устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата

Формула изобретения

1. Устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата, содержащее первую и вторую многоканальные схемы преобразования, к n входам первой из которых подключены выходы n датчиков контроля высева семян, а к n входам второй - выходы n датчиков контроля внесения удобрений, звуковой генератор, выход которого через ключевой усилитель соединен со звуковым излучателем, тактовый генератор, выход которого через формирователь импульсов связан с тактовыми входами многоканальных схем преобразования, кнопка «Проверка», первый вывод которой через импульсный усилитель соединен с выходом тактового генератора, а второй вывод связан с входами датчиков контроля высева семян и внесения удобрений, стабилизатор, датчик уровня с усилителем и индикатором, схема защиты от неправильного подключения к бортовой сети, логическую схему управления звуковым генератором, выключатель питания, отличающееся тем, что оно снабжено двумя многоразрядными сдвиговыми регистрами, детекторами сигналов высева семян и удобрений, равными количеству датчиков, датчиками контроля уровня семян и удобрений в бункерах с усилителями, равными количеству бункеров, датчиком контроля поднятого состояния сошников, датчиком контроля за частотой вращения рабочих органов с детектором, индикаторами контроля уровня семян и удобрений в бункерах, индикатором поднятого состояния сошников, индикатором контроля за вращением рабочих органов, RS-триггером, двумя схемами «И», инвертором, двумя транзисторными ключами, выключателем звукового сигнала, при этом датчики высева семян, удобрений и датчик контроля частоты вращения рабочих органов подключены входом к общей шине питания через нормально замкнутые контакты кнопки «Проверка», а выходом - через детекторы к информационным входам многоканальных схем преобразования, датчики контроля уровня семян и удобрений подключены входом к общей шине питания, а выходом через усилители к информационным входам многоканальных схем преобразования, датчик контроля поднятого состояния сошников подключен входом к общей шине питания, а выходом к информационному входу первой многоканальной схемы преобразования, причем сигналы всех датчиков приведены детекторами и усилителями к формату логического «0», если нет нарушения технологического процесса высева, или логической «1», если есть нарушение технологического процесса высева, причем к информационным выходам первого многоразрядного сдвигового регистра подключены индикаторы контроля высева семян, индикаторы контроля уровня семян в бункерах, индикатор поднятого состояния сошников, к информационным выходам второго многоразрядного сдвигового регистра подключены индикаторы контроля внесения удобрений, индикаторы контроля уровней удобрений в бункерах и индикатор контроля за вращением рабочих органов, тактовый генератор выполнен с четырьмя выходами, первый выход которого «Запись» соединен с управляющими входами первой и второй многоканальной схемы преобразования и одновременно с входом сброса R триггера, второй выход тактового генератора «Разрешение» соединен с входом первой схемы «И», второй вход схемы «И» соединен с информационным выходом второй многоканальной схемы преобразования, а ее выход соединен с входом S установки триггера, выход триггера соединен с базой первого транзисторного ключа управления звуковым генератором, эмиттер которого соединен с нулевой шиной питания, коллектор соединен с нулевой шиной питания схемы звукового генератора, плюсовая шина питания звукового генератора соединена с положительным выходом стабилизатора напряжения питания, третий выход тактового генератора «Сдвиг» соединен с входом второй схемы «И», а второй ее вход - с выходом инвертора и нормально разомкнутым концом первой группы контактов кнопки «Проверка», другой конец которой подключен к положительному выходу стабилизатора напряжения, вход инвертора подключен к выходу датчика контроля за вращением рабочих органов, выход второй схемы «И» соединен с тактовыми входами «С» многоканальных схем преобразования и многоразрядных сдвиговых регистров, четвертый выход тактового генератора соединен с базой второго транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с нулевой шиной, а коллектор соединен с нормально разомкнутым концом второй группы контактов кнопки «Проверка», общий контакт нормально замкнут на нулевую шину и соединен с общей шиной датчиков контроля высева семян, удобрений и частоты вращения рабочих органов.

