УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ СЕМЯН ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕЯЛКОЙ Российский патент 1995 года по МПК A01C7/00 A01C7/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к посевным машинам.

Известен портативный датчик контроля высева семян, состоящий из воронки, соединительного патрубка с разрезами, рассекателя семенного потока и чувствительного элемента (авт. св. N 1512504, кл. А 01 С 7/00, 1989). При высеве семена, скользя по поверхности рассекателя семенного потока, попадают через воронку на чувствительный элемент, воспринимающий удары семян и вырабатывающий электрические импульсы, число которых пропорционально количеству семян, поданых высевающим аппаратом.

Основным принципиальным недостатком датчика является влияние его на траекторию полета семян, что значительно снижает равномерность распределения интервалов между семенами в борозде. Кроме того, установка чувствительного элемента датчика на пути движения семян повышает вероятность образования пробки в семяпроводе.

Лишены этих недостатков устройства для контроля высева семян с бесконтактными датчиками. Наибольшее распространение получили устройства с фотоэлектрическими датчиками.

Известен фотоэлектрический датчик, который для повышения качества контроля технологического процесса высева семян снабжен дополнительным фотоприемником с управляющей схемой, содердащей резистор и операционный усилитель с прямым и инверсным входами. Прямой вход операционного усилителя соединен с одним из электродов дополнительного фотоприемника, второй электрод которого соединен с инверсным входом операционного усилителя. Выход операционного усилителя подключен к источнику света. Дополнительный фотоприемник установлен в корпусе датчика на одной вертикали с источником света и в зоне его действия (авт.св. N 1209062, кл. А 01 С 7/00, 1986).

К существенным недостаткам данного датчика следует отнести прежде всего низкую помехозащищенность от запыления источника света и фотоприемника, недостаточную механическую прочность элементов системы, а также невозможность счета семян при одновременном пролете в чувствительной зоне датчика двух и более семян.

Известна система автоматического контроля и сигнализации "Пионер-1", разработанная американской фирмой Pioneer Tehnology (отделение компании Pioneer Systems; Ломакин Б.М. Демидов В.Г. Технический уровень средств автоматизации для посевных машин; Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1990, N 7, с.12-16).

"Изюминка" системы электронный датчик, состоящий из генератора и приемника. Генератор генерирует в пластмассовом семяпроводе поперечное сигнальное электромагнитное поле. При прохождении семян характеристики сигнального поля изменяются, что сразу же воспринимается приемником. Датчик нечувствителен к налипающим на стенки семяпровода пыли, семенным оболочкам, и свету.

К недостаткам такой системы следует отнести прежде всего невозможность счета семян при одновременном пролете в чувствительной зоне датчика двух и более семян, что не позволяет измерять расход семян при гнездовом способе посева, кроме этого система не позволяет осуществлять автоматическую поднастройку сеялки при технологических нарушениях.

Наиболее близкой по технической сущности является информационная система "Нива" (Руденко В.П. Сердюк М.И. Рихва В.Я. Компьютер, технология, прибыль; Сахарная свекла: производство и переработкаа. 1989, N 1, с.30-34).

Система "Нива" устанавливается на свекловичных сеялках и позволяет при помощи датчика, размещаемого в сошнике сеялки, оперативно контролировать процесс высева путем измерения расхода семян на участках контроля длиной L 20 м.

Чувствительный элемент датчика выполнен в виде двух пластин, представляющих собой обкладки конденсатора, между которыми в процессе высева проходит весь поток семян. Датчик включен в цепь автогенератора, генерирующего между пластинами высокочастотное электромагнитное поле. Принцип действия датчика основан на изменении диэлектрической проницаемости среды при прохождении между чувствительными пластинами семян. При этом на входе датчика формируются электрические импульсы, число которых равно числу высеянных семян.

При налипании на пластины пыли, частичек семян и пр. усилитель автоматически осуществляет поднастройку датчика.

Измерение пройденного агрегатом пути осуществляется датчиком, установленным на опорном колесе сеялки. Сигналы от датчиков поступают в блок управления, установленный в кабине трактора. После прохождения агрегатом участка контроля L на цифровом индикаторе блока управления высвечивается значение расхода семян.

К существенным недостаткам системы "Нива" относится прежде всего то, что она позволяет осуществлять измерение нормы высева только при отдельно пролетающих в чувствительной зоне датчика семенах. Одновременное прохождение через датчик двух и более семян регистрируется известным устройством как одно семя, что не позволяет использовать его для измерения расхода семян при гнездовом способе посева, когда из высевающего аппарата одновременно выходят от 4 до 7 шт. семян. Данная система так же, как и предыдущая, не позволяет осуществлять автоматическую поднастройку агрегата на агротехнически заданные режимы работы, что отрицательно сказывается на производительности агрегата и создает неудобства в работе тракториста, поскольку для устранения технологического отказа тракторист должен останавливать агрегат и вручную выполнять необходимые поднастройки.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства, обеспечивающего возможность автоматического контроля и управление расходом семян пневматической сеялкой, повышение производительности посевного агрегата, повышение качества высева и улучшение условий труда механизатора.

