专利名称：一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及故障预警装置，尤其是涉及一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置。
背景技术：
随着我国社会经济的发展，采用大型联合收割机进行大面积收割作业已经慢慢得到广泛的普及，联合收割机在农田收获作业时经常因喂入量过大而照成其核心部件脱离滚筒的堵塞，故障发生时会发生皮带打滑严重时甚至会损坏机器，这种故障的发生严重影响了联合收割机的作业进度及收获效率，甚至给农户和机主带来不必要的经济损失。因此对联合收割机关键部件工作状况的实时监控很有必要，如果能在故障发生之前就进行相关的预警，提示操作员进行简单调整则可以避免故障的发生，延长机车的使用寿命。国内外关于联合收割机关键部件堵塞故障预报警的研究总的来说还处于初步阶段， 缺乏相关故障诊断技术、方法和理论。目前收割机堵塞报警采用监测关键部件的转速，当其低于正常工作范围是进行报警。这类方法比较简单但准确率不高，而且延迟也比较大，使其应用受到限制。脱离滚筒堵塞故障发生的真正原因是喂入量过大，超过了机车的脱离能力，同时又由于草谷比和湿度等因素的影响最终造成滚筒堵塞，皮带打滑，谷物严重损失，甚至部件损坏。因此如果把喂入量，湿度等因素也作为故障诊断的依据，则不仅能提高系统的准确性，同时也起到提前报警的作用。
发明内容本实用新型的目的在于提出一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置，从谷物喂入量和湿度入手，基于单片机和传感器相关技术，实现收割机工作时，对脱离滚筒堵塞故障提前判断，同时显示给机手当前机车状态以及故障安全范围内的一些参考参数，方便机手提前做出反映，避免故障的发生。本实用新型采用的技术方案是该装置包括电源模块、传感器模块、单片机处理模块、液晶显示模块、语音报警提示模块；电源模块分别与传感器模块、单片机处理模块、液晶显示模块和语音报警提示模块相连，传感器模块与单片机处理模块连接，单片机模块分别与液晶显示模块和语音报警提示模块相连。所述的传感器模块由四个传感器组成，车轮轴端面同一圆周上等距布有四个磁钢，机车前进速度传感器固定在车轮轴与磁钢对应位置，脱离滚筒轴端面同一圆周上等距布有四个磁钢，脱离滚筒传感器固定在脱离滚筒轴与磁钢对应位置；喂入量传感器安装在倾斜输送器底板的出口处；谷物湿度传感器安装在谷粒升运器上开口处；其中机车前进速度传感器和脱离滚筒传感器型号相同，均为霍尔转速传感器，传感器型号为HAL506S ；谷物湿度传感器，采用Farmtronics公司的E23650型号的湿度传感器；喂入量传感器采用Honeywell公司的model 13型微型压力传感器。所述的液晶显示模块为JMM0U88，是图形点阵液晶显示器。所述的语音报警提示模块的核心语音芯片型号为WT588D。所述的单片机处理模块采用C8051F020单片机，分别通过P0. 1和P0. 2 口与机车前进速度传感器和脱离滚筒传感器相连，AIN1. 0 口与喂入量传感器相连，P3. 0 口接谷物湿度传感器，接口 J2连接液晶显示模块，通过P3. 1 口连接语音模块控制信号输入端连接。本实用新型具有的有益效果是本实用新型可以安装在驾驶仓内，其传感器部分固定在收割机相应位置，实时监测机车运行状况，及时提供当前收割机运行参数以及可供参考的安全机车运行速度和脱离滚筒转速等参数，提示操作员提前做出调整，规避堵塞故障。
图1是本实用新型的结构原理框图。图2是本实用新型的转速传感器布设示意图。图3是本实用新型的喂入量传感器布设示意图。图4是本实用新型的湿度传感器布设示意图。图5是本实用新型的电路结构原理图。图中1、车轮轴，1’脱离滚筒轴，2、磁钢，3输送链耙、，4、倾斜输送器底板，5、谷物，6、喂入量传感器，7、谷粒升运器，8、谷物湿度传感器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作出进一步的说明。如图1所示，该装置包括电源模块、传感器模块、单片机处理模块、液晶显示模块、 语音报警提示模块；电源模块分别与传感器模块、单片机处理模块、液晶显示模块和语音报警提示模块相连，传感器模块与单片机处理模块连接，单片机模块分别与液晶显示模块和语音报警提示模块相连。如图2所示，所述的传感器模块由四个传感器组成，车轮轴1端面同一圆周上等距布有四个磁钢2，机车前进速度传感器固定在车轮轴1与磁钢2对应位置，脱离滚筒轴1’端面同一圆周上等距布有四个磁钢2，脱离滚筒传感器固定在脱离滚筒轴1’与磁钢2对应位置，其中机车前进速度传感器1和脱离滚筒传感器2型号相同，均为霍尔转速传感器，传感器型号为HAL506S，采用5V供电，两个传感器分别与单片机处理模块的P0. 1和P0. 2 口相连，传感器通过内部集成电路可以输出0，5伏信号，随着转速的变化，脉冲波的频率也跟着发生变化，通过相应接口连接到单片机，可以得到转速参数。如图3所示，喂入量传感器6安装在倾斜输送器底板4处，喂入量传感器6是一种压一电式传感器，采用Honeywell公司的model 13型微型压力传感器。当收割机进行收割机时，输送链耙3会把喂入的谷物4倾斜输送器底板5的下端输送到上端，过程中喂入量传感器6将谷物3对倾斜输送器底板4的挤压力的大小转变为电信号的强弱，该信号通过 Aim. 0接口连接单片机内部的AD转换器，经过处理即可得到喂入量的大小。