RU200554U1 - Device for monitoring the work of a tillage tool - Google Patents
Device for monitoring the work of a tillage tool Download PDFInfo
- Publication number
- RU200554U1 RU200554U1 RU2020118170U RU2020118170U RU200554U1 RU 200554 U1 RU200554 U1 RU 200554U1 RU 2020118170 U RU2020118170 U RU 2020118170U RU 2020118170 U RU2020118170 U RU 2020118170U RU 200554 U1 RU200554 U1 RU 200554U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- input
- output
- tillage
- microcontroller
- Prior art date
Links
- 238000003971 tillage Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 21
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
- A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
- A01B63/02—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors
- A01B63/10—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means
- A01B63/111—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements
- A01B63/114—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements to achieve a constant working depth
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
Заявляемая полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам контроля глубины обработки почвы, установленным на сельскохозяйственных орудиях, таких как плуг, культиватор, борона, мульчировщик, сеялка, и т.п.Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание электронного устройства мониторинга работы почвообрабатывающего орудия, заключающегося в определении глубины обработки почвы этим орудием с целью получения с помощью ультразвукового датчика, с высокой точностью и высокой частотой, непрерывно во времени, последовательности отсчетов, содержащих информацию о глубине обработки почвы, и с привязкой этой последовательности к реальному времени и к положению указанного электронного устройства в пространстве, с помощью часов реального времени и датчика ориентации, с возможностью записи указанной последовательности в энергонезависимую память и с возможностью её передачи на удаленный компьютер для обработки и хранения. Технический результат достигается тем, что устройство мониторинга работы почвообрабатывающего орудия, жестко закрепляемое на его раме с рабочими органами и заключенное в корпус, содержащее микроконтроллер (МК), обеспечивающий непрерывный прием данных, поступающих от подключенных датчиков, имеющих высокую точность и частоту измерения, и энергонезависимую память с объемом, позволяющим записывать и сохранять указанные данные, согласно полезной модели дополнительно содержит блок связи с удаленным компьютером, блок часов реального времени, датчик положения в пространстве, блок питания, которые соединены электрическими связями с блоком МК и расположены на печатной плате, закрепленной внутри корпуса устройства, при этом устройство содержит датчик глубины обработки почвы, в качестве которого применен ультразвуковой дальномер, закрепленный на корпусе устройства и соединенный электрическими связями с микроконтроллером. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.The claimed utility model relates to agriculture, namely to devices for controlling the depth of tillage installed on agricultural implements, such as a plow, cultivator, harrow, mulcher, seeder, etc. The technical result of the claimed utility model is the creation of an electronic device for monitoring work tillage tool, which consists in determining the depth of tillage with this tool in order to obtain, using an ultrasonic sensor, with high accuracy and high frequency, continuously in time, a sequence of readings containing information about the depth of tillage, and with reference to this sequence to real time and to the position of the specified electronic device in space, using a real-time clock and an orientation sensor, with the ability to record the specified sequence in non-volatile memory and with the ability to transfer it to a remote computer for processing and storage. The technical result is achieved by the fact that a device for monitoring the operation of a tillage tool, rigidly attached to its frame with working bodies and enclosed in a housing containing a microcontroller (MC), which provides continuous reception of data from connected sensors with high accuracy and frequency of measurement, and non-volatile memory with a volume that allows recording and saving the specified data, according to the utility model, additionally contains a communication unit with a remote computer, a real-time clock unit, a position sensor in space, a power supply, which are electrically connected to the MK unit and located on a printed circuit board fixed inside the body of the device, while the device contains a sensor of the depth of soil cultivation, which is used as an ultrasonic range finder, fixed on the body of the device and connected with electrical connections to the microcontroller. 4 p.p. f-ly, 3 dwg
Description
Область техники.The field of technology.
Заявляемая полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам контроля глубины обработки почвы, установленных на сельскохозяйственных орудиях, таких как плуг, культиватор, борона, мульчировщик, сеялка, и т.п. The claimed utility model relates to agriculture, in particular to devices for controlling the depth of soil cultivation installed on agricultural implements such as a plow, cultivator, harrow, mulcher, seeder, etc.
Уровень техникиState of the art
В сельском хозяйстве поддержание оптимальных условий почвы для высокой урожайности имеет большое значение. Задача производителя - поместить семена в почву на одинаковую глубину для достижения равномерного появления всходов. Однако, из-за неоднородного рельефа поля или качества почвы (сухой, твердой, каменистой почвы, мягкой, влажной или песчаной почвы), некорректной эксплуатации почвообрабатывающих сельскохозяйственных орудий и прочих причин глубина обработки почвы может оказаться неодинаковой на разных участках поля. In agriculture, maintaining optimal soil conditions for high yields is essential. The goal of the grower is to place the seeds in the soil at the same depth to achieve even germination. However, due to the heterogeneous topography of the field or the quality of the soil (dry, hard, rocky soil, soft, wet or sandy soil), incorrect operation of tillage agricultural implements and other reasons, the depth of tillage may be different in different parts of the field.
Таким образом возникает проблема постоянного контроля глубины обработки почвы работающим почвообрабатывающим сельскохозяйственным орудием.Thus, the problem arises of constantly monitoring the depth of soil cultivation with a working tillage agricultural tool.
Из уровня техники известны устройства определения глубины обработки почвы, такие как, например:Devices for determining the depth of tillage are known from the prior art, such as, for example:
устройство для определения фактической глубины хода рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий по патенту РФ на полезную модель №102108 (заявка 2010139193, МПК G01B 13/00. Опубликовано 10.02.2011; не действует) [1], содержащее средства измерения расстояния от поверхности почвы до необработанного слоя. Измерительное устройство жестко закреплено на раме с рабочими органами, установленными на жестких стойках, и имеет поворотный механизм с датчиком угла поворота, соединенный посредством кронштейна с колесом, оснащенным датчиком для измерения пути. Глубина хода рабочих органов определяется величиной угла поворота кронштейна 3 при заглублении в почву рабочих органов и движении колеса по поверхности почвы. В известном устройстве использованы механические датчики определения глубины. Механические датчики имеют низкую надежность и невысокую точность определения глубины обработки почвы. В известном устройстве отсутствует возможность определения положения в пространстве сельскохозяйственного орудия. Не предусмотрены электронные устройства на базе микроконтроллера и не предусмотрена передача результатов измерений на удаленный сервер для их хранения и обработки, что не позволяет сохранять полные информационные сведения о фактической глубине хода рабочих органов почвообрабатывающих орудий на пройденном участке пути.device for determining the actual depth of travel of the working bodies of tillage machines and implements according to the RF patent for a useful model No. 102108 (application 2010139193, IPC G01B 13/00. Published on February 10, 2011; not valid) [1], containing means for measuring the distance from the soil surface to the untreated layer. The measuring device is rigidly fixed to a frame with working bodies mounted on rigid stands and has a rotary mechanism with a steering angle sensor connected by means of a bracket to a wheel equipped with a sensor for measuring the path. The depth of travel of the working bodies is determined by the value of the angle of rotation of the
Известно устройство для определения глубины обработки почвы по патенту на полезную модель №110476 (Заявка: 2011111469; МПК G01B 13/00. Опубликовано 20.11.2011; не действует) [2]. Устройство соединяется с рамой почвообрабатывающей машины или орудия. Устройство содержит лазерный измеритель расстояния. В исходном положении почвообрабатывающего орудия измеряется расстояние по вертикали от источника излучения до основания рабочего органа. Измеренное расстояние уточняется по показаниям лазерного измерителя и статистических средних значений измеренных расстояний от источника излучения до поверхности обработанной почвы. К недостаткам известного устройства можно отнести следующие: сложность реализации и сложный математический аппарат обработки получаемых данных о глубине обработки почвы; зависимость результатов измерений от освещенности солнцем обрабатываемого участка и погодных условий. Отсутствует возможность определения положения в пространстве сельскохозяйственного орудия.Known device for determining the depth of soil cultivation according to the patent for useful model No. 110476 (Application: 2011111469; IPC G01B 13/00. Published on 20.11.2011; not valid) [2]. The device is connected to the frame of the tillage machine or implement. The device contains a laser distance meter. In the initial position of the tillage implement, the vertical distance from the radiation source to the base of the working body is measured. The measured distance is specified according to the readings of the laser meter and the statistical average values of the measured distances from the radiation source to the surface of the treated soil. The disadvantages of the known device include the following: the complexity of the implementation and the complex mathematical apparatus for processing the obtained data on the depth of soil cultivation; dependence of the measurement results on the sun illumination of the treated area and weather conditions. There is no possibility of determining the position in space of the agricultural implement.