Поставленная цель достигается тем, что устройство контроля и управления расходом семян пневматической сеялкой, содержащее датчик расхода семян, выполненный в виде двух изолированных чувствительных пластин, для установки под пневматическим высевающим аппаратом, связанных с генератором высокой частоты и, посредством детектора с первым усилителем, а также сообщенные с системной шиной микроЭВМ АЦП, блок коррекции, блок индикации, программируемый таймер, средство контроля работы устройства, последнее выполнено в виде ЦАПа и усилителя настроечного напряжения, одному из внешних входов программируемого таймера подключен датчик пути, тем, что с целью расширения функциональных возможностей устройства, обеспечивающего возможность автоматического контроля и управления расходом семян пневматической сеялкой, повышения производительности посевного агрегата, повышения посева и улучшения условий труда механизатора, чувствительные пластины датчика включены параллельно первой катушке индуктивности, имеющей индуктивную связь со второй и третьей катушками, вторая катушка своими выходами подключена к коллекторным выходам транзисторной сборки высокочастотного генератора, параллельно второй катушке индуктивности подключены подстроечный конденсатор и два встречно-соединительных между собой варикапа, при этом точка соединения первого коллекторного выхода транзисторной сборки и выхода второй катушки соединена через первый конденсатор со вторым базовым выходом транзисторой сборки и входом первого резистора, выход последнего заземлен, а точка соединения второго коллекторного выхода с выходом второй катушки подключена к отрицательному полюсу источника питания и к входу второго конденсатора, выход которого заземлен, эмиттерные входы транзисторной сборки объединены между собой и через второй резистор и третий конденсатор, параллельно соединенные между собой, подключены к положительному полюсу источника питания, при этом первый базовый выход транзисторой сборки заземлен, а точка соединения между собой варикапов подключена через усилитель настроечного напряжения к выходу цифроаналогового преобразователя, третья катушка индуктивности подключена через детектирующий диод к входу первого усилителя сигнала, выход которого подключен к входу второго усилителя сигнала и к информационному входу первого ключа, выход второго усилителя сигнала подключен к информационному входу второго ключа, а информационный вход третьего ключа имеет электрическую связь с датчиком влажности высеваемого материала, информационные выходы первого, второго и третьего ключей объединены и подключены к входу аналого-цифрового преобразователя и к входу формирователя прямоугольных импульсов, а управляющие входы ключей подключены к соответствующим выходам регистра, связанного с системной магистралью микроЭВМ, при этом выход формирователя прямоугольных импульсов объединен с вторым входом программируемого таймера и с внешним входом порта ввода-вывода информации, к третьему входу программируемого таймера подключен датчик частоты вращения корончатого диска, корончатый диск предназначен для установки на валу высевающего аппарата, внешний выход порта ввода-вывода информации подключен через усилитель мощности к электрическому входу исполнительного механизма для управления уровнем вакуума в высевающем аппарате сеялки.

Новые существенные признаки:
чувствительные пластины датчика включены параллельно первой катушке индуктивности, имеющей индуктивную связь со второй и третьей катушками;
вторая катушка своими выходами подключена к коллекторным выходам транзисторной сборки высокочастотного генератора;
параллельно второй катушке индуктивности подключены подстроечный конденсатор и два встречно соединенных между собой варикапа;
точка соединения первого коллекторного выхода транзисторной сборки и выхода второй катушки соединена через первый конденсатор со вторым базовым выходом транзисторной сборки и выходом первого резистора, выход которого заземлен;
точка соединения второго коллекторного выхода с выходом второй катушки подключена к отрицательному полюсу источника питания и к входу второго конденсатора, выход которого заземлен;
эммитерные входы транзисторной сборки объединены между собой и через второй резистор и третий конденсатор, параллельно соединенные между собой, подключены к положительному полюсу источника питания, а первый базовый выход транзисторной сборки заземлен;
точка соединения между собой варикапов подключена через усилитель настроечного напряжения к выходу цифро-аналогового преобразователя;
третья катушка индуктивности подключена через детектирующий диод к входу первого усилителя сигнала, выход которого подключен к входу второго усилителя сигнала и к информационному входу первого ключа;
информационный вход третьего ключа имеет электрическую связь с датчиком влажности высеваемого материала;
информационные выходы первого, второго и третьего ключей объединены и подключены к входу аналого-цифрового преобразователя и к входу формирователя прямоугольных импульсов;
управляющие входы ключей подключены к соответствующим входам регистра, связанного с системной магистралью микроЭВМ;
выход формирователя прямоугольных импульсов объединен со вторым входом программируемого таймера и с внешним входом порта ввода-вывода информации;
к третьему входу программируемого таймера подключен датчик частоты вращения корончатого диска, корончатый диск предназначен для установки на валу высевающего аппарата;
внешний выход порта ввода-вывода информации подключен через усилитель мощности к электрическому входу исполнительного механизма для управления уровнем вакуума в высевающем аппарате сеялки.