如图4所示，谷物湿度传感器8安装在谷粒升运器7上开口处，采用Farmtronics公司的E23650型号的湿度传感器，该传感器为电容式传感器，谷物通过传感器两个极板之间时会改变介电常数从而改变传感器电容值，靠频率信号来反映谷物的含水率，在联合收割机的谷粒升运器7上开取样口，设计一个取样通道，在取样通道上安装谷物湿度传感器 8，便可在谷粒升运至粮仓的过程中进行数据检测。本实用新型装置中用给其他模块供电的电源模块实现电路图如图5所示，通过简单的电压转换电路将机载12V直流电转成可用的5V直流电，供传感器模块、单片机处理模块、液晶显示模块和语音报警提示模块使用。本装置中单片机型号为C8051F020，可通过中断接口接收三路频率信号，通过采集收割机前进速度，喂入量，谷物湿度，脱离滚筒转速参数并显示出来，同时判断喂入量是否处于故障安全范围，如果超出会通过LED和蜂鸣器预警，并通过液晶显示出可供操作员参考的机车前进速度和脱离滚筒转速，通过语音方式提示操作员提前做出相应的调整，避免故障的发生。本实用新型装置中的液晶显示模块型号为JMM0U88，是图形点阵液晶显示器，可实现图形及汉字显示，该模块与单片机接口为图5中的J2，主要显示机车当前状态参数以及故障安全参考参数。本实用新型装置中的语音报警提示模块核心语音芯片型号为WT588D，该芯片内部高度集成化，可通过多种控制模式，将语音信息下载到内部的SPI-Flash中，并能直接推动外部功放。采用一线串口控制模式，通过单片机P3.1 口进行对模块的控制，实际工作时可用来提示驾驶员当前的脱离滚筒状况以及故障危险时应该做如何调整。语音报警提示模块，通过语音方式提醒机手当前脱离滚筒是否有发生堵塞的危险以及应该如何调整机车前进速度。本实用新型的工作原理当联合收割机在田间工作时，本装置通过传感器采集信息并通过液晶实时显示出当前机车的前进速度，脱离滚筒转速，谷物喂入量和谷物湿度，这时会有语音提示“当前的脱离滚筒运行正常”。当喂入量超过脱离滚筒的脱离能力时，蜂鸣器预警，同时有红色亮灯， 这时液晶除了显示出当前的机车前进速度，脱离滚筒转速，喂入量和谷物湿度外，还会显示说明脱离滚筒处于过负荷状态，可能发生故障，并给出机车前进速度安全值，同时也会语音提示“当前脱离滚筒处于过负荷状态，请调整机车前进速度为安全值(如10公里/时)以下。”这样操作手可以根据装置提示及时调整机车前进速度，避免脱离滚筒堵塞故障的发生。当喂入量和脱离滚筒转速比例恢复正常时，语音会提示“当前的脱离滚筒运行正常”，机车继续保持当前运行状态进行作业。
权利要求1.一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置，其特征在于该装置包括电源模块、传感器模块、单片机处理模块、液晶显示模块、语音报警提示模块；电源模块分别与传感器模块、 单片机处理模块、液晶显示模块和语音报警提示模块相连，传感器模块与单片机处理模块连接，单片机模块分别与液晶显示模块和语音报警提示模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置，其特征在于所述的传感器模块由四个传感器组成，车轮轴端面同一圆周上等距布有四个磁钢，机车前进速度传感器固定在车轮轴与磁钢对应位置，脱离滚筒轴端面同一圆周上等距布有四个磁钢， 脱离滚筒传感器固定在脱离滚筒轴与磁钢对应位置；喂入量传感器安装在倾斜输送器底板的出口处；谷物湿度传感器安装在谷粒升运器上开口处；其中机车前进速度传感器和脱离滚筒传感器型号相同，均为霍尔转速传感器，传感器型号为HAL506S ；谷物湿度传感器，采用Farmtronics公司的E23650型号的湿度传感器；喂入量传感器采用Honeywell公司的model 13型微型压力传感器。
3.根据权利要求1所述的一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置，其特征在于所述的液晶显示模块为JMM0U88，是图形点阵液晶显示器。
4.根据权利要求1所述的一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置，其特征在于所述的语音报警提示模块的核心语音芯片型号为WT588D。
5.根据权利要求1所述的一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置，其特征在于所述的单片机处理模块采用C8051F020单片机，分别通过PO. 1和PO. 2 口与机车前进速度传感器和脱离滚筒传感器相连，AIN1.0 口与喂入量传感器相连，P3.0 口接谷物湿度传感器，接口 J2连接液晶显示模块，通过P3. 1 口连接语音模块控制信号输入端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种联合收割机脱离滚筒堵塞预警装置。该装置包括电源模块、传感器模块、单片机处理模块、液晶显示模块、语音报警提示模块；电源模块分别与传感器模块、单片机处理模块、液晶显示模块和语音报警提示模块相连，传感器模块与单片机处理模块连接，单片机模块分别与液晶显示模块和语音报警提示模块相连。本实用新型可以安装在驾驶仓内，其传感器部分固定在收割机相应位置，实时监测机车运行状况，及时提供当前收割机运行参数以及可供参考的安全机车运行速度和脱离滚筒转速等参数，提示操作员提前做出调整，规避堵塞故障。
文档编号A01F12/18GK201938106SQ20102066809
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者应义斌, 王剑平, 盖玲, 高飞 申请人:浙江大学