Известно устройство измерения глубины обработки почвы при испытании почвообрабатывающих машин и орудий по патенту на полезную модель № 191181 (Заявка 2019108378, МПКG01B 3/00, A01B 63/00. Опубликовано: 29.07.2019) [3], содержащее электронный блок микроконтроллера, обеспечивающий непрерывный процесс фиксации регистрации данных, получаемых с подключенных датчиков, позволяющий записывать и сохранять полные информационные сведения о фактической глубине хода рабочих органов почвообрабатывающих машин/орудий на пройденном участке пути, в соответствии с техническими и технологическими требованиями к перспективной сельскохозяйственной технике. Known device for measuring the depth of tillage during testing of tillage machines and tools according to the patent for useful model No. 191181 (Application 2019108378, IPC
Электронное измерительное устройство состоит из датчика пройденного пути - 1, датчика угла поворота кронштейна - 2, микроконтроллера STM32F405 - 3, модуля индикации - 4, клавиатуры - 5, энергонезависимой памяти EN25F80 емкость 1 Мбит - 6, Li-Ion аккумуляторной батареи 3,7 В - 7, модуля контроля заряда батареи - 8 и модуля питания от бортовой сети 12÷24В - 9. Данные, получаемые с подключенных датчиков, предварительно обрабатываются микроконтроллером STM32F405, записываются в энергонезависимую память и отображаются на графическом дисплее устройства для контроля за фактической глубиной хода рабочих органов.The electronic measuring device consists of a distance traveled sensor - 1, an arm rotation angle sensor - 2, an STM32F405 microcontroller - 3, an indication module - 4, a keyboard - 5, EN25F80 non-volatile memory, 1 Mbit capacity - 6, Li-Ion battery 3.7 V - 7, battery charge control module - 8 and power supply module from the on-board network 12 ÷ 24V - 9. Data received from the connected sensors are preprocessed by the STM32F405 microcontroller, recorded in non-volatile memory and displayed on the graphical display of the device to control the actual depth of travel of the workers organs.
В устройстве использованы механические датчики - датчик пройденного пути и датчик угла поворота кронштейна. Недостатки механических датчиков были описаны выше. В устройстве не предусмотрена передача данных на удаленный сервер для хранения их и обработки.The device uses mechanical sensors - a distance traveled sensor and an arm angle sensor. The disadvantages of mechanical sensors have been described above. The device does not provide for data transmission to a remote server for storage and processing.
Известна система с применением ультразвуковых датчиков для контроля глубины обработки почвы, например, ультразвукового датчика приближения Эскорт ДГВ-200 (https://www.fmeter.ru/infocenter/helpful/dgv-200-glubina-poseva/. Опубликовано 13.09.2019);A known system using ultrasonic sensors to control the depth of soil cultivation, for example, the ultrasonic proximity sensor Escort DGV-200 (https://www.fmeter.ru/infocenter/helpful/dgv-200-glubina-poseva/. Published 09/13/2019) ;
(https://www.fmeter.ru/download/_ftp/ultrazvukovoj-datchik-priblizhenija/eskort-DVG-200/Руководство_пользователя_DGV-200.pdf . Стр. 8-9. Опубликовано 13.09.2019) [4]. (https://www.fmeter.ru/download/_ftp/ultrazvukovoj-datchik-priblizhenija/eskort-DVG-200/User_Guide_DGV-200.pdf. Pages 8-9. Published on 09/13/2019) [4].
Указанный датчик предназначен для использования в системе мониторинга транспорта (СМТ) удаленно вести онлайн контроль качества работ по обработке почвы и глубине вспашки, культивирования, глубине посева. Также своевременно выявлять участки, обработанные с нарушениями технологии и предпринимать необходимые действия по их устранению, что в дальнейшем поможет избежать излишнего расхода семян, удобрений, горюче-смазочных материалов.The specified sensor is intended for use in the transport monitoring system (SMT) to remotely monitor the quality of soil cultivation and the depth of plowing, cultivation, and seeding depth. Also, timely identify areas treated with violations of technology and take the necessary actions to eliminate them, which in the future will help to avoid unnecessary consumption of seeds, fertilizers, fuels and lubricants.
Датчик приближения Эскорт ДГВ-200 с помощью ультразвукового сигнала позволяет определить точное расстояние до объекта и, тем самым, контролировать глубину для равномерного посева семян (чем ниже платформа посевного комплекса, тем больше глубина посева), распределения удобрений. The proximity sensor Escort DGV-200 using an ultrasonic signal allows you to determine the exact distance to the object and, thereby, control the depth for uniform sowing of seeds (the lower the platform of the seeding complex, the deeper the sowing depth), distribution of fertilizers.
На правую и левую секцию прицепного агрегата крепятся два ультразвуковых датчика расстояния. Датчики настраиваются на замер нужных пределов заглубления агрегата в зависимости от требований технологий обработки. Сигнальный кабель от датчиков, подключается к бортовому компьютеру, который установлен на буксирующем ТС.Two ultrasonic distance sensors are attached to the right and left sections of the trailed unit. The sensors are configured to measure the required depth of the unit depending on the processing technology requirements. The signal cable from the sensors is connected to the on-board computer, which is installed on the towing vehicle.
Датчик приближения ультразвуковой ЭСКОРТ ДГВ-200 (далее датчик) измеряет расстояние и передает измеренное значение по интерфейсу RS-485 и в виде частотного сигнала. Измеритель представляет собой законченное неразборное изделие, выполненное в цилиндрическом стальном корпусе. Внутри корпуса установлена плата управления, залитая компаундом. В корпусе имеется герметичный вход с постоянно присоединенным кабелем, с противоположной стороны имеется рупор с установленным внутри ультразвуковым преобразователем.The proximity sensor of the ultrasonic ESCORT DGV-200 (hereinafter referred to as the sensor) measures the distance and transmits the measured value via the RS-485 interface and in the form of a frequency signal. The meter is a complete non-separable product made in a cylindrical steel case. A control board is installed inside the case, which is filled with a compound. The housing has a sealed entrance with a permanently connected cable, on the opposite side there is a horn with an ultrasonic transducer installed inside.
Однако ультразвуковой датчик в вышеупомянутой системе не обладает способностью отсеивать некорректные отсчеты глубины, возникающие, например, при попадании в пространство между датчиком и почвой мелких объектов, таких как растения, что приводит к значительным искажениям результатов его работы. Применение в полевых условиях сложного многопроводного информационного кабеля для связи такого датчика с компьютером, расположенным в кабине буксирующего транспортного средства, снижает надежность системы и ее эксплуатационные характеристики. Так же эта система не содержит датчика ориентации, позволяющего выявлять факты нарушения технологии обработки почвы и факты несанкционированного изменения параметров сельхозорудия.However, the ultrasonic sensor in the above-mentioned system does not have the ability to filter out incorrect depth readings, arising, for example, when small objects, such as plants, enter the space between the sensor and the soil, which leads to significant distortion of the results of its work. The use in the field of a complex multi-wire data cable to connect such a sensor with a computer located in the cab of the towing vehicle reduces the reliability of the system and its performance. Also, this system does not contain an orientation sensor that allows detecting violations of soil cultivation technology and facts of unauthorized changes in the parameters of agricultural implements.
