этом к первому и второму входам послед него подключеы соогвегственно выходы датчик н возвратно-посту патлс ного срмщ ниц гидрои тиндров и первый выход устройсгва программирования, вторым выходом подключенные к входу,шплен, блок адаптеров выходов, первым и вторым выходами подключенный к элс лтрцческим вхо, ам первого и второго гидранличе ких электро- О прбра,й