Перечисленные новые существенные признаки достаточны во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Перечисленные отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей устройства, обеспечивающего возможность автоматической поднастройки пневматической сеялки на агротехнически заданную норму высева семян за счет подключения чувствительных пластин параллельно первой катушке индуктивности, имеющей индуктивную связь со второй и третьей катушками, вторая катушка своими выходами подключена к коллекторным выходам транзисторной сборки высокочастотного генератора, параллельно второй катушке индуктивности подключены подстроечный конденсатор и два встречно соединенных между собой варикапа, при этом точка соединения первого коллекторного выхода транзисторной сборки и выхода второй катушки соединена через первый конденсатор с вторым базовым выходом транзисторной сборки и входом первого резистора, выход последнего заземлен, а точка соединения второго коллекторного выхода с выходом второй катушки подключена к отрицательному полюсу источника питания и к входу второго конденсатора, выход которого заземлен, эмиттерные входы транзисторной сборки объединены между собой и через второй резистор и третий конденсатор, параллельно соединенные между собой, подключены к положительному полюсу источника питания, при этом первый базовый выход транзисторой сборки заземлен, а точка соединения между собой варикапов подключена через усилитель настроечного напряжения к выходу цифроаналогового преобразователя, третья катушка индуктивности подключена через детектирующий диод к входу первого усилителя сигнала, выход которого подключен к входу второго усилителя сигнала и к информационному входу первого ключа, выход второго усилителя сигнала подключен к информационному входу второго ключа, а информационный вход третьего ключа имеет электрическую связь с датчиком влажности высеваемого материала, информационные выходы первого, второго и третьего ключей объединены и подключены к входу аналого-цифрового преобразователя и к входу формирователя прямоугольных импульсов, а управляющие входы ключей подключены к соответствующим выходам регистра, связанного с системной магистралью микроЭВМ, при этом выход формирователя прямоугольных импульсов объединен со вторым входом программируемого таймера и с внешним входом порта ввода-вывода информации, к третьему входу программируемого таймера подключен датчик частоты вращения корончатого диска, что позволяет устанавливать на валу высевающего аппарата корончатый диск с числом прорезей, соответствующим количеству отверстий на диске высевающего аппарата, измерять в процессе работы пневматической сеялки временные интервалы между отверстиями диска и сравнивать их с временными интервалами между пролетающими в чувствительной зоне датчика расхода семенами (при пунктирном посеве) или группами семян (при гнездовом посеве), измеряемыми с помощью датчика расхода. В случае несовпадения указанных временных интервалов устройство позволяет программно вычислять причину технологического отказа.

При пунктирном посеве несовпадения указанных временных интервалов является следствием двух причин: 1) забилось отверстие или группа отверстий на диске высевающего аппарата; 2) недостаточный уровень разрежения в камере высевающего аппарата. Для устранения данного технологического нарушения вначале принимается гипотеза о том, что оно наступило по причине недостаточного уровня разрежения в камере высевающего аппарата. После этого регулятором вакуума постепенно увеличивается разрежение в камере высевающего аппарата до тех пор, пока не совпадут временные интервалы, либо пока количество одновременно выпадающих из высевающего аппарата семян не станет превышать агротехнически заданное (при пунктирном посеве число семян, высеваемых по 1.2 должно быть не менее 60% по 3.4 не более 30% 5 и больше до 10% В.П.Чичкин овощные сеялки и комбинированные агрегаты. Кишинев, 1984). Совпадение временных интервалов между импульсаим от датчика расхода семян с временными интервалами от датчика частоты вращения корончатого диска после выполнения указанных процедур свидетельствует о восстановлении нормального режима работы сеялки. Если же в результате увеличения уровня разрежения в камере высевающего аппарата временные интервалы между импульсами от датчика расхода семян остаются без изменения, но при этом увеличивается количество одновременно выпадающих из высевающего аппарата сеемян, превышая агротехнически заданные значения, следовательно, на диске высевающего аппарата забиты отверстия и требуется их очистка.

Если при пунктирном посеве при совпадении временных интервалов между импульсами от датчика расхода с временными интервалами между импульсами от датчика частоты вращения корончатого диска регистрируется, что количество одновременно выпадающих из высевающего аппарата семян превышает агротехнически установленное значение, следовательно, велик уровень разрежения в камере высевающего аппарата и требуется его снижение.

При гнездовом посеве несовпадение временных интервалов между импульсами от датчика расхода с временными интервалами между импульсами от датчика частоты вращения корончатого диска является следствием только одной причины забились отверстия на диске высевающего аппарата. При совпадении вышеуказанных временных интервалов, по амплитуде длительности аналогового сигнала от датчика расхода семян определяется количество одновременно выпавших из высевающего аппарата семян. Если это количество отличается от заданного (3.7 шт.), следовательно, необходимо увеличение (если семян меньше 3 шт.) или уменьшение (если семян больше 7 шт.) уровня разрежения в вакуумной камере высевающего аппарата.

Подключение внешнего выхода порта ввода-вывода информации через усилитель мощности к электрическому входу исполнительного механизма, связанного с регулятором вакуума, при этом порт ввода-вывода информации по системной магистрали сообщается с микроЭВМ, позволяет осуществлять автоматическое управление уровнем разрежения в вакуумной камере высевающего аппарата, а вместе с этим и расходом семян, что исключает необходимость в ручных поднастройках, повышает точность и своевременность регулировок и способствует повышению производительности посевного агрегата, улучшению труда механизатора и повышению качества посева, что в конечном итоге ведет к повышению урожайности возделываемых культур.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства контроля и управления расходом семян пневматической сеялкой; на фиг.2 график зависимости напряжения на входе АЦП от частоты генератора датчика; на фиг.3 временная диаграмма работы устройства контроля и управления расходом семян пневматической сеялкой; на фиг. 4-13 структурная схема работы устройства контроля и управления расходом семян пневматической сеялкой.

