Панель управления транспортного средства технологического назначения на электротяге

Техническое решение относится к элементам кузовов наземных транспортных средств, а именно к панелям управления и может применяться для управления транспортными средствами технологического назначения на электротяге, а также их навесным и прицепным оборудованием, например различными коммунальными орудиями, в частности дисковыми подметальными щетками.
Из уровня техники известна панель приборов автомобиля (RU 24161 U1, МПК B60K 37/00, опубл. 27.07.2002), которая содержит гнезда для щитка приборов, решеток вентиляции, клавиш управления электрическими цепями, блока предохранителей, ящика с крышкой для вещей, выполнена из отдельных модулей: водительского, управленческого и хозяйственного, причем в водительском модуле расположены гнезда для приборов, на управленческом модуле, который расположен между водительским и хозяйственным, выполнены гнезда под установку клавиш управления электрическими цепями, решеток вентиляции и блока управления вентиляцией салона, а также гнездо для радиоустройства.
Недостатком известного технического решения является его ограниченная возможность по установке на транспортные средства технологического назначения на электротяге, в связи отсутствием в его конструкции приборов для управления бортовым и навесным оборудованием электрокара.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели устройством, выбранным в качестве прототипа, признан пульт управления транспортного средства (SU 1066851 A1, МПК B60K 37/00, опубл. 15.01.1984). Пульт содержит корпус, расположенный сбоку от сиденья водителя, щиток приборов и рычаги управления. При этом корпус имеет переднюю секцию, панель которой перпендикулярна основному визирному направлению от точки расположения глаз водителя, при этом на указанной панели размещены измерительные приборы, среднюю секцию с панелью, параллельную основному визирному направлению, на которой размещены рычаги управления, и горизонтальной панелью, на которой смонтированы переключатели, и заднюю секцию пульта управления, выполненную в виде ящика.
Недостатками известного пульта является сложность его адаптации для управления транспортным средством технологического назначения на электротяге, а также отсутствие в конструкции пульта приборов, предназначенных для управления навесным и прицепным оборудованием электрокара.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является обеспечение возможности управления с ее помощью навесным и прицепным оборудованием транспортного средства технологического назначения на электротяге.
Указанная задача решена тем, что панель управления транспортного средства технологического назначения на электротяге содержит расположенные в ее левой части руль, установленный на рулевой колонке, спидометр и секцию приборов управления транспортным средством, а в правой части панели размещен узел управления навесным и прицепным оборудованием транспортного средства, выполненный в виде короба, на наружной поверхности которого размещены группа приборов индикации, кнопочная клавиатура и две функциональные клавиши. При этом группа приборов индикации включает в себя линейку семисегментных индикаторов, текстовый LCD-индикатор, графический TFT-дисплей, первый и второй светодиоды индикации состояния навесного и прицепного оборудования; приборы индикации, кнопочная клавиатура и две функциональные клавиши электрически соединены с блоком управления, расположенным внутри короба. Блок управления выполнен на основе микроконтроллера, с дополнительно подключенными к нему блоком энергонезависимой памяти и блоком преобразователя интерфейсов, выход которого подключен к радиомодулю.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков панели, является возможность управления с ее помощью навесным и прицепным оборудованием транспортного средства технологического назначения на электротяге за счет применения в ее конструкции узла управления оборудованием, снабженного приборами индикации, средствами ввода данных и команд, а также блоком управления.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан внешний вид панели управления; на фиг. 2 - приведена структурная схема блока управления, а на фиг. 3 - одна из возможных конструкций прицепной дисковой подметальной щетки.
Полезная модель имеет следующую конструкцию.
Панель 1 содержит расположенные в ее левой части руль 2, установленный на рулевой колонке, спидометр 3 и секцию приборов управления транспортным средством 4. Секция приборов включает в себя клавишу пуска двигателя 5, клавиши управления направлением движения 6 и 7, а также две клавиши 8 и 9 для управления световыми приборами транспортного средства. В правой части панели 1 размещен узел управления навесным и прицепным оборудованием транспортного средства, выполненный в виде короба 10, на наружной поверхности которого размещены группа приборов индикации, кнопочная клавиатура 11 и две функциональные клавиши 12 и 13, которые используются, в частности, для запуска и остановки навесного и прицепного оборудования. Группа приборов индикации включает в себя линейку семисегментных индикаторов 14, текстовый LCD-индикатор 15, графический TFT-дисплей 16, первый и второй светодиоды индикации состояния навесного и прицепного оборудования 17 и 18. Приборы индикации 14, 15, 16, 17 и 18, кнопочная клавиатура 11 и две функциональные клавиши 12 и 13 электрически соединены с блоком управления, расположенным внутри короба, способом описанным ниже.
