Узел управления подметальным устройством

Полезная модель относится к приспособлениям для уборки мусора, а именно к устройствам для удаления грязи и пыли с дорожных и подобных покрытий с увлажнением или без него, и может найти применение в коммунальном хозяйстве.
Из уровня техники известна подметально-уборочная машина (RU 2088721 C1, МПК Е01Н 1/04, опубл. 27.03.2002), которая содержит установленную на раме щетку, подборщик в виде винтового конвейера, расположенного в желобе, направляющий трубопровод и бункер для смета.
Недостатком известного технического решения является отсутствие в его конструкции узла управления скоростью вращения щетки, что ограничивает возможность известной машины по регулированию скоростью вращения щетки и, как следствие, интенсивности подметания поверхности.
Наиболее близким устройством к заявленной полезной модели и принятым в качестве прототипа признан подметальный агрегат (RU 2241091 C2, МПК Е01Н 1/05, 27.11.2004), содержащий управляющее устройство, к которому подключен датчик, реагирующий на приводной момент или приводную мощность цилиндрической щетки, при этом на основе сигнала датчика управляющее устройство определяет рабочее положение щетки, соответствующее оптимальной ширине контактной зоны подметания.
Недостатком известного технического решения является отсутствие в конструкции устройства датчика числа оборотов щетки, что ограничивает возможности подметального агрегата по регулированию скорости ее вращения и интенсивности подметания поверхности.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение качества регулирования частоты вращения щетки подметального устройства.
Указанная задача решена тем, что узел управления подметальным устройством содержит корпус, закрепленный на раме подметального устройства, снабженный двумя разъемами измерительных входов и одним разъемом силового выхода. Отличает узел то, что к разъемам измерительных входов посредством электрических кабелей подключены энкодер и датчик температуры, а силовой выход посредством силового электрического кабеля подключен к асинхронному электродвигателю привода щетки, при этом энкодер установлен на валу щетки подметального устройства, а датчик температуры установлен на раме; измерительные входы с помощью кабелей через операционные усилители подключены к первому и второму каналу аналого-цифрового преобразователя промышленного контроллера, размещенного внутри корпуса, а его управляющий выход посредством кабеля подключен к силовому выходу.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью конструктивных признаков устройства, является повышения качества регулирования частоты вращения щетки подметального устройства, за счет применения в конструкции узла управления датчиков и наличия промышленного контроллера, снабженного силовым выходом, обеспечивающим управление асинхронным электродвигателем привода щетки.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид подметального устройства, а на фиг. 2 - структурная схема узла управления подметальным устройством.
Узел управления подметальным устройством устроен следующим образом.
Его основой является корпус 1, закрепленный на раме подметального устройства 2, снабженный двумя разъемами измерительных входов 3, 4 и одним разъемом силового выхода 5. К разъемам измерительных входов 3 и 4 посредством электрических кабелей подключены энкодер 5 и датчик температуры 6, а силовой выход 7 посредством силового электрического кабеля подключен к асинхронному электродвигателю 8, при этом энкодер 5 установлен на валу щетки 9 подметального устройства, а датчик температуры 6 установлен на раме 2; измерительные входы с помощью кабелей через операционные усилители подключены к первому и второму каналу аналого-цифрового преобразователя 10 и 11 промышленного контроллера, размещенного внутри корпуса 1, а его управляющий выход 12 посредством кабеля подключен к силовому выходу 7.
Промышленный контроллер построен на основе микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро 13, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 14, SRAM-памятью данных 15, аналого-цифровым преобразователем 16, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM 17, универсальным восьмиразрядным двунаправленным портом ввода-вывода 18 и универсальным синхронно-асинхронным приемо-передатчиком USART 19, подключенным к радиомодулю 20. Порт ввода-вывода 18 подключен к входу частотного регулятора 21, а его выход является управляющим выходом 12 промышленного контроллера.
1
1
2
2
3
3
4
4
Микроконтроллер целесообразно выполнить на основе микросхемы STM8L152, построенной на высокопроизводительном ядре STM8, имеющей широкий набор периферийных устройств и специально предназначенной для средних и высокопроизводительных малопотребляющих приложений ( STM8 8-bit MCUs // St.com URL: http://www.st.com/en/microcontrollers/stm8-8-bit-mcus.html?querycriteria=productId=SC1244 (дата обращения: 28.03.2018).). В качестве датчика температуры может быть использован любой известный резистивный датчик, например модели РТ106052 ( Датчик температуры резистивный РТ106052 // Радиокомпоненты URL: http://radiocom.dn.ua/radiokomponenty-raznye/datchiki/datchik-temperatury-rezistinyy-pt106052 (дата обращения: 28.03.2018).), в качестве частотного регулятора может быть использовано устройство модели VS mini J7 ( Преобразователь частоты OMRON VS mini j7 // Частотный преобразователь. URL: http://chistotnik.ru/preobrazovatel-chastoty-omron-vs-mini-j7.html (дата обращения: 12.03.2018).), являющееся компактным регулятором частоты общего назначения, а в качестве радиомодуля может использоваться микросхема НС-12 с UART-интерфейсом ( НС-12: радиомодуль с UART-интерфейсом на 433 МГц // Записки программиста URL: https://eax.me/hc-12 (цата обращения: 28.03.2018).).
Подметальное устройство имеет типовую конструкцию и содержит упомянутую выше раму 2, с установленными на ней гидроцилиндром 22, подключенным к гидростанции 23, быстросъемным креплением, для обеспечения сцепки подметального устройства и наземного транспортного средства на электротяге коммунального назначения (на фигурах условно не показано). Вал электродвигателя 8 посредством муфты соединен с входным валом редуктора 24, а его выходной вал 25 соединен с карданным валом 26 привода щетки 9, установленной на раме подвесного оборудования 27 с опорным колесом, посредством трехточечного подвеса 28. Дополнительно подметальное устройство снабжено стойками 29, использующимися для стояночного хранения подметального устройства.
Узел управления подметальным устройством используют следующим образом.
Первоначально подметальное устройство с помощью быстросъемного сцепления сцепляют с транспортным средством на электротяге коммунального назначения и подключают узел управления, асинхронный электродвигатель 8 и гидростанцию 23 к бортовой электрической сети. После начала уборки, приведя с помощью гидроцилиндра 22 раму подвесного оборудования 27 с установленной на ней щеткой 9 в рабочее положение, оператор с помощью пульта управления, находящегося в кабине транспортного средства, передает по радиоканалу последовательность управляющих команд, принимаемых радиомодулем 20 устройства. В соответствие с принятыми командами микропроцессорное ядро 13 на основе управляющей программы, записанной во FLASH-памяти программ 14 и параметров выбранного режима уборки, хранящихся в энергонезависимой памяти EEPROM 17, управляет портом ввода-вывода 18, при этом порт работает в режиме широтно-импульсного модулятора, генерирующего сигнал опорной частоты, подающийся на вход частотного регулятора 21, а последний управляет работой асинхронного электродвигателя 8. Одновременно с этим микропроцессорное ядро 13 в соответствии с управляющей программой с помощью аналого-цифрового преобразователя 16 производит опрос энкодера 5 и датчика температуры 6. При этом полученные значения скорости вращения щетки и температуры окружающей среды используются для вычисления ошибки регулирования и автоматической коррекции величины опорной частоты, подающейся на вход частотного регулятора 21, а также передаются на пульт управления по радиоканалу для дополнительного контроля оператором работы устройства.