УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ИНДУКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН Российский патент 2011 года по МПК A01C1/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для предпосевной обработки семян зерновых, зернобобовых, зернофуражных, масличных, овощных, бахчевых, лекарственных, технических и кормовых культур с целью повышения качества семян, увеличения их всхожести и энергии роста.

Известна установка для высокочастотной обработки диэлектрических материалов, в том числе для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур, содержащая короб, выполненный в виде двух замкнутых ветвей, в котором размещено транспортирующее устройство в виде троса с закрепленными на нем шайбами, низкопотенциальные пластины конденсатора, охватывающие с внешней стороны две ветви короба, и высокопотенциальную пластину, размещенную между ними, причем охватываемые пластинами части короба и трос с шайбами выполнены из радиопрозрачного материала (RU 2043586 С1, 1995.09.10).

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность обработки семян, а также высокая стоимость оборудования.

Известно устройство для предпосевной обработки семян, содержащее бункер для семян и камеру обработки с индуктором, выполненным в виде статора электрической машины трехфазного тока с тремя фазными обмотками, размещенными в пазах сердечника, внутри индуктора концентрично с зазором, образующим камеру обработки, установлен ферромагнитный цилиндр, причем две из трех фазных обмоток индуктора включены по однофазной схеме (RU 2004131172 А, 2006.04.10).

Основными недостатками данного устройства является ограниченный частотный диапазон электрического сигнала и низкий КПД.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является электротехнологическая установка, содержащая рабочую ультразвуковую камеру с раствором жидкости, транспортер с перфорированными скребками, ультразвуковые преобразователи с подведенной к ним трубкой для подачи охлаждающей жидкости, заливное-сливное устройство раствора жидкости, СВЧ-камеру, СВЧ-генератор, шкаф управления СВЧ-генератором, ленточный транспортер, электрокалорифер и бункер-накопитель с шиберной заслонкой, причем ультразвуковая камера соединена с СВЧ-камерой накопительным каналом прямоугольного сечения, выполненным в виде двух вертикальных перфорированных стенок (RU 2312479 С2, 2007.12.20).

Недостатками данной установки являются высокая стоимость технологического оборудования, повышенный расход электроэнергии на единицу массы продукции, а также ограниченный диапазон использования.

Известное технологическое оборудование невозможно реализовать в случае сложной конфигурации семян, так как при механическом перемещении они будут образовывать прочные агломераты.

Технической задачей изобретения является создание устройства для предпосевной индукционной обработки семян, позволяющего увеличить их всхожесть и энергию роста, обладающего высокой эффективностью использования, экономичным расходом электроэнергии, а также широким диапазоном применения.

Эта техническая задача достигается тем, что в устройство для предпосевной индукционной обработки семян, содержащее пустотелый цилиндрический индуктор с установленными на нем первой и второй обмотками, тактовый генератор, первый и второй источники питания, первый и второй конденсаторы, введены первый, второй, третий и четвертый ключи, схема задержки и одновибратор, образуя при этом новые дополнительные связи.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для предпосевной индукционной обработки семян.

Устройство содержит пустотелый цилиндрический индуктор 1 с установленными на нем первой 2 и второй 3 обмотками, тактовый генератор 8, первый 7 и второй 14 источники питания, первый 5 и второй 12 конденсаторы, первый 4, второй 6, третий 11 и четвертый 13 ключи, последовательно соединенные схему задержки 10 и одновибратор 9, выходом подключенный к управляющему входу третьего ключа 11, выход которого соединен с первым выводом второй обмотки 3, а вход подключен к первому выводу второго конденсатора 12 и выходу четвертого ключа 13, входом соединенного с первым выводом второго источника питания 14, первый вывод первой обмотки 2 подключен к выходу первого ключа 4, входом соединенного с первым выводом первого конденсатора 5 и выходом второго ключа 6, вход которого подключен к первому выводу первого источника питания 7, прямой выход тактового генератора 8 соединен с управляющими входами первого ключа 4 и схемы задержки 10, инверсный выход тактового генератора 8 подключен к управляющим входам второго 6 и четвертого 13 ключей, причем вторые выводы первой 2 и второй 3 обмоток, первого 5 и второго 12 конденсаторов, первого 7 и второго 14 источников питания соединены общей шиной, а первая 2 и вторая 3 обмотки индуктора 1 расположены бифилярно, при этом семена 15, подлежащие обработке, размещены внутри индуктора 1.

