CC BY
16
УДК 631.3:631.33.022
СИСТЕМА ПРИБОРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
В ГИС-ТЕХНОЛОГИЯХ
В. А. Макаров, доктор техн. наук; В. Н. Темников , канд. с.-х наук; К. В. Темников1, аспирант
ВНИИ механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства, г. Рязань, E-mail: gnu@vnims. ryazan. ru; 1Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина,
г. Москва, E-mail: 123kirill@bk. ru
Представлена разработка нового дозирующего органа, приспособленного к управлению в географической информационной системе для дифференцированного применения удобрений. Разработан и изготовлен специальный прибор для реализации управления и контроля над работой высевающих аппаратов в системе дифференцированного внесения твёрдых минеральных удобрений в системе ГИС.
Ключевые слова: дозирующие органы, контроллер, удобрения, индикатор, поле
Анализ конструкций и изучение опыта эксплуатации отечественных и зарубежных машин для внесения минеральных удобрений показывает, что они не отвечают основным требованиям, предъявляемым к средствам механизации для дифференцированного внесения минеральных удобрений. В конструкциях прицепных машин для поверхностного внесения минеральных удобрений (МВУ-0,5, МВУ-5, 1РМГ-4, СТТ-10, ПШ-21,6), самоходных машин (КСА-3, МХА-7, АПМ-5, ААП-5), машин для внутрипочвен-ного внесения твёрдых минеральных удобрений (СЗ-З,6, СЗО-З,6, СЗК-З,6, АВМ-8, КРН-5,6, ГУН-4) используются в основном дозирующие рабочие органы, не приспособленные для дифференцированного внесения из-за отсутствия автоматизированной системы управления ими в зависимости от почвенной неоднородности по содержанию питательных веществ в ней [1-4].
Для дифференцированного применения удобрений необходима разработка новой конструкции как самой машины, так и её дозирующих органов, приспособленных к управлению в географической информационной системе.
Для реализации управления и контроля над работой высевающих аппаратов в системе дифференцированного внесения твёрдых минеральных удобрений в системе ГИС разработан и изготовлен специальный прибор (контроллер). На передней панели контроллера расположены следующие органы индикации и управления (рис. 1). Индикаторная панель (в дальнейшем - индикатор) представляет собой секцию из восьми семисегментных индикаторов и осуществляет два режима отображения [5, 6].
Первый режим (основной) предусматривает вывод информации о номере прохода - три крайних левых индикатора (на
Рис. 1. Общий вид панели управления
рис.1 этому полю соответствует надпись под индикаторной панелью «№ ПРОХОДА»), и пройденном расстоянии в метрах в текущем проходе - четыре крайних правых индикатора (на рис.1 этому полю соответствует надпись под индикаторной панелью «РАССТОЯНИЕ, М»).
Второй режим обеспечивает вывод информации о количестве вносимых твердых минеральных удобрений, выраженных в процентном отношении от максимальной дозы, которая равна 400 кг/га для данной конструкции дозирующего механизма. Процентное отношение отображается в виде двух цифр для каждого типа удобрений, которым соответствуют надписи над индикаторной панелью: «ФОСФОР», «АЗОТ», «КАЛИЙ».
Порядок работы.
1. Начало движения.
1.1. Установить агрегат в исходную точку, соответствующую начальному отсчету для электронной карты.
1.2. Включить питание контроллера переключателем «ПИТАНИЕ». При этом загорается подсветка клавиши переключателя. На индикаторе появится слово «ПАУЗА», означающее, что осуществляется установка системы в начальное состояние: заслонки дозирующих механизмов переводятся в закрытое состояние, осуществляется тестирование датчиков дозирующих механизмов.
При успешном завершении этапа начальной установки на индикаторе появится передаточное отношение системы шестеренок привода катушек дозирующих механизмов, установленной на машине для вну-трипочвенного дифференцированного внесения удобрений. Установка требуемого передаточного отношения осуществляется последовательным нажатием кнопки «РЕЖИМ ИНДИКАЦИИ». Порядок смены отношений: «12-26» ^ «26-26» ^ «26-12».