2. Устройство по п.1,отличающееся тем, что схема защиты от неправильного подключения к бортовой сети снабжена диодным мостом, вход которого соединен с бортовой сетью питания через выключатель, плюсовой вывод моста соединен с плюсовым входом стабилизатора и плюсовым выводом конденсатора, а минусовой вывод моста соединен с минусовой обкладкой конденсатора, минусовым выводом стабилизатора и с нулевой шиной питания устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может найти применение при оснащении МТА устройством контроля высева семян и удобрений зерновых культур, трав, бобовых культур, хлопчатника и др.

Известно устройство контроля [1], включающее первую и вторую многоканальные схемы 1 и 2 преобразования, к входам первой схемы подключено n датчиков высева, к входам второй - n датчиков удобрений, а выходы объединены и подключены к n индикаторам групповой индикации. Устройство включает также звуковой генератор, звуковой излучатель, тактовый генератор, коммутатор, ключ «Проверка» и индикаторы общего отказа «Высев» и «Гербициды».

Недостатками известного устройства являются ограниченное количество каналов контроля высева, отсутствие контроля предельного низкого уровня семян и удобрений в бункерах, неопределенность индикации контроля при одновременном забивании каналов высева семян и удобрений.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата [2], включающее первую и вторую многоканальные схемы преобразования, к входам первой схемы подключено n датчиков контроля высева семян, к входам второй - n датчиков контроля внесения удобрений, а к выходам каждой многоканальной схемы подключено n индикаторов контроля высева семян и n индикаторов контроля внесения удобрений. Устройство включает также звуковой генератор со звуковом излучателем, тактовый генератор, кнопка «Проверка», датчик с усилителем и индикатором контроля уровня семян в бункере, схему защиты от неправильного подключения к бортовой сети, а также логическую схему автоматического отключения и включения звукового излучателя при остановке и в начале движения посевного агрегата.

Недостатками известного устройства являются:

- невозможность контроля большого количества каналов контроля высева семян и удобрений из-за того, что многоканальные преобразователи выполняют одновременно функции и ввода информации от датчиков, и вывода на индикаторы. В результате количество соединительных сигнальных проводов от датчиков, установленных на сеялке, к преобразователям находящимся в кабине трактора равняется числу датчиков контроля;

- устройство является весьма сложным и объемным при необходимости размещения его в поле зрения водителя;

- при остановке агрегата и прекращении высева загораются все индикаторы контроля высева семян и удобрений. В результате информация о нарушениях технологического процесса не сохраняется. Предпочтительным является загорание одного индикатора «Остановка» и тех индикаторов, в которых произошло нарушение высева;

- при проведении проверки функционирования устройства перед началом работы с нажатием на кнопку «Проверка» индикаторы исправных каналов гаснут (неисправные продолжают гореть), но при отпускании все индикаторы загораются. Информация также не сохраняется. Необходимо чтобы и после отпускания кнопки горели только индикаторы неисправных каналов;

- устройство не осуществляет контроль за вращением рабочих органов;

- устройство не контролирует подъем/опускание сошников;

- в качестве элемента преобразования выбран счетчик с двумя входами: счетный от тактового генератора и обнуляющий от сигнала датчика контроля высева. Поэтому количество элементов преобразования равно количеству датчиков. В результате габариты устройства находятся в прямой зависимости от количества датчиков;

- устройство не работает при изменении полярности напряжения питания.

Техническая задача заключается в улучшении эксплуатационных характеристик машинотракторного агрегата при посеве различных культур и, в конечном счете, по ориентировочным оценкам повышении урожайности высеваемых культур.