Устройство содержит датчик расхода семян, состоящий из двух изолированных, чувствительных пластин 1, установленных под пневматическим высевающим аппаратом 2, который сообщается с бункером для семян 3 и посредством воздуховода 4 соединен через регулятор вакуума 5 с источником вакуума 6. Чувствительные пластины датчика 1 представляют собой обкладки конденсатора, включенного параллельно первой катушке индуктивности 7, имеющей индуктивную связь с второй 8 и третьей 9 катушками. Вторая катушка индуктивности 8 своими выходами подключена к коллекторным выходам транзисторной сборки 10, параллельно второй катушке индуктивности 8 подключены подстроечный конденсатор 11 и два встречно соединенных между собой первый 12 и второй 13 варикапа. Точка соединения первого коллекторного выхода транзисторной сборки 10 и выхода второй катушки индуктивности 8 соединена через первый конденсатор 14 с вторым базовым выходом транзисторной сборки 10 и входом первого резистора 15, при этом выход последнего заземлен, а точка соединения второго коллекторного выхода транзисторной сборки 10 с выходом второй катушки индуктивности 8 подключена к отрицательному полюсу источника питания "-" и к входу второго конденсатора 16, выход которого заземлен. Эммитерные входы транзисторной сборки 10 объединены между собой и через второй резистор 17 и третий конденсатор 18, параллельно соединенные между собой, подключены к положительному полюсу источника питания "+", при этом первый базовый выход транзисторной сборки 10 заземлен. Точка соединения между собой первого 12 и второго 13 варикапов подключена через усилитель настроечного напряжения 19 к выходу цифроаналогового преобразователя 20. Третья катушка индуктивности 9 подключена через детектирующий диод 21 к входу первого усилителя сигнала 22, выход которого подключен к входу второго усилителя сигнала 23 и к информационному входу первого ключа 24. Выход второго усилителя сигнала 23 подключен к информационному входу второго ключа 25, а информационный вход третьего ключа 26 имеет электрическую связь с датчиком влажности 27, например промышленным датчиком фирмы Valvo (Виглеб Г. Датчики. М. Мир, 1989).

Информационные выходы первого 24, второго 25 и третьего 26 ключей объединены и подключены к входу аналого-цифрового преобразователя 28. Управляющие входы первого 24, второго 25 и третьего 26 ключей подключены к соответствующим выходам регистра 29, в качестве которого может быть использована БИС КР 580. ВВ55. В качестве ключей 25, 26, 27 могут быть использованы коммутаторы К 176 КТ1 или К 561 КТ3 или мультиплексоры-демультиплексоры К561 КП2 или К561 КП1. Регистор 29 связан по системной магистрали 30 с микроЭВМ 31. Кроме этого микроЭВМ 31 имеет связь по системной магистрали 30 с блоком индикации 32, блоком коррекции 33, цифроаналоговым 20, аналого-цифровым 28 преобразователями и программируемым таймером 34 (например, КР580 ВИ53), к одному из внешних входов которого подключен датчик пути 35. К второму внешнему входу программируемого таймера 34 подключен электрический выход датчика 36 частоты вращения корончатого диска 37. Корончатый диск 37 сменный установлен на валу высевающего аппарата 2 и имеет число пазов, соответствующее количеству высевающих отверстий на диске высевающего аппарата 2. К информационному входу программируемого таймера 34 подключен электрический выход генератора тактовых импульсов 38. Третий внешний вход программируемого таймера 34 объединен с внешним входом порта ввода-вывода информации 39 (например, КР 580 ВВ 55) и выходом формирователя прямоугольных импульсов 40 (например, усилитель-ограничитель, выполненный на компораторе к 554 САЗ, включенном по схеме триггера Шмидта). Вход формирователя прямоугольных импульсов 40 подключен к точке соединения выходов первого 24, второго 25 и третьего 26 ключей с входом аналого-цифрового преобразователя 28. Порт ввода-вывода информации 39 сообщается по системной магистрали 30 с микроЭВМ 31 и своим внешним выходом подключен через усилитель мощности 41 (например, транзисторный) к электрическому входу исполнительного механизма 42, механически связанного с регулятором вакуума 5. Если заявляемое устройство используется для контроля и управления расходом семян овощной сеялкой точного высева СУПО-6 (Сеялка овощная точного высева СУПО-6. Техническое описание и инструкции по эксплуатации. Кировоград. 1986), на которой источником вакуума 6 является вентилятор центробежного типа, приводимый в работу либо от гидромотора трактора, либо от вала отбора мощности (в зависимости от модификации сеялки), а регулятором вакуума 5 является регулировочная заслонка, тогда в качестве исполнительного механизма 42 может быть использован реверсивный электродвигатель постоянного тока, механически соединенный с регулировочной заслонкой. МикроЭВМ 31 выполнена на унифицированных элементах программируемого набора (Дроздов Н.В. Мирошник И.В. Скрубский И.В. Системы автоматического управления с микроЭВМ. Л. Машиностроение, 1989).

