RU2460268C1

RU2460268C1 - Device for automatic control of technological process of farm machinery

Info

Publication number: RU2460268C1
Application number: RU2011107483/13A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Измайлов (RU); Андрей Юрьевич Измайлов; Николай Тимофеевич Гончаров (RU); Николай Тимофеевич Гончаров; Вячеслав Кузьмич Хорошенков (RU); Вячеслав Кузьмич Хорошенков; Ирина Ивановна Афонина (RU); Ирина Ивановна Афонина; Николай Владимирович Мальцев (RU); Николай Владимирович Мальцев; Александр Петрович Фалеев (RU); Александр Петрович Фалеев; Николай Петрович Ксенофонтов (RU); Николай Петрович Ксенофонтов; Олег Александрович Сизов (RU); Олег Александрович Сизов
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-09-10

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: device for automatic control of technological process of farm machinery includes n pulse photoelectric sensors measuring the rate of seeding and n sensors measuring the rates of application of granular mineral fertiliser, two summing circuits of sensor signals, dual frequency input module, gated by the pulse sensor signals of the wheel rotation, the control unit. The latter is designed as a controller of the technological process of seeding with flash memory and the terminal of operator control. In addition, the device includes a navigator, two shapers of control signals by actuators, made in the form of two stepper motors of control the rate of seeding and application granular mineral fertiliser on the signals from the browser on the program stored in flash memory. The device is also equipped with an encoder and a frequency input module. At that the encoder output is connected to the input of the frequency input module. The output of the frequency input module is connected via RS485 interface to the controller, the terminal of operator control, and output of dual frequency input module. The output of the controller via RS232 interface is connected to two generators of control of rotation speed of two stepper motors. Axes of motors are rigidly connected with the axes of rotation of coils of dispensing seeding machines and applying granular mineral fertiliser of sowing device. At that the controller is designed to regulate rates of seeding and applying granular mineral fertiliser according to the speed of the device movement with two software-controlled stepper motors. The latter rotate the coils of the dosing devices according to frequency signals from the encoder converted to digital code by the module of the frequency input.

EFFECT: use of the invention enables to increase the speed and accuracy of the system of differential seeding regulation and applying granular mineral fertiliser, to reduce setup time of the machine to the corresponding culture and, consequently, to reduce the time of sowing and to increase the yield of crops sown.

1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может найти применение при оснащении посевных агрегатов устройствами измерения и регулирования нормы высева семян и внесения гранулированных минеральных удобрений независимо от скорости движения агрегата при дифференцированном высеве семян и внесении гранулированных минеральных удобрений.The invention relates to agricultural machinery and can be used to equip sowing units with devices for measuring and regulating the rate of sowing seeds and applying granular mineral fertilizers, regardless of the speed of the unit when differentially sowing seeds and applying granular mineral fertilizers.

Известна пневматическая сеялка DE 3908665 A1, которая снабжена множеством распределителей в виде вращающихся дисков, каждый из которых оснащен собственным электродвигателем. При этом скорость перемещения сеялки воспринимается преобразователем. Данные преобразователи подают импульсы, являющиеся функцией скорости перемещения, на электронные устройства, воздействующие на двигатели распределителей.Known pneumatic seeder DE 3908665 A1, which is equipped with many distributors in the form of rotating disks, each of which is equipped with its own electric motor. In this case, the speed of the seeder is perceived by the converter. These converters deliver pulses, which are a function of travel speed, to electronic devices that act on the valves' motors.

Недостатками указанной сеялки являются жесткая зависимость нормы высева только от скорости движения агрегата, наличие множества электродвигателей и невозможность дифференцированного высева.The disadvantages of this seeder are a rigid dependence of the seeding rate only on the speed of the unit, the presence of many electric motors and the impossibility of differentiated seeding.

Известно техническое решение DE 424600, в котором описана сеялка с однозерновыми высевающими аппаратами. При этом сеялка состоит из нескольких работающих от привода однозерновых высевающих аппаратов, распределенных друг от друга по рабочей ширине на расстоянии ширины ряда и датчика пути для получения информации о пройденном расстоянии. Каждый однозерновой высевающий аппарат имеет собственный электропривод. Устройство управления снабжено одним или несколькими бесступенчатыми пропорциональными регуляторами, которые преобразуют поступающие с датчика пути импульсы в управляющие импульсы для электроприводов.Known technical solution DE 424600, which describes a seeder with single-grain sowing machines. In this case, the seeder consists of several single-grain sowing machines working from the drive, distributed from each other along the working width at a distance of the row width and the track sensor to obtain information about the distance traveled. Each single-grain sowing unit has its own electric drive. The control device is equipped with one or more stepless proportional controllers, which convert the pulses coming from the path sensor into control pulses for electric drives.

