Пристрій контролю параметрів зернозбирального комбайна

1 Пристрій контролю параметрів зернозбирального комбайна, що містить датчики, у тому числі «інтелектуальні», елементи аварійної, звукової і світлової сигналізації і шину інтерфейсу, підключені до термінала з дисплеєм і функціональними кнопками, який відрізняється тим, що термінал виконаний у вигляді потужного швидкодіючого мікроконтролера, а дисплей - у вигляді графічної рідкокристалічної індикаторної панелі, також введена схема тестування, підключена до датчиків, керований вхід якої підключений до виходу мікроконтролера 2 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що схема тестування містить транзистор, колектор якого підключений до «+24 В» джерела живлення, через резистор з'єднаний з базою, до якої підключений катод стабілітрона, анод якого через електронний ключ з'єднаний з «загальним проводом», а емітер транзистора є виходом схеми тестування і з'єднаний з ланцюгом живлення датчиків, причому керований вхід електронного ключа підключений до виходу мікроконтролера 3 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що датчики, за винятком «інтелектуальних», підключені до порту входу мікроконтролера матричним методом 4 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що шина інтерфейсу реалізована у вигляді послідовного каналу RS485, до якого підключені «інтелектуальні» датчики, розніми для підключення принтера, переносного комп'ютера і позаштатних датчиків, а також розніми розширення пристрою Винахід, що передбачається, відноситься до області сільськогосподарського машинобудування, а саме, до зернозбиральних комбайнів Найбільш близьким аналогом стосовно пристрою контролю параметрів зернозбирального комбайну (надалі, пристрій), який заявляється, обрано як прототип, є «Зернозбиральний комбайн із мультипроцесорним керуючим пристроєм» (заявка Російської Федерації № 95 120 206 від 20 02 98, МПК G 05B15/00, заявник КЛААС КГАА, Німеччина) Зернозбиральний комбайн складається з ряду вузлів із доданими до них мікропроцесорами й операторським терміналом із клавіатурою керування і дисплеєм Вимірювальні, настроювальні і індикаторні елементи ВІДПОВІДНИХ вузлів з'єднані з мікропроцесорами, які обробляють дані, що надходять у ці вузли, для керування, регулювання і (або) індикації Мікропроцесори зв'язані між собою за допомогою інформаційної шини через звичайні ланцюги підключення інтерфейсів для передачі через них у поточному режимі ВІДПОВІДНО до ви значеного протоколу необхідних робочих параметрів, наприклад, частоти обертання, швидкості руху, часу У мікропроцесорах ВІДПОВІДНІ робочі параметри ідентифікуються, приймаються, запам'ятовуються й обробляються В операторському терміналі у його діалоговому стані, що досягається, ВІДПОВІДНО до програми, шляхом впливу на клавіатуру керування і (або) на багатопозіційний перемикач, робочі параметри, які були прийняті в операторському терміналі у поточному режимі, трансформуються в аналогову піктограму, у цифрове вираження і (або) у текстове зображення і вводяться в актуалізованому вигляді запам'ятовуються щонайменше в одному образотворчому полі маски екрана, що відповідає даному стану діалогу, і постійно актуалізує зміст запам'ятовуючого пристрою екрана, що відображається на дисплеї При прийомі операторським терміналом індикатора тривоги образотворче, цифрове і (або) текстове повідомлення, що відповідає типу цього індикатора, першочергово вноситься в надану для цього зону екрана, повідомлення про тривогу скидається ^ со о Ю 50349 і включається попереджувальний акустичний сигнал до натискання клавіші квитирування, після чого вводиться індикатор оповіщення, а повідомлення про тривогу видаляється з екрану До того ж, мікропроцесор контролю за частотою обертання в поточному режимі приймає від ВІДПОВІДНИХ датчиків частоту обертання двигуна, а також частоти обертання агрегатів, які приводяться в обертання клиноремінними передачами молотильного барабана, вентилятора, соломотряса, - порівнює відношення цих частот обертання до частоти обертання двигуна з визначеними кінематичними заданими і введенними згідно меню передаточним відношенням і при виході за допустиму межу, передає сигнал тривоги в