Отсутствие в известных устройствах возможности передачи данных на удаленный компьютер не позволяет сельскохозяйственному предприятию производить накопление информации, содержащей сведения о фактической глубине обработки почвы на его полях. Такая электронная запись и хранение истории полевых работ может помочь как при последующем принятии решений, так и при составлении специальной отчётности о производственном цикле, которая всё чаще требуется законодательством развитых стран.The absence in the known devices of the possibility of transmitting data to a remote computer does not allow an agricultural enterprise to accumulate information containing information about the actual depth of soil cultivation in its fields. Such electronic recording and storage of the history of field work can help both in subsequent decision-making and in the preparation of special reporting on the production cycle, which is increasingly required by the legislation of developed countries.
По совокупности признаков электронное измерительное устройство по патенту на полезную модель № 191181[3] принято в качестве наиболее близкого аналога.By the totality of features, an electronic measuring device according to the patent for a useful model No. 191181 [3] is accepted as the closest analogue.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание электронного устройства мониторинга работы почвообрабатывающего орудия заключающегося в определении глубины обработки почвы этим орудием с целью получения с помощью ультразвукового датчика, с высокой точностью и высокой частотой, непрерывно во времени, последовательности отсчетов, содержащих информацию о глубине обработки почвы, и с привязкой этой последовательности к реальному времени и к положению указанного электронного устройства в пространстве, с помощью часов реального времени и датчика ориентации, с возможностью записи указанной последовательности в энергонезависимую память и с возможностью её передачи на удаленный компьютер для обработки и хранения.The technical result of the claimed utility model is the creation of an electronic device for monitoring the operation of a tillage tool, which consists in determining the depth of tillage with this tool in order to obtain, using an ultrasonic sensor, with high accuracy and high frequency, continuously in time, a sequence of readings containing information about the depth of tillage, and with the binding of this sequence to real time and to the position of the specified electronic device in space, using a real-time clock and an orientation sensor, with the ability to record the specified sequence in non-volatile memory and with the possibility of transferring it to a remote computer for processing and storage.
Раскрытие полезной модели.Disclosure of the utility model.
Технический результат достигается тем, что устройство мониторинга работы почвообрабатывающего орудия, жестко закрепляемое на его раме с рабочими органами, содержащее корпус, микроконтроллер (МК), обеспечивающий непрерывный прием данных, поступающих от подключенных датчиков, имеющих высокую точность и частоту измерения, и энергонезависимую память с объемом, позволяющим записывать и сохранять указанные данные, согласно полезной модели дополнительно содержит блок связи с удаленным компьютером, блок часов реального времени, датчик положения устройства в пространстве, блок питания, которые соединены электрическими связями с блоком МК и расположены на печатной плате, закрепленной внутри корпуса устройства, при этом устройство содержит датчик глубины обработки почвы, в качестве которого применен ультразвуковой дальномер, закрепленный на корпусе устройства и соединенный электрическими связями с микроконтроллером.The technical result is achieved by the fact that a device for monitoring the operation of a tillage tool, rigidly fixed to its frame with working bodies, containing a housing, a microcontroller (MC), which provides continuous reception of data from connected sensors with high accuracy and measurement frequency, and non-volatile memory with volume, allowing to record and save the specified data, according to the useful model, additionally contains a communication unit with a remote computer, a real time clock unit, a device position sensor in space, a power unit, which are electrically connected to the MK unit and located on a printed circuit board fixed inside the case device, while the device contains a sensor for the depth of soil cultivation, which is used as an ultrasonic range finder, fixed on the device body and connected by electrical connections to the microcontroller.
При этом в состав блока питания входит контроллер питания и аккумуляторная батарея.In this case, the power supply includes a power controller and a rechargeable battery.
При этом датчик положения устройства в пространстве содержит трехосный акселерометр, трехосный гироскоп и трехосный магнитометр.The sensor of the device's position in space contains a triaxial accelerometer, a triaxial gyroscope, and a triaxial magnetometer.
При этом первый вход/выход блока микроконтроллера МК подключен ко входу/выходу блока памяти, второй вход/выход блока МК подключен к первому входу/выходу блока связи, третий вход/выход блока МК подключен ко входу/выходу блока часов РВ, четвертый вход/выход блока МК подключен ко входу/выходу датчика положения устройства в пространстве, выход блока МК подключен к управляющему входу блока питания, первый вход блока МК подключен к выходу состояния блока питания, второй вход блока МК подключен к выходу дальномера ультразвукового; второй вход/выход блока связи подключен к каналу связи с удаленным компьютером; при этом устройство содержит разъем питания с внутренней стороны подключен ко входу питания блока питания, а его внешняя сторона предназначена для подключения кабеля сети бортовой к устройству, причем к силовому выходу блока питания подключена шина питания, подключенная ко входам питания всех расположенных на плате блоков и к блоку дальномера ультразвукового.In this case, the first input / output of the MC microcontroller unit is connected to the input / output of the memory unit, the second input / output of the MC unit is connected to the first input / output of the communication unit, the third input / output of the MK block is connected to the input / output of the clock unit PB, the fourth input / the output of the MK unit is connected to the input / output of the device position sensor in space, the output of the MK unit is connected to the control input of the power supply, the first input of the MK unit is connected to the status output of the power supply, the second input of the MK unit is connected to the output of the ultrasonic range finder; the second input / output of the communication unit is connected to a communication channel with a remote computer; in this case, the device contains a power connector on the inside connected to the power supply input of the power supply, and its external side is designed to connect the onboard network cable to the device, and a power bus is connected to the power output of the power supply, connected to the power inputs of all units located on the board and to ultrasonic rangefinder unit.
При этом корпус устройства выполнен герметичным и радиопрозрачным. In this case, the body of the device is made sealed and radio-transparent.
Сокращения:Abbreviations:
ЗУ – запоминающее устройство;ZU - storage device;
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство;ROM - read only memory;
МК – микроконтроллер;MK - microcontroller;
ПО – программное обеспечение;Software - software;
РВ – реальное время. РВ - real time.
Перечень фигур.List of figures.
Фиг.1. Структурная схема заявляемого устройства.Fig. 1. Block diagram of the proposed device.
Фиг.2 Схема определения глубины обработки почвы.Fig. 2 Scheme for determining the depth of tillage.
Фиг. 3 Графики данных от датчиков 4 и 6: 3.а- данные от дальномера 6; 3.б-данные от гироскопа; 3.в-данные магнитометра; 3.г- акселерометра.FIG. 3 Graphs of data from
Перечень позиций.List of positions.
1 – блок микроконтроллера (МК);1 - microcontroller unit (MK);
2 – блок связи с удаленным компьютером;2 - communication unit with a remote computer;
3 – блок часов реального времени (РВ);3 - block of real time clock (RW);
4 – датчик положения устройства в пространстве;4 - device position sensor in space;
5 – блок питания;5 - power supply unit;
6 – дальномер ультразвуковой;6 - ultrasonic range finder;
7 – контроллер питания;7 - power controller;
8 – батарея аккумуляторная;8 - rechargeable battery;
9 – блок памяти;9 - memory block;
10 – корпус заявляемого устройства;10 - body of the claimed device;
11 – плата печатная;11 - printed circuit board;
12 – разъем питания;12 - power connector;
13 – шина питания;13 - power bus;
14 – связь с гравитационным полем земли;14 - connection with the gravitational field of the earth;
15 – связь с магнитным полем земли;15 - connection with the earth's magnetic field;
16 – канал акустический;16 - acoustic channel;
16.1 и 16.2 – сигнал акустический, соответственно, излучаемый и отраженный;16.1 and 16.2 - acoustic signal, respectively, emitted and reflected;
17 – сеть бортовая электропитания;17 - onboard power supply network;
18 - первый, 19 - второй, 20 – третий и 21 - четвертый входы/выходы блока 1 МК;18 - first, 19 - second, 20 - third and 21 - fourth inputs / outputs of
22 – выход блока 1 МК;22 - output of
23 и 24 – первый и второй входы блока 1 МК, соответственно;23 and 24 - the first and second inputs of
25 – платформа;25 - platform;
26 – первая связь жесткая механическая;26 - the first connection is rigid mechanical;
27 – вторая связь жесткая механическая;27 - the second connection is rigid mechanical;
28 – рама сельскохозяйственного орудия;28 - agricultural implement frame;
29 – заявляемое устройство;29 - the claimed device;
30 – обрабатывающие органы сельскохозяйственного почвообрабатывающего орудия;30 - processing organs of an agricultural tillage tool;
31 – почва, обрабатываемая сельхозорудием;31 - soil cultivated with agricultural implements;
32 – канал связи с удаленным компьютером;32 - communication channel with a remote computer;
Осуществление полезной модели. Implementation of the utility model.