Устройство работает по программе, хранимой в памяти микроЭВМ 31. Структурная схема алгоритма работы устройства приведена на фиг.3.

Перед началом работы. после заправки посевного агрегата высеваемым материалом (семенами), и после самодиагностики устройства необходимо в память микроЭВМ 31 при помощи блока коррекции 33 ввести значения постоянных коэффициентов, необходимых для расчета оценочных показателей. Последовательно вводятся: R способ посева (R 0 гнездовой посев; R 1 пунктирный посев), к вид высеваемой культуры; Q^н настроечное значение расхода семян; β агротехнический допуск на отклонения фактических значений контролируемого параметра от настроечного.

Перед началом измерений микроЭВМ 31 автоматически осуществляет калибровку датчика. Калибровка необходима для компенсации изменений характеристик конденсатора 1, наступающих в результате колебаний влажности воздуха и налипания на пластины пыли, частичек семян и пр. Производится калибровка перед началом работы и во время технологических остановок агрегата при отсутствии измеряемого вещества между чувствительными пластинами 1.

В режиме калибровки микроЭВМ 31 через регистр 29 замыкает первый ключ 24, размыкает ключи 25 и 26 и через цифроаналоговый преобразователь 20 и усилитель настроечного напряжения 19, постепенно, начиная с ноля, увеличивает напряжение на варикапах 12 и 13. При этом увеличивается частота высокочастотного генератора, собранного на транзисторной сборке 10. Одновременно с этим изменяется напряжение на входе третьей катушки индуктивности 9, которое через детектирующий диод 21 поступает на усилитель 22, где усиливается до необходимой величины и через замкнутый ключ 24 поступает на аналого-цифровой преобразователь 28.

На фиг. 2 представлена графическая зависимость напряжения на входе аналого-цифрового преобразователя 28 от частоты высокочастотного генератора 10. Из графика видно, что при увеличении частоты генератора вначале происходит увеличение напряжения на входе аналого-цифрового преобразователя 28, затем его снижение. При этом, максимальное значение изменяемого напряжения U_max (фиг. 2), будет в тот момент, когда частота f_o высокочастотного генератора, собранного на транзисторной сборке 10, совпадает с частотой автоколебаний контура, состоящего из чувствительных пластин 1 и первой катушки индуктивности 7. В процессе калибровки сигналы поступают с выхода аналого-цифрового преобразователя 28 по системной магистрали 30 в микроЭВМ 31, где определяется величина максимального напряжения и соответствующее ему напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 20. Это напряжение фиксируется и поддерживается микроЭВМ 31 в процессе работы. Таким образом, высокочастотный генератор, собранный на транзисторной сборке 10, будет настроен на частоту f_о (фиг.2), которой соответствует максимальное значение измеряемого сигнала. Если в процессе работы произошло налипание на чувствительные пластины 1 пыли, частичек семян и пр. то изменится частота автоколебаний контура. Для компенсации этого микроЭВМ 31 во время очередной технологической остановки автоматически повторит калибровку, в результате которой будет определена новая частота f_o' (фиг.2), соответствующая максимальному значению сигнала U_max.

После этапа калибровки микроЭВМ 38, управляя по системной магистрали 30 регистром 29, размыкает ключ 24 и замыкает третий ключ 26. В этом режиме при помощи датчика влажности 27, установленного в бункере для семян 3, осуществляется измерение влажности семян следующим образом.

Сигнал от датчика влажности 27 через замкнутый ключ 26 поступает в аналого-цифровой преобразователь 28, где преобразуется в код, и по системной магистрали 30 поступает в микроЭВМ 31. По этому сигналу согласно тарировочным характеристикам датчика влажности 27 микроЭВМ 31 определяет влажность высеваемого материала w.

После этого устройство программно переключается в режим контроля и управления процессом высева семян. Для чего микроЭВМ 31, управляя по системной магистрали 30 регистром 29, размыкает третий ключ 26 и замыкает либо первый ключ 24, либо второй ключ 25. При замкнутом первом ключе 24 сигнал с выхода третьей катушки 9 через детектирующий диод 21 и первый усилитель сигнала 24 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 28. Такой режим необходим при измерении расходов крупных семян (например, семян кабачков). При замкнутом втором ключе 25 сигнал с выхода третьей катушки 9 через детектирующий диод 21 и первый усилитель сигнала 22 поступает на вход второго усилителя сигнала 23, где дополнительно усиливается и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 28. Такой режим необходим при измерении расходов мелких семян (например, семян капусты, томатов и др.), когда требуется значительное усиление измеряемого сигнала.