1.3. Установить тумблер «РАБОТА/ТЕСТ» в необходимое положение. В положении «РАБОТА» программа считывает данные с
электронной карты реального земельного обрабатываемого участка, записанной в запоминающее устройство контроллера. В положении «ТЕСТ» программа считывает данные со специальной карты, предназначенной для проверки работоспособности системы и отладки дозирующих механизмов.
1.4. Опустить агрегат для внутрипочвен-ного внесения удобрений
1.5. Нажать кнопку «НАЧАЛО».
1.6. Начать движение.
После начала движения на индикаторе отображается информация о номере прохода и пройденном расстоянии в соответствующих позициях индикатора. Для получения информации о процентах вносимых удобрений необходимо нажать и отпустить кнопку «РЕЖИМ ИНДИКАЦИИ». Повторное нажатие на эту же кнопку вернет индикатор в первоначальное состояние.
1.7. По окончании прохода агрегат для внутрипочвенного внесения удобрений необходимо поднять. На индикаторе должно появиться слово «ПАУЗА».
1.8. После установки агрегата на начало нового прохода и опускания агрегата для внутрипочвенного внесения удобрений система автоматически начнет обрабатывать следующий проход, при этом в позиции индикатора «№ ПРОХОДА» числовое значение увеличится на единицу.
1.9. По окончании поля система перейдет в исходное состояние и не будет более реагировать ни на какие действия - до выключения питания и повторного его включения.
2. Вынужденное прекращение работы и возобновление движения.
При необходимости прервать работу (например, при окончании рабочего дня, обеденного перерыва и т. д.) следует выполнить следующие операции.
2.1. Поднять агрегат для внутрипоч-венного внесения удобрений - при этом на индикаторе появится слово «ПАУЗА».
2.2. Дождаться появления передаточного отношения.
2.3. Выключить питание переключателем «ПИТАНИЕ».
При этом контроллер системы автоматически запоминает координаты точки прекращения движения.
Для продолжения прерванной работы необходимо выполнить следующее:
2.4. Встать в точку, откуда будет продолжаться работа.
2.5. Включить питание кнопкой «Бортовая сеть».
2.6. Дождаться появления передаточного отношения системы.
2.7. Опустить агрегат для внутрипоч-венного внесения удобрений.
2.8. Нажать кнопку «ПРОДОЛЖЕНИЕ».
2.9. Начать движение.
3. Автоматический контроль исправности системы.
В процессе эксплуатации системы возможно возникновение неисправностей. Любая неисправность, которую может обнаружить контроллер системы, приведет к остановке работы системы и индикации возникшей ошибки в виде кода на индикаторе.
Расшифровка основных кодов ошибок:
01 - неисправен датчик оборотов 1-го двигателя;
02 - неисправен датчик оборотов 2-го двигателя;
03 - неисправен датчик оборотов 3-го двигателя;
04 - неисправны датчики оборотов 1-го и 2-го двигателей;
05 - неисправны датчики оборотов 2-го и 3-го двигателей;
06 - неисправны датчики оборотов 1-го и 3-го двигателей;
07 - неисправны датчики оборотов 1-го, 2-го и 3-го двигателей;
08 - неисправен датчик пути;
09 - неисправен датчик пути и датчик оборотов 1-го двигателя;
10 - неисправен датчик пути и датчик оборотов 2-го двигателя;
11 - неисправен датчик пути и датчик оборотов 3-го двигателя;
12 - комплексная ошибка;
13 - ошибка установки в исходное положение двигателя 1;
14 - ошибка установки в исходное положение двигателя 2;
15 - ошибка установки в исходное положение двигателя 3.
Для автоматизированного управления высевающими рабочими органами на дозу высева твердых минеральных удобрений в составе машины для дифференцированного координатного их внесения и работающее по командам микропроцессора предназначено электронно-механическое уст-
ройство. Устройство состоит из механического и электронного блоков, взаимосвязанных между собой и управляющих дозирующими рабочими органами машины. Принципиальная схема представлена на рис. 2.
