УДК 62-5

Создание прототипа тензометрической системы

Вихман Илья Олегович – магистрант Новосибирского государственного технического университета

Аннотация: Настоящая статья посвящена подходу к разработке авторского прототипа тензометрической системы, применяемой в агропромышленном комплексе. Подобные решения применяются при модернизации тензометрической системы зернового передвижного бункера Bourgault 1200 в части контроля и взвешивания сыпучей продукции. Автором описываются базовые элементы тестового тензометрического комплекса, с расширенным, по сравнению с заводским, функционалом. Фиксируются технико-экономическое обоснование модернизации существующих тензометрических систем. Предложенное в статье решение позволит повысить эффективность условий ведения технологического процесса в процессе уборки зерновой продукции на сельскохозяйственных полях, а также значительно сократить затраты производителей аграрной продукции.

Ключевые слова: прототип, тензометрическая система, тензометрический контроль, датчик.

С целью создания полнофункционального прототипа тензометрической системы необходимо отобрать ее базовые элементы. В качестве последних предпочтение было отдано:

  • весовому монитору M2000-A (включающий в себя MC812A4CPVE8 - 16-битный микроконтроллер; AM29F040B-70JF – ПЗУ;   XR68C92CV-F – Двухканальный интерфейс UART; V3025A – Часы реального времени с низким энергопотреблением; IS62C1024AL-35QLI – Микросхема оперативной памяти; LM2675 – Понижающий стабилизатор; ADM708 – Следящий таймер для микроконтроллера; SP331CT – Конвертер интерфейсов RS-232/RS-485; 78L05A – Стабилизатор на 5 вольт; AD7730BRZ – 24 битный АЦП; ADM483 – Приемопередатчик для интерфейса RS-485). Данный весовой монитор имеет в своем устройстве 3 24 битных АЦП AD7730BRZ, используемых для конвертации сигнала с тензодатчиков и последующего вычисления веса (рис.1.);
  • компактному 4-х проводному тензодатчику. Датчик является алюминиевым бруском со слоями переменных резисторов с верхней и нижней стороны. Центр датчика оснащен калиброванными сквозными отверстиями, задающими максимальный вес для его работы (рис.2) [2];
  • планшету.

Для сборки тестового решения тензометрической системы было принято решение: собрать на основе готовых деталей с минимальным внесением изменений. Для управления тестовым тензометрическим комплексом было написано программное обеспечение на языке программирования C#, которая загружалась на планшет. На наш взгляд, чтобы предлагаемое устройство вывести на рынок – необходимо модуль сбора данных интегрировать в единую плату с выводами с учетом всех необходимых подключений.

image001

Рисунок 1. Плата весового монитора M2000-A.

image002

Рисунок 2. Внешний вид тензодатчика, используемого в тестовом прототипе.

Стоит сделать акцент, что модули используемого аналого-цифрового преобразователя (АЦП) будут реализованы в формате многоэтажной компоновки [1]. Это необходима в связи с тем, что в определенных условиях реализации количество датчиков может быть иным, т.е. потребуется увеличение их количества. Следовательно, может возникнуть необходимость добавить или убрать необходимые (или неиспользуемые) АЦП [4, 5]. Результат тестовой сборки тензометрической системы предоставлен на рисунке 3.

Практика показала, что непосредственно сборка реального прототипа тензометрической системы не является трудоемким процессом, основной акцент стоит обращать на подбор и сопряжение используемых устройств [3].

image003

Рисунок 3. Тестовая сборка тензометрической системы в минимальной комплектации.

В качестве технико-экономических обоснований выдвигается, что предлагаемое решение тензометрического контроля позволяет промышленным компаниям:

  • сократить временные затраты на технологический процесс, в части печатной отчётности (ведение пересчетов в случае расхождения отчетных данных), организации работы оператора (контроля персонала в роли операторов сельскохозяйственных машин), погрузки/разгрузки зерновой продукции;
  • обеспечить дополнительным функционалом сельскохозяйственный транспорт (трактор), к которому прицепляется бункер или иное устройство хранения, c установленной на него системой.

Таким образом, ключевым преимуществом предлагаемого прототипа является отсутствие аналогов на отечественном рынке по соотношению цене и предлагаемого расширенного функционала. Традиционно вопросы усовершенствования системы тензометрического контроля решаются доступными и простейшими технологическими решениями, предлагаемыми поставщиками, как минимальный набор дополнительных опций. Что, в свою очередь, не позволяет добиться расширения функционала за минимальную стоимость приобретаемых комплектующих.

Список литературы

  1. Аналого-цифровой_преобразователь [Электронный ресурс]: https://ru.wikipedia.org/wiki /Аналого-цифровой_преобразователь.
  2. АСВИК ЦЕНТР [Электронный ресурс]: Тензодатчики. Общие сведения и принцип работы. – Электрон дан. – Режим доступа: http://www.asvik.kiev.ua/ru/articles/5.
  3. Звонарев С.В. Основы математического моделирования: учебное пособие / С.В. Звонарев. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. 112 с.
  4. Поставщик электронных компонентов [Электронный ресурс]: https://ru.mouser.com/ProductDetail/NXP-Semiconductors/ MC812A4CP VE8.
  5. Радиометки [Электронный ресурс]: https://www.rst-invent.ru/ about/ technology/.

Интересная статья? Поделись ей с другими: