УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ Российский патент 2016 года по МПК A01G7/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам стимуляции развития и роста растений путем их импульсного омагничивания.

Известно устройство, которое состоит из формирователя импульсов электрического тока и излучателя магнитного поля. Формирователь содержит блок питания, конденсаторный накопитель электрической энергии, ключевой блок и блок управления ключевым устройством. Блок питания соединен с конденсаторным накопителем и блоком управления ключевым блоком, который подключен к управляющему входу ключевого блока, а конденсаторный накопитель и последовательно соединенный с ним ключевой блок подключены на выходе формирователя к излучателю магнитного поля, выполненному в виде соленоида. На вход формирователя подается переменное напряжение промышленной сети 220 В, 50 Гц. В течение положительного полупериода ключевой блок закрыт и происходит заряд конденсаторного накопителя через блок питания. В отрицательный полупериод блок открывает ключевой блок и происходит разряд конденсаторного накопителя на соленоид, что создает импульс магнитного поля в излучателе. (Патент РФ №2083070, опуб. 10.07.1997 г., кл. А01С 1/00. Способ предпосевной обработки семян и устройство для его осуществления).

Однако это устройство может работать только на одной частоте следования магнитных импульсов - 50 Гц и не позволяет проводить обработку растений разнонаправленными импульсами магнитной индукции.

Известно также устройство для магнитно-импульсной обработки растений, содержащее источник бесперебойного питания, первым выходом соединенный с первым входом блока питания, первыми выводами первого элемента ограничения тока и монохромного излучателя света, второй выход источника бесперебойного питания соединен со вторыми выводами входов блока питания и схемы выпрямителя, минусовые выводы выходов которых соединены общей шиной со вторыми выводами индикатора напряжения, первого, второго, третьего и четвертого накопительных конденсаторов, первого и второго ключей, общая шина и третий вывод плюсового выхода стабилизированного напряжения блока питания подключены к цепи питания логических элементов и блоков, третий ключ, выход которого соединен с первым выводом входа схемы выпрямителя, плюсовый вывод выхода которой подключен ко второму входу первого переключателя, выходом соединенного с анодом первого диода, катод которого соединен с первыми выводами индикатора напряжения, первого накопительного конденсатора и первой катушки индуктора, второй вывод которой соединен с первым выводом первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу первого усилителя-формирователя, второй усилитель-формирователь, выходом соединенный с управляющим входом второго ключа, пульт управления, подключенный к управляющему входу цифрового таймера, выход которого через элемент гальванической развязки соединен с управляющим входом третьего ключа, а через последовательно соединенные первые элемент НЕ и одновибратор соединен с входом блока звуковой сигнализации, задающий генератор, выходом соединенный с входом цифрового таймера и со счетным С-входом делителя частоты, R-вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, девять выходов делителя частоты подключены к девяти входам первого коммутатора, выход которого через второй одновибратор соединен с входом первого усилителя-формирователя, а через второй элемент НЕ соединен с входом третьего одновибратора, выход которого подключен к входу второго усилителя-формирователя, второй и третий диоды, катоды которых соединены с первыми выводами соответственно второго и третьего накопительных конденсаторов, четвертый, пятый и шестой диоды, второй и третий переключатели, второй коммутатор и вторую катушку индуктора, идентичную первой катушке индуктора, которые намотаны в два провода одного направления и размещены на полом каркасе из диэлектрика, в него дополнительно введены второй элемент ограничения тока, третий коммутатор, синхронно связанный с первым и вторым коммутаторами, двухпозиционное электромагнитное реле с двумя группами нормально замкнутых контактов соответственно первого с третьим и второго с пятым, при этом первый и второй входы второго переключателя соединены со вторыми выводами соответственно монохромного излучателя света и первого элемента ограничения тока, первый, второй, третий и четвертый входы второго коммутатора соединены через второй элемент ограничения тока с первым выходом источника бесперебойного питания, а выход второго коммутатора соединен со вторым входом второго переключателя, выход которого соединен с входом третьего ключа, катоды четвертого, пятого и шестого диодов соединены с катодом первого диода, второй и третий входы третьего коммутатора соединены с анодом четвертого диода и первым выводом второго накопительного конденсатора, четвертый и пятый входы третьего коммутатора соединены с анодами второго и пятого диодов и первым выводом третьего накопительного конденсатора, шестой, седьмой, восьмой и девятый входы третьего переключателя соединены с анодами третьего и шестого диодов и первым выводом четвертого накопительного конденсатора, выход третьего коммутатора соединен с катодом первого диода и первым переключающим контактом первой группы контактов двухпозиционного электромагнитного реле, второй переключающий контакт второй группы контактов которого соединен с первым выводом второго ключа, третий контакт первой группы контактов и шестой контакт второй группы контактов двухпозиционного электромагнитного реле соединены с первым выводом второй катушки индуктора, второй вывод которой соединен с четвертым и пятым контактами соответственно первой и второй группы контактов двухпозиционного электромагнитного реле, минусовой вывод обмотки которой соединен с общей шиной, а плюсовый вывод соединен с выходом третьего переключателя, второй вход которого соединен с четвертым выводом плюсового выхода напряжения блока питания (Патент РФ №2296457, опуб. 10.04.2007 г., кл. A01G 7/04. Устройство для магнитно-импульсной обработки растений).

