聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置的製作方法

2023-07-13 16:47:06

專利名稱：聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及故障預警裝置，尤其是涉及一種聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置。
背景技術：
隨著我國社會經濟的發展，採用大型聯合收割機進行大面積收割作業已經慢慢得 到廣泛的普及，聯合收割機在農田收穫作業時經常因餵入量過大而照成其核心部件脫離滾 筒的堵塞，故障發生時會發生皮帶打滑嚴重時甚至會損壞機器，這種故障的發生嚴重影響 了聯合收割機的作業進度及收穫效率，甚至給農戶和機主帶來不必要的經濟損失。因此對聯合收割機關鍵部件工作狀況的實時監控很有必要，如果能在故障發生之 前就進行相關的預警，提示操作員進行簡單調整則可以避免故障的發生，延長機車的使用 壽命。國內外關於聯合收割機關鍵部件堵塞故障預報警的研究總的來說還處於初步階段， 缺乏相關故障診斷技術、方法和理論。目前收割機堵塞報警採用監測關鍵部件的轉速，當其 低於正常工作範圍是進行報警。這類方法比較簡單但準確率不高，而且延遲也比較大，使其 應用受到限制。脫離滾筒堵塞故障發生的真正原因是餵入量過大，超過了機車的脫離能力，同時 又由於草谷比和溼度等因素的影響最終造成滾筒堵塞，皮帶打滑，穀物嚴重損失，甚至部件 損壞。因此如果把餵入量，溼度等因素也作為故障診斷的依據，則不僅能提高系統的準確 性，同時也起到提前報警的作用。

發明內容
本發明的目的在於提出一種聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置，從穀物餵入量和 溼度入手，基於單片機和傳感器相關技術，實現收割機工作時，對脫離滾筒堵塞故障提前判 斷，同時顯示給機手當前機車狀態以及故障安全範圍內的一些參考參數，方便機手提前做 出反映，避免故障的發生。本發明採用的技術方案是該裝置包括電源模塊、傳感器模塊、單片機處理模塊、液晶顯示模塊、語音報警提 示模塊；電源模塊分別與傳感器模塊、單片機處理模塊、液晶顯示模塊和語音報警提示模塊 相連，傳感器模塊與單片機處理模塊連接，單片機模塊分別與液晶顯示模塊和語音報警提 示模塊相連。所述的傳感器模塊由四個傳感器組成，車輪軸端面同一圓周上等距布有四個磁 鋼，機車前進速度傳感器固定在車輪軸與磁鋼對應位置，脫離滾筒軸端面同一圓周上等距 布有四個磁鋼，脫離滾筒傳感器固定在脫離滾筒軸與磁鋼對應位置；餵入量傳感器安裝在 傾斜輸送器底板的出口處；穀物溼度傳感器安裝在穀粒升運器上開口處；其中機車前進速度傳感器和脫離滾筒傳感器型號相同，均為霍爾轉速傳感器，傳 感器型號為HAL506S ；穀物溼度傳感器，採用Farmtronics公司的E23650型號的溼度傳感 器；餵入量傳感器採用Honeywell公司的model 13型微型壓力傳感器。
所述的液晶顯示模塊為JM2401288，是圖形點陣液晶顯示器。所述的語音報警提示模塊的核心語音晶片型號為WT588D。所述的單片機處理模塊採用C8051F020單片機，分別通過P0. 1和P0. 2 口與機車 前進速度傳感器和脫離滾筒傳感器相連，AIN1. 0 口與餵入量傳感器相連，P3. 0 口接穀物溼 度傳感器，接口 J2連接液晶顯示模塊，通過P3. 1 口連接語音模塊控制信號輸入端連接。本發明具有的有益效果是本發明裝置可以安裝在駕駛倉內，其傳感器部分固定在收割機相應位置，實時監 測機車運行狀況，及時提供當前收割機運行參數以及可供參考的安全機車運行速度和脫離 滾筒轉速等參數，提示操作員提前做出調整，規避堵塞故障。


