CN109442033A - 一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置及方法 - Google Patents

一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置及方法 Download PDF

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蔡玉丹
王云飞
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Abstract

本发明公开了一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置及方法，包括控制器、触摸显示屏、激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ和电推杆，在需要换挡时，操作人员通过触摸显示屏输入所需换的挡位信息，然后控制器使电推杆推动换挡杆移动，在换挡杆移动的过程中控制器实时接收激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ反馈的电压信号，当换挡杆达到所需挡位时，该挡位对应的激光对射传感器的激光被阻断，从而改变激光对射传感器反馈的电压信号，此时控制器停止电推杆工作，换挡杆完成挡位切换过程。本发明能使操作人员通过触控显示屏即可完成换挡过程，不仅操作简便，而且便于维护，能有效提高拖拉机的工作效率。

Description

一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置及方法
技术领域
本发明涉及一种拖拉机电控换挡装置及方法，具体是一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置及方法。
背景技术
当前我国农业正朝着规模化、集约化、机械化、智能化方向发展，拖拉机作为主要的农业生产机械，广泛应用于农业生产的各个环节。目前拖拉机上广泛采用的手动操作方式，存在生产效率低、驾驶员劳动强度大等问题。世界农业发达国家普遍采用的是高度自动化的农业器械来进行农业耕作，这种方式合理的把人从农业器械中解放出来，不仅提高了工作效率，而且把生产成本控制在合理的范围之内。随着我国科学技术的不断发展，农业电动控制技术也在逐渐完善，高效的换挡操作是农业电动控制技术的重要组成部分。截至目前，我国的拖拉机采用的换挡方式主要以手动为主，每个机器上面带有多个挡杆，分别控制不同的操作，带来的弊端就是在换挡操作前要先判断挡杆的功能以及位置，然后才能执行相应操作，除此之外，传统的换挡机构还存在着占用空间大、难以维护、耗费操作者精力等弊端，严重降低了拖拉机的工作效率和使用者的操作体验。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置及方法，操作人员仅需通过触控显示屏即可完成换挡过程，不仅操作简便，而且占用空间小、便于维护，能有效提高拖拉机的工作效率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置，包括控制器、触摸显示屏、激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ、传感器矩形固定框、传感器支架、电推杆和推杆固定支架，传感器支架固定在车身上并处于换挡杆的一侧，传感器矩形固定框水平固定在传感器支架上，换挡杆从传感器矩形固定框内穿过，激光对射传感器Ⅰ的发射端及接收端、激光对射传感器Ⅱ的发射端及接收端和激光对射传感器Ⅲ的发射端及接收端均相对固定在传感器矩形固定框的两侧，且换挡杆处于R挡位置时遮挡传感器Ⅰ的发射端发射给传感器Ⅰ的接收端的激光，换挡杆处于N挡位置时遮挡传感器Ⅱ的发射端发射给传感器Ⅱ的接收端的激光，换挡杆处于D挡位置时遮挡传感器Ⅲ的发射端发射给传感器Ⅲ的接收端的激光；推杆固定支架固定在驾驶室座椅下方的车身上，电推杆的一端与推杆固定支架铰接，电推杆的另一端通过档杆固定架与换挡杆连接；所述触摸显示屏与控制器连接，控制器与激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ和电推杆连接。
进一步，所述控制器为单片机。
进一步，所述控制器通过数字量输入/输出模块与激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ和驱动模块连接，驱动模块与电推杆连接。
一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置的换挡方法，具体步骤为：
A、预先设定激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ分别检测换挡杆处于R挡(即后退挡)、N挡(即空挡)和D挡(即前进挡)的位置；
B、电控换挡装置开启后，操作人员通过触摸显示屏输入目标换挡的挡位信息，并将该挡位信息传递给控制器，所述挡位信息为R挡、N挡、D挡其中之一；
C、控制器接收到目标换挡的挡位信息，通过激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ检测当前挡位信息，若检测的当前挡位信息与目标挡位信息不一致，则控制器控制电推杆动作，进而推动换挡杆在传感器矩形固定框内动作；
D、激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ实时检测换挡杆所处的当前挡位信息并反馈给控制器，控制器将当前挡位信息与目标挡位信息进行比较，直至检测的当前挡位信息与目标挡位信息一致时，控制器停止电推杆工作，进而使换挡杆停止动作，完成换挡过程。