Однако данное устройство для магнитно-импульсной обработки растений может использоваться только для осуществления на растения последовательного, ограниченного числа значений частоты, одночастотного магнитно-импульсного воздействия. Оно непригодно для обработки растений в режиме сканирования и свипирования частоты следования импульсов магнитной индукции. Устройство использует сложный индуктор с двумя катушками одновременной намотки. Ненадежно в работе из-за контактов реле, которые разогреваются и увеличивают сопротивление цепи при прохождении через них больших импульсных токов. Амплитуда импульсов магнитной индукции дополнительно подвержена воздействию паразитной модуляции на удвоенной частотой пульсаций питающей сети из-за особенностей коммутации ключей.

Наиболее близким техническим решением из известных является устройство для магнитно-импульсной обработки растений, содержащее источник бесперебойного питания, выходом соединенный с входом стабилизированного блока питания и через тумблер с входом регулируемого выпрямителя, минусовый выход которого соединен первой общей шиной со вторыми выводами накопительного конденсатора, первого и второго ключей, стабилизированный блок питания, плюсовый вывод и общая шина которого подключены к цепи питания логических элементов, схем и блоков, элемент ограничения тока, соединенный через третий ключ с анодом первого диода, катод которого подключен к первому выводу накопительного конденсатора и катодам второго и третьего диодов, аноды которых соединены с катодами соответственно четвертого и пятого диодов, первый драйвер, выходом соединенный с управляющим входом третьего ключа, первый и второй синхронно связанные коммутаторы, выходы которых соответственно соединены через второй и третий драйверы с управляющими входами первого и второго ключей, индуктор, первый вывод катушки которого соединен с первым выводом второго ключа, элемент НЕ, выход которого через одновибратор подключен к входу блока звуковой сигнализации, сглаживающий фильтр, плюсовым выходом соединенный с входом элемента ограничения тока, а первым и вторым выводами входа соответственно с плюсовым и минусовым выводами регулируемого выпрямителя, свипгенератор, усилитель-ограничитель с гальванической развязкой, формирователь сигналов управления, преобразователь серии импульсов в прямоугольный импульс, четвертый и пятый драйверы, четвертый и пятый ключи, трансформатор тока, активный выпрямитель, индикатор тока разряда, делитель напряжения, схема выборки-хранения, задатчик опорного уровня, схема сравнения, усилитель обратной связи, схема управления, при этом выход свипгенератора через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой соединен с входом преобразователя серии импульсов в прямоугольный импульс, выход которого подключен к входам элемента НЕ и с входом формирователя сигналов управления, первый вывод которого соединен с входом первого драйвера, второй вывод соединен с управляющим входом схемы выборки-хранения, третий и четвертый выводы соединены с первым входом соответственно первого и второго синхронно связанных коммутаторов, пятый вывод соединен со вторым и третьим выводами соответственно первого и второго синхронно связанных коммутаторов, выходы первого и второго синхронно связанных коммутаторов соответственно через четвертый и пятый драйверы соединены с управляющими входами четвертого и пятого ключей, первые выводы которых соединены с первым выводом накопительного конденсатора и входом делителя напряжения, вторые выводы четвертого и пятого ключей соединены с анодами соответственно второго и третьего диодов, первые выводы первого и второго ключей соединены с катодами соответственно пятого и четвертого диодов, аноды которых подключены к первой общей шине, второй вывод катушки индуктора соединен со вторым выводом первичной обмотки трансформатора тока, первый вывод которой подключен ко второму выводу пятого ключа, вторичная обмотка трансформатора тока через активный выпрямитель соединена с индикатором тока разряда, выход делителя напряжения через схему выборки-хранения соединен со вторым входом схемы сравнения, первый вход которой соединен с задатчиком опорного уровня, выход схемы сравнения, через последовательно соединенные усилитель обратной связи и схему управления соединен с управляющим входом регулируемого выпрямителя, при этом свипгенератор состоит из персонального компьютера и програмы-утилиты генератора с функцией свипирования, а также и тем, что свипгенератор состоит из цифрового аудиоплеера с перенесенным в него командным звуковым файлом магнитной обработки из персонального компьютера (см. Патент РФ №2523162, опуб. 20.07.2014 г., кл. A01G 7/04. Устройство для магнитно-импульсной обработки растений - прототип).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства, пригодного для осуществления воздействия на растения периодической последовательностью однополярных и разнополярных импульсов магнитной индукции стабильной амплитуды, излучаемых одним и тем же индуктором в расширенном частотном диапазоне, с возможностью свипирования и сканирования по частоте следования импульсов. А также определения активных частот воздействия и проведения обработки модифицированными импульсами магнитной индукции, как в режиме реального времени, так и с помощью предварительно подготовленных программ обработки, нацеленных на вполне определенные культуры растений для повышения объема и качества продукции растениеводства.