При движении агрегата (во время выполнения технологической операции) семена из высевающего аппарата 2 проходят между чувствительными пластинами 1. В результате этого изменяются диэлектрические свойства среды между чувствительными пластинами 1, и, как следствие, изменяется частота автоколебаний контура, состоящего из чувствительных пластин 1 и первой катушки индуктивности 7. При уменьшении частоты автоколебаний до f₁ (фиг.2) уменьшается напряжение сигнала до U_A⁽ⁱ⁾, поступающего с выхода третьей катушки индуктивности 9 через детектирующий диод 21, через первый усилитель сигнала 22 (при необходимости и через второй усилитель сигнала 23), через замкнутый ключ 25 (либо третий ключ 26) на вход аналого-цифрового преобразователя 28. При этом по мере прохождения семени или группы семян от края чувствительных пластин 1 к центру и от центра к краю частота автоколебаний колебательного контура, состоящего из чувствительных пластин 1 и первой катушки индуктивности 7, будет плавно отклоняться от своего настроечного значения f_o. При движении семени (группы семян) от края чувствительных пластин 1 к центру отклонение частоты автоколебаний изменяется от ноля до максимального значения и при прохождении семени (группы семян) от центра к краю чувствительных пластин 1 указанное отклонение уменьшается от максимального значения до ноля.

Согласно этому на входе аналого-цифрового преобразователя 28 будет изменяться напряжение измеряемого сигнала от своего максимального значения U_Amax (фиг. 3) до минимального U_Amin (при достижении семенем центра чувствительных пластин 1), формируя сигнал перевернутой куполообразной формы U_A (фиг. 3). Площадь под куполообразной кривой будет пропорциональна количеству прошедших между чувствительными пластинами 1 семян. Измерение площади под куполообразной кривой осуществляется методом цифрового интегрирования. Разрешающим сигналом для начала интегрирования является импульс U₃ (фиг.3), поступающий с выхода формирователя прямоугольных импульсов 40 на внешний вход порта ввода-вывода информации 39. Формирователь прямоугольных импульсов 40 настроен таким образом, что импульс на его внешнем выходе формируется в момент отклонения напряжения на входе аналого-цифрового преобразователя 28 от максимального значения в сторону уменьшения при прохождении семян между чувствительными пластинами 1. Это позволяет организовать работу устройства таким образом, что микроЭВМ 31 обращается к аналого-цифровому преобразователю 28 только в момент нахождения семян в чувствительной зоне датчика 1, что повышает быстродействие устройства. Интегрирование площади под кривой U_A (фиг. 3) начинается по фронту импульса U₃ (фиг.3), поступающего с выхода формирователя прямоугольных импульсов 40 на вход порта ввода-вывода информации 39, в момент вхождения семян в чувствительную зону датчика 1 и заканчивается по срезу импульса U₃ (фиг.3), в момент выхода семян из чувствительной зоны датчика 1. Прооцедура интегрирования площади под кривой U_A (фиг.3) заключается в измерении с тактовой частотой работы микроЭВМ 31 ординат U_A⁽ⁱ⁾ и вычисление пло- щади как (U-U(A

ⁱ⁾₎ Вычисление количества семян, одновременно прошедших между чувствительными пластинами 1, осуществляется по уравнениям, полученным в результате тарировки измерительного канала для различных видов высеваемых культур. В общем виде такое уравнение записывается как
Q^(j)= K(U-U(Aⁱ⁾)-F₁(W) где Q^(j) количество семян, прошедших между чувствительными пластинами 1; U_Amax максимальное напряжение настройки, В; U_A⁽ⁱ⁾ измеренное i-ое значение напряжения, В; F₁(w) изменение величины измеряемого сигнала из-за наличия влаги в высеваемом материале.

Вычисленное значенрие Q^(j) заносится в программный массив данных по j-ому адресу. Адрес j задается импульсами U₂ (фиг.3), поступающими при вращении корончатого диска 37 с выхода датчика 36 на второй внешний вход программируемого таймера 34. Одновременно с импульсами U₂ (фиг.3), поступающими на второй внешний вход программируемого таймера 34, импульсы U₃ поступают и на его третий внешний вход с выхода формирователя прямоугольных импульсов 40. Длительность временных интервалов между импульсами U₂ и U₃ (фиг.3) определяется по количеству тактовых импульсов, поступивших за это время от генератора тактовых импульсов 38 соответственно во второй и третий счетчики программируемого таймера 34. МикроЭВМ 31, сообщаясь по системной магистрали 30 с программируемым таймером 34, осуществляет анализ указанных временных интервалов. Если за время импульса U₂ (фиг.3) не наблюдается импульс U₃ (фиг.3), следовательно, из высевающего аппарата 2 не выпало очередное семя или группа семян, что регистрируется в микроЭВМ 31 как пропуск и в массив значений Q(l) по очередному адресу j заносится ноль.

После того, как агрегат пройдет контрольный (зачетный) участок длиной и число значений в массиве Q(l) станет равным N и достаточным с точки зрения статистической достоверности информации, микроЭВМ 31 программно выполняет анализ качества работы посевного агрегата.

При пунктирном посеве подсчитывается в массиве Q(l) количество семян (m), высеянных по 1-2 и количество семян D, высеянных по 3 и больше. Затем расcчитываются процентные соотношения количества семян ν_m, высеянных по 1-2 и количество семян ν_D, высеянных по 3 и больше.