Описание работы устройства

Устройство для предпосевной индукционной обработки семян состоит из пустотелого цилиндрического индуктора 1 и электронной схемы управления. На наружной поверхности индуктора 1 бифилярно размещены первая 2 и вторая 3 токопроводящие обмотки. Электронная схема управления содержит первый 7 и второй 14 источники питания, тактовый генератор 8, первый 5 и второй 12 конденсаторы, первый 4, второй 6, третий 11 и четвертый 13 симметричные электронные ключи, а также последовательно соединенные схему задержки 10 и одновибратор 9.

Первый вывод первого источника питания 7 через последовательно соединенные второй 6 и первый 4 ключи подключен к первому выводу первой обмотки 2 индуктора 1. Первый вывод второго источника питания 14 через четвертый 13 и третий 11 ключи соединен с первым выводом второй обмотки 3 аналогичным образом. Инверсный выход тактового генератора 8 подключен к управляющим входам второго 6 и четвертого 13 ключей. Прямой выход тактового генератора 8 соединен с управляющим входом первого ключа 4 и входом схемы задержки 10. Первый вывод первого конденсатора 5 включен в цепь между выходом второго ключа 6 и входом первого ключа 4. Первый вывод второго конденсатора 12 соединен с выходом четвертого ключа 13 и входом третьего ключа 11. Вторые выводы обмоток 2 и 3, конденсаторов 5 и 12, источников питания 7 и 14 соединены общей шиной. Выход одновибратора 9 подключен к управляющему входу третьего ключа 11. Семена 15, подлежащие обработке, размещаются внутри индуктора 1.

Генератор 8 вырабатывает последовательность прямоугольных тактовых импульсов, которые управляют работой схемы.

В начальный момент, во время первого полупериода на прямом выходе генератора 8 присутствует низкий уровень напряжения, а на инверсном выходе - высокий. В результате чего первый 4 и третий 11 электронные ключи находятся в закрытом состоянии, а второй 6 и четвертый 13 ключи открыты. Вследствие этого конденсатор 5 через открытый ключ 6 заряжается до напряжения источника питания 7, а конденсатор 12 заряжается до напряжения источника питания 14. В данном случае в обеих обмотках индуктора 1 ток не протекает.

Во время второго полупериода на прямом выходе тактового генератора 8 образуется высокий уровень напряжения, а на инверсном выходе - низкий, в результате этого ключи 6 и 13 закрываются, размыкая цепи зарядов конденсаторов 5 и 12 от источников питания 7 и 14. Появление высокого потенциала на управляющем входе ключа 4 переводит его в открытое состояние, вследствие чего электрическая энергия, накопленная в конденсаторе 5, поступает в обмотку 2 индуктора 1, возбуждая в ней периодические электромагнитные колебания частотой, определяемой, главным образом, значениями параметров индуктивности обмотки 2 и емкости конденсатора 5. Однако переход ключа 11 из закрытого в открытое состояние происходит не сразу, так как запуск одновибратора, непосредственно управляющего работой ключа 11, осуществляется с некоторым запаздыванием по времени, величина которого определяется параметрами схемы задержки 10. После того как ключ 11 открылся, электрическая энергия, накопленная в конденсаторе 5, начинает поступать в обмотку 3 индуктора 1, вызывая в ней электромагнитные колебания частотой, определяемой значениями параметров индуктивности обмотки 3 и емкости конденсатора 12. Дальнейшее изменение режима работы генератора 8 вызывает запирание ключей 4, 11 и открывание ключей 6, 13, в результате чего обмотки 2, 3 обесточиваются, а конденсаторы 5, 12 подзаряжаются до напряжений источников питания 7, 14, то есть цикл работы устройства повторяется.

Присутствие одновибратора 9 позволяет устанавливать длительность активной работы обмотки 3 индуктора 1 независимо от длительности работы обмотки 2, управляемой генератором 8, а схема задержки осуществляет фазовое согласование обоих колебаний.