Недостатком известного технического решения также является невозможность дифференцированного посева и большое количество электроприводов управления высевающими аппаратами.A disadvantage of the known technical solution is also the impossibility of differentiated sowing and a large number of electric drives for controlling sowing devices.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство RU 2399185 С1 автоматического регулирования технологического процесса сельхозмашины, включающее n импульсных фотоэлектрических датчиков измерения нормы высева семян и n датчиков измерения нормы внесения гранулированных минеральных удобрений, две суммирующие схемы сигналов, датчиков, двухканальный модуль частотного ввода, стробируемый от импульсных сигналов датчика вращения колеса, блок управления, выполненный в виде контроллера управления технологическим процессом высева семян и внесения гранулированных минеральных удобрений с флэш-памятью и терминалом операторского контроля, навигатор, два формирователя управляющих сигналов исполнительными механизмами управления нормой высева и нормой внесения гранулированных минеральных удобрений, выполненные в виде двух шаговых двигателей управления эффективной шириной высевающих катушек дозатора при помощи заслонок.The closest in technical essence to the claimed device is the device RU 2399185 C1 selected as a prototype for automatic control of the technological process of an agricultural machine, including n pulsed photoelectric sensors for measuring the seed rate and n sensors for measuring the rate of application of granular mineral fertilizers, two summing signal circuits, sensors, two-channel a frequency input module, gated from the pulse signals of the wheel rotation sensor, a control unit made in the form of a controller for controlling the technological process of sowing seeds and applying granular mineral fertilizers with a flash memory and an operator control terminal, a navigator, two shapers of control signals by executive mechanisms for controlling the seeding rate and the rate of applying granular mineral fertilizers, made in the form of two stepper motors controlling the effective width of the metering metering coils using dampers.

Недостатком известного устройства является наличие двух исполнительных устройств по каждому каналу регулирования нормы высева и нормы внесения удобрений. Это, прежде всего, механический привод от колеса сеялки к валам высевающих катушек, обеспечивающих регулирование нормы высева и внесения гранулированных минеральных удобрений от скорости движения агрегата и двух электрических приводов управления эффективной шириной высевающих катушек дозатора при помощи заслонок для дифференцированного высева семян и внесения гранулированных минеральных удобрений по программе, записанной с флэш-памяти, и сигналам с навигатора.A disadvantage of the known device is the presence of two actuators for each channel regulating the seeding rate and the rate of fertilizer application. This is, first of all, the mechanical drive from the seeder wheel to the shafts of the sowing coils, providing regulation of the sowing rate and the application of granular mineral fertilizers from the speed of the unit and two electric drives to control the effective width of the metering sowing coils of the metering unit with the use of shutters for differentiated seeding of seeds and the application of granular mineral fertilizers according to the program recorded from the flash memory, and signals from the navigator.

Техническая задача заключается в улучшении эксплуатационных характеристик машинно-тракторного агрегата, повышении точности дозирования, снижении себестоимости посевных агрегатов, сокращении времени настроечных работ, сокращение сроков посева и, как следствие, повышение урожайности высеваемых культур.The technical task is to improve the operational characteristics of the machine-tractor unit, increase the metering accuracy, reduce the cost of sowing units, reduce the time of adjustment work, reduce the sowing time and, as a result, increase the yield of sown crops.