Заявляемое устройство 29 мониторинга работы почвообрабатывающего орудия предназначено для установки на сельскохозяйственное почвообрабатывающее орудие с целью получения в реальном времени последовательности отсчётов цифровых значений, содержащих как информацию о глубине обработки почвы 31, так и информацию, позволяющую производить выявление и фиксацию фактов некорректной эксплуатации сельскохозяйственного почвообрабатывающего орудия, таких как: несоблюдение правил выглублений, несоблюдение скоростного режима, несоблюдение координации при перемещении и пр., как во время хода указанного сельскохозяйственного орудия, так и во время его стоянки, путем измерения расстояния от рамы 28 указанного орудия до почвы 31, регистрации полученных отсчетов расстояния и отсчетов, поступающих от датчика ориентации, и передачи этих отсчетов на удаленный компьютер. The claimed
Заявляемое устройство 29 (фиг. 1, фиг. 2), жестко закрепляемое на раме 28 почвообрабатывающего орудия, содержит: The inventive device 29 (Fig. 1, Fig. 2), rigidly attached to the
блок 1 микроконтроллера (далее- МК), блок 2 связи с удаленным компьютером, блок 3 часов реального времени (РВ), датчик 4 положения устройства в пространстве, блок 5 питания, блок 9 памяти, расположенные на плате 11 печатной, закрепленной в корпусе 10, с расположенным на нем разъемом 12 питания. microcontroller unit 1 (hereinafter referred to as MC),
В состав блока 5 питания может входить контроллер 7 питания и батарея 8 аккумуляторная (фиг.1).The
Устройство 29 также содержит датчик 6 глубины обработки почвы 31, в качестве которого применён ультразвуковой дальномер, закрепленный на корпусе 10 устройства 29 и соединенный электрическими связями с блоком 1 МК.The
Блок 1 МК с помощью электрических связей подключен к другим блокам заявляемого устройства 29, а именно: первый 18 вход/выход блока 1 МК подключен ко входу/выходу блока 9 памяти, второй 19 вход/выход блока 1 МК подключен к первому входу/выходу блока 2 связи, третий 20 вход/выход блока 1 МК подключен ко входу/выходу блока 3 часов РВ, четвертый 21 вход/выход блока 1 МК подключен ко входу/выходу датчика 4 положения устройства в пространстве, выход 22 блока 1 МК подключен к управляющему входу блока 5 питания, первый 23 вход блока 1 МК подключен к выходу состояния блока 5 питания, второй 24 вход блока 1 МК подключен к выходу дальномера 6 ультразвукового. Второй вход/выход блока 2 связи подключен к каналу 32 связи с удаленным компьютером. Разъем 12 питания с внутренней стороны подключен ко входу питания блока 5 питания, а его внешняя сторона предназначена для подключения кабеля сети 17 бортовой к устройству 29. К силовому выходу блока 5 питания подключена шина 13 питания, подключенная (на схеме не показано) ко входам питания всех расположенных на плате блоков и к блоку 6 дальномера ультразвукового.
Блок 1 МК осуществляет управление всеми блоками устройства 29 и обмен данными между ними. Он работает под управлением программного обеспечения (ПО), расположенного в его внутреннем ПЗУ. Блок 1 МК может быть выполнен, например, на микросхеме STM32F746ZG (https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f746zg.html, опубликовано 05.06.2012) с необходимой для ее работы обвязкой (обвязка – элементы и схема, необходимые для подключения и нормальной работы микросхемы в составе какого-либо устройства. Википедия).
Блок 2 связи осуществляет двухстороннюю связь по физическому каналу 32 связи заявляемого устройства 29 с удаленным компьютером. Физический канал 32 связи может быть как проводной, так и беспроводной. Например, беспроводный канал может быть построен с использованием технологии Wi-Fi, при этом в качестве блока 2 связи может быть использован модуль ATWINC1510 (https://www.digikey.com/product-detail/en/microchip-technology/ATWINC1510-MR210PB/ATWINC1510-MR210PB-ND/5358311, опубликовано 11.04.2017). Техническое решение, использующее технологию Wi-Fi для реализации канала 32 связи, приведено в качестве конкретного, но не ограничивающего примера. Специалисту в данной области техники будет понятно, что для реализации канала 32 связи возможно применение и других, не изменяющих заявленное полезная модель по существу, технических решений, с использованием как беспроводных, так и проводных каналов связи.The
Блок 3 часов РВ осуществляет отсчет текущего времени, которое используется для привязки данных, поступающих от дальномера 6 ультразвукового и от датчика 4 положения устройства в пространстве к текущему времени. Блок 3 часов РВ может быть выполнен, например, на микросхеме DS189A (https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/real-time-clocks/DS189A.html, опубликовано 24.02.2018) с необходимой для ее работы обвязкой, включающей кварцевый резонатор и элемент электропитания.