Форма и частота электромагнитных колебаний, происходящих в самом индукторе 1, является результатом сложения колебаний в обмотке 2 частотой fl и колебаний в обмотке 3 частотой f2. Для наилучшего смешивания электромагнитных сигналов в конструкции индуктора 1 применяется бифилярная укладка проводников первой 2 и второй 3 обмоток, обеспечивающая высокие показатели потокосцепления. Это позволяет изменять количество витков любой из обмоток 2 или 3, не изменяя величины коэффициента модуляции.

Интенсивность воздействия электромагнитных колебаний на обрабатываемую биомассу 15 при неизменной конструкции индуктора 1 и установочных параметрах принципиальной схемы определяется значениями напряжений источников питания 7 и 14, что позволяет легко изменять режим обработки по заданной программе. Применение асинхронного двухступенчатого режима заряда - разряда конденсаторов 5, 12 посредством электронных ключей 4, 6, 11, 13 обеспечивает надежную защиту источников питания 7, 14 от перегрузок и коротких замыканий в индукторе 1.

Предлагаемое устройство обладает широким частотным диапазоном. Если в конструкции индуктора 1 использовать обмотки с различным числом витков, например количество витков обмотки 2 больше количества витков обмотки 3 (см. чертеж), то низкочастотная катушка способна генерировать колебания от 30 Гц до 5 кГц, а высокочастотная - от 5 кГц до 1 Мгц.

Предпосевная обработка семян сложным модулированным сигналом обеспечивает повышение всхожести на 5…8% независимо от их влажности, поскольку эффективность процедуры определяется широкими технологическими возможностями предлагаемого устройства.

Обработка семян предлагаемым способом имеет несомненные преимущества перед известными традиционными методами обработки, позволяющие отказаться от дорогостоящих дефицитных и токсичных химических препаратов, обеспечивая экологическую чистоту продукции.

Применение устройства для предпосевной индукционной обработки семян позволяет в 2…5 раз снизить затраты электроэнергии по сравнению с существующими системами, его использование не нарушает экологию окружающей среды, а также не вызывает генетических и структурных изменений обрабатываемой продукции.

Устройство содержит пустотелый цилиндрический индуктор с установленными на нем и расположенными бифилярно первой и второй обмотками, внутри которого размещены подлежащие обработке семена. Первый вывод первой обмотки подключен к выходу первого ключа, входом соединенного с первым выводом первого конденсатора и выходом второго ключа, вход которого подключен к первому выводу первого источника питания. Первый вывод второй обмотки соединен с выходом третьего ключа, вход которого подключен к первому выводу второго конденсатора и выходу четвертого ключа, входом соединенного с первым выводом второго источника питания. Вторые выводы первой и второй обмоток, первого и второго конденсаторов, первого и второго источников питания соединены общей шиной. К управляющему входу третьего ключа подключен выход одновибратора, последовательно соединенного со схемой задержки. К управляющим входам второго и четвертого ключей подключен инверсный выход тактового генератора, прямой выход которого соединен с управляющими входами первого ключа и схемы задержки. Изобретение обладает широким диапазоном применения и позволит обеспечить увеличение всхожести и энергии роста семян при снижении расхода электроэнергии. 1 ил.

Устройство для предпосевной индукционной обработки семян, содержащее пустотелый цилиндрический индуктор с установленными на нем первой и второй обмотками, тактовый генератор, первый и второй источники питания, первый и второй конденсаторы, отличающееся тем, что в него введены первый, второй, третий и четвертый ключи, последовательно соединенные схема задержки и одновибратор, выходом подключенный к управляющему входу третьего ключа, выход которого соединен с первым выводом второй обмотки, а вход подключен к первому выводу второго конденсатора и выходу четвертого ключа, входом соединенного с первым выводом второго источника питания, первый вывод первой обмотки подключен к выходу первого ключа, входом соединенного с первым выводом первого конденсатора и выходом второго ключа, вход которого подключен к первому выводу первого источника питания, прямой выход тактового генератора соединен с управляющими входами первого ключа и схемы задержки, инверсный выход тактового генератора подключен к управляющим входам второго и четвертого ключей, причем вторые выводы первой и второй обмоток, первого и второго конденсаторов, первого и второго источников питания соединены общей шиной, а первая и вторая обмотки индуктора расположены бифилярно, при этом семена, подлежащие обработке, размещены внутри индуктора.