圖1是本發明的結構原理框圖。圖2是本發明的轉速傳感器布設示意圖。圖3是本發明的餵入量傳感器布設示意圖。圖4是本發明的溼度傳感器布設示意圖。圖5是本發明的電路結構原理圖。圖中1、車輪軸，1』脫離滾筒軸，2、磁鋼，3輸送鏈耙、，4、傾斜輸送器底板，5、谷 物，6、餵入量傳感器，7、穀粒升運器，8、穀物溼度傳感器。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作出進一步的說明。如圖1所示，該裝置包括電源模塊、傳感器模塊、單片機處理模塊、液晶顯示模塊、 語音報警提示模塊；電源模塊分別與傳感器模塊、單片機處理模塊、液晶顯示模塊和語音報 警提示模塊相連，傳感器模塊與單片機處理模塊連接，單片機模塊分別與液晶顯示模塊和 語音報警提示模塊相連。如圖2所示，所述的傳感器模塊由四個傳感器組成，車輪軸1端面同一圓周上等距 布有四個磁鋼2，機車前進速度傳感器固定在車輪軸1與磁鋼2對應位置，脫離滾筒軸1』端 面同一圓周上等距布有四個磁鋼2，脫離滾筒傳感器固定在脫離滾筒軸1』與磁鋼2對應位 置，其中機車前進速度傳感器1和脫離滾筒傳感器2型號相同，均為霍爾轉速傳感器，傳感 器型號為HAL506S，採用5V供電，兩個傳感器分別與單片機處理模塊的P0. 1和P0. 2 口相 連，傳感器通過內部集成電路可以輸出0，5伏信號，隨著轉速的變化，脈衝波的頻率也跟著 發生變化，通過相應接口連接到單片機，可以得到轉速參數。如圖3所示，餵入量傳感器6安裝在傾斜輸送器底板4處，餵入量傳感器6是一種 壓一電式傳感器，採用Honeywell公司的model 13型微型壓力傳感器。當收割機進行收割 機時，輸送鏈耙3會把餵入的穀物4傾斜輸送器底板5的下端輸送到上端，過程中餵入量 傳感器6將穀物3對傾斜輸送器底板4的擠壓力的大小轉變為電信號的強弱，該信號通過 Aim. 0接口連接單片機內部的AD轉換器，經過處理即可得到餵入量的大小。 如圖4所示，穀物溼度傳感器8安裝在穀粒升運器7上開口處，採用Farmtronics 公司的E23650型號的溼度傳感器，該傳感器為電容式傳感器，穀物通過傳感器兩個極板之間時會改變介電常數從而改變傳感器電容值，靠頻率信號來反映穀物的含水率，在聯合收 割機的穀粒升運器7上開取樣口，設計一個取樣通道，在取樣通道上安裝穀物溼度傳感器 8，便可在穀粒升運至糧倉的過程中進行數據檢測。本發明裝置中用給其他模塊供電的電源模塊實現電路圖如圖5所示，通過簡單的 電壓轉換電路將機載12V直流電轉成可用的5V直流電，供傳感器模塊、單片機處理模塊、液 晶顯示模塊和語音報警提示模塊使用。本裝置中單片機型號為C8051F020，可通過中斷接口接收三路頻率信號，通過採集 收割機前進速度，餵入量，穀物溼度，脫離滾筒轉速參數並顯示出來，同時判斷餵入量是否 處於故障安全範圍，如果超出會通過LED和蜂鳴器預警，並通過液晶顯示出可供操作員參 考的機車前進速度和脫離滾筒轉速，通過語音方式提示操作員提前做出相應的調整，避免 故障的發生。本發明裝置中的液晶顯示模塊型號為JM2401288，是圖形點陣液晶顯示器，可實現 圖形及漢字顯示，該模塊與單片機接口為圖5中的J2，主要顯示機車當前狀態參數以及故 障安全參考參數。本發明裝置中的語音報警提示模塊核心語音晶片型號為WT588D， 該晶片內部高度 集成化，可通過多種控制模式，將語音信息下載到內部的SPI-Flash中，並能直接推動外部 功放。採用一線串口控制模式，通過單片機P3.1 口進行對模塊的控制，實際工作時可用來 提示駕駛員當前的脫離滾筒狀況以及故障危險時應該做如何調整。語音報警提示模塊，通 過語音方式提醒機手當前脫離滾筒是否有發生堵塞的危險以及應該如何調整機車前進速 度。本發明的工作原理當聯合收割機在田間工作時，本裝置通過傳感器採集信息並通過液晶實時顯示出 當前機車的前進速度，脫離滾筒轉速，穀物餵入量和穀物溼度，這時會有語音提示「當前的 脫離滾筒運行正常」。