1
1
Основой блока управления является микроконтроллер 19, в качестве которого целесообразно применить микросхему Atmel AVR ATMega128L.( А.В. Евстифеев. Микроконтроллеры семейства Tiny и Mega семейства Atmel, 5-е изд., стер. - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2008. - 148 с: ил.) Указанная микросхема является восьмиразрядным КМОП-микроконтроллером, основанным на расширенной AVR RISC-архитектуре, и содержит семь восьмиразрядных двунаправленных портов ввода-вывода, каждая линия которых может выполнять как основную, так и дополнительную функцию. За счет выполнения большинства инструкций за один машинный цикл ATmega128L достигает высокой производительности, что позволяет использовать микроконтроллер в сложных системах управления.
Линейка семисегментных индикаторов 14 подключена к портам С и G микроконтроллера 19. При этом восьмиразрядные коды символов передаются на семисегментные индикаторы через линии РС0-РС7, а выбор конкретного индикатора осуществляется с помощью восьмиразрядного дешифратора DC, к входам которого подключены линии PG0-PG1 микроконтроллера, что обеспечивает управление четырьмя младшими разрядами выхода дешифратора. Управление светодиодом 20, визуально разделяющим два старших и два младших разряда линейки, осуществляется с помощью линии PG4.
2
2
Текстовый LCD-индикатор ( HD44780 Datasheet // Electronic Components Datasheet Search URL: http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Hd44780 (дата обращения: 28.05.2018). 15 подключен к четырем линиям порта А (РА0-РА3) микроконтроллера 19, которые используются для передачи данных. Управление блоком осуществляется с помощью линий А0 (выбор адреса символа) и Е (синхронизирующий строб-сигнал), подключенных, соответственно, к линиям PG2 и PG3 микроконтроллера.
3
3
Графический TFT-дисплей ( PiTFT Plus 480×320 3.5" TFT+Touchscreen for Raspberry Pi // Adafruit URL: https://www.adafruit.com/products/358 (дата обращения: 28.05.2018). 16 подключен к микроконтроллеру 19 посредством последовательного трехпроводного интерфейса с использованием линий порта F (PF0-PF3). Выбор контроллера TFT-дисплея осуществляется с помощью линии PF1(CS), передача данных - с помощью линии PF2(SDA), а синхронизация - с помощью линии PF3(SCL).
Кнопочная клавиатура 11 содержит шестнадцать кнопок и подключена к порту А микроконтроллера 19. При этом для реализации алгоритма «бегущая единица», младшие линии порта РА0-РА3 работают как выходы (итерационный перебор столбцов), а младшие РА4-РА7 как входы (сканирование строк).
Функциональные клавиши 12 и 13 («Пуск» и «Останов») подключены к линиям РЕ4(INT4) и PE5(INT5). Указанные линии порта Е микроконтроллера ATMega128L имеют дополнительную функцию: сигнал с их входов поступает на вход контроллера прерываний, что позволяет использовать их в качестве счетчика внешних событий, гарантируя обязательную реакцию устройства на нажатие клавиш.
Светодиоды 17 и 18, использующиеся совместно с клавишами 12 и 13, подключены к линиям PG5, PG6 порта G. Они используются для индикации текущего состояния навесного и прицепного оборудования.
4
4
Блок энергонезависимой памяти 21 выполнен на основе микросхемы семейства АТ24 ( Two Wire Serial EEPROMs // Atmel Corporation URL: www.atmel.com/Images/doc0670.pdf (дата обращения: 28.05.2018). и подключен к микроконтроллеру 19 с помощью линий PD0(SCL) и PD1(SDA), первая из которых является линией последовательной передачи тактовых импульсов, а вторая - линией последовательной передачи данных. Блок энергонезависимой памяти 21 хранит параметры режимов работы навесного и прицепного оборудования.
5
5
6
6
Блок преобразователя интерфейсов 22 выполнен на основе микросхемы МАХ232, ( МАХ232х Dual EIA DriversReceivers // Texas Instruments URL: www.ti.com/lit/ds/symlink/max232.pdf (дата обращения: 28.05.2018). преобразующей сигналы последовательного порта RS-232 в сигналы, пригодные для использования в цифровых схемах на базе ТТЛ или КМОП технологий. В рассматриваемом устройстве блок преобразователя интерфейсов 22 подключен к блоку управления с помощью линий PE0(RXD0] и PE1(TXD0], являющихся, соответственно, входом и выходом универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART микроконтроллера 19. Выход блока преобразователя интерфейсов подключен к входу радиомодуля 23 через интерфейс RS-232. В качестве радиомодуля может использоваться, например, микросхема НС-12.( НС-12: радиомодуль с UART-интерфейсом на 433 МГц // Записки программиста URL: https://eax.me/hc-12 (дата обращения: 28.05.2018).
7
7
Микроконтроллер ATMega128L имеет дополнительный универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик USART, входом и выходом которого являются линии PD2(RXD1) и PD3(TXD1). К упомянутому приемопередатчику посредством дополнительного блока преобразователя интерфейсов 24 (вторая микросхема МАХ232) целесообразно подключить GPS-трекер 25, в качестве которого может быть использован модуль Beitian BS-280. ( Beitian BS-280 GPS Module Dual Module Compass for Pixhawk // HobbyWOW. URL: https://www.hobbywow.com/en-beitian-bs-280-gps-module-dual-module-compass-for-pixhawk-p243195.htm (дата обращения: 25.05.2018).