ν_m% m/N ˙ 100%
ν_D% D/N ˙ 100%
Если ∂_m < 60% а ∂_D < 40% (Чичкин В.П. Овощные сеялки и комбинированные агрегаты. Кишинев, 1984), следовательно процесс высева семян осуществляется с пропусками, количество которых превышает агротехнически заданные пределы, что является технологическим нарушением. Данное технологическое нарушение может наступить в результате двух причин: 1 забилось отверстие или группа отверстий на диске высевающего аппарата; 2 недостаточный уровень разрежения в камере высевающего аппарата. Для устранения технологического отказа микроЭВМ 31, сообщаясь по системной магистрали 30 с портом ввода-вывода информации 39, формирует на его внешнем выходе командный импульс длительностью t_к, поступающий через усилитель мощности 41 на электрический вход исполнительного механизма 42, механически связанного с регулятором вакуума 5. Исполнительный механизм 42 в этом случае увеличивает при помощи регулятора вакуума 5 уровень разрежения в воздуховоде 4, а следовательно, и в камере высевающего аппарата 2 на величину Δр. После чего при поступлении на второй внешний вход программируемого таймера 34 следующего импульса U₂ (фиг.3) от датчика 36 частоты вращения корончатого диска 37, в памяти микроЭВМ 31 формируется новый массив значений Q(l). При этом для сохранения объема массива в N значений, необходимых для статистических расчетов, используются N-1 значение из предыдущего массива Q⁽¹⁾(l). И так на каждом последующем шаге измерений. Этим самым повышается своевременность и оперативность обнаружения и устранения технологического отказа. Каждый последующий массив значений Q^(j)(l) так же, как и первый Q⁽¹⁾(l), проверяется на соответствие качества высева агротехническим показателям. Если после увеличения вакуума в камере высевающего аппарата 2 на величину Δр условия ν _m < 60% и ν _D < 40% сохраняются, следовательно процесс высева семян продолжает выполняться с пропусками. В этом случае микроЭВМ 31 повторяет процедуру увеличения Δр. И так до тех пор, пока не изменяется соотношение ν _m и ν _D. Если после очередного увеличения вакуума на Δр окажется, что ν _m < 60% ν _D > 40% а ν _m + ν _D < 95% значит на диске высевающего аппарата забиты высевающие отверстия, в этом случае на индикаторе блока индикации 32 включается сигнал, предупреждающий механизатора о необходимости остановить агрегат и устранить технологическое нарушение.

Если ν _m > 60% а ν _D < 40% то подсчитывается количество семян Q_L, высеянных на контрольном (зачетном) участке L, и вычисляется фактический расход семян
Q_ф 10⁴Q_LB/L.

Если фактическое значение расхода семян Q_ф в кг/га отличается от настроечного на величину, превышающую агротехнический допуск β, микроЭВМ 31 включает на блоке индикации 32 сигнал, предупреждающий механизатора о том, что необходимо остановить агрегат и провести согласно инструкции регулировку сеялки.

В том случае, когда после проверки качества работы посевного агрегата окажется, что ν_m < 60% ν_D > 40% но при этом ν _m + +ν_D > 95% следовательно, причиной технологического нарушения является высокий уровень разрежения в камере высевающего аппарата 2. Процедура уменьшения разрежения в камере высевающего аппарата 2 аналогична процедуре увеличения вакуума с той лишь разницей, что исполнительный механизм 42, управляемый микроЭВМ 31, при помощи регулятора вакуума 5 уменьшает уровень разрежения в воздуховоде 4 и в камере высевающего аппарата 2 на величину Δр.

При гнездовом посеве, после прохода агрегатом контрольного (зачетного) участка L и формирования массива значений Q^(j)(l) подсчитывается (высеянном рядке) количество гнезд n^- с числом семян меньше 3 и количество гнезд n⁺ с чимслом семян больше 7. После чего вычисляются средние относительные длительности нахождения контролируемого процесса выше верхней границы допуска ε⁺ n⁺/N и ниже нижней границы допуска ε^- n^-/N. По значениям ε⁺ и ε^- расcчитывается вероятностная оценка качества контролируемого процесса высева семян
P _β 1-(ε⁺ + ε^-).

Если Р_β ≥ 75% (Чичкин В.П. Овощные сеялки и комбинированные агрегаты. Кишинев, 1984), следовательно, качество процесса высева семян отвечает предъявленным ему агротехническим требованиям. В этом случае на индикаторе блока индикации 32 микроЭВМ 31 включает сигнал, свидетельствующий о нормальном протекании технологического процесса.

При Р_β < 75% сравниваются между собой ε⁺ и ε^-. Если ε⁺ > ε^-, значит количество гнезд с числом семян в них более 7 штук превышает агротехнически допускаемые пределы. Для устранения данного технологического нарушения микроЭВМ 31, сообщаясь по системной магистрали 30 с портом ввода-вывода информации 39, формирует на его внешнем выходе командный импульс длительностью t_к, поступающий через усилитель мощности 41 на электрический вход исполнительного механизма 42, механически связанного с регулятором вакуума 5. Исполнительный механизм 42 при помощи регулятора вакуума 5 уменьшает уровень разрежения в воздуховоде 4 и в камере высевающего аппарата 2. При уменьшении вакуума в камере высевающего аппарата 2 уменьшается количество одновременно высеваемых семян в одно гнездо. Процедура уменьшения вакуума в камере высевающего аппарата 2 повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое качество процесса высева семян.

