Металодетектор збирального комбайна і спосіб виявлення феромагнітного тіла (його варіанти)

W i t * A 01 Z>75/18 МЕТАЛО ДЕТЕКТОР ЗБИРАЛЬНОГО КОМБАЙНА 1 СПОСІБ ВИЯВЛЕННЯ ФЕРОМАГНІТНОГО ТІЛА (ЙОГО ВАРІАНТИ) Винахід відноситься до області сільськогосподарської техніки і може використовуватися в кормо- і зернозбиральних комбайнах. Відомий пристрій аналогічного призначення [1], що містить індукцшнии датчик, підсилювач, компаратор, виконавчий орган і реалізує спосіб керування, що полягає у вимірюванні е.р.с. індукційного датчика, підсиленні сигналу, порівнянні його з уставкою і при перевищенні сигналом уставки - у формуванні сигналу на зупинку механізму, не забезпечує високу чутливість і захист від завад. Пристрій-прототип [2] містить поряд із зазначеними елементами датчики положення і реалізує аналогічний спосіб керування з доповненням фільтрації сигналу рядом режекторних фільтрів, що перебудовуються по сигналах датчиК В. Недолік прототипу пристрою і способу полягає в складності настроюван1 ня (налагодження), складності пристрою, недостатній стійкості до завад і низькій чутливості. В основу винаходу поставлена задача спрощення настроювання металодетектора, спрощення його схеми, підвищення стійкості до завад і підвищення чутливості. Поставлена задача може бути досягнута в металодетекторі збирального комбайна, який містить послідовно ввімкнені індукційний датчик, підсилювач, 2 компаратор, виконавчий орган, датчик положення валка, підключений до другого входу підсилювача. Поставлена задача може бути досягнута в металодетекторі збирального комбайна, в якому датчик положення виконується у вигляді безконтактного вимикача. Поставлена задача може бути досягнута в металодетекторі збирального комбайна, в якому датчик положення додатково включає формувач, ввімкнений між виходом безконтактного вимикача і входом підсилювача. Поставлена задача може бути досягнута в металодетекторі збирального комбайна, в якому датчик положення крім безконтактного вимикача додаткопс во включає датчик частоти обертання і рерфіножувач, включении між виходами безконтактного вимикача, датчика частоти обертання і входом підсилювача. Поставлена задача може бути досягнута в металодетекторі збирального комбайна, в якому у датчику положення додатково датчик частоти ооертання входом з'єднаний з виходом безконтактного вимикача. Поставлена задача реалізується в способі виявлення феромагнітного тіла поблизу валка збирального комбайна, який полягає у вимірі е.р.с., що наводиться в котушці індукційного датчика, підсиленні цього сигналу, порівнянні підсиленого сигналу з уставкою і при перевищенні сигналом уставки - формуванні сигналу зупинки механізму, періодичному контролі за положенням механізму, за рахунок того, що в режимі настроювання на холостому ходу змінюють частоту обертання валка від мінімальної до максимальної і для кожно го із значень частоти обертання записують у пам'ять залежність сигналу завади за один оберт валка, починаючи від початкового положення, обумовленого сигналом датчика положення, а в робочому режимі з підсиленого сигналу, одержуваного з індукційного датчика, віднімають сигнал, збережений у пам'яті. Додатково в способі при роботі розраховують кутове положення вала механізму і при зміні частоти обертання викликають з пам'яті значення сигналу завади, що відповідає новому значенню частоти обертання, починаючи з розрахованого значення кута. Поставлена задача реалізується в способі виявлення феромагнітного тіла, який полягає у вимірі е.р.с., що наводиться в котушці індукційного датчика, підсиленні цього сигналу, порівнянні підсиленого сигналу з уставкою і при перевищенні сигналом уставки - формуванні сигналу зупинки механізму, періодичному контролі за положенням механізму за рахунок того, що записують у пам'ять залежність підсиленого вихідного сигналу в кожен період обертання, починаючи з моменту визначеного датчиком положення, у наступному періоді записують аналогічний сигнал і роблять вирахування записаного в пам'яті сигналу попереднього періоду з підсиленого сигналу поточного періоду, а в момент закінчення поточного періоду анулюють перший запис, готуючи до запису в наступний період. Поставлена задача реалізується в способі виявлення феромагнітного тіла, який полягає у вимірі е.р.с., що наводиться в котушці індукційного датчика, підсиленні цього сигналу, порівнянні підсиленого сигналу з уставкою, і при перевищенні уставки - формуванні сигналу зупинки механізму, причому із сигналу е.