Техническая задача достигается тем, что устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата, содержащее первую и вторую многоканальные схемы преобразования, к n входам первой из которых подключены выходы n датчиков контроля высева семян, а к n входам второй - выходы n датчиков контроля внесения удобрений, звуковой генератор, выход которого через ключевой усилитель соединен со звуковым излучателем, тактовый генератор, выход которого через формирователь импульсов связан с тактовыми входами многоканальных схем преобразования, кнопка «Проверка», первый вывод которой через импульсный усилитель соединен с выходом тактового генератора, а второй вывод связан с входами датчиков контроля высева семян и внесения удобрений, стабилизатор, датчик уровня с усилителем и индикатором, схему защиты от неправильного подключения к бортовой сети, логическую схему управления звуковым генератором, выключатель питания, согласно изобретению устройство снабжено многоканальными схемами преобразования три и четыре последовательного ввода информации в параллельный вывод на индикаторы, детекторами сигналов высева семян и удобрений, равных количеству датчиков, датчиками контроля уровня семян и удобрений в бункерах с усилителями, равными количеству бункеров, датчиком контроля поднятого состояния сошников, датчиком контроля за частотой вращения рабочих органов с детектором, индикаторами контроля уровня семян и удобрений в бункерах, индикатором поднятого состояния сошников, индикатором контроля за вращением рабочих органов, RS триггером, двумя схемами «И», инвертором, двумя транзисторными ключами, выключателем звукового сигнала, при этом датчики высева семян, удобрений и датчик контроля частоты вращения рабочих органов подключены одним концом на общую шину питания через нормально замкнутые контакты кнопки «Проверка», а выходом через детекторы - к информационным входам многоканальных схем преобразования один и два параллельного ввода информации с датчиков - последовательного вывода, датчики контроля уровня семян и удобрений подключены одним концом на общую шину питания, а выходами через усилители - к информационным входам схем один и два, датчик контроля поднятого состояния сошников подключен одним концом на общую шину питания, а другим на информационный вход схемы один, причем сигналы всех датчиков приведены детекторами и усилителями к формату логического «0», если нет нарушения технологического процесса высева, или логической «1», если есть нарушение технологического процесса высева, последовательный информационный выход каждой многоканальной схемы соединен с последовательным информационным входом последующей схемы, причем к информационным входам третьей схемы подключены индикаторы контроля высева семян, индикаторы контроля уровня семян в бункерах, индикатор поднятого состояния сошников, к информационным выходам четвертой схемы подключены индикаторы контроля внесения удобрений, индикаторы контроля уровней удобрений в бункерах и индикатор контроля за вращением рабочих органов, тактовый генератор выполнен с четырьмя выходами, первый выход которого «Запись» соединен с управляющими входами первой и второй многоканальной схемы преобразования и одновременно с входом сброса R триггера, второй выход тактового генератора «Разрешение» соединен с входом первой схемы «И», второй вход схемы «И» соединен с информационным выходом второй схемы преобразования, а ее выход соединен с входом S установки триггера, выход триггера соединен с базой первого транзисторного ключа управления звуковым генератором, эмиттер которого соединен с нулевой шиной питания, коллектор соединен с нулевой шиной питания схемы звукового генератора, плюсовая шина питания звукового генератора соединена с положительным выходом стабилизатора напряжения питания, третий выход тактового генератора «Сдвиг» соединен с входом второй схемы «И», а второй ее вход - с выходом инвертора и нормально разомкнутым концом первой группы контактов кнопки «Проверка», другой конец которой подключен к положительному выходу стабилизатора напряжения, вход инвертора подключен к выходу датчика контроля за вращением рабочих органов, выход второй схемы «И» соединен с тактовыми входами «С» всех четырех многоканальных схем преобразования, четвертый выход тактового генератора соединен с базой второго транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с нулевой шиной, а коллектор соединен с нормально разомкнутым концом второй группы контактов кнопки «Проверка», общий контакт нормально замкнут на нулевую шину и соединен с общей шиной датчиков контроля высева семян, удобрений и частоты вращения рабочих органов. Кроме того, схема защиты от неправильного подключения к бортовой сети снабжена диодным мостом, вход которого соединен с бортовой сетью питания через выключатель, плюсовой вывод моста соединен с плюсовым входом стабилизатора и плюсовым выводом конденсатора, а минусовой вывод моста соединен с минусовой обкладкой конденсатора, минусовым выводом стабилизатора и с нулевой шиной питания устройства.