Техническая задача достигается тем, что устройство для автоматического регулирования технологического процесса сельхозмашины, включающее n импульсных фотоэлектрических датчиков измерения нормы высева семян и n датчиков измерения нормы внесения гранулированных минеральных удобрений, две суммирующие схемы сигналов датчиков, двухканальный модуль частотного ввода, стробируемый от импульсных сигналов датчика вращения колеса, блок управления, выполненный в виде контроллера управления технологическим процессом посева с флэш-памятью и терминалом операторского контроля, навигатор, два формирователя управляющих сигналов исполнительными механизмами, выполненные в виде двух шаговых двигателей управления нормой высева и нормой внесения гранулированных минеральных удобрений, по сигналам с навигатора по программе, записанной во флэш-памяти, согласно изобретению, оно снабжено энкодером, модулем частотного ввода, причем выход энкодера подключен ко входу модуля частотного ввода, выход модуля частотного ввода подключен по RS485 интерфейсу к контроллеру, терминалу операторского контроля и выходу двухканального модуля частотного ввода, выход контроллера по RS232 интерфейсу подключен к двум формирователям управления частотой вращения двух шаговых двигателей, осями, жестко связанными с осями вращения катушек дозирующих аппаратов по высеву семян и внесению гранулированных минеральных удобрений посевного агрегата, при этом контроллер выполнен с возможностью регулирования нормы высева семян и внесения гранулированных минеральных удобрений в зависимости от скорости движения агрегата при помощи двух программно управляемых шаговых двигателей, вращающих катушки дозирующих аппаратов, по частотным сигналам с энкодера, преобразованным в цифровой код модулем частотного ввода.The technical problem is achieved by the fact that the device for automatic control of the technological process of the agricultural machine, including n pulsed photoelectric sensors for measuring the seed rate and n sensors for measuring the rate of application of granular mineral fertilizers, two summing sensor signal circuits, a two-channel frequency input module, gated from pulse signals of the rotation sensor wheels, a control unit made in the form of a controller for controlling the technological process of sowing with flash memory, etc. operator control terminal, navigator, two shapers of control signals by actuators, made in the form of two stepper motors for controlling the seeding rate and the rate of applying granular mineral fertilizers, according to the signals from the navigator according to the program recorded in flash memory, according to the invention, it is equipped with an encoder, module frequency input, and the encoder output is connected to the input of the frequency input module, the output of the frequency input module is connected via RS485 interface to the controller, the operator terminal control and output of the two-channel frequency input module, the controller output via the RS232 interface is connected to two formers for controlling the rotation speed of two stepper motors, the axes rigidly connected with the rotation axes of the metering apparatus coils for sowing seeds and applying granulated mineral fertilizers of the sowing unit, while the controller is made with the ability to regulate the seeding rate and the application of granular mineral fertilizers depending on the speed of the unit using two programmable of stepper motors, rotating coils of the dosing apparatus, according to the frequency signals from the encoder, converted into a digital code by the frequency input module.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для автоматического регулирования технологического процесса сельхозмашины.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for automatically controlling the technological process of an agricultural machine.

Устройство содержит: импульсные датчики измерения нормы высева семян ДС1…ДCn, импульсные датчики измерения нормы внесения гранулированных минеральных удобрений ДУ1…ДУn, суммирующие схемы сигналов датчиков 1 и 2, датчик вращения колеса сеялки Двр, двухканальный модуль частотного ввода 3, вычислительное устройство (контроллер) 4 с флэш-памятью 5 и видеотерминал 6, навигатор 7, два формирователя управляющих сигналов 8, 9, исполнительные механизмы (шаговые двигатели) 10, 11, приводящими во вращение катушки высевающих аппаратов 12, 13, датчик скорости движения (энкодер) 14 и модуль частотного ввода 15, причем навигатор 7 и формирователи управляющих сигналов 8, 9 шаговых двигателей 10, 11 соединены с контроллером 4 по RS232 интерфейсу, а видеотерминал 6 и модули частотного ввода 3, 15 соединены с контролером 4 по RS485 интерфейсу, контроллер 4 выполнен с возможностью регулирования нормы высева семян и внесения гранулированных минеральных удобрений в зависимости от скорости движения агрегата при помощи двух программно управляемых шаговых двигателей 10, 11, вращающих катушки дозирующих аппаратов 12, 13 по частотным сигналам с энкодера 14, преобразованным в цифровой код модулем частотного ввода 15.The device contains: pulse sensors for measuring the seed rate DS1 ... ДCn, pulse sensors for measuring the seed rate of granulated fertilizers ДУ1 ... ДУn, summing signal circuits of sensors 1 and 2, rotation sensor of the wheel of the Dvr seeder, two-channel frequency input module 3, computing device (controller) 4 with flash memory 5 and video terminal 6, navigator 7, two shapers of control signals 8, 9, actuators (stepper motors) 10, 11, leading to rotation of the seed metering coils 12, 13, speed sensor d navigation (encoder) 14 and the frequency input module 15, and the navigator 7 and the drivers of the control signals 8, 9 of the stepper motors 10, 11 are connected to the controller 4 via the RS232 interface, and the video terminal 6 and the frequency input modules 3, 15 are connected to the controller 4 via RS485 to the interface, the controller 4 is made with the possibility of regulating the rate of seed sowing and applying granular mineral fertilizers depending on the speed of the unit using two programmable stepper motors 10, 11, rotating coils of metering devices 12, 13 per hour -frequency signals from the encoder 14, converted into digital code input frequency module 15.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Импульсные сигналы с датчиков семян ДС1 и ДCn и внесения гранулированных минеральных удобрений суммируются в логических схемах ИЛИ 1, 2 и далее подаются на модуль двухканального частотного ввода 3, который подсчитывает число импульсов по семенам и удобрениям за интервал времени одного оборота колеса сеялки по импульсам с датчика вращения Двр колеса сеялки. Полученная информация в модуле преобразуется в двоичные числа и по последовательному интерфейсу RS485 передается в контроллер 4 с флэш-памятью 5 и терминалом 6. В контроллер 4 по тому же последовательному интерфейсу поступает информация о скорости движения агрегата с энкодера 14 и одноканального модуля частотного ввода 15. Контроллер 4 вычисляет скорость движения агрегата, определяет место положения агрегата на поле по информации, получаемой с навигатора 7, вычисляет норму высева семян и внесения удобрений, сравнивает полученные нормы с теми, что занесены в контроллер 4 с флэш-памяти 5 на данном участке поля и по последовательному интерфейсу RS232 задает формирователям управляющих сигналов 8, 9 частоту вращения шаговых двигателей 10, 11, осями жестко связанные с катушками высевающих аппаратов 12, 13, осуществляющие дифференцированный высев семян и внесение гранулированных минеральных удобрений с учетом скорости движения агрегата и по сигналам с навигатора по программе, записанной во флэш-памяти.The pulse signals from the seed sensors DS1 and DCn and the application of granular mineral fertilizers are summed up in logic circuits OR 1, 2 and then fed to the two-channel frequency input module 3, which counts the number of pulses by seeds and fertilizers for the time interval of one revolution of the seeder wheel by pulses from the sensor Dvr rotation of the seeder wheel. The received information in the module is converted to binary numbers and transmitted via the RS485 serial interface to the controller 4 with flash memory 5 and terminal 6. Information on the speed of the unit from the encoder 14 and the single-channel frequency input module 15 is transmitted to the controller 4 via the same serial interface. Controller 4 calculates the speed of the unit, determines the location of the unit on the field according to the information received from the navigator 7, calculates the rate of sowing seeds and fertilizers, compares the obtained rates with those then entered into the controller 4 from the flash memory 5 in this section of the field and via the serial interface RS232 sets the shapers of the control signals 8, 9 the rotation speed of the stepper motors 10, 11, the axes are rigidly connected to the coils of the metering devices 12, 13, which carry out differentiated sowing of seeds and application of granular mineral fertilizers taking into account the speed of the unit and according to signals from the navigator according to the program recorded in flash memory.