當餵入量超過脫離滾筒的脫離能力時，蜂鳴器預警，同時有紅色亮燈， 這時液晶除了顯示出當前的機車前進速度，脫離滾筒轉速，餵入量和穀物溼度外，還會顯示 說明脫離滾筒處於過負荷狀態，可能發生故障，並給出機車前進速度安全值，同時也會語音 提示「當前脫離滾筒處於過負荷狀態，請調整機車前進速度為安全值(如10公裡/時)以 下。」這樣操作手可以根據裝置提示及時調整機車前進速度，避免脫離滾筒堵塞故障的發 生。當餵入量和脫離滾筒轉速比例恢復正常時，語音會提示「當前的脫離滾筒運行正常」，機 車繼續保持當前運行狀態進行作業。
權利要求
1.一種聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置，其特徵在於該裝置包括電源模塊、傳感 器模塊、單片機處理模塊、液晶顯示模塊、語音報警提示模塊；電源模塊分別與傳感器模塊、 單片機處理模塊、液晶顯示模塊和語音報警提示模塊相連，傳感器模塊與單片機處理模塊 連接，單片機模塊分別與液晶顯示模塊和語音報警提示模塊相連。
2.根據權利要求1所述的一種聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置，其特徵在於所述 的傳感器模塊由四個傳感器組成，車輪軸端面同一圓周上等距布有四個磁鋼，機車前進速 度傳感器固定在車輪軸與磁鋼對應位置，脫離滾筒軸端面同一圓周上等距布有四個磁鋼， 脫離滾筒傳感器固定在脫離滾筒軸與磁鋼對應位置；餵入量傳感器安裝在傾斜輸送器底板 的出口處；穀物溼度傳感器安裝在穀粒升運器上開口處；其中機車前進速度傳感器和脫離滾筒傳感器型號相同，均為霍爾轉速傳感器，傳感器 型號為HAL506S ；穀物溼度傳感器，採用Farmtronics公司的E23650型號的溼度傳感器；餵 入量傳感器採用Honeywell公司的model 13型微型壓力傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置，其特徵在於所述 的液晶顯示模塊為JM2401288，是圖形點陣液晶顯示器。
4.根據權利要求1所述的一種聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置，其特徵在於所述 的語音報警提示模塊的核心語音晶片型號為WT588D。
5.根據權利要求1所述的一種聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置，其特徵在於所述 的單片機處理模塊採用C8051F020單片機，分別通過PO. 1和P0. 2 口與機車前進速度傳感 器和脫離滾筒傳感器相連，AIN1.0 口與餵入量傳感器相連，P3.0 口接穀物溼度傳感器，接 口 J2連接液晶顯示模塊，通過P3. 1 口連接語音模塊控制信號輸入端連接。
全文摘要
本發明公開了一種聯合收割機脫離滾筒堵塞預警裝置。該裝置包括電源模塊、傳感器模塊、單片機處理模塊、液晶顯示模塊、語音報警提示模塊；電源模塊分別與傳感器模塊、單片機處理模塊、液晶顯示模塊和語音報警提示模塊相連，傳感器模塊與單片機處理模塊連接，單片機模塊分別與液晶顯示模塊和語音報警提示模塊相連。本發明可以安裝在駕駛倉內，其傳感器部分固定在收割機相應位置，實時監測機車運行狀況，及時提供當前收割機運行參數以及可供參考的安全機車運行速度和脫離滾筒轉速等參數，提示操作員提前做出調整，規避堵塞故障。
文檔編號A01D41/127GK102090206SQ20101059520
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者應義斌, 王劍平, 蓋玲, 高飛 申請人:浙江大學