операторський термінал Загальними істотними ознаками відомого зернозбирального комбайна і пристрою, що заявляється, є датчики, у тому числі «інтелектуальні», тобто з вбудованими індивідуальними мікропроцесорами, термінал з дисплеєм і функціональними кнопками, аварійна звукова і світлова сигналізація і шина інтерфейсу Однак, для контролю параметрів зернозбирального комбайну функціональна схема прототипу є надлишковою і недостатньо надійною і, як наслідок цього, громіздкою і незручною в експлуатації В основу винаходу поставлено задачу удосконалення зернозбирального комбайну шляхом оптимізацм функціональної схеми контролю його параметрів, у тому числі введення схеми тестування датчиків, забезпечити створення надійного ергономічного мініатюрного пристрою контролю параметрів зернозбирального комбайну Це завдання вирішується тим, що в зернозбиральному комбайні, який містить датчики, у тому числі «інтелектуальні», термінал з дисплеєм і функціональними кнопками, аварійну звукову і світлову сигналізацію і шину інтерфейсу, термінал виконаний у вигляді потужного швидкодіючого мікроконтролера, а дисплей - у виді зручної для користувача графічної рідко-кристалічної індикаторної панелі, а також введена схема тестування Крім того, контактні, аналогові і частотні датчики підключені до порту входу мікроконтролера методом матричного включення Крім того, шина інтерфейсу типу «послідовний канал RS485», призначена в основному для забезпечення можливості оперативного розширення пристрою, для підключення «інтелектуальних» датчиків, для забезпечення оперативної ЗВІТНОСТІ, тестування пристрою при потребі службами ВТК (відділу технічного контролю), у тому числі, і при здачі пристрою в експлуатацію, а також оперативного тестування пристрою діагностуючими, ремонтними і контролюючими службами Порівняльний аналіз із прототипом показує, який пристрій, що заявляється, відрізняється тим, що пристрій контролю параметрів зернозбирального комбайна виконано у виді мікроконтролера, до порту входу якого підключені контактні, аналогові і частотні датчики, до мікроконтролера підключена графічна рідко-кристалічна індикаторна панель, мікроконтролер має розиомники послідовного каналу RS485, які забезпечують можливість підключення принтера, комп'ютера ВТК, служб, що діагностують, контролють або ремонтують, «інтелектуальних» датчиків і оперативного розширення пристрою, введено схему тестування, вхід якої підключений до керуючого виходу мікроконтролера, а вихід з'єднаний з ланцюгом живлення датчиків Пропонована функціональна схема пристрою контролю параметрів зернозбирального комбайна дозволяє створити пристрій з мінімальними габаритами і сучасним дизайном, контролювати параметри зернозбирального комбайна в реальному часі, при цьому обробляється стан великої КІЛЬКОСТІ контактних датчиків і практично одночасно відслідковуються показники великої КІЛЬКОСТІ частотних датчиків, а також у режимі «прийом-передача» обслуговуються «інтелектуальні» датчики, оперативно тестувати датчики, документувати параметри зернозбирального комбайну, накопичувати статистику відмовлень вузлів комбайну Крім того, застосування високотехнолопчної, сучасної інтегральної елементної бази забезпечує високу надійність пристрою, можливість застосування високотехнолопчних методів при виготовленні, низьку вартість виготовлення виробу, і, як наслідок, високу конкурентноздатність пристрою До додаткових економічних ефектів винаходу, що передбачається, можна віднести гнучкість технічного рішення, що забезпечує можливість швидкої адаптації пристрою, без доробки апаратної частини, до технічних вимог по контролю параметрів комбайну, що змінюються, висока якість пристрою, яка забезпечується, у тому числі, і можливістю підключення до пристрою переносного комп'ютера ВТК і позаштатних датчиків, а також можливістю оперативного документування результатів ВТК за допомогою підключеного принтера, високі експлуатаційні якості пристрою, які забезпечуються, у тому числі, і можливістю підключення переносних комп'ютерів діагностичних і ремонтних служб, а також використання накопиченої пристроєм статистики відмовлень Суть винаходу, що передбачається, пояснюється кресленнями, де на фіг 1 зображена