CN211001596U - 一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置，该装置由手动/自动切换开关、继电器、手动控制开关、电磁换向阀、开关管、单片机、显示屏、倾角传感器和位移传感器组成，具有自动和手动两种工作模式。自动模式下，电控装置可根据坡地工况对丘陵山地拖拉机机身姿态进行自适应调整，使得机体能够自动适应坡地角度的变化。手动模式下，利用手动控制开关可以直接控制液压缸的伸、停、缩从而实现拖拉机机身姿态调平。该装置有效提高了丘陵山地拖拉机的坡地行驶性能和抗倾翻能力，对于提升我国丘陵山区农机装备技术水平、支撑现代农业发展具有重大意义。
Description
技术领域
本实用新型属于农业机械控制技术领域，具体涉及一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置。
背景技术
目前我国丘陵山地地区动力机械多采用适用于平原地区的拖拉机，普通的拖拉机和农业机械由于不具备姿态调整能力，重心不能够在倾斜角度的斜坡上做出及时的调整，因此抗倾翻能力、稳定性能力较差，不能适应这种复杂的工况条件，限制了丘陵山地地区农业机械的发展和普及。针对上述现状及实际需求，需要研制一种适应于丘陵、山地地区的结构简单、可靠、安全的自平衡装置，使得其机体能够自动适应坡道角度的变化从而提高丘陵山地拖拉机的坡地行驶性能和抗倾翻能力，满足多丘陵山地作业需求。该项实用新型对于提升我国丘陵山区农机装备技术水平、支撑现代农业发展具有重大意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置，该装置能够为丘陵山地拖拉机在坡地工况下的姿态调整自适应控制提供理论依据。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置，由手动/自动切换开关(1)、继电器(2)、手动控制开关(3)、电磁换向阀(4)、开关管(5)、单片机(6)、显示屏(7)、倾角传感器(8)和位移传感器(9)组成。手动/自动切换开关(1)为2档船型开关，用于手动和自动模式的切换；继电器(2)为8路12V继电器，采用高电平触发模式，当选择手动模式时，继电器(2)常开接口NO与公共接口COM短接，当选择自动模式时，继电器(2)常闭接口NC与公共接口COM短接；手动控制开关(3)为3档船型开关，在手动模式下直接控制电磁换向阀(4)的导通，进而控制液压缸(10)的伸、停、缩；单片机(6)为STM32系列单片机，在自动模式下会根据倾角信息实时地计算出姿态调整所需要的液压缸伸缩量并给出开关管(5)控制信号，开关管(5)控制电磁换向阀(4)动作进而控制液压缸(10)伸缩；单片机程序中提前设定横轴阈值角和纵轴阈值角，用于控制机身倾斜最大范围；在手动和自动模式下显示屏(7)都能实时显示双轴倾角信息及液压缸位移信息；倾角传感器(8)为双轴数字型动态倾角传感器，可同时对机身横轴、纵轴进行倾角监测，与单片机(6)采用串口通信；位移传感器(9)为直线位移传感器，对液压缸(10)伸缩位移量进行实时测量，其输出为模拟量，利用单片机(6)ADC控制器转换成数字信号，并由DMA传输到单片机(6)内存中。
丘陵山地拖拉机在坡地工况下进行姿态调整时，需要通过电磁换向阀正向或反向接通，以进一步控制液压缸活塞杆伸缩，从而使拖拉机姿态角变化、机体实现调平。本装置包括手动和自动两种工作模式。手动模式下，可以通过手动控制开关(3)直接控制电磁换向阀(4)的导通，进而控制液压缸(10)的伸、停、缩。自动模式下，倾角传感器(8)将测得的倾角信号传递给单片机(6)，单片机(6)会根据倾角信息实时地计算出姿态调整所需要的液压缸伸缩量并给出开关管(5)控制信号，开关管(5)控制电磁换向阀(4)动作进而控制液压缸(10)伸、停、缩。位移传感器(9)实时将液压缸位移信息反馈给单片机(6)。在手动和自动模式下显示屏(7)都能实时显示双轴倾角信息及液压缸位移信息。当液压缸(10)伸缩量满足单片机(6)给出的计算值则说明机身调平完成。
本实用新型的有益效果是，该丘陵山地拖拉机自平衡电控装置具有手动和自动两种工作模式，自动模式下机体能够自动适应坡道角度的变化而实现自调平，手动模式下可直接进行调平，从而提高了拖拉机在坡地上的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置的结构框图。
图2为本实用新型的液压执行装置的结构框图。
图3为本实用新型的调平控制流程图。
图中：1.手动/自动切换开关，2.继电器，3.手动控制开关，4.电磁换向阀，5.开关管，6.单片机，7.显示屏，8.倾角传感器，9.位移传感器，10.液压缸，4-1.左前电磁换向阀，4-2.右前电磁换向阀，4-3.左后电磁换向阀，4-4.右后电磁换向阀，10-1.左前液压缸，10-2.右前液压缸，10-3.左后液压缸，10-4.右后液压缸。
具体实施方式