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что новым является наличие многоканальных схем преобразования три и четыре последовательного ввода информации в параллельный вывод на индикаторы, детекторов сигналов высева семян и удобрений, равных количеству датчиков, датчиков контроля уровня семян и удобрений в бункерах с усилителями, равными количеству бункеров, датчика контроля поднятого состояния сошников, датчика контроля за частотой вращения рабочих органов с детектором, индикаторов контроля уровня семян и удобрений в бункерах, индикатора поднятого состояния сошников, индикатора контроля за вращением рабочих органов, RS триггера, двух схем «И», инвертора, двух транзисторных ключей, выключателя звукового сигнала, при этом датчики высева семян, удобрений и датчик контроля частоты вращения рабочих органов подключены одним концом на общую шину питания через нормально замкнутые контакты кнопки «Проверка», а выходом через детекторы - к информационным входам многоканальных схем преобразования один и два параллельного ввода - последовательного вывода, датчики контроля уровня семян и удобрений подключены одним концом на общую шину питания, а выходами через усилители - к информационным входам схем один и два, датчик контроля поднятого состояния сошников подключен одним концом на общую шину питания, а другим на информационный вход схемы один, причем сигналы всех датчиков приведены детекторами и усилителями к формату логического «0», если нет нарушения технологического процесса высева, или логической «1», если есть нарушение технологического процесса высева, последовательный информационный выход каждой многоканальной схемы соединен с последовательным информационным входом последующей схемы, причем к информационным входам третьей схемы подключены, индикаторы контроля высева семян, индикаторы контроля уровня семян в бункерах, индикатор поднятого состояния сошников, к информационным выходам четвертой схемы подключены индикаторы контроля внесения удобрений, индикаторы контроля уровней удобрений в бункерах и индикатор контроля за вращением рабочих органов, тактовый генератор выполнен с четырьмя выходами, первый выход которого «Запись» соединен с управляющими входами первой и второй многоканальной схемы преобразования и одновременно с входом сброса R триггера, второй выход тактового генератора «Разрешение» соединен с входом первой схемы «И», второй вход схемы «И» соединен с информационным выходом второй схемы преобразования, а ее выход соединен с входом S установки триггера, выход триггера соединен с базой первого транзисторного ключа управления звуковым генератором, эмиттер которого соединен с нулевой шиной питания, коллектор соединен с нулевой шиной питания схемы звукового генератора, плюсовая шина питания звукового генератора соединена с положительным выходом стабилизатора напряжения питания, третий выход тактового генератора «Сдвиг» соединен с входом второй схемы «И», а второй ее вход - с выходом инвертора и нормально разомкнутым концом первой группы контактов кнопки «Проверка», другой конец которой подключен к положительному выходу стабилизатора напряжения, вход инвертора подключен к выходу датчика контроля за вращением рабочих органов, выход второй схемы «И» соединен с тактовыми входами «С» всех четырех многоканальных схем преобразования, четвертый выход тактового генератора соединен с базой второго транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с нулевой шиной, а коллектор соединен с нормально разомкнутым концом второй группы контактов кнопки «Проверка», общий контакт нормально замкнут на нулевую шину и соединен с общей шиной датчиков контроля высева семян, удобрений и контроля частоты вращения рабочих органов. Кроме того, схема защиты от неправильного подключения к бортовой сети снабжена диодным мостом, вход которого соединен с бортовой сетью питания через выключатель, плюсовой вывод моста соединен с плюсовым входом стабилизатора и плюсовым выводом конденсатора, а минусовой вывод моста соединен с минусовой обкладкой конденсатора, минусовым выводом стабилизатора и с нулевой шиной питания устройства.

Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию «новизна».

Предложенное устройство соответствует критерию изобретения «технический уровень», так как не является очевидным для специалистов и позволяет достичь результат, удовлетворяющий существующую потребность - улучшение эксплуатационных характеристик машинотракторного агрегата и, как следствие, повышение урожайности высеваемых культур.