Заявленный принцип автоматического регулирования технологического процесса сельхозмашины улучшает эксплуатационные характеристики машинно-тракторного агрегата, снижает себестоимость посевных агрегатов, сокращает время настройки агрегата на соответствующую культуру, повышает быстродействие системы регулирования, т.е. уменьшает время перехода с минимальной дозы на максимальную и наоборот, что составляет менее одной секунды, и, как следствие, повышает точность дозирования, сокращает сроки посева, повышает урожайность высеваемых культур.The stated principle of automatic regulation of the technological process of an agricultural machine improves the operational characteristics of a machine-tractor unit, reduces the cost of sowing units, reduces the time it takes to set up the machine for an appropriate crop, and increases the speed of the regulation system, i.e. reduces the transition time from the minimum dose to the maximum and vice versa, which is less than one second, and, as a result, increases the accuracy of dosing, reduces the time of sowing, increases the yield of sown crops.

Claims

A device for automatically controlling the technological process of an agricultural machine, including n pulsed photoelectric sensors for measuring the seed rate and n sensors for measuring the rate of application of granular mineral fertilizers, two summing sensor signal circuits, a two-channel frequency input module, gated from the pulse signals of the wheel rotation sensor, a control unit made in the form of a seeding process control controller with flash memory and operator control terminal, nav torus, two shapers of control signals by actuators, made in the form of two stepper motors for controlling the seed rate and applying granular mineral fertilizers according to signals from the navigator according to the program recorded in flash memory, characterized in that it is equipped with an encoder, a frequency input module, and the encoder output is connected to the input of the frequency input module, the output of the frequency input module is connected via RS485 interface to the controller, the operator control terminal and the output of the two-channel module input, the controller output via the RS232 interface is connected to two speed controllers of the two stepper motors, the axes rigidly connected to the rotation axes of the coils of the metering devices for sowing seeds and the introduction of granular mineral fertilizers of the sowing unit, while the controller is configured to control the seed rate and application of granular mineral fertilizers from the speed of the unit using two programmable stepper motors rotating metering coils devices for frequency signals from the encoder, converted into digital code module frequency input.