Поставленная задача решается тем, что в устройство для магнитно-импульсной обработки растений, содержащее источник бесперебойного питания, выходом соединенный с входом стабилизированного блока питания, плюсовый и общий выводы которого подключены к цепи питания логических элементов, схем и блоков, а через первый тумблер выходом соединенный с входом первого источника высокого напряжения, минусовый вывод которого соединен с общей шиной, связанной с входом элемента ограничения тока, первый и второй ключи, управляющие входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго драйвера, первый второй, третий, четвертый, пятый и шестой диоды, вход первого ключа соединен с плюсовым выводом первого источника высокого напряжения, а выход с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора, с катодом второго диода и первым выводом третьего ключа, второй вывод которого соединен с анодом второго и катодом третьего диодов, с первым выводом четвертого ключа, а через последовательно соединенные первичную обмотку трансформатора тока и обмотку индуктора со вторым выводом первого накопительного конденсатора, второй вывод четвертого ключа соединен с анодом третьего диода, при этом вторичная обмотка трансформатора тока через активный выпрямитель подключена к индикатору тока разряда, программируемый задающий генератор, подключенный через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой к формирователю сигналов управления, четвертый и пятый выводы которого подключены к первым выводам соответственно первого и второго, синхронно связанных коммутаторов, второй и третий выводы которых соединены вместе и подключены к шестому выводу формирователя сигналов управления, а их четвертые выводы соответственно через третий и четвертый драйверы подключены к управляющим входам третьего и четвертого ключей, усилитель постоянного напряжения, выходом подключенный к первому входу устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика опорного уровня, одновибратор, пульт управления, подключенный к управляющему входу цифрового таймера, выход которого соединен через элемент «НЕ» с входом блока звуковой сигнализации, в него дополнительно введены второй источник высокого напряжения, входом связанный с входом первого источника высокого напряжения, плюсовый вывод второго источника высокого напряжения подключен к общей шине, а минусовый вывод - к входу второго ключа, выход которого соединен с катодом четвертого диода, анод которого соединен со вторыми выводами четвертого ключа и второго накопительного конденсатора, первый вывод которого соединен со вторым выводом первого накопительного конденсатора, второй и третий тумблеры, первые выводы которых подключены соответственно к катоду пятого и аноду шестого диодов, а вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым выводами первого и второго накопительных конденсаторов, анод пятого и катод шестого диодов соединены вместе и подключены ко второму и первому выводам соответственно первого и второго накопительных конденсаторов, регулятор тока заряда, входом связанный с выходом элемента ограничения тока, а выходом - со вторым и первым выводами соответственно третьего и четвертого ключей, датчик Холла, размещенный в рабочей области индуктора и подключенный через усилитель импульсов к входу пикового детектора, выход которого через формирователь абсолютного значения соединен с входом усилителя постоянного напряжения, третий и четвертый коммутаторы, синхронно связанные с первым и вторым коммутаторами, первый и второй элементы «И», первые входы которых соединены вместе и через резистор подключены к выходу цифрового таймера, четвертый тумблер, первый вывод которого подключен к первым входам первого и второго элементов «И», а второй его вывод соединен с общим выводом, первые выводы третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым и вторыми выводами формирователя сигналов управления, третий вывод которого соединен со вторым и третьими выводами соответственно третьего и четвертого коммутаторов, а через одновибратор соединен с управляющим входом сброса пикового детектора, третий и второй выводы соответственно третьего и четвертого коммутаторов подключены к общему выводу, а их четвертые выводы соединены со вторыми входами соответственно первого и второго элементов «И», выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго драйверов.

Технический результат выражается в том, что благодаря введенным в предлагаемое устройство второму источнику высокого напряжения, второму накопительному конденсатору, второму, третьему и четвертому тумблерам, датчику Холла, пиковому детектору, формирователю абсолютного значения, первому и второму элементам «И», резистору, третьему и четвертому синхронно связанным коммутаторам и их электрическим связям удалось использовать простой индуктор с одной катушкой и при этом осуществить целевое программное воздействие на культуры растений модифицированными разнополярными и однополярными импульсами магнитной индукции, как в виде пакетов затухающих гармонических колебаний, так и импульсов с экспоненциальным спадом стабильной заданной амплитуды в расширенном частотном диапазоне с функцией сканирования по частоте следования, и опцией мгновенной остановки процесса в заданном интервале экспозиции. Это дает возможность управления обменными процессами растений по системам динамической и статической обратной связи с помощью искусственно созданных информационных сложно модулированных электромагнитных полей, близких по своим параметрам к естественным полям биосферы. Улучшать функциональное состояние растений, проводить выявление и фиксацию активных частот воздействия на растения для стимуляции обменных процессов и адаптации их к внешним факторам среды.

Новизна предложенного технического решения состоит во введенных в предлагаемое устройство новых элементах, их электрических связях и электрических преобразованиях сигналов.

Проведенный нами анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующихся признаками, тождественными признакам предложенного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому нами техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Результаты проведенного дополнительного поиска известных решений показали, что заявленное изобретение не содержит признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаков заявленного устройства.

Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда авторов изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Устройство для магнитно-импульсной обработки растений поясняется чертежом, где на фиг. 1 дана электрическая структурная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства, на фиг. 3 - осциллограммы модифицированных импульсов магнитной индукции излучаемых индуктором (2) и сигнала управления (1) экспериментального образца устройства.

Устройство для магнитно-импульсной обработки растений содержит источник бесперебойного питания 1, выходом соединенный с входом стабилизированного блока питания 2, плюсовый и общий выводы которого подключены к цепи питания логических элементов, схем и блоков, а через первый тумблер 3 выходом соединенный с входами первого и второго источников высокого напряжения 4 и 5, минусовый и плюсовый выводы которых соответственно подключены к общей шине, соединенной через элемент ограничения тока 6 с входом регулятора тока заряда 7. Первый и второй ключи 8 и 9, управляющие входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго драйверов 10 и 11. Вход первого электронного ключа 8 соединен с плюсовым выводом первого источника высокого напряжения 4, а выход с анодом первого диода 12, катод которого соединен с катодом второго диода 13 с первыми выводами третьего ключа 14 и первого накопительного конденсатора 15. Выход регулятора тока заряда 7 соединен с анодом второго диода 13 и катодом третьего диода 16, со вторым и первым выводами соответственно третьего и четвертого ключей 14 и 17, и через последовательно соединенные первичную обмотку W1 трансформатора тока 18 и обмотку L1 индуктора 19 со вторым и первым выводами соответственно первого и второго накопительных конденсаторов 15 и 20. Вход второго электронного ключа 9 соединен с минусовым выводом второго источника высокого напряжения 5, а выход с катодом четвертого диода 21, анод которого соединен с анодом третьего диода 16 и вторыми выводами четвертого электронного ключа 17 и второго накопительного конденсатора 20. Третий и четвертый драйверы 22 и 23, выходом подключенные к управляющим входам соответственно третьего и четвертого электронных ключей 14 и 17. Активный выпрямитель 24, вход которого соединен со вторичной обмоткой W2 трансформатора тока 18, а выход с индикатором тока разряда 25. Второй и третий тумблеры 26 и 27, первые выводы которых соответственно соединены с катодом пятого и анодом шестого диодов 28 и 29, а вторые выводы соответственно соединены с первым и вторым выводами первого и второго накопительных конденсаторов 15 и 20, при этом анод пятого и катод шестого диодов 28 и 29 соединены вместе и подключены одновременно ко второму и первому выводам соответственно первого и второго накопительных конденсаторов 15 и 20. Датчик Холла 30, размещенный в рабочей области индуктора 19 и подключенный через усилитель импульсов 31 к входу пикового детектора 32, выход которого через последовательно включенные формирователь абсолютного значения 33 и усилитель постоянного напряжения 34, соединен с первым входом устройства сравнения 35, второй вход которого соединен с задатчиком опорного уровня 36, а выход устройства сравнения 35 подключен к управляющему входу регулятора тока заряда 7. Программируемый задающий генератор 37 с функцией сканирования и свипирования частоты, подключенный через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой 38 к формирователю сигналов управления 39, четвертый пятый выводы которого подключены к первым выводам соответственно первого и второго синхронно связанных коммутаторов 40 и 41, соответственно второй и третий выводы которых соединены вместе и подключены к шестому выводу формирователя сигналов управления 39, а их четвертые выводы соединены с входами соответственно третьего и четвертого драйверов 22 и 23. Третий и четвертый коммутаторы 42 и 43 синхронно связанные с первым и вторым коммутаторами 40 и 41. Пульт управления 44, подключенный к управляющему входу цифрового таймера 45, выход которого соединен через элемент «НЕ» 46 с входом блока звуковой сигнализации 47. Первый и второй элементы «И» 48 и 49, первые входы которых соединены вместе и через резистор 50 подключены к выходу цифрового таймера 45. Первые выводы третьего и четвертого коммутаторов 42 и 43 соединены соответственно с первым и вторым выводами формирователя сигналов управления 39, третий вывод которого соединен со вторым и третьим выводами соответственно третьего и четвертого коммутаторов 42 и 43, а через одновибратор 51 соединен с управляющим входом сброса пикового детектора 32. Третий и второй выводы соответственно третьего и четвертого коммутаторов 42 и 43 подключены к общему выводу, а их четвертые выводы соединены соответственно со вторыми входами первого и второго элементов «И» 48 и 49, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго драйвера 10 и 11. Четвертый тумблер 52, первый вывод которого подключен к первым входам первого и второго элементов «И» 48 и 49, а второй вывод подключен к общему выводу.

Устройство работает следующим образом.

Перед обработкой растений импульсами магнитной индукции их требуемым образом размещают рядом с датчиком Холла 30 в рабочей области индуктора 19, выполненного на основе многовитковой плоской катушки спиральной намотки или катушки-соленоида, а задатчиком опорного уровня 36 задают необходимое для обработки значение амплитуды магнитных импульсов.

При обработке растений разнополярными импульсами магнитной индукции какой-либо одной частотой F_x=1/Т_х из рабочего диапазона частот первый, второй, третий и четвертый синхронно связанные коммутаторы 40, 41, 42 и 43 устанавливают в положение 1 (на фиг. 1 номера положений и входов коммутаторов указаны на их контактах внутри и вне их графических изображений). С помощью программируемого задающего генератора 37 с функцией сканирования и свипирования частоты задают частоту F_c=1/Т_с импульсов прямоугольной формы на его выходе, равной F_c=10·F_x, а необходимое время экспозиции, равное τ_э, устанавливают, используя пульт управления 44, подключенный к управляющему входу цифрового таймера 45.

Инициализируют начало работы устройства переводом тумблера 3 в замкнутое положение и последующим запуском цифрового таймера 45. При этом с выхода программируемого задающего генератора 37 напряжение частоты, равной F_c=10·F_x, в виде серии прямоугольных импульсов (фиг. 2, поз. 53) в течение времени экспозиции τ_э (фиг. 2, поз. 54) поступает через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой 38 на вход формирователя сигналов управления 39, который на основе контроллера или логических элементов и пересчетных схем формирует на своих шести выводах управляющие сигналы напряжения прямоугольной формы (фиг. 2, поз. 57-62).

Сигнал прямоугольной формы длительности τ_зар=6·Т_с с первого вывода формирователя сигналов управления 39 (фиг. 2, поз. 57) через третий коммутатор 42, первый элемент «И» 48 и первый драйвер 10 управляет работой первого электронного ключа 8 при наличии сигнала высокого уровня на первом входе первого элемента «И» 48, поступающего через резистор 50 с выхода цифрового таймера 45. В результате напряжение с выхода (+U1) первого источника высокого напряжения 4 заряжает первый накопительный конденсатор 15 до значения U_cm в течение времени t_з=τ_зар (фиг. 2, поз. 63) по цепи: открытый первый электронный ключ 8, первый диод 12, первый накопительный конденсатор 15, последовательно соединенные обмотки индуктора 19 и трансформатора тока 18, электронный регулятор тока заряда 7, элемент ограничения тока 6, общая шина, подключенная выводу (-U1) первого источника высокого напряжения 4.

На четвертом выводе формирователя сигналов управления 39 формируется прямоугольный импульс длительности τ_р=Т_с, задержанный на время τ_зар+Т_с (фиг. 2, поз. 60), который поступает на первый вывод первого коммутатора 40 и далее с его четвертого вывода через третий драйвер 22 на управляющий вход третьего электронного ключа 14 (в качестве третьего и четвертого электронных ключей 14 и 17 используются тиристоры), открывая его, при этом происходит разряд первого накопительного конденсатора 15 через первичную обмотку W1 трансформатора тока 18 и обмотку катушки L1 индуктора 19 за время τ_к (фиг. 2, поз. 66, 67). В результате протекания через обмотку катушки L1 индуктора 19 разрядного тока прямого направления (ток течет в направлении от первого вывода ко второму выводу катушки L1 индуктора 19) в ней возникает импульс магнитной индукции в виде пакета затухающего гармонического колебания с начальной положительной полуволной (фиг. 2, поз. 66), который воздействует на растения, размещенные в рабочей области индуктора 19. Затухающие колебания тока (I) и, следовательно, магнитного поля в индукторе 19 определяются из выражения: I=I_me^-δtsinωt. Амплитуда тока (I_m), частота затухающих колебаний (ω), а также коэффициент затухания (δ) зависят от характеристик индуктора 19 и трансформатора тока 18. Циклическая частота затухающего колебания (ω=2πf) в пакете определяется из выражения: , где , , R - активное сопротивление катушек (L1 и W1) индуктора 19 и трансформатора тока 18, R_п - сопротивление, вызванное дополнительными потерями, L - суммарная индуктивность катушек (L1 и W1) индуктора 19 и трансформатора тока 18, С - емкость первого накопительного конденсатора 15, идентичная емкости второго накопительного конденсатора 20.

Второй и третий диоды 13 и 16 служат для защиты соответственно третьего и четвертого электронных ключей 14 и 17 от обратного напряжения и обеспечивают прохождение обратных полуволн напряжения при колебательном разряде соответственно первого и второго накопительных конденсаторов 15 и 20. Это способствует более эффективному использованию энергии.

Для получения положительного магнитного импульса с экспоненциальным спадом (фиг. 2, поз. 67) параллельно первому накопительному конденсатору 15 подключают вторым тумблером 26 пятый диод 28 в обратном включении.

Разрядный ток, протекающий через первичную обмотку W1 трансформатора тока 18, обуславливает также пакет затухающего гармонического колебания напряжения в его вторичной обмотке W2, который после преобразования активным выпрямителем 24 в постоянное напряжение индицируется на табло индикатора тока разряда 25.

Следующий прямоугольный импульс также длительности τ_зар=6·Т_с для заряда второго накопительного конденсатора 20 поступает вслед за рассмотренным выше импульсом заряда через интервал времени равный τ=4·Т_с (фиг. 2, поз. 58) со второго вывода формирователя сигналов управления 39 на первый вывод четвертого коммутатора 43 и далее с его четвертого вывода на второй вход второго элемента «И» 49, который при наличии сигнала высокого уровня на его первом входе, поступающего через резистор 50 с выхода цифрового таймера 45, открывает через второй драйвер 11 второй электронный ключ 9. При этом начинается заряд второго накопительного конденсатора 20 с выхода (+U2) второго источника высокого напряжения 5 до значения U_cm в течение времени t_з=τ_зар (фиг. 2, поз. 64) по цепи: вывод (+U2) второго источника высокого напряжения 5, элемент ограничения тока 6, регулятор тока заряда 7, последовательно соединенные обмотки трансформатора тока 18 и индуктора 19, второй накопительный конденсатор 20, четвертый диод 21, открытый электронный ключ 9, вывод (-U2) второго источника высокого напряжения 5. Далее через интервал времени равный T_x от поступления первого импульса разряда первого накопительного конденсатора 15 на пятом выводе формирователя сигналов управления 39 формируется очередной импульс длительности τ_р=Т_с (фиг. 2, поз. 61) для разряда второго накопительного конденсатора 20, который поступает на первый вывод второго коммутатора 41 и далее с его четвертого вывода через четвертый драйвер 23 на управляющий вход четвертого ключа 17, открывая его. При этом происходит разряд уже второго накопительного конденсатора 20 через обмотку катушки L1 индуктора 19 и первичную обмотку W1 трансформатора тока 18 тоже за время τ_к (фиг. 2, поз. 66, 67). В результате протекания через обмотку катушки L1 индуктора 19 разрядного тока в обратном направлении (ток уже течет от второго вывода обмотки катушки L1 индуктора 19 к первому) в ней возникает импульс магнитной индукции в виде пакета затухающего гармонического колебания с начальной полуволной отрицательной полярности (фиг. 2, поз. 66), который также воздействует на растения, размещенные в рабочей области индуктора 19. Во вторичной обмотке W2 трансформатора тока 18 при этом возникает также пакет затухающего гармонического колебания напряжения, который после преобразования активным выпрямителем 24 в постоянное напряжение индицируется на табло индикатора тока разряда 25.

Для получения отрицательного магнитного импульса с экспоненциальным спадом (фиг. 2, поз. 67) параллельно второму накопительному конденсатору 20 подключают третьим тумблером 27 шестой диод 29 в обратном включении.

Стабилизация амплитуды заданного значения импульсов магнитной индукции осуществляется с помощью цепи обратной связи, состоящей из датчика Холла 30, размещенного в рабочей области индуктора 19, электрический сигнал с которого пропорциональный амплитуде импульса магнитной индукции передается через усилитель импульсов 31 на вход пикового детектора 32, управляемого короткими импульсами сброса, поступающими с третьего вывода формирователя сигналов управления 39 через одновибратор 51. Переменный сигнал с выхода пикового детектора 32 преобразуется формирователем абсолютного значения 33 в постоянное напряжение. Далее через усилитель постоянного напряжения 34 постоянное напряжение Uв (Фиг. 2, поз. 65), пропорциональное амплитудному значению импульсов магнитной индукции, поступает на первый вход схемы сравнения 35, где сравнивается с напряжением Uз, пропорциональным заданному значению амплитуды импульсов магнитной индукции на его втором входе от задатчика опорного уровня 36. Разностный сигнал с выхода схемы сравнения 35 в виде напряжения сигнала ошибки поступает на управляющий вход электронного регулятора тока заряда 7, который устанавливает ток заряда первого и второго накопительных конденсаторов 15 и 20 в соответствии с установленным значением амплитуды импульсов магнитной индукции, задаваемой задатчиком опорного уровня 36.

Далее процесс обработки идет аналогично и окончательно завершается с приходом заднего фронта строб-импульса длительности τ_э с выхода цифрового таймера 45 (фиг 2, поз. 54), который своим задним фронтом через резистор 50 одновременно изменяет на первых входах первого и второго элементов «И» 48 и 49 высокий потенциал на низкий, прерывая открывание первого и второго электронных ключей 8 и 9 для заряда первого и второго накопительных конденсаторов 15 и 20, процесс останавливается. При этом блок звуковой сигнализации 47 из поступившего на его вход скачка напряжения с выхода элемента НЕ 46 (фиг. 2, поз. 55) формирует звуковой сигнал длительности τ_зв (фиг. 2, поз. 56), который извещает в течение нескольких секунд, что процесс обработки растений закончен.

Для временной остановки воздействия импульсов магнитной индукции в процессе обработки растений, четвертый тумблер 52 переводят в замкнутое состояние. При этом потенциал на первых входах первого и второго элементов «И» 48 и 49 изменяется с высокого на низкий. В результате прерывается открывание первого и второго электронных ключей 8 и 9, процесс заряда первого и второго накопительных конденсаторов 15 и 20 приостанавливается.

При обработке растений импульсами магнитной индукции положительной полярности первый, второй, третий и четвертый, синхронно связанные коммутаторы 40, 41, 42 и 43 переводят из положения 1 в положение 2. В этом случае используются только первый и третий ключи 8 и 14 с их рассмотренными выше цепями управления и первый накопительный конденсатор 15. В этом случае с запуском цифрового таймера 45, с третьего вывода формирователя сигналов управления 39 управляющие прямоугольные импульсы длительности τ_зар=6·Т_с, уже следующие с периодом Т_х (фиг. 2, поз. 59), поступают на второй вывод третьего коммутатора 42 и далее с его четвертого вывода на второй вход первого элемента «И» 48, с выхода которого при высоком потенциале на его первом входе открывают через первый драйвер 10 первый ключ 8, обеспечивая заряд первого накопительного конденсатора 15 от первого источника высокого напряжения 4 до значения U_cm (фиг. 2, поз. 63, 64). Далее через интервал времени τ=Т_с импульсы длительности τ_р=Т_с, уже следующие с периодом Т_х (фиг. 2, поз. 62) для разряда первого накопительного конденсатора 15 поступают с шестого выхода формирователя сигналов управления 39 на второй вывод первого коммутатора 40 и далее через третий драйвер 22 на управляющий вход третьего ключа 14, открывая его, обуславливая разряд первого накопительного конденсатора 15 через первичную обмотку W1 трансформатора тока 18 и обмотку катушки L1 индуктора 19 за время τ_к (фиг. 2, поз. 68, 69). В результате прямого протекания через обмотку катушки L1 индуктора 19 разрядного тока (ток течет от первого вывода катушки L1 индуктора 19 ко второму) в ней возникает импульс магнитной индукции в виде пакета затухающего гармонического колебания с начальной полуволной положительной полярности (фиг. 2, поз. 68), который воздействует на растения, размещенные в рабочей области индуктора 19 на протяжении времени экспозиции τ_э.

Для получения однонаправленных положительных магнитных импульсов с экспоненциальным спадом (фиг. 2, поз. 69) параллельно первому накопительному конденсатору 15 подключают вторым тумблером 26 пятый диод 28 в обратном включении.

В дальнейшем процесс обработки идет аналогично выше описанному и окончательно завершается звуковым сигналом конца обработки.

При обработке индуктором 19 растений однополярными импульсами магнитной индукции отрицательной полярности первый, второй, третий и четвертый синхронно связанные коммутаторы 40, 41, 42 и 43 устанавливают в положение 3. В этом случае с запуском цифрового таймера 45 управляющие прямоугольные импульсы длительности τ_зар=6·Т_с, следующие с периодом T_x с третьего вывода формирователя сигналов управления 39 (фиг. 2, поз. 59) поступают на третий вывод четвертого коммутатора 43 и далее с его четвертого вывода на второй вход второго элемента «И» 49, с выхода которого при высоком потенциале на его первом входе открывают через второй драйвер 11 второй ключ 9, обеспечивая заряд второго накопительного конденсатора 20 от второго источника высокого напряжения 5 до значения U_cm (фиг. 2, поз. 63, 64). Далее через интервал времени τ=Т_с импульсы длительности τ_р=Т_с, тоже следующие с периодом Т_х (фиг. 2, поз. 62) для разряда второго накопительного конденсатора 20 поступают с шестого выхода формирователя сигналов управления 39 на третий вывод второго коммутатора 41 и далее через четвертый драйвер 23 на управляющий вход четвертого ключа 17, открывая его, обуславливая разряд второго накопительного конденсатора 20 через обмотку катушки L1 индуктора 19 и первичную обмотку W1 трансформатора тока 18 за время τ_к. В результате обратного протекания через обмотку катушки L1 индуктора 19 разрядного тока (ток течет от второго вывода катушки L1 индуктора 19 к первому) в ней возникает импульс магнитной индукции в виде пакета затухающего гармонического колебания с начальной полуволной отрицательной полярности, который воздействует на растения, размещенные в рабочей области индуктора 19 на протяжении времени экспозиции τ_э.

Для получения однонаправленных отрицательных магнитных импульсов с экспоненциальным спадом параллельно второму накопительному конденсатору 20 подключают третьим тумблером 27 шестой диод 29 в обратном включении.

В дальнейшем процесс обработки идет аналогично выше описанному и окончательно завершается звуковым сигналом конца обработки.

Для определения значений частот, влияющих на функциональную активность обрабатываемых культур растений, например, по фиксации у растения скачка потенциала действия или изменения импеданса во время обработки их импульсами магнитной индукции, программируемый задающий генератор 37 переводят в режим сканирования или свипирования по частоте. В качестве программируемого задающего генератора 37 использовался компьютер (ноутбук) с утилитой генератора (утилитой NCH Tone Generator, разработанной в Австралии), преобразующей компьютер в генератор прямоугольных импульсов с функцией сканирования и свипирования частоты. При этом управляющий сигнал на вход усилителя-ограничителя с гальванической развязкой 38 подается с выхода звуковой карты ноутбука. Это дает возможность использовать сканирование и свипирование по частоте модифицированных импульсов магнитной индукции для выявления активных частот воздействия и применения их в целевых программах обработки для получения наибольшего положительного эффекта стимуляции обменных процессов и адаптации к внешним факторам среды у растений определенной культуры.

Автономность устройства достигается благодаря использованию источника бесперебойного питания 1, что существенно при работе устройства в полевых условиях.

Предлагаемое техническое решение промышленно реализуемо и применимо для повышения объема и качества продукции растениеводства. Устройство для магнитно-импульсной обработки растений испытано в лабораторных и производственных условиях, фиг. 3.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Устройство содержит источник бесперебойного питания, выходом соединенный с входом стабилизированного блока питания, плюсовый и общий выводы которого подключены к цепи питания логических элементов, схем и блоков, а через первый тумблер выходом соединенный с входом первого источника высокого напряжения, минусовый вывод которого соединен с общей шиной, связанной с входом элемента ограничения тока, первый и второй ключи, управляющие входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго драйвера, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой диоды. Вход первого ключа соединен с плюсовым выводом первого источника высокого напряжения, а выход с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора, с катодом второго диода и первым выводом третьего ключа, второй вывод которого соединен с анодом второго и катодом третьего диодов, с первым выводом четвертого ключа, а через последовательно соединенные первичную обмотку трансформатора тока и обмотку индуктора со вторым выводом первого накопительного конденсатора. Второй вывод четвертого ключа соединен с анодом третьего диода. Вторичная обмотка трансформатора тока через активный выпрямитель подключена к индикатору тока разряда, программируемый задающий генератор, подключенный через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой к формирователю сигналов управления, четвертый и пятый выводы которого подключены к первым выводам соответственно первого и второго, синхронно связанных коммутаторов, второй и третий выводы которых соединены вместе и подключены к шестому выводу формирователя сигналов управления, а их четвертые выводы соответственно через третий и четвертый драйверы подключены к управляющим входам третьего и четвертого ключей, усилитель постоянного напряжения, выходом подключенный к первому входу устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика опорного уровня, одновибратор, пульт управления, подключенный к управляющему входу цифрового таймера, выход которого соединен через элемент «НЕ» с входом блока звуковой сигнализации. Дополнительно в устройство введены второй источник высокого напряжения, входом связанный с входом первого источника высокого напряжения, плюсовый вывод второго источника высокого напряжения подключен к общей шине, а минусовый вывод - к входу второго ключа, выход которого соединен с катодом четвертого диода, анод которого соединен со вторыми выводами четвертого ключа и второго накопительного конденсатора, первый вывод которого соединен со вторым выводом первого накопительного конденсатора, второй и третий тумблеры, первые выводы которых подключены соответственно к катоду пятого и аноду шестого диодов. Вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым выводами первого и второго накопительных конденсаторов, анод пятого и катод шестого диодов соединены вместе и подключены ко второму и первому выводам соответственно первого и второго накопительных конденсаторов, регулятор тока заряда, входом связанный с выходом элемента ограничения тока, а выходом со вторым и первым выводами соответственно третьего и четвертого ключей. Датчик Холла размещен в рабочей области индуктора и подключен через усилитель импульсов к входу пикового детектора, выход которого через формирователь абсолютного значения соединен с входом усилителя постоянного напряжения, третий и четвертый коммутаторы, синхронно связанные с первым и вторым коммутаторами, первый и второй элементы «И», первые входы которых соединены вместе и через резистор подключены к выходу цифрового таймера, четвертый тумблер, первый вывод которого подключен к первым входам первого и второго элементов «И». Второй его вывод соединен с общим выводом, первые выводы третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым и вторыми выводами формирователя сигналов управления, третий вывод которого соединен со вторым и третьими выводами соответственно третьего и четвертого коммутаторов, а через одновибратор соединен с управляющим входом сброса пикового детектора. Третий и второй выводы соответственно третьего и четвертого коммутаторов подключены к общему выводу, а их четвертые выводы соединены со вторыми входами соответственно первого и второго элементов «И», выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго драйверов. Устройство позволяет проводить фиксацию активных частот воздействия, влияющих на функциональную активность, стимуляцию обменных процессов и адаптацию растений к внешнему фактору среды. 3 ил.

Устройство для магнитно-импульсной обработки растений, содержащее источник бесперебойного питания, выходом соединенный с входом стабилизированного блока питания, плюсовый и общий выводы которого подключены к цепи питания логических элементов, схем и блоков, а через первый тумблер выходом соединенный с входом первого источника высокого напряжения, минусовый вывод которого соединен с общей шиной, связанной с входом элемента ограничения тока, первый и второй ключи, управляющие входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго драйвера, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой диоды, вход первого ключа соединен с плюсовым выводом первого источника высокого напряжения, а выход с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом первого накопительного конденсатора, с катодом второго диода и первым выводом третьего ключа, второй вывод которого соединен с анодом второго и катодом третьего диодов, с первым выводом четвертого ключа, а через последовательно соединенные первичную обмотку трансформатора тока и обмотку индуктора со вторым выводом первого накопительного конденсатора, второй вывод четвертого ключа соединен с анодом третьего диода, при этом вторичная обмотка трансформатора тока через активный выпрямитель подключена к индикатору тока разряда, программируемый задающий генератор, подключенный через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой к формирователю сигналов управления, четвертый и пятый выводы которого подключены к первым выводам соответственно первого и второго синхронно связанных коммутаторов, второй и третий выводы которых соединены вместе и подключены к шестому выводу формирователя сигналов управления, а их четвертые выводы соответственно через третий и четвертый драйверы подключены к управляющим входам третьего и четвертого ключей, усилитель постоянного напряжения, выходом подключенный к первому входу устройства сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика опорного уровня, одновибратор, пульт управления, подключенный к управляющему входу цифрового таймера, выход которого соединен через элемент «НЕ» с входом блока звуковой сигнализации, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй источник высокого напряжения, входом связанный с входом первого источника высокого напряжения, плюсовый вывод второго источника высокого напряжения подключен к общей шине, а минусовый вывод - к входу второго ключа, выход которого соединен с катодом четвертого диода, анод которого соединен со вторыми выводами четвертого ключа и второго накопительного конденсатора, первый вывод которого соединен со вторым выводом первого накопительного конденсатора, второй и третий тумблеры, первые выводы которых подключены соответственно к катоду пятого и аноду шестого диодов, а вторые выводы соединены соответственно с первым и вторым выводами первого и второго накопительных конденсаторов, анод пятого и катод шестого диодов соединены вместе и подключены ко второму и первому выводам соответственно первого и второго накопительных конденсаторов, регулятор тока заряда, входом связанный с выходом элемента ограничения тока, а выходом со вторым и первым выводами соответственно третьего и четвертого ключей, датчик Холла, размещенный в рабочей области индуктора и подключенный через усилитель импульсов к входу пикового детектора, выход которого через формирователь абсолютного значения соединен с входом усилителя постоянного напряжения, третий и четвертый коммутаторы, синхронно связанные с первым и вторым коммутаторами, первый и второй элементы «И», первые входы которых соединены вместе и через резистор подключены к выходу цифрового таймера, четвертый тумблер, первый вывод которого подключен к первым входам первого и второго элементов «И», а второй его вывод соединен с общим выводом, первые выводы третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с первым и вторыми выводами формирователя сигналов управления, третий вывод которого соединен со вторым и третьими выводами соответственно третьего и четвертого коммутаторов, а через одновибратор соединен с управляющим входом сброса пикового детектора, третий и второй выводы соответственно третьего и четвертого коммутаторов подключены к общему выводу, а их четвертые выводы соединены со вторыми входами соответственно первого и второго элементов «И», выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго драйверов.