Предлагаемое изобретение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость», т.к. оно может использоваться в сельскохозяйственном машиностроении при оснащении машинотракторных агрегатов устройствами контроля высева семян и внесения удобрений.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата при посеве; на фиг.2 представлены временные диаграммы управляющих сигналов тактового генератора 2а, 2б, 2в, 2д и информационного сигнала 2г.

Устройство контроля технологического процесса сельскохозяйственного агрегата содержит: многоканальные схемы 1 и 2 преобразования параллельного ввода информации с датчиков и размещенные на агрегате в последовательную передачу в размещенные в кабине водителя многоканальные схемы 3 и 4 параллельного вывода световой индикации о нарушении технологического процесса, последовательный информационный выход каждой схемы преобразования соединен с последовательным информационным входом последующей схемы. Многоканальные схемы преобразования 1, 2, 3, 4 выполнены на многоразрядных сдвиговых регистрах. К входам схемы 1 подключено n датчиков 5 высева семян через детекторы 6, m датчиков уровня семян в бункерах 7, с усилителями 8, датчик подъема-опускания сошников 9, к входам второй схемы 2 подключено n датчиков 10 контроля внесения удобрений через детекторы 11, m датчиков уровня удобрений в бункерах 12 с усилителями 13, датчик частоты вращения рабочих органов 14 с детектором 15, к выходам третьей схемы подключено n индикаторов 16 контроля высева семян, m индикаторов контроля уровня семян в бункерах 17 и индикатор сигнализации поднятого состояния сошников 18, а к выходам четвертой схемы подключено n индикаторов 19 регистрации внесения удобрений, m индикаторов контроля уровня удобрений в бункерах ниже допустимого значения 20 и индикатор регистрации вращения рабочих органов 21. Устройство содержит тактовый генератор 22 с четырьмя выходами. Первый выход «Запись» соединен с управляющими входами схем 1 и 2 и одновременно с входом сброса R триггера 24. Второй выход тактового генератора «Разрешение» соединен с первой схемой «И» 23, второй вход которой, соединен с последовательным информационным выходом схемы 2, а ее выход подключен к «S» входу триггера 24. Выход триггера управляет работой транзисторного ключа 25, замыкающего цепь питания генератора звука 26, имеющего выход через тумблер 27 на звуковой излучатель 28 и выход на индикатор общего отказа 29. Третий выход тактового генератора «Сдвиг» через схему «И» 30 соединен с тактовыми входами и сдвига схем 1, 2, 3, 4. Разрешение на сдвиг поступает с датчика контроля за частотой вращения рабочих органов 15 через инвертор 31 и от кнопки «Проверка» 33 в нажатом состоянии. Четвертый выход тактового генератора управляет транзисторным ключом 32 и через вторую группу контактов кнопки «Проверка» в нажатом состоянии соединяется с общей шиной питания датчиков высева семян, внесения удобрений и датчика частоты контроля вращения рабочих органов. Питание схемы подается от бортовой сети через выключатель 35, выпрямительный мост 36 с конденсатором 37 и стабилизатор 34.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы всех датчиков приводятся к единому формату с помощью детекторов 6, 11, 15 и усилителей 8, 13. В результате на информационные входы параллельного ввода преобразователей 1, 2 будут поступать либо логический «0» (низкий потенциал), если нет нарушения технологического процесса высева (сошники опущены, есть вращение рабочих органов, бункеры семян и удобрений заполнены, все датчики и каналы высева исправны), либо логическая «1» (высокий потенциал), если зафиксировано нарушение технологического процесса высева. Информация с датчиков записывается в многоканальные схемы 1 и 2 (параллельно-последовательные сдвиговые регистры) и в последовательном коде передается в многоканальные схемы 3, 4. Осуществляется это следующим образом. По переднему фронту импульса «Запись», поступающего с первого выхода тактового генератора 22, информация с датчиков записывается в регистры 1, 2 и одновременно обнуляет триггер 24. По окончании импульса «Запись» с другого выхода генератора 22 начинают подаваться импульсы «Сдвиг» на схему «И» 30 в количестве, равном количеству всех датчиков. Если на второй вход схемы «И» 30 поступит разрешение «1» (высокий потенциал), либо с кнопки «Проверка» 33 в нажатом положении, либо с датчика контроля за частотой вращения рабочих органов 15 через инвертор 31, то эти импульсы поступят на тактовые входы сдвига «С» схем 1, 2, 3, 4 и по окончанию последнего импульса информация, записанная с датчиков в схемы 1, 2, переместится в схемы 3, 4 и вызовет загорание индикаторов, которые соответствуют тем каналам, где зафиксировано нарушение технологического процесса. Одновременно на время прохождения импульсов сдвига с третьего выхода генератора 22 подается разрешение «1» на вход схемы «И» 23, на второй вход которой подается информация с последовательного информационного выхода схемы 2. Если хотя бы в каком-либо канале контроля зафиксировано нарушение технологического процесса высева, то это нарушение в виде импульса или нескольких импульсов пройдет через схему «И» 23 на вход «S» триггера 24 и установит на его выходе высокий потенциал, открывающий транзисторный ключ 25, который замыкает цепь питания звукового генератора 26, который производит оповещение об общем нарушении технологического процесса водителя машинно-тракторного агрегата с помощью звукового излучателя 28 и индикатора 29. При остановке агрегата, перестают вращаться высевающие аппараты. Сигнал с датчика контроля за вращением рабочих органов 15 выдает на своем выходе «1». На выходе инвертора 31 уже «0» запретит прохождение импульсов сдвига через схему «И» 30 на преобразователи 1, 2, 3, 4. Произойдет запоминание той информации о нарушении технологического процесса, которая была до остановки.