функціональна схема пристрою, а на фіг 2 - схема тестування датчиків Пристрій контролю параметрів зернозбирального комбайна містить мікроконтролер 1, до порту входу якого підключені контактні, частотні й аналогові датчики 2, а до порту виходу -індикаторна панель 3, крім того, до груп входів і виходів мікроконтролера 1 підключені ВІДПОВІДНО функціональні кнопки 4 і елементи аварійної звукової і світлової сигналізації 5, а також вхід схеми тестування 6, вихід якої приєднаний до ланцюга живлення дат 50349 чиків 2, крім того, до розйомника 7 мікроконтролера 1 підключений послідовний канал RS485 8, до якого приєднані розйомники «інтелектуальних» датчиків 9, розйомники для підключення принтера 10, розйомники для підключення переносного комп'ютера 1 1 , розйомники для підключення позаштатних датчиків 12 і розйомники послідовного каналу 13 для розширення пристрою Схема тестування 6 (фіг 2) містить транзистор 14, колектор якого підключений до «+ 24 В» джерела живлення 15 і через резистор 16 з'єднаний з базою, до якої підключений катод стабілітрона 17, анод якого через електронний ключ 18, керований мікроконтролером 1, з'єднаний з "загальним проводом", а емітер транзистора 14 є виходом схеми 6 і приєднаний до ланцюга живлення датчиків 2 Пристрій працює таким чином При включенні пристрою мікроконтролері програмне переходить у режим тестування, при цьому на екран індикаторної панелі 3 виводиться текстове повідомлення У цьому режимі пристрій перевіряє працездатність датчиків 2, і проводів, що з'єднують ці датчики 2 з пристроєм Для цього мікроконтролері по черзі підключає живлення «+24В» через схему 6 до датчиків 2 При перевірці кожного з датчиків 2 мікроконтролері формує сигнал керування електронним ключем 18, який підключає анод стабілітрона 17 до «загального проводу» Коли стабілітрон 17 не підключений до «загального проводу», емітерний повторювач 14 на своєму виході-емітері повторює напругу, прикладену до колектора, тобто + 24В Коли до бази транзистора 14 мікроконтролері підключає стабілітрон 17 на «15В», то транзистор 14 на своєму емітері має напругу + 15В У результаті на емітері транзистора 14 схема 6 формує ПОСЛІДОВНІСТЬ імпульсів живлення контрольованого датчика 2, задану мікроконтролером 1, одночасно мікроконтролері контролює ВІДПОВІДНИЙ вихід датчика 2, до якого підключене живлення Якщо який-небудь з датчиків 2 не виявлений, то мікро контролер 1 виводить на екран індикаторної панелі 3 напис «НЕ ВИЯВЛЕНІ» і мнемосимвол датчика 2, що відмовив Якщо тестування датчиків 2 пройшло успішно, то мікроконтролері формує для індикаторної панелі 3 команду переходу на основний екран з відображенням параметрів двигуна і пристрій переходить у робочий режим Мікроконтролері ВІДПОВІДНО до програми приймає сигнали, що надходять від датчиків 2, обробляє їх і формує ВІДПОВІДНІ команди для індикаторної панелі 3 і елементів аварійної звукової і світлової сигналізації 5 Робота індикаторної панелі 3 організована таким чином Інформація, виведена мікроконтролеромі, на індикаторну панель 3 розбита на декілька екранів - екран тестування, - основний екран з параметрами двигуна, - три робочих екрана з параметрами контрольованих робочих органів комбайну, - інформаційний екран, на якому відображено вигляд використовуваної жниварки, пройдений шлях, час роботи двигуна, зібрану площу, - екран аварійних станів і - екран статистики Програма мікроконтролера 1 побудована таким чином, що екран тестування є присутнім лише при включенні пристрою в режимі тестування Для переміщення між екранами використовують функціональні кнопки 4, які приєднані до входів мікроконтролера 1, причому для переходу на екран аварійних станів оператор повинен натиснути кнопку відключення звукового сигналу 4, а для переходу на екран статистики ця ж кнопка повинна бути натиснута протягом 15 секунд Програма мікроконтролера 1 реалізує наступні загальні принципи відображення інформації Екран індикаторної панелі 3 поділяють на три зони - контроль швидкості і коленвала двигуна відображають у верхній частині екрану (виняток складають екрани в режимі настроювання і екран статистики), - робоча зона, де виведені значення, отримані з частотних і аналогових датчиків 