与现有技术相比，本发明采用控制器、触摸显示屏、激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ和电推杆相结合方式，激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ分别检测换挡杆处于R挡、N挡、D挡的位置，在需要换挡时，操作人员通过触摸显示屏输入所需换的挡位信息，然后控制器控制电推杆推动换挡杆移动，在换挡杆移动的过程中控制器实时接收激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ反馈的电压信号，当换挡杆达到所需的挡位时，此时该挡位对应的激光对射传感器的发射端与接收端之间的激光被阻断，从而改变激光对射传感器反馈的电压信号，使控制器确定已达到所需挡位，此时控制器停止电推杆工作，换挡杆完成挡位切换过程。因此本发明能使操作人员仅需通过触控显示屏即可完成换挡过程，不仅操作简便，而且占用空间小、便于维护，能有效提高拖拉机的工作效率。
附图说明
图1是本发明中拖拉机电控换挡装置的装配示意图；
图2是图1中传感器矩形固定框部分的结构示意图；
图3是本发明的控制流程图；
图4是本发明中电控换挡的电原理图。
图中：1、驾驶室座椅，2、档杆固定架，3、传感器支架，4、传感器矩形固定框，5、换挡杆，6、电推杆，7、推杆固定支架，8、车身，1.1、激光对射传感器Ⅰ的发射端，1.2、激光对射传感器Ⅱ的发射端，1.3、激光对射传感器Ⅲ的发射端，2.1、激光对射传感器Ⅰ的接收端，2.2、激光对射传感器Ⅱ的接收端，2.3、激光对射传感器Ⅲ的接收端。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步说明。
如图所示，一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置，包括控制器、触摸显示屏、激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ、传感器矩形固定框4、传感器支架3、电推杆6和推杆固定支架7，传感器支架3固定在车身8上并处于换挡杆5的一侧，传感器矩形固定框4水平固定在传感器支架3上，换挡杆5从传感器矩形固定框4内穿过，激光对射传感器Ⅰ的发射端及接收端、激光对射传感器Ⅱ的发射端及接收端和激光对射传感器Ⅲ的发射端及接收端均相对固定在传感器矩形固定框4的两侧，且换挡杆5处于R挡位置时遮挡传感器Ⅰ的发射端1.1发射给传感器Ⅰ的接收端2.1的激光，换挡杆5处于N挡位置时遮挡传感器Ⅱ的发射端1.2发射给传感器Ⅱ的接收端2.2的激光，换挡杆5处于D挡位置时遮挡传感器Ⅲ的发射端1.3发射给传感器Ⅲ的接收端2.3的激光；推杆固定支架7固定在驾驶室座椅1下方的车身11上，电推杆6的一端与推杆固定支架7铰接，电推杆6的另一端通过档杆固定架2与换挡杆5连接；所述触摸显示屏与控制器连接，控制器与激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ和电推杆6连接。
进一步，所述控制器为单片机。
进一步，所述控制器通过数字量输入/输出模块与激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ和驱动模块连接，驱动模块与电推杆6连接，驱动模块由四个继电器A1，A2，B1，B2组成。
一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置的换挡方法，具体步骤为：
A、预先设定激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ分别检测换挡杆处于R挡(即后退挡)、N挡(即空挡)和D挡(即前进挡)的位置；即在激光对射传感器Ⅰ的发射端及接收端之间的激光被遮挡时，确定此时换挡杆5处于R挡；在激光对射传感器Ⅱ的发射端及接收端之间的激光被遮挡时，确定此时换挡杆5处于N挡；在激光对射传感器Ⅲ的发射端及接收端之间的激光被遮挡时，确定此时换挡杆5处于D挡；
B、操作人员开启电源后，此时激光对射传感器Ⅰ的发射端1.1、激光对射传感器Ⅱ的发射端1.2和激光对射传感器Ⅲ的发射端1.3均向各自的接收端发出激光，然后操作人员通过触摸显示屏输入目标换挡的挡位信息为D挡，并将该挡位信息传递给控制器，所述挡位信息为R挡、N挡、D挡其中之一；如需增加高低档或其它按键，可继续增加；
C、控制器接收到目标换挡的挡位信息，通过激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ检测当前挡位信息，此时只有激光对射传感器Ⅱ的接收端2.2未检测到激光，激光对射传感器Ⅱ反馈一个高电平信号，控制器发送指令读取数字量输入/输出模块的信息获取当前挡位位置信息为N挡，并在触摸显示屏上显示当前挡位信息；即检测的当前挡位信息与目标挡位信息不一致，则控制器通过数字量输入/输出模块和驱动模块控制电推杆6动作，进而推动换挡杆5在传感器矩形固定框4内动作；具体控制过程为：当控制器发送前进命令时，电推杆6需要前进，此时控制器通过数字量输入/输出模块控制驱动模块中的继电器A1和A2吸合，从而使电源、继电器A1、A2和电推杆6形成一个正向通路，电推杆6推动换挡杆5前进；当控制器发送后退命令时，电推杆6需要后退，此时控制器通过数字量输入/输出模块控制驱动模块中的继电器B1和B2吸合，从而使电源、继电器B1、B2和电推杆6形成一个反向通路，电推杆6推动换挡杆5后退；
D、激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ实时检测换挡杆5所处的当前挡位信息并反馈给控制器，当只有激光对射传感器Ⅰ的接收端2.1未检测到激光时，激光对射传感器Ⅰ反馈一个高电平信号，控制器发送指令读取数字量输入/输出模块的信息获取当前挡位位置信息为D挡，并在触摸显示屏上显示当前挡位信息；即检测的当前挡位信息与目标挡位信息一致，则控制器通过数字量输入/输出模块使驱动模块中吸合的继电器断开，从而停止电推杆6动作，使换挡杆5停止动作，完成换挡过程。