На диаграммах 2а, 26, 2в, 2д изображены сигналы с выходов тактового генератора. На диаграмме 2г показан информационный сигнал с одним отказом с выхода многоканальной схемы преобразования 2. Перед началом работы и во время работы производится проверка работоспособности устройства и каналов высева нажатием кнопки «Проверка» 33. При этом высокий потенциал от источника стабилизированного питания подается на разрешающий вход схемы «И» 30. Импульсы сдвига начнут снова поступать на тактовые входы «С» преобразователей 1, 2, 3, 4. Одновременно с четвертого выхода тактового генератора 22 частотный сигнал с помощью транзисторного ключа 32 и через вторую группу контактов кнопки «Проверка» 33 промодулирует сигналы датчиков при остановке агрегата и в отсутствие высева семян и удобрений. При исправных каналах контроля (например, отсутствие забивания в сошниках) все индикаторы будут погашены. При наличии забивания в каком-либо канале контроля или его неисправности загорится соответствующий индикатор контроля преобразователей 3, 4, индикатор общего отказа 29 и заработает звуковой сигнал 28. Звуковой сигнал при необходимости может отключаться тумблером 27. Устройство питается от бортовой сети машинотракторного агрегата напряжением 12 В. Устройство сохраняет работоспособность при изменении полярности питания. Осуществляется это диодным мостом 36, а от помех и нестабильности напряжения в бортовой сети - стабилизатором 34. Звуковой генератор 26 с излучателем 28 и индикатором общего отказа 29 размещается в кабине трактора в поле зрения водителя. Датчики с детекторами, усилителями и преобразователями 1, 2 размещаются на сеялке, остальная часть схемы устройства размещается в кабине трактора в удобном месте, не мешающем обзору и работе водителя.

Устройство прошло лабораторно-полевые испытания и рекомендовано в производство.

Эффект от внедрения устройства заключается в увеличении функциональных возможностей, как за счет увеличения числа каналов контроля высева семян и внесения удобрений, так и введением дополнительных функций контроля частоты вращения рабочих органов и контроля поднятого состояния сошников. Снижается себестоимость устройства на 50% за счет упрощения схемы, уменьшения количества соединительных проводов и элементов схемы. Увеличиваются надежность и удобство монтажа и эксплуатации при большей эффективности контроля. Урожайность высеваемых культур по ориентировочным оценкам повысится на 2÷3%.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1597120, МПК А 01 С 7/00, 1988.

2. Авторское свидетельство №1782393 А1, МПК А 01 С 7/00, 1993, (прототип).