2, значення датчиків 2 таких, як покажчик поворотів, фіксація муфти включення робочих органів комбайна, включення габаритних вогнів і т п Показання датчиків 2 представлені трьома способами - у вигляді стрілочного індикатора для датчиків контролю роботи двигуна 2, а саме швидкість, обороти коленвалу, тиск в мастильній системі, температура холодоагенту в системі охолодження, температура мастила пдроприводу моста ведучих коліс і напруга бортової мережі, - у вигляді цифрового індикатора для датчиків контролю параметрів комбайнування 2 таких, як обороти мотовила, молотильного барабана, вентилятора очищення і т п - у вигляді аварійного індикатора для контактних датчиків 2 виведенням ВІДПОВІДНОГО мнемосимволу на аварійному екрані Зображення стрілочного індикатора на екрані індикаторної панелі 3 складається з наступних полів - мнемосимвол (значок) контрольованого датчика 2, що при виникненні аварійної ситуації починає періодично змінювати своє зображення з нормального на інверсне, - шкала діапазону вимірюваного параметра зі стрілкою, призначена для візуального контролю відхилень вимірюваного датчика 2 і складається з трьох зон предаварійної, норми й аварійної, - поточні показання у цифровому вигляді, - одиниця виміру Зображення цифрового індикатора на екрані індикаторної панелі 3 складається з наступних полів - мнемосимвол контрольованого датчика 2, який при виникненні аварійної ситуації починає періодично змінювати своє зображення з нормального на інверсне, - поточні показання у цифровому вигляді (передбачено вивід слова «Знято» замість показання у випадку зняття з контролю ВІДПОВІДНОГО датчика 2), - одиниця виміру, - номінальне значення для даного датчика 2 50349 При спрацьовуванні аварійних датчиків 2, а також при виході частоти контрольованих органів комбайна за припустимі межі, мікроконтролері формує ВІДПОВІДНІ керуючі сигнали елементами аварійної звукової і світлової сигналізації 5 І формує ВІДПОВІДНІ сигнали для індикаторної панелі 3 При отриманні сигналу натисканням функціональної кнопки відключення звуку 4 мікроконтролер 1 дозволяє індикаторній панелі 3 перехід в екран аварійних ситуацій Мікроконтролер 1 програмно виконує підрахунок часу перебування датчиків 2 і 9 в аварійному стані з наступним накопиченням, а також накопичує дані по комбайнуванню По відповідному сигналу від функціональних кнопок 4 м ікро контролері виводить ці дані на екран статистики індикаторної панелі 3 Крім того, при підключенні принтера до передбаченого розиомнику 10 програма мікроконтролера 1 дозволяє документувати статистику роботи вузлів комбайна, у тому числі, аварійну статистику У режимі «настроювання» мікроконтролер 1 приймає сигнали з функціональних кнопок 4, обробляє їх, використовує в процесі контролю пара О Датчики О 8 метре комбайна і формує ВІДПОВІДНІ сигнали для індикаторної панелі 3 Таким чином, оператор у цьому режимі може знімати/ставити датчики2 з контролю, вводити номінальні значення оборотів для молотильного барабана, вентилятора очищення і мотовила, а також вводити вигляд культури, яка збирається, і и вологість - для контролю намолоту У режимі «прийом-передача» за допомогою послідовного каналу RS485 8 програма мікроконтролера 1 організовує обслуговування «інтелектуальних» датчиків 9 Мікроконтролер 1 включає блок підпрограм для ВТК, які організують роботу з підключеними до розйомника 11 переносним комп'ютером ВТК і до розйомника 12 позаштатними датчиками і, у разі потреби, оперативно документують результати ВТК за допомогою принтера, підключеного до розйомника 10 У пристрої передбачено розйомник 13 для його оперативного розширення Пристрій був розроблений для AT «Херсонські комбайни», пройшов випробування й іспити у полі і з 1999 року випускається малими серіями Мікроконтролер О О О Індикаторна панель О 2 4 функціональні кнопки 6 схема тестування розйомник «штелеюуалышх» датчиків звукова і світлова сигнадІзащя 10 розйомник для відключення принтера О ї І розйомник для підключення переносного комп'ютера 12 розйомник для підключення позаштатних датчиків 13 розйомник послідовного каналу для розширення пристрою Фіг. 1 ашнггвд ішнзішнж тодашп І ЛІФ ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71