Датчик 4 положения устройства в пространстве предназначен для получения информации о положении заявляемого устройства 29 в пространстве. Датчик 4 позволяет распознавать движения, повороты и наклоны устройства 29. Информация, полученная от датчика 4 после обработки на удаленном компьютере, используется для контроля качества работ, производимых почвообрабатывающим сельскохозяйственным орудием, например, для контроля правильности выполнения операции выглубления на соответствующих участках обрабатываемого поля. Так же эта информация используется для фиксации фактов несанкционированного изменения параметров сельхозорудия. Датчик 4 положения устройства в пространстве содержит: трехосный акселерометр, трехосный гироскоп и трехосный геомагнитометр. В своей работе он использует гравитационное поле 14 и магнитное поле 15 Земли. Датчик 4 положения устройства в пространстве может быть выполнен, например, на основе электронного модуля BNO055 (https://www.bosch-sensortec.com/products/smart-sensors/bno055.html, опубликовано 30.01.2016), который содержит все перечисленные выше элементы.The
Дальномер 6 ультразвуковой предназначен для измерения расстояния Xi от точки крепления заявляемого устройства 29 на раме 28 сельхозорудия до обрабатываемой этим сельхозорудием почвы 31. Значения Xi в дальнейшем, на удаленном компьютере, используются для расчета глубины обработки почвы 31. В заявляемом устройстве 29 применен ультразвуковой дальномер т.к. механические устройства, применяемые для таких измерений, имеют сложную конструкцию, обладают малой надежностью и имеют большую погрешность измерения, а показания оптических устройств, предназначенных для подобных измерений, сильно зависят от погодных условий. В заявляемом устройстве 29 может быть использован ультразвуковой прецизионный всепогодный интеллектуальный дальномер марки MB7389 (https://www.maxbotix.com/Ultrasonic_Sensors/MB7389.htm, опубликовано 04.12.2015). Он закреплен на нижнем торце корпуса 10 заявляемого устройства 29 и соединен электрической связью с входом 24 блока 1 МК.The
Блок 5 питания предназначен для обеспечения питанием всех блоков заявляемого устройства 29 через подключенную к нему шину 13 питания, к которой подключены входы питания (на схеме не показано) указанных блоков. Блок 5 питания состоит из контроллера 7 питания и батареи 8 аккумуляторной (фиг. 1). Контроллер 7 питания предназначен для поддержания непрерывно во времени нужного уровня стабилизированного напряжения питания на шине 13 питания как при колебаниях напряжения (UБСП) в сети 17 бортовой питания, так и при выключении UБСП в сети 17 и, при необходимости, для заряда батареи 8 аккумуляторной. Для обеспечения непрерывности питания шины 13 при исчезновении UБСП напряжения бортовой сети 17 контроллер 7 питания отключается от сети 17 и подключается к батарее 8 аккумуляторной. Батарея 8 аккумуляторная предназначена для обеспечения питания блоков заявляемого устройства 29, когда отсутствует напряжение питания UБСП. Контроллер 7 питания может быть выполнен, например, на последовательно включенных микросхемах LM76003 (http://www.ti.com/product/LM76003, опубликовано 28.10.2017), BQ23170 (http://www.ti.com/product/BQ23170, опубликовано 06.09.2011) и TPS63021 (http://www.ti.com/product/TPS63021, опубликовано 20.07.2014) с соответствующей обвязкой. В качестве батареи 8 аккумуляторной может быть использован один или несколько аккумуляторов типа NCR18650B LiIon MH12210 (http://batterex.com.ua/rechargeable-batteries/18650_batteries/18650_unprotected/18650_panasonic_ncr18650b_3310, опубликовано 05.11.2019.).The
Блок 9 памяти, представляющий собой энергонезависимое запоминающее устройство, предназначен для временного хранения информационных пакетов, отправляемых на удаленный компьютер. Информационные пакеты формируются блоком 1 МК из данных, поступающих в реальном времени от дальномера 6, датчика 4 положения устройства в пространстве, блока 3 часов РВ и блока 5 питания. Блок 9 памяти может быть выполнен, например, в виде электронного узла, включающего в себя модуль памяти TS32GUSDC10I, https://www.chipdip.ru/product/ts32gusdc10i-transcend-industrial-32gb опубликовано 28.01.2017) и разъем (не показан). При этом модуль памяти TS32GUSDC10I представляет собой EEPROM. Он выполнен в формате microSD. Разъем (не показан) предназначен для механической фиксации указанного модуля на плате 11 печатной и для подключения этого модуля к цепям электрической схемы заявляемого устройства 29. The
Корпус 10 представляет собой герметичную коробку. Внутри корпуса 10 располагается плата 11 печатная. В одну их стенок корпуса вмонтирован герметичный разъем 12 питания.The
Корпус 10 выполнен радиопрозрачными для свободного прохождения сквозь него электромагнитного излучения канала 32 связи.The
Корпус 10 содержит крепежные элементы. Они предназначены для установки и фиксации корпуса 10 на платформе 25 с помощью первой 26 жесткой связи, представляющей собой болтовое соединение. The
Платформа 25 предназначена для фиксации заявляемого устройства 29 на раме 28 (фиг.1) сельхозорудия. Для этого платформа 25 соединена с рамой 28 с помощью второй 27 жесткой связи, представляющей собой неразборное соединение, например сварное или клеевое. Платформа 25 выполнена в виде плоской металлической пластины и имеет крепежные отверстия для болтового соединения первой 26 жесткой связи. The
Работа.Work.
Устройство 29 может быть установлено на раму самоходного транспортного средства или на раму прицепного сельскохозяйственного почвообрабатывающего орудия, такого как плуг, культиватор, борона, мульчировщик, сеялка, и т.п. The
На раме одного почвообрабатывающего сельхозорудия, в зависимости от его конструкции и решаемых задач, может быть размещено от одного до трех или более заявляемых устройств 29.On the frame of one tillage agricultural equipment, depending on its design and the tasks being solved, from one to three or more of the claimed
После установки заявляемого устройства 29 на указанное выше сельскохозяйственное орудие (фиг.2) измеряют расстояние Y от рамы 28 сельскохозяйственного орудия до нижнего края обрабатывающих рабочих органов 30, таких как лемех плуга, лапа культиватора, диск бороны, сошника сеялки и т.д. Далее значение Y считается постоянным и известным. Заявляемое устройство 29 с помощью ультразвукового дальномера 6 измеряет расстояние Х от рамы 28 до почвы 31. Глубина обработки почвы Z является разницей значений Y и Х.After installing the
Работа устройства 29 заключается в том, что им производится измерение расстояния Х во время движения сельскохозяйственного почвообрабатывающего орудия по полю, в режиме реального времени, с точностью ±(10) мм. При этом данные, получаемые от дальномера 6 и датчика 4 положения устройства в пространстве блоком 1 МК, упаковываются, сжимаются и записываются им в блок 9 памяти, после чего, с помощью блока 2 связи и подключенного к нему канала 32 связи, эти данные передаются на удаленный компьютер. The operation of the
Задачи, решаемые устройством 29 в процессе работы: Tasks solved by
1. Получение информации содержащей сведения о фактической глубине обработки почвы 31 сельскохозяйственным почвообрабатывающим орудием. 1. Obtaining information containing information about the actual depth of soil cultivation with 31 agricultural tillage tools.
2. Получение информации позволяющей производить выявление и фиксацию фактов некорректной эксплуатации сельскохозяйственного почвообрабатывающего орудия (отсутствие выглублений указанного орудия при разворотах, высокая скорость его передвижения на перегонах, высокая и низкая скорость обработки почвы этим орудием и пр.). 2. Obtaining information that allows for the identification and recording of the facts of incorrect operation of agricultural tillage tools (no sinking of the specified tool during turns, high speed of its movement on the tracks, high and low speed of tillage with this tool, etc.).
3. Получение информации, позволяющей производить выявление и фиксацию фактов несанкционированного изменения параметров сельскохозяйственного орудия, в случаях, когда эти изменения сказываются на глубине обработки почвы 31. 3. Obtaining information that allows to identify and record the facts of unauthorized changes in the parameters of agricultural implements, in cases where these changes affect the depth of
Работа заявляемого устройства 29 происходит следующим образом.The operation of the claimed
При включении напряжения питания UБСП сети 17 бортовой начинает работать блок 5 питания и на его силовом выходе генерируется напряжение, поступающее на шину 13 питания, с которой оно поступает на все блоки устройства 29. При этом блок 1 МК начинает работать под управлением программного обеспечения (ПО), расположенного в его внутреннем ПЗУ. В начале работы блок 1 МК устанавливает все электронные блоки заявляемого устройства 29 в исходное состояние и инициализирует их работу. В дальнейшем блок 1 МК осуществляет управление несколькими, протекающими одновременно, процессами, обеспечивающими работу заявляемого устройства 29. Основные из них: When the supply voltage U of the BSP of the
а) прием, обработка и регистрация данных дальномера 6 ультразвукового; a) reception, processing and registration of data from the
б) прием, обработка и регистрация данных датчика 4 положения устройства в пространстве; b) reception, processing and registration of data from the
в) передача данных на удаленный компьютер;c) data transfer to a remote computer;
г) управление блоком питания. d) power supply control.
