Устройство и способ контроля предпосевной электрофизической обработки семян перед посевом их на урожай Российский патент 2019 года по МПК A01C1/02 G01N25/00 

Предлагаемое изобретение относится к области агротехники.

Целью предполагаемого исследования является создание устройства и разработка способа надежного и непосредственного контроля предпосевной электрофизической обработки семян перед посевом их на урожай, ПЭФОС.

Аналогов для способа в агротехнике нет.

Прототипы для способа есть в других областях техники типа современных энергонасыщенных комплексов: электростанции, авиалайнеры и т.д.

Предполагаемое изобретение по мнению автора-заявителя пионерское.

Существующий уровень техники предпосевной обработки семян перед посевом на урожай раскрывается следующим образом.

Физические способы предпосевной обработки семян известны с древнейших времен. В домашинной технологии сев зерновых культур выполнялся буквально вручную. Сеятель левой рукой держал емкость-лукошко с предварительно отобранными семенами, а правой рукой разбрасывал горсти семян шагая по вспаханному полю в ясную солнечную погоду. Семена у опытного сеятеля разлетались широкими полосами и некоторое время лежа на пашне грелись под солнцем пока боронованием они не углубляли в грунт. В пасмурную, а тем более в дождь никто не сеял. На картине Венецианова А.Г. "На пашне. Весна" 1820 г. БСЭ-3. т. 4 с. 313, Фиг. 1. молодые жены боронуют пашню на глазах малолетнего ребенка…

При современной машинной технологии семена мгновенно внедряются в грунт, поэтому семена следует перед посевом обрабатывать. Электрофизические способы предпосевной обработки семян, ПЭФОС, известны полсотни лет, см. таб 1, диссертации и патенты. Изложены конкретные детали экспериментов, но общей теории явления ПЭФОС нет, никто не решился…

ПЭФОС состоит во временном воздействии электрических, магнитных или электромагнитных полей. Режим воздействия задается эмпирически и при многократном повторении экспериментально по урожаю находят оптимальный режим стимуляции растений и прироста урожая. Лабораторные эксперименты - это квадратные метры посева и поштучный учет семян при посеве и сборе урожая. Промышленный масштаб - это гектары площадей, машинный сев и сбор урожая. Прибавка урожая 5-50% в зависимости от культуры семян. Рентабельность новых технологий +10% при кустарном оборудовании для ПЭФОС.

На фиг 2 представлена растительная. клетка, см. чл. кор. АНСССР Полянский Ю.Н. "Общая биология" М 1983 стр. 123, рис. 52. Структурно клетка представляет собой замкнутую оболочку наполненную системой биологических образований в своих оболочках, которые погружены в биологическую жидкость щелочной реакции на основе веды. 80% содержимого клетки составляет вода. Каждое внутриклеточное образование выполняет специфическую функцию обмена, веществ в клетке и со внешней средой, и соответственно определяется развитие растения от прорастания семени до формирований урожая.

Клетки животных организмов по структуре аналогичны, но животный организм гораздо сложнее…

С точки, зрения физики, при помещении клетки во внешнее физическое поле на клетку начинают действовать законы физики!…

В электрическом поле свободные заряды движутся по линиям электрического поля в соответствии со знаком своего заряда. Направленное движение зарядов создает электрический ток, который нагревает проводник пропорционально величине тока и времени его воздействия.

Согласно атомной физике электрон вращается вокруг ядра, создавая свой атомный момент, см. момент орбитальный, БСЭ-3 т. 16, с. 492. Атомы и молекулы являются элементарными магнитными диполями. Под действием внешнего магнитного поля магнитные диполи ориентируются как компасы, в переменном магнитном поле они колеблются с той же частотой.

Эффектно действует переменное магнитное поле. Согласно теории электромагнитного поля, см. Поливанов К.М. "Теоретические основы электротехники" М. 1975, т. 3. с. 18-19. и если Линии магнитного поля идут от северного полюса к южному не пересекаясь. Линии электрического поля охватывают линии магнитного поля замыкаясь сами на себя.

Следовательно, клетка семени представляющая собой электропроводное тело, попадая в переменное магнитное поле попадает под действие закона электромагнитной индукции электрических токов в самой себе.

В случае трансформатора, во вторичной обмотке течет электрический ток, а в индукционной печи, в тигле, плавится металл…

Из общей химии известна зависимость интенсивности химических реакций от температуры реагентов.

Научная гипотеза, автора-заявителя состоит в тому что внешнее воздействие на семена при их ПЭФОС осуществляется электрическим способом, как при высоковольтном, так и при переменном магнитном поле.

Например, в диссертации Рубцовой Е.Н. "Параметры импульсного поля и режимы обработки семян сои в технологическом процессе улучшения ее посевных качеств" Ставрополь 2007, представлены эксперименты с полями 3-15 Квольт. При пересчете на отдельное зерно - это 3-15 в/мм а на саму клетку - это уже доли вольта. Размер клетки 50 мкм.

При переменном магнитном поле, см. Вербицкая С.В."Предпосевная обработка семян фасоли озоном и магнитным полем", Зерноград 2001, в соленоиде магнитное поле 300-1000 гс индуцировало электрическое поле на том-же уровне для семян доли вольта, а для клетки миливольты.

Детальное рассмотрение биохимии в самой клетке можно осуществить с позиций физики соответствующих факторов. Но это уже предмет отдельной научной работы, на уровне докторантуры и лавров академика!…

Учет прогрева семян при ПЭФОС можно осуществить по известной формуле электротехники

где ΔТ - повышение температуры,

Δt - длительность техпроцесса,

k - коэффициент пропорциональности между затраченной энергией и повышением температуры,

u - ЭДС индукции, в семени,

i - электрический ток индуцируемый в семени,

- удельная электрическая проводимость семени.

Величины ΔТ, Δt - измеряются инструментально,

- определяются косвенно.

Из всех известных способов измерения температуры, для ПЭФОС наиболее подходят термопары.

Аналогом предполагаемого изобретения по п. 1 является термопара, см. БСЕ-3 т. 25, с. 491, Фиг 3.

Аналог состоит из двух электродов 1, 2 разного химического состава, которые спаяны внизу 3 и соединены с электроизмерительным прибором сверху 4.

Действует аналог следующим образом. Плотность свободных электронов в электродах различна в связи с разным их химическим составом, поэтому избыточные электроны диффундируют в другой электрод и между электродами возникает термо ЭДС, эффект Зеебека, которой достаточно для измерения разности температур между спаем 3 и контактами на приборе 4.

Недостаток аналога в том, что температуру контактов на приборе 4 контролировать несподручно и точность измерении ограничена.

Прототипом предполагаемого изобретения по п. 1 является термопара с рабочий спаем 3 и опорным спаем 5 между электродами 1 и 2. Измерительный прибор 4 включен в разрыв правого электрода 2. Фиг 4.

Действует прототип при фиксированной температуре верхнего опорного спая и измерением температуры нижним рабочим спаем электродов. В итоге измерения осуществляются на порядок точнее.

Промышленность выпускает термопары константан-медные с чувствиельностью 41 в диапазоне температур 1-100°, котором предстоит выполнять измерения, см. Яковлев К.П. "Краткий физико-технический справочник" М. 1961, т. 1, с. 362.

В качества примера предполагаемое изобретение по п. 1 представлено на фиг 5. Устройство состоит из электроизмерительного прибора типа потенциометра 6, рабочего термоконтакта 7, опорного термоконтакта 8 в термостате 9 со льдом 10, который плавает в воде 11 с контрольным термометрам 12. Рабочий контакт термопары 7 изготовлен по спецзаказу из тонкого проката и внедрен в отверстие малого размера в исследуемом зерне 13 с зародышем 14 без нарушения его биологической сохранности, Диаметр зерна злаковой культуры 3-4 мм, длина 10-12 мм.

Промышленность выпускает тонкую медную проволоку диаметром 0,025 мм, см. акад. Арцимович Л.А. «Справочник по ядерной физике"; М 1963, с. 250, д-р тех. наук Аркан Н.С. "Справочник металлист» М 1960 т. 1 книга 1 с. 353.

Промышленность выпускает типовые сверла диаметром 0,25 мм, см., БСЭ-3 т. 23 с. 46, д-р тенх. наук Аркан Н.С. "Справочник металлиста" М 1961 т. 5 с. 243. Поэтому вполне возможно высверлить отверстие диаметром Ф 0,25 мм глубиною 0,6 мм и внедрить туда известным способом рабочий торец измеряющей термопары, без нарушения биологической сохранности исследуемого зерна.

Если положить диаметры электродов спецтермопары Ф 0,5 мм, то объем ее будет в 60 раз меньше объема исследуемого зерна. Следовательно, в достоверности измерений температуры зерна можно быть уверенным.

На фиг 6 представлена электрическая схема измерения температур трех зерен при ПЭФОС. Схема состоит из термопары с опорные контактом 8 в термостате 9. Левым электродом он соединен параллельно с тремя разными рабочими контактами: 7,1, 7.2, 7.3, которые смонтированы в трех разных зернах. Вторые концы рабочих контактов термопар выведены на коммутатор 15, который общим контактом включен на потенциометр, который вторым проводом соединен с общим электродом опорной термопары.

Действует схема измерения температуры трех зерен следующим образом. Термопары в каждой из трех зерен создают свои термо ЭДС, которые схемой сравниваются с единой опорной термо ЭДС и оператор с помощью потенциометра и расчетной формулы определяет температуру исследуемого зерна.

В принципе, количество зерен может быть и больше.

На фиг 7 показано распределение исследуемого зерен в большом множестве зерен, которые подвергаются действию распределенного магнитного поля. Все множество электрических проводов показало условно-упрощенно Главное внимание на фиг 7 сосредоточено на равномерном распределении исследуемых зерен и на пространственном распределении магнитного поля от внешнего источника.

Автор-заявитель провел эксперимент с термопарой в комплекте с китайским цифровым мультиметром ДТ-838. Диаметр шарика 1 мм, электроды 0,1 мм. Рабочий контакт помещался в открытый вертикальный соленоид. Результаты показали, что при питании однофазным двухполупериодным током 1 а термопара нагревалась по 1 а при токе 2 а термопара нагревалась по 4 Следовательно, и термопара и потенциометр должны быть при таких измерениях по спецзаказу.

Способов предпосевной обработки семян опубликовано много. Остановимся только на магнитном. В агрономической диссертации диссертацию строят на магнитном поле, которое не удосужились исследовать, а оно не однородное по своей природе и аксиально, и радиально, см. RU 2364000.

Для корректности исследований магнитное поле должно быть в рабочей зоне достаточно. однородным, т.е. одинаковым по величине и направлению независимо от координат семени проходящем предпосевную обработку. Время обработки семян тоже должно быть одинаковым для всех семян независимо от их координат. Все клетки у всех семян одинаковы, поэтому и доза их обработки должна быть одинакова.

Оператор для предпосевной обработки семян с применением предполагаемого изобретения должен быть достаточно подготовлен и теоретически, и практическими навыками для исключения всяких ошибок. После компьютеризации устройство будет самостоятельно работать…

В качестве примера способ применения предполагаемого изобретения состоит в следующем. Зерно проходит агрономическую подготовку к севу: очистка от примесей, ликвидация вредителей, нормализация влажности…

Подготовка устройства к работе:

1. Загружается семена в технологическое оборудование.

2. Приводится в состояние рабочей готовности технологическое оборудование: термостат загружается льдом, термопары внедряются в зерна и зерна распределяются по всему рабочему пространству.

3. Фиксируется стартовая температура зернам

4. Включается технологическое оборудование и выполняется заданный режим предпосевной обработки.

5. По завершении заданного режима, технологическое оборудование отключается, фиксируются финишные показания термопар.

6. Обработанные семена высеваются в грунт по программе, а результаты измерений фиксируются.

7. Полученный урожай сравнивается с контрольным посевом.

И в заключение. Применяя советский потенциометр типа Р332 с классом точности 0,0005, диапазоном 10 нв-2,1211111 в, ценой деления 10^-9 в можно будет фиксировать десятитысячные доли градуса температуры. Илюнин К.К. Ленинград "Справочник по электроизмерит. приб." 1983 с. 539.

Спецификация к чертежам

Фиг 1. Боронование засеянной пашни в X1X веке по Венецианову А.Г.

Фиг 2. Клеточное строение живой материи.

Фиг 3. Схема включения электроизмерительного прибора к термопаре.

Фиг 4. Схема включению прибора в разрыв единого электрода термопары.

Фиг 5. Схема измерения температуры зерна.

Фиг 6. Схема параллельного включения трех термопар.

Фиг 7. Схема контроля температуры при предпосевной обработке семян.

1 - первый электрод термопары.

2 - второй электрод термопара.

3 - рабочий контакт термопары.

4 - электроизмерительный прибор.

5 - опорный контакт термопары.

6 - потенциометр,

7 - рабочий контакт.

8 - опорный контакт.

9 - термостат.

10 - лед в термостате с водой 11.

12 - термометр контрольный.

13 - сверление /скважина/ в зерне.

14 - зародыш в зерне.

15 - коммутатор.

7.1 - термоконтакт первый.

7.2 - термоконтакт второй.

7.3 - термоконтакт третий.

Изобретение относится к устройству и способу контроля предпосевной обработки семян с применением любых электрофизических полей: электрического, магнитного или электромагнитного. Устройство контроля состоит из серии термопар с двумя термоконтактами и потенциометра. Рабочие термоконтакты термопар электрически соединены параллельно с одним опорным термоконтактом, а вторые электроды термопар электрически соединены через коммутатор с общим потенциометром. Опорный термоконтакт смонтирован в термостате, который стабилизируется системой вода-лед и контролируется жидкостным термометром. Рабочие термоконтакты термопар выполнены с возможностью монтирования в исследуемых семенах посредством сверления микросверлом микроскважин в теле исследуемых семян без нарушения их биологической сохранности. Изобретение касается также способа контроля предпосевной электрофизической обработки семян с использованием термопар. Применение изобретения позволит быстрее и надежнее определить оптимальные режимы предпосевной электрофизической обработки семян перед посевом их на урожай. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил.

1. Устройство контроля предпосевной электрофизической обработки семян перед посевом их на урожай, состоящее из термопары с двумя термоконтактами и потенциометра, отличающееся тем, что применяется серия термопар, рабочие термоконтакты которых электрически соединены параллельно с одним опорным термоконтактом, а вторые электроды термопар электрически соединены через коммутатор с общим потенциометром, опорный термоконтакт смонтирован в термостате, который стабилизируется системой вода-лед и контролируется жидкостным термометром, рабочие термоконтакты термопар выполнены с возможностью монтирования в исследуемых семенах посредством сверления микросверлом микроскважин в теле исследуемых семян без нарушения их биологической сохранности.

2. Способ контроля предпосевной электрофизической обработки семян перед посевом их на урожай, заключающийся в применении термопар, отличающийся тем, что из общей массы семян, предназначенных для предпосевной электрофизической обработки семян, отбирают серию семян, в них высверливают микроскважины для рабочих контактов микротермопар, равномерно распределяют серии семян с рабочими микротермопарами в общей массе семян в устройстве для предпосевной электрофизической обработки семян, в процессе технологии оператор по показаниям потенциометра непосредственно контролирует процесс предпосевной электрофизической обработки семян.