3 л , 2 ,5
/ /
Рис. 2. Устройство электронно-механического
управления дозированием: 1 - пульт интерфейса, 2 - микропроцессор с программным управлением, 3 - микросхемы,
4 - контроллер, 5 - датчик положения, 6 - электродвигатель, 7 - винтовая пара, 8 - рейка дозирования высевающих аппаратов
Механическая часть блока размещается на боковой части бункеров для ТМУ. Электронный блок управления располагается в кабине трактора. Питание блока осуществляется с бортовой электрической системы трактора. Лицевая панель электронного блока управления представлена на рис. 3.
Принцип действия системы заключается в автоматическом управлении количеством вносимых твёрдых минеральных удобрений (любых трёх видов) в зависимости от пестроты почвенного плодородия сельскохозяйственных угодий. Пестрота почвенного плодородия представлена в виде электронной карты. Процесс дифференцированного внесения удобрений полностью автоматизирован. Тракторист запускает программу, записанную на чип, нажатием кнопки «Начало», если на данном поле внесения ТМУ еще не осуществлялось, и кнопкой «Продолжение», если в некоторой части поля удобрения уже внесены. После нача-
ла движения тракторист не выполняет никаких дополнительных действий по управлению и контролю над дозированием. Он только опускает агрегат в начале прохода и поднимает по его завершении. При движении трактора по полю компьютер считывает данные электронной карты, по датчику пути определяет местоположение трактора и в соответствии с ним осуществляет дифференцированное внесение удобрений. При этом трактор должен двигаться в соответствии с заданной координатной сеткой (заранее определенной) [7, 8].
Рис. 3. Панель блока электронно-механической системы управления
Контроль над состоянием системы осуществляется по данным, отображаемым на индикаторе. На нем в основном режиме отображается номер прохода и пройденное расстояние в данном проходе.
В дополнительном режиме индикации, переход в который осуществляется нажатием кнопки «Режим индикации», отображаются текущие значения доз вносимых удобрений по каждому виду в процентном отношении к максимальному открытию заслонок механизмов управления дозами.
По окончании обработки поля в память компьютера может быть занесена электронная карта для другого поля.
Литература
1. Догановский, М. Г. Машины для внесения удобрений / М. Г. Догановский, Е. В. Козловский. - М.: Машиностроение, 1972. -272 с.
2. Забродин, В. П. Шнековые распределители минеральных удобрений / В. П. Забродин. - Ростов-на-Дону: Издво «Терра»,
2003. - 132 с.
3. Рычков, В. А. Способы и технические средства загрузки машин для внесения удобрений и зернотуковых агрегатов /
B. А. Рычков // Проблемы агрохимического и материально-технического обеспечения сельского хозяйства: Сб. науч. тр. ГНУ ВНИМС. - Рязань: ГНУ ВНИМС, 2006. -
C. 137-146.
4. Голышев, Д. С., Механизация внесения удобрений / Д. С. Голышев, М. П. Дру-гов, В. В. Рядных. - Л.: Агропромиздат, Ленинградское отд-ние, 1985. - 79 с.
5. Макаров, В. А. Исследования процессов внутрипочвенного внесения минеральных удобрений с разработкой технологии и машины для гребнеобразования междурядий / В. А. Макаров // Энергосберегающие технологии использования и ремонта ма-шинотракторного парка. - Рязань: РГАТУ,
2004. - С. 169-171.
6. Макаров, В. А. Практический опыт дифференцированного внесения минеральных удобрений / В. А. Макаров // Техника и оборудование для села. - 2007. -№ 3. - С. 25-27.
7. Назаров, С. И. Основания к расчету машин для применения минеральных удобрений / С. И. Назаров // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1968. - № 5. - С. 27-43.
8. Волков, В. А. Приближенный расчет движения тел в сопротивляющейся среде / В. А. Волков // Тр. ВИСХОМ. - Вып. 24. -1959. - 315 с.
