УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ СЕМЯН В СЕМЯПРОВОДЕ Российский патент 2004 года по МПК A01C7/00 

Изобретение относится к лесохозяйственному машиностроению, в частности к системам автоматического контроля, измерения и регулирования количества семян (дуб, лещина) на лесных сеялках.

Известно устройство для счета на выходе высевающего аппарата зерновой сеялки (а.с. СССР №767796, кл. G 06 М 11/00, 20.10.78). Устройство содержит n-ое количество счетных цепочек из последовательно соединенных осветителя, фотоэлемента и формирователя импульсов, подключенных к сумматору, и пластины (своеобразные делители потока семян в семяпроводе) для формирования области обзора фотоэлементов, которые установлены между каждой парой осветителя и фотоэлемента параллельно их оси симметрии.

Недостатком устройства является низкая точность и надежность работы из-за наличия пластин формирования области обзора фотоэлементов, создающих препятствия, особенно при высеве семян с мульчирующей средой (опилки, песок и т.д.), которой обработаны крупные семена. Мульчирующей средой пластины формирования области обзора забиваются (за счет залипания), что приводит к отказам в процессе работы. Кроме этого, устройство подсчитывает все частицы, пересекшие световой поток, и не дает возможности фиксировать два семени, пролетевших одновременно.

Наиболее близким по технической сущности является устройство регистрации семян в потоке (а.с. СССР №1356981 А1, кл. А 01 С 7/00, G 01 D 9/00 25.04.85, прототип). Устройство содержит расположенные взаимно перпендикулярно источники света, выполненные в виде линеек дискретных светодиодных излучателей, и противостоящие им дискретные фотоприемники, два усилителя-формирователя, узел синхронизации, дешифратор, блок распознания и блок сопряжения с ЭВМ.

Недостатком прототипа является низкая разрешающая способность и точность работы устройства при регистрации потока семян, в котором присутствуют раздробленные семена, песок, остатки опилок и другие посторонние частицы. Посторонние частицы, учет которых не желателен, фиксируются прототипом как семена, поэтому количество зарегистрированных семян всегда завышено по сравнению с действительным содержанием их в потоке.

Технической задачей изобретения является получение точной и достоверной информации о количестве высеянных семян путем подсчета двух и более семян, пролетающих в семяпроводе параллельно и близко друг к другу через плоскость контроля, без учета посторонних частиц (песка, остатков опилок и др.), встречающихся в стратифицированных семенах, и раздробленных семян, размер которых менее расстояния между двумя соседними лучами, а так же увеличение разрешающей способности датчиков этого типа.

Эта задача достигается в устройстве регистрации семян в семяпроводе, содержащем взаимно перпендикулярные линейки источников света в виде дискретных светодиодных излучателей и противостоящих им дискретных фотоприемников, образующих с источниками света прямоугольник для пропускания исследуемого потока, тем что линейки дискретных светодиодных излучателей и противостоящих им фотоприемников разнесены друг от друга по длине семяпровода на расстояние не менее максимальной длины семени, при этом расстояние между центральными осями смежных фотоприемников и дискретных светодиодных излучателей равно половине минимальной среднестатистической толщины семени, а блок регистрации семян имеет вид микропроцессора, выходы которого соединены с входом драйвера излучателей каждой линейки, при этом выходы драйвера излучателей подключены к дискретным светодиодным излучателям, а входы микропроцессора соединены с выходами формирователей импульсов каждого линейки, при этом входы формирователей импульсов подключены к выходам дискретных фотоприемников, кроме того, блок регистрации семян имеет последовательный канал для подключения к устройствам контроля, индикации, сигнализации.

Отличие устройства заключается в том, что оно имеет несколько взаимно перпендикулярных линеек дискретных светодиодных излучателей и дискретных фотоприемников, работающих независимо друг от друга и разнесенных по длине семяпровода на расстояние не менее максимальной длины семени, при этом расстояние в линейках между центральными осями смежных дискретных фотоприемников и светодиодных излучателей равно половине минимальной среднестатистической толщины семени, и собственный микропроцессор, содержащий последовательный канал для подключения к устройствам контроля, индикации, сигнализации.