Процесс (а) запускается после получения очередного отсчета Xi от дальномера 6. Указанный отсчет формируется следующим образом. Дальномер 6 с помощью своего излучателя генерирует в окружающее его воздушное пространство акустический сигнал, представляющий собой импульсно-модулированные акустические колебания с несущей частотой 42 кГц, находящейся в ультразвуковом диапазоне. Диаграмма направленности излучателя имеет небольшую ширину, что позволяет сконцентрировать значительную долю энергии излучаемого дальномером 6 сигнала 16.1 в одном направлении, а именно в направлении почвы 31, расстояние до которой надо измерить (см. фиг.1). Далее, акустический сигнал 16.2, отраженный от почвы 31, улавливается приемным трактом дальномера 6 ультразвукового, электронным блоком которого фиксируется промежуток времени ∆t между моментом излучения акустического сигнала 16.1 и моментом поступления отраженного акустического сигнала 16.2. По полученному значению ∆t дальномер 6 ультразвуковой вычисляет расстояние от него до почвы 31 и получает очередной отсчет Xi расстояния, используя который система обработки может определить глубину обработки почвы 31. Полученный отсчет Xi поступает на выход дальномера 6 ультразвукового и далее на вход 24 блока микроконтроллера. При использовании в заявляемом устройстве 29 в качестве дальномера 6 ультразвукового вышеуказанного ультразвукового прецизионного всепогодного дальномера марки MB7389 частота поступления на его выход отсчетов Xi равна 6.67 Гц. Process (a) starts after receiving the next count X i from the
Очередной отсчет Xi с выхода дальномера 6 поступает на вход 24 блока 1 МК. При этом блок 1 МК через третий 20 вход/выход читает содержимое внутренних регистров блока 3 часов реального времени, содержащих текущее время Ti, упаковывает полученные отсчеты Xi и Ti в информационный пакет Pi и отправляет его через первый 18 вход/выход блока 1 МК в блок 9 памяти для записи и последующего хранения до момента его отправки на удаленный компьютер. На этом процесс (а) завершается. Одновременно может существовать несколько таких процессов, т.к., например, новый отсчет Xi+1 может поступить до завершения обработки отсчета Xi. The next count X i from the output of the
Процесс (б) запускается при поступлении очередного отсчета Vj от датчика 4 положения устройства в пространстве. Очередной отсчет Vj состоит из очередных отсчетов значений от гироскопа, магнитометра и акселерометра. Они поступают из соответствующих внутренних регистров датчика 4 положения устройства в пространстве на его вход/выход и далее на четвертый 21 вход/выход блока 1 МК. При этом блок 1 МК через третий 20 вход/выход читает содержимое внутренних регистров блока 3 часов реального времени, содержащих текущее время Tj, упаковывает полученные отсчеты Vj и Tj в информационный пакет Pj и отправляет его через первый 18 вход/выход в блок 9 памяти для записи и последующего хранения до момента его отправки на удаленный компьютер. На этом процесс (б) завершается. Одновременно может существовать несколько таких процессов, т.к., например, новый отсчет Vj+1 может поступить до завершения обработки отсчета Vj.Process (b) starts when the next reading V j from the
Процесс (в) запускается в начале работы устройства 29. Он отслеживает наличие информационных пакетов в блоке 9 памяти, предназначенных для отправки на удаленный компьютер. Если такие пакеты есть, процесс (в) инициирует блок 2 связи на его подключение каналу 32 связи. Затем процесс (в) устанавливает связь с удаленным компьютером. После чего информационные пакеты, готовые к передаче, передаются блоком 1 МК из блока 9 памяти, через первый 18 вход/выход блока 1 МК и через второй 19 вход/выход блока 1 МК на первый вход/выход блока 2 связи, который передает их далее в канал 32 связи. После завершения передачи последнего пакета, требующего отправки на удаленный компьютер, связь по каналу 32 связи завершается и процесс (в) переходит в состояние ожидания новых информационных пакетов, готовых к передаче на удаленный компьютер.Process (c) starts at the beginning of operation of the
Процесс (г), осуществляющий управление блоком 5 питания, запускается в начале работы заявляемого устройства 29 и существует до окончания его работы. При этом работа устройства 29 подчиняется следующим правилам:Process (d), which controls the
1. Устройство 29 работает (осуществляет сбор информации от датчиков, ее обработку и передачу по каналу 32 связи на удаленный компьютер) всегда, когда на разъеме 12 питания присутствует напряжение UБСП (сеть 17 бортовая включена).1.
2. Если заряд батареи 8 аккумуляторной не полный, и на разъеме 12 питания присутствует напряжение UБСП (сеть 17 бортовая включена), контроллер 7 питания осуществляет заряд батареи 8 аккумуляторной.2. If the charge of the
3. Если на разъеме 12 питания напряжение UБСП выключается, заявляемое устройство 29 переключается на работу от батареи 8 аккумуляторной. В этом случае заявляемое устройство 29 осуществляет сбор информации от датчиков, ее обработку и запись в блок 9 памяти, но передача информации по каналу 32 связи не ведется. При разряде батареи 8 аккумуляторной до заданного значения, заявляемое устройство 29 завершает все процессы и выключается.3. If the voltage U BSP is turned off at the power connector 12, the claimed
4. Если на разъеме 12 питания отсутствует UБСП (Сеть 17 бортовая выключена), а устройство 29 работает от батареи 8 аккумуляторной, и если оно находится без движения более заданного интервала времени (TC1), например более 4 часов, то блок 1 МК завершает все процессы и выключает устройство 29. Наличие движения заявляемого устройства 29 или его отсутствие определяется блоком 1 МК на основании данных, поступающих от дальномера 6 и датчика 4 положения устройства в пространстве.4. If there is no U BSP on the power connector 12 (the
Исходя из выше сказанного, включение неработающего заявляемого устройства 29 происходит всегда, когда включается напряжение питания UБСП в сети 17 бортовой. При этом, во время последующей работы, контроллер 7 питания самостоятельно отслеживает уровень напряжения батареи 8 аккумуляторной и при необходимости включает ее зарядку. При выключении напряжения питания UБСП в сети 17 бортовой контроллер 7 питания самостоятельно отключается от неё и подключается к батарее 8 аккумуляторной. При этом напряжение на шине 13 питания не изменяется. Процесс (г) контролирует состояние блока 5 питания с помощью логических и аналоговых сигналов, поступающих из блока 5 питания на вход 23 блока 1 МК. Аналоговые сигналы представляют собой напряжения, характеризующие работу блока 5 питания. Они, через заданные интервалы времени, измеряются внутренним аналого-цифровым преобразователем (АЦП) блока 1 МК. Полученные значения этих напряжений упаковываются и сжимаются, после чего блок 1 МК формирует из них информационные пакеты, которые затем записывает в блок 9 памяти для последующей передачи на удаленный компьютер. Процесс (г) так же сравнивает полученные значения этих напряжений с эталоном и, если эти значения выходят за пределы допустимых значений, блоком 1 МК фиксируется аварийная ситуация, после чего он завершает все процессы и выключает устройство 29. Одним из логических сигналов, поступающих на вход 23 блока 1 МК, является сигнал, указывающий на присутствие напряжение питания UБСП в сети 17 бортовой. Выключение напряжения в сети 17 означает, что трактор, буксирующий сельскохозяйственное орудие, остановлен и его двигатель заглушен. При этом, как сказано выше, контроллер 7 питания самостоятельно переключается на батарею 8 аккумуляторную, и энергия на питание заявляемого устройства 29 начинает поступать от нее. Блок 1 МК начинает контролировать время обездвиженности устройства 29 по содержимому отсчетов, поступающих от дальномера 6 и датчика 4 положения устройства в пространстве. Когда время обездвиженности достигает заданного значения TC1, блок 1 МК завершает все процессы и выключает заявляемое устройство 29. Время TC1 необходимо для фиксации фактов несанкционированного изменения параметров сельскохозяйственного орудия. Оно задается при настройке заявляемого устройства 29. Если устройство 29 было включено, и работало от батареи 8 аккумуляторной, то при включении напряжения питания UБСП в сети 17 бортовой, контроллер 7 питания самостоятельно отключается от батареи 8 аккумуляторной и подключается к сети 17 бортовой, а блок 1 МК включает питание блока 2 связи, после чего работа устройства 29 полностью восстанавливается.Based on the foregoing, the inclusion of the inoperative claimed