р.с індукційного датчика вираховують цей же сигнал, затриманий на час затримки, який регулюють у залежності від випрямленого відфільтрованого різницевого сигналу, що підтримується екстремальним регулюванням на мінімальному рівні. Суть запропонованого технічного рішення полягає у формуванні сигналу близького чи рівного сигналу завади і вирахуванні цього сигналу із сигналу, одержуваного з індукційного датчика при роботі механізму. Одержуваний при цьому "чистий" сигнал не містить завад (чи містить істотно менше). Це дозволяє підвищити стійкість до завад і чутливість. Всі рішення об'єднані цим загальним технічним задумом. На фіг. 1, 2, 3, 4 приведені схеми металодетектора. Тут позначено: 1 - індукційний датчик; 2 - підсилювач; 3 - компаратор; 4 - виконавчий орган; 5 - датчик положення; 6 - безконтактний вимикач; 7 - формувач; 8 - перемножувач; 9 - датчик частоти обертання. Металодетектор працює в такий спосіб. Датчик 1 при нормальній роботі комбайна виробляє відносно невеликий сигнал завад, який викликається залишковою намагніченістю валків і феромагнітними частинами, розташованими вдалині від валка. Валок циліндричної форми має зварний шов, розташований по утворюючій цього циліндра. Цей шов генерує найбільший по амплітуді імпульс завади. Датчик положення 5 спрацьовує в момент проходження шва над індукційним датчиком 1. Датчик положення 5 формує короткочасний сигнал, що вираховується в підсилювачі 2 із сигналу індукційного датчика 1. Тому сигнал, що надходить з підсилювача 2 на компаратор 3, має менший рівень завад. Це дозволяє знизити уставку компаратора 3 і, отже, збільшити чутливість металодетектора. Підсилювач 2 володіє також властивостями фільтра, послабляючи завади. При нормальній роботі комбайна компаратор 3 не спрацьовує. При проходженні в зоні валка феромагнітного тіла (сміття) датчик 1 виробляє дуже великий сигнал, компаратор 3 спрацьовує і запускає виконавчий орган 4, що викликає зупинку комбайна. У якості датчика положення 5, у найпростішому вигляді, може бути використаний безконтактний вимикач 6. V металодетекторі по фіг. 2, при спрацюванні безконтактного вимикача 6, спрацьовує формувач 7 (переважно імпульсний). Це дозволяє більш досконало підібрати форму сигналу, регулюючи при налагодженні його тривалість і амплітуду. У пристрої по фіг. З присутній перемножувач 8, що змінює по амплітуді сигнал з безконтактного вимикача 6 пропорційно частоті обертання валка, що 6 вимірюється датчиком частоти обертання 9. Сигнал завади пропорційний частоті обертання. Перемножувач 8 реалізує аналогічну залежність компенсуючого сигналу. На фіг. 4 датчик частоти обертання 9 з метою спрощення виконаний на основі перетворювача частоти імпульсів датчика положення 5 в аналоговий сигнал. Таким чином, пристрої знижують рівень завади. На фіг. 5 приведена схема реалізації способу по пп. 6, 7 формули. Пристрій для реалізації способу містить: 1 - індукційний датчик; 2 - підсилювач; 4 - виконавчий орган; 5 - датчик положення; 8 - датчик частоти обертання; 9 - мікропроцесорна система (МПС); 10 - перемикач режимів. Через складність апаратної реалізації способу використовується програмна реалізація. Структура мікропроцесорної системи 9 не відрізняється від звичайної (тактовий генератор, мультиплексор, аналогово-цифровий перетворювач, пам'ять, у . . оперативна, арифметичний пристрій і . . ) . Перемикач режимів 10 має два положення: "Настроювання і Робота . 7 У режимі "Настроювання" комбайнер поступово збільшує частоту обертання валка від мінімальної до максимально можливої. Для цього діапазону частот, із заданою програмою дискретністю (порядку 1-2%), проводиться запис сигналу завад у пам'ять МПС 9. Запис здійснюється з початку сигналу датчика положення 5. Можливий так само варіант інтерполяції, при якому запис проходить для декількох значень частоти обертання валка, а для всіх інших розраховується, виходячи з наступних принципів: завада залежить від кутового положення; амплітуда завади пропорційна приросту частоти. Таким чином, у пам'яті МПС 9 записана форма сигналу завад у дискретному вигляді. Подібне настроювання (запис завад) МПС 9 відбувається кожний раз після ремонту, тривалої стоянки комбайна і . . Після цього перемикач режимів 10 переводиться в режим "Робота". У робочому режимі на виході