本实用新型公开了一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置，该装置由手动/自动切换开关、继电器、手动控制开关、电磁换向阀、开关管、单片机、显示屏、倾角传感器和位移传感器组成，具有自动和手动两种工作模式。自动模式下，电控装置可根据坡地工况对丘陵山地拖拉机机身姿态进行自适应调整，使得机体能够自动适应坡地角度的变化。手动模式下，利用手动控制开关可以直接控制液压缸的伸、停、缩从而实现拖拉机机身姿态调平。该装置有效提高了丘陵山地拖拉机的坡地行驶性能和抗倾翻能力，对于提升我国丘陵山区农机装备技术水平、支撑现代农业发展具有重大意义。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步解释说明:
如图1所示，本实用新型提供了一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置。该电控装置由手动/自动切换开关(1)、继电器(2)、手动控制开关(3)、电磁换向阀(4)、开关管(5)、单片机(6)、显示屏(7)、倾角传感器(8)和位移传感器(9)组成。
如图2所示，以下所述的前后左右侧与丘陵山地拖拉机沿行驶方向前进的前后左右侧相同。通过电磁换向阀两侧电磁铁得失电来实现液压缸伸缩控制。
如图3所示，当拖拉机在坡地上工作时，倾角传感器(8)检测拖拉机机身横轴、纵轴角度并在显示屏(7)上实时显示。此时可通过手动/自动切换开关(1)自由选择手动或自动模式。当选择手动模式时，通过手动控制开关(3)可以直接控制电磁换向阀(4)的导通，进而控制液压缸(10)的伸缩，通过肉眼观察的方式完成机身姿态调整。当选择自动模式时，单片机(6)根据倾角传感器(8)传来的倾角信号，首先判断横轴角度是否小于横轴阈值角，若不满足则进一步判断拖拉机机身右侧高还是左侧高。若机身右侧高，其中右前电磁换向阀(4-2)和右后电磁换向阀(4-4)分别控制右前液压缸(10-2)、右后液压缸(10-4)活塞杆缩短，左前电磁换向阀(4-1)和左后电磁换向阀(4-3)分别控制左前液压缸(10-1)、左后液压缸(10-3)活塞杆伸长，当右侧缩短量和左侧伸长量满足单片机(6)给出的计算值则说明机身横轴调平完成；若机身左侧高，则左前电磁换向阀(4-1)和左后电磁换向阀(4-3)分别控制左前液压缸(10-1)、左后液压缸(10-3)活塞杆缩短，右前电磁换向阀(4-2)和右后电磁换向阀(4-4)分别控制右前液压缸(10-2)、右后液压缸(10-4)活塞杆伸长，当左侧缩短量和右侧伸长量满足单片机(6)给出的计算值则说明机身横轴调平完成；接下来判断纵轴角度是否小于纵轴阈值角，若不满足则进一步判断拖拉机机身后侧高还是前侧高。若机身后侧高，其中左后电磁换向阀(4-3)和右后电磁换向阀(4-4)分别控制左后液压缸(10-3)、右后液压缸(10-4)活塞杆缩短，左前电磁换向阀(4-1)和右前电磁换向阀(4-2)分别控制左前液压缸(10-1)、右前液压缸(10-2)活塞杆伸长，当后侧缩短量和前侧伸长量满足单片机(6)给出的计算值则说明机身纵轴调平完成；若机身前侧高，则左前电磁换向阀(4-1)和右前电磁换向阀(4-2)分别控制左前液压缸(10-1)、右前液压缸(10-2)活塞杆缩短，左后电磁换向阀(4-3)和右后电磁换向阀(4-4)分别控制左后液压缸(10-3)、右后液压缸(10-4)活塞杆伸长，当前侧缩短量和后侧伸长量满足单片机(6)给出的计算值则说明机身纵轴调平完成。
前述过程为一个控制循环，当拖拉机遇到坡度变化时，则重新进行倾角检测，并进入下一个控制循环。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种丘陵山地拖拉机自平衡电控装置，包括手动/自动切换开关(1)、继电器(2)、手动控制开关(3)、电磁换向阀(4)、开关管(5)、单片机(6)、显示屏(7)、倾角传感器(8)和位移传感器(9),其特征在于：
手动/自动切换开关(1)为2档船型开关，用于手动和自动模式的切换；继电器(2)为8路12V继电器，采用高电平触发模式，当选择手动模式时，继电器(2)常开接口NO与公共接口COM短接，当选择自动模式时，继电器(2)常闭接口NC与公共接口COM短接；手动控制开关(3)为3档船型开关，在手动模式下直接控制电磁换向阀(4)的导通，进而控制液压缸(10)的伸、停、缩；单片机(6)为STM32系列单片机，在自动模式下会根据倾角信息实时地计算出姿态调整所需要的液压缸伸缩量并给出开关管(5)控制信号，开关管(5)控制电磁换向阀(4)动作进而控制液压缸(10)伸缩；单片机程序中提前设定横轴阈值角和纵轴阈值角，用于控制机身倾斜最大范围；在手动和自动模式下显示屏(7)都能实时显示双轴倾角信息及液压缸位移信息；倾角传感器(8)为双轴数字型动态倾角传感器，可同时对机身横轴、纵轴进行倾角监测，与单片机(6)采用串口通信；位移传感器(9)为直线位移传感器，对液压缸(10)伸缩位移量进行实时测量，其输出为模拟量，利用单片机(6)ADC控制器转换成数字信号，并由DMA传输到单片机(6)内存中。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115291600A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-11-04 | 深圳市乐惠光电科技有限公司 | 一种自行走灯塔的自平衡角度补偿的方法及存储介质 |
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