Claims (4)

1.一种基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置，其特征在于，包括控制器、触摸显示屏、激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ、传感器矩形固定框、传感器支架、电推杆和推杆固定支架，传感器支架固定在车身上并处于换挡杆的一侧，传感器矩形固定框水平固定在传感器支架上，换挡杆从传感器矩形固定框内穿过，激光对射传感器Ⅰ的发射端及接收端、激光对射传感器Ⅱ的发射端及接收端和激光对射传感器Ⅲ的发射端及接收端均相对固定在传感器矩形固定框的两侧，且换挡杆处于R挡位置时遮挡传感器Ⅰ的发射端发射给传感器Ⅰ的接收端的激光，换挡杆处于N挡位置时遮挡传感器Ⅱ的发射端发射给传感器Ⅱ的接收端的激光，换挡杆处于D挡位置时遮挡传感器Ⅲ的发射端发射给传感器Ⅲ的接收端的激光；推杆固定支架固定在驾驶室座椅下方的车身上，电推杆的一端与推杆固定支架铰接，电推杆的另一端通过换挡杆固定架与换挡杆连接；所述触摸显示屏与控制器连接，控制器与激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ和电推杆连接。
2.根据权利要求1所述基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置，其特征在于，所述控制器为单片机。
3.根据权利要求1所述基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置，其特征在于，所述控制器通过数字量输入/输出模块与激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ和驱动模块连接，驱动模块与电推杆连接。
4.一种根据权利要求1所述基于激光对射传感器的拖拉机电控换挡装置的换挡方法，其特征在于，具体步骤为：
A、预先设定激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ分别检测换挡杆处于R挡、N挡和D挡的位置；
B、电控换挡装置开启后，操作人员通过触摸显示屏输入目标换挡的挡位信息，并将该挡位信息传递给控制器，所述挡位信息为R挡、N挡、D挡其中之一；
C、控制器接收到目标换挡的挡位信息，通过激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ、激光对射传感器Ⅲ检测当前挡位信息，若检测的当前挡位信息与目标挡位信息不一致，则控制器控制电推杆动作，进而推动换挡杆在传感器矩形固定框内动作；
D、激光对射传感器Ⅰ、激光对射传感器Ⅱ和激光对射传感器Ⅲ实时检测换挡杆所处的当前挡位信息并反馈给控制器，控制器将当前挡位信息与目标挡位信息进行比较，直至检测的当前挡位信息与目标挡位信息一致时，控制器停止电推杆工作，进而使换挡杆停止动作，完成换挡过程。
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