підсилювача 2 формується сигнал завади (залежний від кутового положення і частоти обертання). З цього сигналу віднімається сигнал, що витягується з пам'яті МПС 9. У результаті сумарний сигнал містить значно менший рівень завад. У МПС 9 відбувається порівняння цього сигналу з уставкою і тому, що сигнал менший, то на виході МПС 9 сигнал відсутній. Якщо поблизу датчика 1 з'явиться феромагнітне тіло, то на виході датчика 1 з'явиться значний сигнал, що перевищує рівень уставки МПС 9. На виході МПС 9 з'явиться сигнал, що запускає виконавчий орган 4, який зупиняє валок. У процесі роботи можлива різка зміна частоти обертання через ударне прикладання навантаження. Щоб уникнути помилкового спрацювання виконавчого органу 4, у процесі роботи відбувається розрахунок кута повороту і при зміні частоти обертання переходять до виклику з пам'яті сигналу завад, що відповідає новій поточній частоті, починаючи з розрахункового кута вала. На фіг. 6 приведена схема для реалізації способу по п. 8 формули. Цей пристрій містить: 1 - індукційний датчик; 2 - підсилювач; 4 - виконавчий орган; 5 - датчик положення; 9 - МПС. Спосіб реалізується таким чином. У кожен період оберту механізму, починаючи з моменту спрацювання датчика положення 5, записують у пам'ять МПС 9 дискретні значення сигналу з виходу підсилювача 2. У цей же час у пам'яті зберігається аналогічний запис сигналу попереднього періоду, що викликається пристроєм керування МПС 9 і віднімається з поточного сигналу. Усі ці операції зазвичай виконуються в цифровій формі. Отриманий сигнал у МПС-9 порівнюється з уставкою і при перевищенні ним уставки МПС 9 формує сигнал на запуск виконавчого органу 4. У момент чергового спрацювання датчика положення 5 здійснюється очищення пам'яті сигналу попереднього періоду по відношенню до того, що минає, і у такий спосіб підготовка її до запису сигналу завад наступного періоду. Таким чином, сигнал, що використовується для порівняння з уставкою, не містить завад, що забезпечує досягнення поставленої мети. Для реалізації способу не потрібен датчик частоти обертання, що є додатковою перевагою. На фіг. 7 приведена схема для реалізації способу по п. 9 формули. Реалізація способу можлива в апаратній (аналоговій) формі, що показано на фіг. 7, але бажано в цифровій формі. Для більш простого викладу операцій способу на фіг. 7 представлена структурна схема апаратної реалізації. На фіг. 7 позначено: 1 - індукційний датчик; 2 - підсилювач; 3 - компаратор; 4 - виконавчий орган; 11 - випрямляч; 12-фільтр; 13 - екстремальний регулятор; 14 - блок регульованої затримки. Спосіб реалізується при наступному порядку роботи. Сигнал датчика 1 підсилюється підсилювачем 2, де він додається до такого ж сигналу, затриманого у блоці затримки 14. Час затримки в ідеальному настроюванні дорівнює періоду обертання механізму. Тут, як і у всіх попередніх пристроях і способах, під періодом розуміється найбільший з періодів повторюваності процесу чи періодів обертання валків, що впливають на генерацію завад чи на їхню найбільшу величину. Фактично на виході блоку затримки 14 10 формується сигнал завад "записаний" (насправді зсунутий) у попередньому періоді. Цей сигнал віднімається із сигналу поточного періоду. Вихідний сигнал підсилювача 2 (близький до нуля) випрямляється випрямлячем 11, фільтрується фільтром 12 і надходить на вхід екстремального регу лятора 13. Останній впливає на час затримки блоку 14 таким чином, щоб звести до нуля вихідний сигнал підсилювача 2. Тому на вході компаратора 3 у нормальному режимі відсутні завади. При попаданні в зону дії датчика 1 феромагнітного тіла в ньому генерується значний сигнал, що приводить до спрацьовування компаратора 3 і виконавчого органу 4. Екстремальний регулятор 13 може бути виконаний як за класичною схемою покрокового регулятора, так і по інших схемах. Блок затримки 14 повинен забезпечувати регульовану затримку часу в межах періодів обертання вала від максимальної до мінімальної частот обертання. Таким чином, у запропонованих пристроях і способах здійснюється компенсація сигналу завад. Тому може бути знижена уставка рівня спрацювання, що дозволяє на більшій відстані фіксувати появу стороннього феромагнітного тіла. Крім того, відпадає необхідність у періодичному розмагнічуванні барабана. Використана інформація 1. Патент ЕР 0988782 АІ, А01Д75/18. 2. Патент РФ 2060625 С1, АО 1Д75/18.