Панель управления транспортного средства технологического назначения на электротяге при эксплуатации последнего используют следующим образом.
Первоначально на транспортное средство подвешивают на соответствующие узлы подвеса или прицепляют посредством сцепки коммунальное оборудование, например дисковую подметальную щетку.
Дисковая подметальная щетка (фиг. 3) имеет типовую конструкцию и содержит раму 26, с установленными на ней гидроцилиндром 27, подключенным к гидростанции 28, быстросъемным креплением, для обеспечения сцепки подметального устройства и наземного транспортного средства на электротяге коммунального назначения (на фигурах условно не показано). Вал асинхронного электродвигателя 29 щетки посредством муфты соединен с входным валом редуктора 30, а его выходной вал 31 соединен с карданным валом 32 привода щетки 33, установленной на раме подвесного оборудования 34 с опорным колесом, посредством трехточечного подвеса 35. Дополнительно щетка снабжена стойками 36, использующимися для ее стояночного хранения.
Дисковая подметальная щетка снабжена узлом управления, основой которого является корпус 37, закрепленный на раме 26 щетки, снабженный двумя разъемами измерительных входов 38 и 39 и одним разъемом силового выхода 40. К разъемам измерительных входов посредством электрических кабелей подключены энкодер 41 и датчик температуры 42, а силовой выход 40 посредством силового электрического кабеля подключен к асинхронному электродвигателю 29, при этом энкодер 41 установлен на валу щетки, а датчик температуры 42 установлен на раме 26; измерительные входы 38 и 39 с помощью кабелей через операционные усилители подключены к первому и второму каналу аналого-цифрового преобразователя промышленного контроллера, размещенного внутри корпуса 37 узла управления щеткой, а его управляющий выход посредством кабеля подключен к силовому выходу 40. Дополнительно к промышленному контроллеру подключен радиомодуль, обеспечивающий прием управляющих команд.
При начале уборочных работ асинхронный электродвигатель 29, гидростанцию 28 и блок питания узла управления щетки подключают к бортовой электрической сети транспортного средства. Активируют узел управления щетки, приводят с помощью гидроцилиндра 27 раму подвесного оборудования 34 с установленной на ней щеткой 33 в рабочее положение, далее управление оборудованием осуществляют с помощью панели управления (фиг. 1) транспортного средства, конструкция которой раскрыта выше.
Водитель транспортного средства управляет его движением с помощью руля 2 и секции приборов 4, контролируя скорость движения с помощью спидометра 3. Одновременно с этим водитель имеет возможность управлять подметальной дисковой щеткой с помощью узла управления навесным и прицепным оборудованием. Для этого с помощью кнопочной клавиатуры 11 он выбирает одну из программ уборки, хранящуюся в энергонезависимой памяти 21 блока управления, при этом наименование программы и ее параметры, в частности частота вращения щетки, выводятся на текстовый LCD-индикатор 15. Выбрав таким образом программу, водитель активирует ее, нажав функциональную клавишу 12 «Пуск», что подтверждается блоком управления, путем включения светодиода 17. Далее блок управления, на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти микроконтроллера, посредством радиомодуля 23, передает последовательность управляющих команд, которые принимает промышленный контроллер узла управления щеткой, последний отсылает сигнал подтверждения приема, после чего активирует щетку, устанавливая принятые параметры частоты ее вращения. Во время уборки промышленный контроллер с помощью датчика температуры 42 и энкодера 41 измеряет, соответственно, температуру окружающего воздуха и частоту вращения щетки, передавая их значения на узел управления навесным и прицепным оборудованием транспортного средства. Блок управления навесным и прицепным оборудованием с помощью линейки семисегментных индикаторов, отображает время, прошедшее с начала уборки, а с помощью TFT-дисплея 16 индицирует данные, полученные от датчиков. Кроме этого TFT-дисплей может использоваться для отображения текущих географических координат транспортного средства, полученных с помощью GPS-трекера, а также для визуализации динамической карты местности, отмечая маркером на ней местоположение электрокара. После окончания уборки водитель нажимает функциональную клавишу 18 «Останов», блок управления подтверждает команду, отключая светодиод 17 и включая светодиод 18, а затем передает с помощью радиомодуля 23 последовательность управляющих команд, которые принимает промышленный контроллер узла управления щеткой и останавливает ее работу. Затем с помощью гидроцилиндра 27 щетка переводится в нерабочее положение.
Таким образом, рассмотренная в настоящей заявке панель управления транспортного средства технологического назначения на электротяге, является новым и промышленно применимым прибором, обеспечивающим осуществление простого и эффективного способа управления навесным и прицепным коммунальным оборудованием.