Все информационные пакеты, кроме самих значений отсчетов, таких как отсчет от дальномера 6, отсчеты от датчика 4 положения устройства в пространстве, отсчеты значений напряжений от блока 5 питания, содержат идентификатор типа отсчета, метку времени и идентификатор информационного пакета, включающий идентификатор заводского номера заявляемого устройства 29. Идентификатор заводского номера заявляемого устройства 29 считывается блоком 1 МК из регистра заводского номера микросхемы микроконтроллера STM32F746ZG блока 1 МК. All information packets, except for the readout values themselves, such as the readout from the
Процесс формирования блоком 1 МК информационных пакетов из данных, поступающих от датчиков и от других источников информации, включает операцию сжатия этих данных с целью уменьшения их объема, что необходимо из-за ограниченной пропускной способности канала 32 связи.The process of forming information packets by
На фиг. 3 показаны графики, построенные по данным, представляющим собой измеренные значения параметров, полученных от дальномера 6 и от датчика 4 положения устройства в пространстве при обработке почвы 31 сельскохозяйственным орудием (культиватором). На указанных графиках, оси абсцисс являются осями времени t в секундах, а оси ординат соответствуют конкретным измеряемым параметрам. Длительность приведенных фрагментов равна 110 секунд. Все графики синхронизированы друг с другом во времени. После обработки этих данных удаленным компьютером специалисты делают выводы о качестве обработки почвы 31 культиватором. При обнаружении некорректно обработанных участков поля (или поля в целом) владелец может запустить обработку повторно.FIG. 3 shows graphs constructed from data representing the measured values of the parameters obtained from the
На фиг.3.а показан график, построенный по данным, поступающим от дальномера 6; на фиг. 3.б приведен график, построенный по данным, поступившим от гироскопа; на фиг. 3.в приведен график, построенный по данным, поступившим от магнитометра; на фиг. 3.г приведен график, построенный по данным, поступившим от акселерометра. Все эти данные поступили во время движения культиватора при обработке поля. Выбран характерный момент движения культиватора, а именно, движение в момент разворота культиватора на 180 градусов в конце поля. На графиках показаны исходные, не обработанные данные. На графиках хорошо видны характерные моменты при развороте орудия:Fig. 3.a shows a graph plotted according to the data received from the
1) 0 – 10 секунд. Линейное движение культиватора в конце поля. Дальномер на высоте 820 мм над почвой 31.1) 0 - 10 seconds. Linear movement of the cultivator at the end of the field. Distance meter 820 mm above the
2) 10 – 35 секунд. Начало выглубления, подъем обрабатывающих органов 30 культиватора из почвы 31. При этом дальномер 6 поднимается на высоту 1050 мм над почвой 31.2) 10 - 35 seconds. The beginning of sinking, lifting the cultivator's working
3) 35 – 55 секунд. Выезд трактора с культиватором с текущей полосы за пределы обрабатываемого участка поля, разворот его на 180º и заход на новую полосу обрабатываемого участка поля.3) 35 - 55 seconds. Driving a tractor with a cultivator from the current lane outside the cultivated area of the field, turning it 180º and entering a new lane of the cultivated area of the field.
4) 55 – 65 секунд. Опускание обрабатывающих органов 30 до почвы 31, дальномер 6 опускается с высоты 1050 мм на высоту 870 мм.4) 55 - 65 seconds. Lowering the
5) 65 – 100 секунд. Движение обрабатывающих органов 30 культиватора по поверхности почвы 31. Дальномер 6 на высоте 870 мм над почвой 31.5) 65 - 100 seconds. The movement of the cultivator's working
6) 100 – 110 секунд. Заглубление обрабатывающих органов 30 культиватора на нужную глубину. В конце операции дальномер 6 расположен на высоте 820 мм над почвой 31.6) 100 - 110 seconds. Deepening of the cultivator's
Разворот культиватора на 180º и изменения положения заявляемого устройства 29 относительно магнитного поля 15 земли хорошо видны по показаниям магнитометра на фиг. 3.в.The rotation of the cultivator by 180º and changes in the position of the
Изменения положения заявляемого устройства 29 при этих операциях хорошо видны по показаниям гироскопа фиг. 3.б.Changes in the position of the
Ускорения, испытываемые заявляемым устройством 29 во время операций выглубления и разворота, хорошо видны на графике фиг. 3.г. The accelerations experienced by the
Приведенные на фиг. 3 графики показывают практическую ценность заявляемого устройства 29, а именно:Shown in FIG. 3 graphs show the practical value of the claimed
– получение сведений о фактической глубине обработки почвы 31 сельскохозяйственным почвообрабатывающим орудием; - obtaining information about the actual depth of tillage with 31 agricultural tillage tools;
– выявление и фиксация фактов некорректной эксплуатации сельскохозяйственного почвообрабатывающего орудия, например отсутствие выглублений при разворотах, высокая скорость передвижения орудия на перегонах, высокая и низкая скорость обработки почвы 31; - Revealing and fixing the facts of incorrect operation of agricultural tillage tools, for example, the absence of sinkholes during turns, high speed of movement of the tool on the hauls, high and low speed of
– выявление и фиксация фактов несанкционированного изменения параметров сельскохозяйственного орудия.- Revealing and fixing the facts of unauthorized changes in the parameters of agricultural implements.
Все это позволяет сельхозпредприятию в конечном итоге повысить качество выпускаемой продукции, поднять производительность труда и повысить его экономическую эффективность. All this allows the agricultural enterprise to ultimately improve the quality of its products, raise labor productivity and increase its economic efficiency.
Промышленная применимость.Industrial applicability.
Заявляемое устройство позволяет обеспечить непрерывную фиксацию с высокой точностью и частотой процесса измерения глубины обработки почвы и сохранение на удаленном компьютере владельца поля всей последовательности производимых измерений, с идентификатором обрабатывающего сельскохозяйственного орудия и других важных параметров, давая таким образом возможность получать наиболее достоверные информационные сведения о качестве выполнения технологического процесса почвообрабатывающими машинами, орудиями, позволяя принимать последующие решения.The inventive device allows for continuous fixation with high accuracy and frequency of the process of measuring the depth of tillage and saving on the remote computer of the owner of the field the entire sequence of measurements, with the identifier of the processing agricultural implement and other important parameters, thus making it possible to obtain the most reliable information about the quality of performance technological process with tillage machines, implements, allowing subsequent decisions to be made.
Заявляемое устройство позволяет фермеру изучать информацию о качестве обработки почвы во время выполнения сельскохозяйственных работ, позволяет сохранять измеренные значения, определенные датчиками, в зависимости от конкретного местоположения, и таким образом, создавать топологическую карту состояния почвы. The inventive device allows the farmer to study information about the quality of soil cultivation during agricultural work, allows you to save the measured values determined by sensors, depending on a specific location, and thus create a topological map of the state of the soil.
Заявляемое устройство найдет применение в системе точного (координатного) земледелия. The claimed device will find application in a precision (coordinate) farming system.
Источники информации.Sources of information.
1. Патент РФ на полезную модель №102108 Устройство для определения фактической глубины хода рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий. Заявка №2010139193, МПК G01B13/00. Патентообладатель ГНУ СКС ВИМ Россельхозакадемии (RU). Опубликовано 10.02.2011. Прекратил действие.1. RF patent for useful model No. 102108 Device for determining the actual depth of travel of the working bodies of tillage machines and tools. Application No. 2010139193, IPC G01B13 / 00. Patent holder of GNU SKS VIM of the Russian Agricultural Academy (RU). Published on February 10th, 2011. Has ceased to act.