Если ε^- > ε⁺, значит количество гнезд с числом семян в них менее 3 шт. превышает агротехнически допускаемые пределы. В этом случае подсчитывается количество пропусков П в высеянном рядке. Если П > >5% от общего количества высеянных гнезд, следовательно, нарушение технологического процесса наступило в результате забивания высевающих отверстий на диске аппарата 2. Для устранения данного технологического нарушения необходима остановка агрегата для очистки аппарата, поэтому микроЭВМ 31 в этом случае, сообщаясь по системной магистрали 30 с блоком индикации 32, включает сигнал, предупреждающий механизатора о нарушении процесса высева семян.

Если при ε^- > ε^-+, П < 5% следовательно, нарушение технологического процесса наступило в результате низкого уровня разрежения в камере высевающего аппарата 2. Увеличение уровня разрежения в камере высевающего аппарата 2 осуществляется автоматически следующим образом. МикроЭВМ 31, сообщаясь по системной магистрали 30 с портом ввода-вывода информации 39, формирует на его внешнем выходе командный импульс длительностью t_к, поступающий через усилитель мощности 41 на электрический вход исполнительного механизма 42, механически связанного с регулятором вакуума 5. Исполнительный механизм 42 при помощи регулятора вакуума 5 увеличивает уровень разрежения в воздуховоде 4 и в камере высевающего аппарата 2. При увеличении вакуума в камере высевающего аппарата 2 увеличивается количество одновременно высеваемых семян в одно гнездо. Процедура увеличения вакуума в камере высевающего аппарата 2 повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое качество процесса высева семян.

Кроме оценок качества высева семян микроЭВМ 31 осуществляет расчет текущих значений скорости движения агрегата V_а, км/ч, и обработанной площади S, га, и вывод этих значений по запросу на индикатор блока индикации 32.

Использование: в сельском хозяйстве. Сущность: возможность автоматического контроля и управления расходом семян пневматической сеялкой обеспечивается за счет установки под пневматическим высевающим аппаратом датчика расхода семян, выполненного в виде двух изолированных пластин, включенных в схему высокочастотного генератора, подключенного к блоку управления, выполненного на базе микроЭВМ, которая через порт ввода-вывода информации и через усилитель мощности сообщается с исполнительным механизмом, механически связанным с регулятором вакуума. При этом на валу высевающего аппарата установлен корончатый диск с числом прорезей, соответствующих количеству высевающих отверстий диска высевающего аппарата. Частота вращения корончатого диска регистрируется датчиком, подключенным к одному из внешних входов программируемого таймера. 13 ил.

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ СЕМЯН ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕЯЛКОЙ, содержащее датчик расхода семян, выполненный в виде двух изолированных чувствительных пластин для установки под пневматическим высевающим аппаратом, связанных с генератором высокой частоты и посредством детектора с первым усилителем, а также сообщенные с системой шиной микроЭВМ аналого-цифровой преобразователь, блок коррекции, блок индикации, программируемый таймер, средство контроля работы устройства, последнее выполнено в виде цифроаналогового преобразователя и усилителя настроечного напряжения, к одному из внешних входов программируемого таймера подключен датчик пути, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком влажности высеваемого материала, ключами, формирователем прямоугольных импульсов, датчиком частоты вращения корончатого диска для установки на валу сливающего аппарата, усилителем мощности, чувствительные пластины датчика расхода семян включены параллельно первой катушке индуктивности, имеющей индуктивную связь с второй и третьей катушками, вторая катушка своими выходами подключена к коллекторным выходам транзисторной сборки генератора высокой частоты, параллельно второй катушке индуктивности подключены подстроечный конденсатор и два встречно соединенных между собой варикапа, при этом точка соединения первого коллекторного выхода транзисторной сборки и выхода второй катушки соединена через первый конденсатор с вторым базовым выходом транзисторной сборки и входом первого резистора, выход последнего заземлен, а точка соединения второго коллекторного выхода с выходом второй катушки подключена к отрицательному полюсу источника питания и входу второго конденсатора, выход которого заземлен, эмиттерные входы транзисторной сборки объединены между собой и через второй резистор и третий конденсатор, параллельно соединенные между собой, подключены к положительному полюсу источника питания, при этом первый базовый выход транзисторной сборки заземлен, а точка соединения между собой варикапов подключена через усилитель настроечного напряжения к выходу цифроаналогового преобразователя, третья катушка индуктивности подключена через детектирующий диод к входу первого усилителя сигнала, выход которого подключен к входу второго усилителя сигнала и информационному входу первого ключа, выход второго усилителя сигнала подключен к информационному входу второго ключа, а информационный вход третьего ключа имеет электрическую связь с датчиком влажности высеваемого материала, информационные выходы первого, второго и третьего ключей объединены и подключены к входу аналого-цифрового преобразователя и входу формирователя прямоугольных импульсов, а управляющие входы ключей подключены к соответствующим выходам регистра, связанного с системной магистралью микроЭВМ, при этом выход формирователя прямоугольных импульсов объединен с вторым входом программируемого таймера и внешним входом порта ввода-вывода информации, к третьему входу программируемого таймера подключен датчик частоты вращения корончатого диска для установки на валу высевающего аппарата, внешний выход порта ввода вывода информации подключен через усилитель мощности к электрическому входу исполнительного механизма для управления уровнем вакуума в высевающем аппарате сеялки.