CN109578571A - 一种基于漫反射光电开关的拖拉机电控换挡装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于漫反射光电开关的拖拉机电控换挡装置及方法，包括控制器、触摸显示屏、漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关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漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关Ⅲ反馈的电压信号，当换挡杆达到所需挡位时，该挡位对应的漫反射光电开关接收换挡杆反射的光信号，从而改变漫反射光电开关反馈的电压信号，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

一种基于漫反射光电开关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，具体是一种基于漫反射光电开关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漫反射光电开关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：一种基于漫反射光电开关的拖拉机电控换挡装置，包括控制器、触摸显示屏、漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关Ⅲ、传感器矩形固定框、传感器支架、电推杆、推杆固定支架和车身连接支架，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，漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关Ⅲ均固定在传感器矩形固定框的一侧，且换挡杆处于R挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅰ，换挡杆处于N挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅱ，换挡杆处于D挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅲ；车身连接支架固定在驾驶室座椅下方的车身上，推杆固定支架固定在车身连接支架上，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，控制器与漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关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/输出模块与漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关Ⅲ和驱动模块连接，驱动模块与电推杆连接。
一种基于漫反射光电开关的拖拉机电控换挡装置的换挡方法，具体步骤为：
A、预先设定漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关Ⅲ发射光信号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，通过漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关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、漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关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、漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关Ⅲ和电推杆相结合方式，漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关Ⅲ发出光信号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漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关Ⅲ反馈的电压信号，当换挡杆达到所需的挡位时，此时该挡位对应的漫反射光电开关能接收换挡杆反射的光信号，从而改变漫反射光电开关反馈的电压信号，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、挡杆固定架，3、传感器支架，4、传感器矩形固定框，5、换挡杆，6、推杆固定支架，7、电推杆，8、车身连接支架，9、车身，4.1、漫反射光电开关Ⅰ，4.2、漫反射光电开关Ⅱ，4.3、漫反射光电开关Ⅲ。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步说明。
如图所示，一种基于漫反射光电开关的拖拉机电控换挡装置，包括控制器、触摸显示屏、漫反射光电开关Ⅰ4.1、漫反射光电开关Ⅱ4.2、漫反射光电开关Ⅲ4.3、传感器矩形固定框4、传感器支架3、电推杆7、推杆固定支架6和车身连接支架8，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，漫反射光电开关Ⅰ4.1、漫反射光电开关Ⅱ4.2和漫反射光电开关Ⅲ4.3均固定在传感器矩形固定框4的一侧，且换挡杆5处于R挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅰ4.1，换挡杆5处于N挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅱ4.2，换挡杆5处于D挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅲ4.3；车身连接支架8固定在驾驶室座椅1下方的车身9上，推杆固定支架6固定在车身连接支架8上，电推杆7的一端与推杆固定支架6铰接，电推杆7的另一端通过挡杆固定架2与换挡杆5连接；所述触摸显示屏与控制器连接，控制器与漫反射光电开关Ⅰ4.1、漫反射光电开关Ⅱ4.2、漫反射光电开关Ⅲ4.3和电推杆7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/输出模块与漫反射光电开关Ⅰ4.1、漫反射光电开关Ⅱ4.2、漫反射光电开关Ⅲ4.3和驱动模块连接，驱动模块与电推杆7连接，驱动模块由四个继电器A1，A2，B1，B2组成。
一种基于漫反射光电开关的拖拉机电控换挡装置的换挡方法，具体步骤为：
A、预先设定漫反射光电开关Ⅰ4.1、漫反射光电开关Ⅱ4.2和漫反射光电开关Ⅲ4.3发射光信号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；即在漫反射光电开关Ⅰ4.1接收到换挡杆5反馈的光信号，确定此时换挡杆5处于R挡；在漫反射光电开关Ⅱ4.2接收到换挡杆5反馈的光信号，确定此时换挡杆5处于N挡；在漫反射光电开关Ⅲ4.3接收到换挡杆5反馈的光信号，确定此时换挡杆5处于D挡；
B、操作人员开启电源后，此时漫反射光电开关Ⅰ4.1的发射端、漫反射光电开关Ⅱ4.2的发射端和漫反射光电开关Ⅲ4.3的发射端均发出光信号，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；如需增加高低挡或其它按键，可继续增加；
C、控制器接收到目标换挡的挡位信息，通过漫反射光电开关Ⅰ4.1、漫反射光电开关Ⅱ4.2、漫反射光电开关Ⅲ4.3检测当前挡位信息，此时只有漫反射光电开关Ⅱ4.2能接收到反馈的光信号，漫反射光电开关Ⅱ4.2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7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7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7形成一个正向通路，电推杆7推动换挡杆5前进；当控制器发送后退命令时，电推杆7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7形成一个反向通路，电推杆7推动换挡杆5后退；
D、漫反射光电开关Ⅰ4.1、漫反射光电开关Ⅱ4.2和漫反射光电开关Ⅲ4.3实时检测换挡杆5所处的当前挡位信息并反馈给控制器，当只有漫反射光电开关Ⅰ4.1能接收到反馈的光信号时，漫反射光电开关Ⅰ4.1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7动作，使换挡杆5停止动作，完成换挡过程。

Claims (4)

1.一种基于漫反射光电开关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、漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关Ⅲ、传感器矩形固定框、传感器支架、电推杆、推杆固定支架和车身连接支架，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，漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关Ⅲ均固定在传感器矩形固定框的一侧，且换挡杆处于R挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅰ，换挡杆处于N挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅱ，换挡杆处于D挡位置时能反射光信号给漫反射光电开关Ⅲ；车身连接支架固定在驾驶室座椅下方的车身上，推杆固定支架固定在车身连接支架上，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，控制器与漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关Ⅲ和电推杆连接。
2.根据权利要求1所述基于漫反射光电开关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所述基于漫反射光电开关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/输出模块与漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关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所述基于漫反射光电开关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、预先设定漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关Ⅲ发射光信号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，通过漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ、漫反射光电开关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、漫反射光电开关Ⅰ、漫反射光电开关Ⅱ和漫反射光电开关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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