2. Патент РФ на полезную модель №110476. Устройство для определения глубины обработки почвы. Заявка №2011111469; МПК G01B 13/00. Патентообладатель ФГНУ "Росинформагротех» (RU). Опубликовано: 20.11.2011. Прекратил действие.2. RF patent for a useful model No. 110476. Device for determining the depth of soil cultivation. Application No. 2011111469;
3. Патент РФ на полезную модель №191181 Устройство измерения глубины обработки почвы при испытании почвообрабатывающих машин и орудий. Заявка №2019108298; МПКG01B 3/00, A01B 63/00. Патентообладатель ФГБНУ "Росинформагротех" (RU). Опубликовано:29.07.2019. Наиболее близкий аналог.3. RF patent for useful model No. 191181 Device for measuring the depth of soil cultivation when testing tillage machines and tools. Application No. 2019108298;
4. Ультразвуковой датчик приближения Эскорт ДГВ-200. Интернет-ресурс https://www.fmeter.ru/infocenter/helpful/dgv-200-glubina-poseva/ . Опубликовано 13.09.2019;4. Ultrasonic proximity sensor Escort DGV-200. Internet resource https://www.fmeter.ru/infocenter/helpful/dgv-200-glubina-poseva/. Published on 09/13/2019;
https://www.fmeter.ru/download/_ftp/ultrazvukovoj-datchik-priblizhenija/eskort-DVG-200/Руководство_пользователя_DGV-200.pdf . Опубликовано 13.09.2019.https://www.fmeter.ru/download/_ftp/ultrazvukovoj-datchik-priblizhenija/eskort-DVG-200/User_Guide_DGV-200.pdf. Published on September 13th, 2019.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118170U RU200554U1 (en) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | Device for monitoring the work of a tillage tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118170U RU200554U1 (en) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | Device for monitoring the work of a tillage tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU200554U1 true RU200554U1 (en) | 2020-10-29 |
Family
ID=73399129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020118170U RU200554U1 (en) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | Device for monitoring the work of a tillage tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU200554U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220824U1 (en) * | 2023-03-09 | 2023-10-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса" (ФГБНУ "Росинформагротех") | DEVICE FOR MEASURING AND MAPPING THE DEPTH OF STROKE OF WORKING UNITS OF SOIL TILLAGE MACHINES AND IMPLEMENTS |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU102108U1 (en) * | 2010-09-23 | 2011-02-10 | Государственное научное учреждение Северо-Кавказская опытная станция Всероссийского научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства Российской Академии Сельскохозяйственных наук (ГНУ СКС ВИМ Россельхозакадемии) | DEVICE FOR DETERMINING THE ACTUAL DEPTH OF THE WORK OF THE WORKING BODIES OF SOIL PROCESSING MACHINES AND TOOLS |
| RU2537908C2 (en) * | 2013-03-06 | 2015-01-10 | Государственное научное учреждение Агрофизический научно-исследовательский институт Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ АФИ Россельхозакадемии) | Device for subsurface measuring agrotechnological characteristics of soil arable layer in motion |
| RU2580449C2 (en) * | 2012-08-09 | 2016-04-10 | СиЭнЭйч ИНДАСТРИАЛ КЭНАДА, ЛТД. | System and method of controlling soil cultivation with agricultural tool (versions) |
| RU169705U1 (en) * | 2016-07-01 | 2017-03-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО СПбГАУ) | Device for setting and monitoring the work of the tillage packer roller |
| JP6384063B2 (en) * | 2014-02-26 | 2018-09-05 | 井関農機株式会社 | Seedling transplanter |
| FR3071380A1 (en) * | 2017-09-27 | 2019-03-29 | Grv | AGRICULTURAL VEHICLE WITH IN-DEPTH CONTROL OF A SWIVEL TOOL HOLDER |
| RU191181U1 (en) * | 2019-03-22 | 2019-07-29 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса" (ФГБНУ "Росинформагротех") | DEVICE FOR MEASURING DEPTH OF SOIL PROCESSING AT TESTING OF SOIL PROCESSING MACHINES AND IMPLEMENTS |
-
2020
- 2020-06-02 RU RU2020118170U patent/RU200554U1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU102108U1 (en) * | 2010-09-23 | 2011-02-10 | Государственное научное учреждение Северо-Кавказская опытная станция Всероссийского научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства Российской Академии Сельскохозяйственных наук (ГНУ СКС ВИМ Россельхозакадемии) | DEVICE FOR DETERMINING THE ACTUAL DEPTH OF THE WORK OF THE WORKING BODIES OF SOIL PROCESSING MACHINES AND TOOLS |
| RU2580449C2 (en) * | 2012-08-09 | 2016-04-10 | СиЭнЭйч ИНДАСТРИАЛ КЭНАДА, ЛТД. | System and method of controlling soil cultivation with agricultural tool (versions) |
| RU2537908C2 (en) * | 2013-03-06 | 2015-01-10 | Государственное научное учреждение Агрофизический научно-исследовательский институт Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ АФИ Россельхозакадемии) | Device for subsurface measuring agrotechnological characteristics of soil arable layer in motion |
| JP6384063B2 (en) * | 2014-02-26 | 2018-09-05 | 井関農機株式会社 | Seedling transplanter |
| RU169705U1 (en) * | 2016-07-01 | 2017-03-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО СПбГАУ) | Device for setting and monitoring the work of the tillage packer roller |
| FR3071380A1 (en) * | 2017-09-27 | 2019-03-29 | Grv | AGRICULTURAL VEHICLE WITH IN-DEPTH CONTROL OF A SWIVEL TOOL HOLDER |
| RU191181U1 (en) * | 2019-03-22 | 2019-07-29 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса" (ФГБНУ "Росинформагротех") | DEVICE FOR MEASURING DEPTH OF SOIL PROCESSING AT TESTING OF SOIL PROCESSING MACHINES AND IMPLEMENTS |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220824U1 (en) * | 2023-03-09 | 2023-10-04 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса" (ФГБНУ "Росинформагротех") | DEVICE FOR MEASURING AND MAPPING THE DEPTH OF STROKE OF WORKING UNITS OF SOIL TILLAGE MACHINES AND IMPLEMENTS |
| RU223277U1 (en) * | 2023-06-21 | 2024-02-12 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR RECORDING AND STORING INFORMATION DURING OPERATION OF A COMPLEX TECHNICAL SYSTEM |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11315258B1 (en) | Optical system for tracking the heading and position of an implement compared to the pulling tractor and other uses | |
| EP3878255B1 (en) | Method and system for estimating surface roughness of ground for an off-road vehicle to control steering | |
| EP3878258B1 (en) | Method and system for estimating surface roughness of ground for an off-road vehicle to control ground speed | |
| EP3878257B1 (en) | Method and system for estimating surface roughness of ground for an off-road vehicle to control ground speed | |
| US11667171B2 (en) | Method and system for estimating surface roughness of ground for an off-road vehicle to control steering | |
| US5870689A (en) | Scouting system for an agricultural field | |
| US5878371A (en) | Method and apparatus for synthesizing site-specific farming data | |
| Ehsani et al. | Seed location mapping using RTK GPS | |
| EP3874928B1 (en) | Method and system for estimating surface roughness of ground for an off-road vehicle to control an implement | |
| US6810315B2 (en) | Agricultural vehicle dispenser regulator and method | |
| US11718304B2 (en) | Method and system for estimating surface roughness of ground for an off-road vehicle to control an implement | |
| CN110352650A (en) | Device and method for Subsoiler quality-monitoring | |
| CN106892009A (en) | A kind of unmanned full-hydraulic multifunctional tractor of Beidou navigation and its control method | |
| CN112113565A (en) | Robot positioning system for agricultural greenhouse environment | |
| CN106982563A (en) | A kind of towed tillage equipment tilling depth detecting system and method | |
| US12239037B2 (en) | System and method for collecting agricultural measured data in an agricultural production machine | |
| RU2748180C1 (en) | Apparatus for monitoring operation of soil-tilling implement (variants) | |
| RU200554U1 (en) | Device for monitoring the work of a tillage tool | |
| CA3135009A1 (en) | An above and below ground autonomous sensor system for crop management | |
| RU200302U1 (en) | Device for monitoring the work of a tillage tool | |
| CN211786766U (en) | Livestock and poultry house inspection robot walking control device based on laser radar | |
| Chatziparaschis et al. | Robot-assisted soil apparent electrical conductivity measurements in orchards | |
| US12181889B2 (en) | Method for controlling a vehicle for harvesting agricultural material | |
| CN112485284A (en) | Unmanned aerial vehicle farmland disease, insect and weed information collaborative sensing system | |
| CN108132040B (en) | Automatic measurement device and measurement method for tractor cultivated land area |