Оригинальность устройства регистрации семян в семяпроводе заключается в следующем. Наличие нескольких взаимно перпендикулярных линеек, содержащих дискретные светодиодные излучатели и дискретные фотоприемники, регистрирующих семена независимо друг от друга, способствует повышению точности устройства, так как есть возможность получить среднее значение количества семян из показаний нескольких линеек. Разнесение линеек друг от друга по длине семяпровода на расстояние не менее максимальной длины семени необходимо, чтобы семена, пролетевшие близко и параллельно через область контроля первой линейки, успели разъединиться и зафиксироваться последующими линейками по отдельности. Расстояние в линейках между центральными осями смежных дискретных фотоприемников и светодиодных излучателей S_фи равно половине минимальной среднестатистической толщины семени L_min, т.е. S_фи=1/2 L_min, поэтому объекты размером менее S_фи, пересекающие только один луч, не учитываются.

Стандартные семена пересекают в каждой линейке минимальное число смежных инфракрасных лучей N_min=L_min/S_фи, а максимальное число перекрываемых лучей N_max=L_mах/S_фи, где L_max - максимальная среднестатистическая длина семени. Устройство имеет собственный блок регистрации семян, который представлен микропроцессором, содержащим последовательный канал для подключения устройств контроля, индикации, сигнализации. Количество семян определяется микропроцессором по импульсам вызванных перекрыванием лучей. Если число смежных перекрытых лучей N<N_min, семя не регистрируется, если N_min≤_{N≤ Nmax, фиксируется одно семя, при N>Nmax - два семени. Количество семян определяется микропроцессором для каждой линейки отдельно, а затем рассчитывается среднее количество семян из показаний всех линеек.}

Подобное расположение нескольких линеек, а так же дискретных излучателей и фотоэлементов в линейках, позволяет вести учет количества семян, в том числе летящих параллельно и близко друг к другу, без учета раздробленных семян, песка, остатков опилок и т.п., встречающихся в посевном материале (особенно стратифицированном), размером менее расстояния между двумя соседними лучами.

На чертеже представлена структурная схема устройства из четырех взаимно перпендикулярных линеек дискретных светодиодных излучателей и дискретных фотоприемников, для случая пяти пар излучатель - фотоприемник в каждой линейке.

Устройство регистрации семян в семяпроводе имеет взаимно перпендикулярные линейки 1, 2, 3, 4 дискретных светодиодных излучателей 5 и дискретных фотоприемников 6, разнесенные друг от друга по длине семяпровода на расстояние не менее максимальной длины семени. Каждая линейка 1, 2, 3, 4, устанавливаемая в семяпроводе, содержит n-е количество дискретных светодиодных излучателей 5, подающих тонкие инфракрасные лучи на противостоящие фотоприемники 6. При этом расстояние S_фи между центральными осями смежных излучателей 5 и фотоприемников 6 равно половине минимальной среднестатистической толщины семени L_min, т.е. S_фи=1/2 L_min. Входы светодиодных излучателей 5 каждой линейки соединены с выходами драйверов излучателей 7, 8, 9, 10. Входы драйверов излучателей 7, 8, 9, 10 подключены к выходам блока регистрации семян, представляющим собой микропроцессор 11. Фотоприемники 5 каждой линейки соединены с формирователями импульсов 12, 13, 14, 15, выходы которых подключены к входам микропроцессора 11. Кроме этого, микропроцессор 11 имеет последовательный канал для подключения к устройствам контроля, индикации, сигнализации (не показаны). Между дискретными светодиодными излучателями 5 и фотоприемниками 6 в каждой линейке 1, 2, 3, 4 находится контролируемая плоскость 16.

