Устройство для измерения дальности до управляемого машинно- тракторного агрегата

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1279549 (д1) 4 A 01 В 69/04, Ci 01 . ) 13 84

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3783602/30-15 (22) 27.07.84 (46) 30.12.86. Бюл. № 48 (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения им. В. П. Горячкина (72) А. И. Нелюбов, В. Л. Фрумович, В. Л. Влчанов, M. М. Фирсов, И. И. Наконечный, P. С. Хайрулин, А, А. Генике, Д. Г. Мхитарян, К. М. Резвов, А. А. Калинкин, А. В. Галюс и Е. Л. Матющенко (53) 631.31:629.114.2.52 (088.8) (56) Патент США № 339693, кл. 343 14, 1968. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО УПРАВЛЯЕМОГО

МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА, содержашее ведушую станцию, снабженную приемной и передаюшей системами, модулятором, амплитудным и частотным детекторами, измерителем разности фаз и индикатором, и ретранслятор, имеюший приемную и передающую системы, модулятор, амплитудный детектор и преобразователь, модулируюший передатчик ретранслятора сигналов с частотой биений сигналов ведущей станции и ретранслятора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вождения агрегата по изофазным линиям электромагнитного поля и обеспечения регулировки требуемого расстояния между изофазными линиями, ведущая станция содержит первый и второй умножители частоты, а модуляторы ведущей и ведомой станций снабжены кварцевыми генераторами, при этом вход первого умножителя частоты соединен с выходом амплитудного детектора, а вто3 рого — с выходом частотного детектора, а выходы умножителей частоты связаны фф с входами измерителя разности фаз. С::

1279549

10

Изобретение относится к тракторному и сельскохозяйственному машиностроению, а именно к устройствам для ориентации движения самоходных сельскохозяйственных машин машинно-тракторных агрегатов, выполняющих различные технологические операции, в частности обработку почвы и растений.

Целью изобретения является повышение точности вождения агрегата по изофазным линиям электромагнитного поля и обеспечение регулировки требуемого расстояния между изофазными линиями.

На фи г. 1 изображена блок-схема устройства для измерения дальности до управляемого машинно-тракторного агрегата; на фиг. 2 — блок-схема устройства с умножителями частоты на выходах амплитудного и частотного детекторов.

Устройство для измерения дальности до управляемого машинно-тракторного агрегата содержит ведущую станцию 1, расположенную на машинно-тракторном агрегате (MTA) или самоходной сельскохозяйственной машине 2, и ретранслятор 3, устанавливаемый в навигационной точке на краю поля.

В ведущую станцию 1 входят модулятор 4 снабженный кварцевыми генераторами 5— датчиками ширины фазовой дорожки, генератор 6 сигналов, антенна 7 приемопередающая, приемник 8, детекторы амплитудный 9 и частотный 10, фазовращатель 11, детектор 12 фазовый, индикатор 13 отклонения от заданной траектории.

В ретранслятор 3 входят модулятор 14, снабженный вспомогательными генераторами 15, генератор 16 сигналов, антенна 17 приемопередающая, приемник 18, детектор 19 амплитудный, преобразователь 20 и умножители 21 и 22 частоты.

Блоки, входящие в веду щую станцию, соединены следующим образом: генератор 6 сигналов с модулятором 4 и приемопередающей антенной 7, а последняя — с приемником 8, выходы которого соединены, первый — с фазовращателем 11, который соединен последовательно с амплитудным детектором 9, а второй — с частотным детектором 10. Выходы детекторов амплитудного 9 и через фазовраш,атель 11 и частотного 10 соединены с детектором 12 фазовым, а последний — с индикатором 13 отклонения от заданной траектории.

Блоки ретранслятора соединены: генератор 16 сигналов с модулятором 14, снабженным вспомогательными генераторами 15, и антенной 17 приемопередающей, а последняя — с приемником 18, выход которого последовательно соединен с детектором 19 амплитудным, преобразователем 20 и генератором 16 сигналов. В основу работы устройства положен способ вождения мобильных сельскохозяйственных машин, включающий выработку сигнала отклонения от!

55 траекторий, которые с целью упрощения задают совпадающими с эквидистантными линиями положения — изофазами электромагнитного поля, в частности дугами окружностей, центр которых расположен в навигационной точке; по этому сигналу осуществляют управляющее воздействие.

Выработка сигнала отклонения от траекторий, заданных в виде дуг окружностей

r = const, производится фазовым способом.

Фаза (V) распространяющейся в пространстве электромагнитной волны, пропорциональная пройденному ею расстоянию равна

y=kr, где Й вЂ” коэффициент пропорциональности;

r — радиус дуг окружностей.

Измеряя изменение (запаздывание) фазы напряженности электрического (магнитного) поля волны, прошедшей путь от ведущей станции 1 до ретранслятора 3 и обратно, относительно фазы излучаемого сигнала, определяют соответствующее ей расстояние.

В качестве образцовых расстояний, соответствующих заданным ширинам захвата агрегатов, используют дл и ну волны колебаний генераторов 5 — датчиком ширины фазовой дорожки. Сигнал одного из генераторов 5, соответствующий конкретной (требуемой) ширине захвата агрегата 2, модулирует по частоте сверхвысокочастотный (СВЧ) сигнал генератора 6 сигналов, ко торый излучается антенной приемопередающей 7 ведущей станции. Одновременно, во встречном направлении, излучается частотно-модулированный сигнал приемопередающей антенной 17 ретранслятора 3. При этом

СВЧ-сигналы генераторов 6 и 16 сигналов отличаются на величину промежуточной частоты, а модулирующие по частоте сигналы генератора 5 и вспомогательного генератора 15 — — на величину частоты биений.

При этом частотно-модулированные СВЧсигналы ведущей станции 1, принятые приемопередающей антенной 17, поступают на вход (смеситель) приемника 18 вместе с частью сигнала, излучаемого ретранслятором 3, усиливаются на промежуточной частоте и выделяются в виде сигнала частоты биений на выходе амплитудного детектора 19. После прохождения через преобразователь 20 сигнал на частоте биений модулирует по частоте новый сигнал на поднесущей частоте (допустима прямая модуляция без сигнала на поднесущей частоте).

Таким образом, СВЧ-сигнал ретранслятора 3 с двойной частотной модуляцией, сигналами вспомогательного генератора и биений (на поднесущей) после излучения приемопередающей антенной 17, а затем приема приемопередающей антенной 7 ведущей станции 3 и прохождения через приемник 8 (с частью сигнала, излучаемого ведущей станцией ) разделяется на два сигнала. Один из них

1279549

r = — (2тгФ+Дгр), 4

4л

Фиг.2

Составитель Б. Кузьмин

Техред И. Верес Корректор И. Муска

Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Слободяник

Заказ 6983/1 проходит через амплитудный детектор 9 и фазовращатель 11 и характеризуется фазой излучаемого сигнала. Второй проходит через частотный детектор 10, где сначала выделяется сигнал на поднесущей частоте, а затем сигнал на частоте биений, и характеризуется запаздыванием фазы излучаемого (модулирующего) сигнала. После прохождения сигнала через детектор 12 фазовый на индикаторе 13 выделяется сигнал отклонения от заданной траектории.

При этом разность фаз гр связана с расстоянием r простой аналитической зависимостью где 4 длина волны генератора 5 — датчика ширины фазовой дорожки;

cp — запаздывание фазы.

В общем случае разность фаз ср может значительно превышать величину, равную полному фазовому циклу 2л, а фазовый детектор 12 способен обеспечить отсчет только в пределах одного цикла. Поэтому в общем случае где N — число полных циклов запаздывания фазы;

Дср — отклонение фазы, соответствующее отклонению агрегата от заданной траектории.

При этом заданные траектории соответствуют дугам окружностей, радиусы которых равны

1с, — N — const, при Дгр — О.

Сигнал отклонения от заданной траектории пропорционален значению Дгр

Для обеспечения регулировки расстояния между смежными проходами вождений агрегатов по эквидистантным изофазам (например с нулевым значением фазы) электромагнитного поля умножают частоту сигналов на выходе детекторов амплитудного 9 и частотного 10. При этом ширина фазовой дорожки не изменяется, а умножения (изменение) частоты сигнала на выходах детекторов приводит к пропорциональному изменению величины запаздывания фазы принимаемого сигнала и в конечном счете к имитации изменения расстояния между выбранными изофазами. Если, например, перемещение агрегата в радиальном направлении от одной фазовой дорожки в сторону другой в данныи момент составляет — —, а частоту

5 г сигналов на выходе детекторов 9 и 10 увеличивают в 3 раза, то запаздывание фазы на выходе умножителей частоты (фиг. 2, поз. 21 и 22) составит величину равную 2л.

Умножение частоты сигнала биений на выходах детекторов 9 и 10 обеспечивает ре25 гулировку величины требуемого расстояния между смежными проходами.

Предлагаемое устройство обеспечивает ориентацию вождения широкозахватных агрегатов по заданным траекториям, а в конечном счете — стыкование смежных проходов на операциях посева, предпосевной обработки почвы, внесения удобрений и ядохимикатов. Это позволяет повысить эффективность работы широкозахватных агрегатов за счет экономии материалов, работы в любое время суток и независимо от погодных условий, а главное за счет повышения урожайности.