Питание устройства осуществляется от бортовой электросети трактора. Устройство регистрации семян в семяпроводе работает следующим образом. Тактовые сигналы, вырабатываемые микропроцессором 11, поступают на драйверы излучателей 7, 8, 9, 10 каждой линейки 1, 2, 3, 4. Драйверы излучателей 7, 8, 9, 10 усиливают поступившие сигналы и сканируют их с высокой частотой через дискретные светодиодные излучатели 5 в виде тонких инфракрасных лучей на противостоящие фотоприемники 6. Таким образом, в семяпроводе имеются контролируемые плоскости 16, образованные линейками 1, 2, 3, 4. Семена, пролетая через плоскости контроля 16 линек 1, 2, 3, 4, пересекают лучи, улавливаемые фотоприемниками 6. При этом на выходах фотоприемников 6 образуются импульсы, поступающие на входы формирователей 12, 13, 14, 15. Далее сформированные импульсы передаются в микропроцессор 11, который по каждой линейке отбирает импульсы, поступившие одновременно от смежных фотоприемников. Импульсы, образованные одним фотоприемником 6 любой перпендикулярной линейки 1, 2, 3, 4, не учитываются, так как в этом случае луч перекрывается объектом, размер которого менее S_фи. Стандартные семена пересекают в каждой линейке минимальное число смежных инфракрасных лучей N_min=L_min/S_фи, а максимальное число перекрываемых лучей N_max=L_mах/S_фи, где L_max - максимальная среднестатистическая длина семени. Количество семян определяется микропроцессором по импульсам вызванных перекрыванием лучей. Если число смежных перекрытых лучей N<N_min, семя не регистрируется, если N_min≤_{N≤ Nmax, фиксируется одно семя, при N>Nmax - два семени. Количество семян определяется микропроцессором для каждой линейки отдельно, а затем рассчитывается среднее значение из показаний всех линеек.}

Внедрение предлагаемого устройства позволит повысить точность измерений нормы высева семян, расширить технологические возможности сеялок для посева лесных семян (дуба, лещины), снизить затраты труда и средств.

Изобретение относится к лесохозяйственному машиностроению, в частности к системам автоматического контроля, измерения и регулирования количества семян (дуб, лещина), и может быть использовано, например, на лесных сеялках. Устройство имеет несколько взаимно перпендикулярных линеек дискретных светодиодных излучателей и дискретных фотоприемников. Линейки разнесены друг от друга по длине семяпровода на расстояние не менее максимальной длины семени. Расстояние между центральными осями смежных дискретных фотоприемников и дискретных светодиодных излучателей равно половине минимальной среднестатистической толщины семени. Блок регистрации семян имеет вид микропроцессора. Его выходы соединены с входом драйверов излучателей каждой линейки. Выходы драйверов излучателей подключены к дискретным светодиодным излучателям. Входы микропроцессора соединены с выходами формирователей импульсов каждой линейки. Входы формирователей импульсов подключены к выходам дискретных фотоприемников. Блок регистрации семян имеет последовательный канал для подключения к устройствам контроля, индикации, сигнализации. В результате использования изобретения повышается точность измерения нормы высева семян, что ведет к расширению технологических возможностей сеялок для крупных семян и снижению затрат труда и средств. 1 ил.

Устройство регистрации семян в семяпроводе, содержащее взаимно-перпендикулярные линейки источников света в виде дискретных светодиодных излучателей и противостоящих им дискретных фотоприемников, образующих с источниками света прямоугольник для пропускания исследуемого потока, отличающееся тем, что линейки дискретных светодиодных излучателей и противостоящих им фотоприемников разнесены друг от друга по длине семяпровода на расстояние не менее максимальной длины семени, при этом расстояние между центральными осями смежных фотоприемников и дискретных светодиодных излучателей равно половине минимальной среднестатистической толщины семени, при этом выходы блока регистрации семян, выполненного в виде микропроцессора, соединены с входом драйвера излучателей каждой линейки, а выходы драйвера излучателей подключены к дискретным светодиодным излучателям, причем входы микропроцессора соединены с выходами формирователей импульсов каждой линейки, а входы формирователей импульсов подключены к выходам дискретных фотоприемников, кроме того, блок регистрации семян имеет последовательный канал для подключения к устройствам контроля, индикации, сигнализации.