Устройство для посева с переменной нормой высева Советский патент 1990 года по МПК A01C7/12 

Изобретение относится л сельскому хозяйству, а именно к области сельскохозяйственного машиностроения.

Целью изобретения является повы- шение производительности путем изменения нормы высева в зависимости от влажности почвы и рельефа посевных площадей.

На фиг,1 схематически изображено устройство для посева с переменной нормой высева; на фиг.2 - датчик длины рабочей части высевающей катушки.

Устройство содержит высевающую желобчатую катушку 1 с муфтой 2, распот ложенную в семенной коробке 3 и уста- - новленную на высевающем валу 4 с механизмом его перемещения, дистанционный СВЧ-влагомер 5, блок 6 автоматической установки нормы высева и дат- чик 7 длины рабочей части катушки 1, смонтированный в семенной коробке 3.

Структура дистанционного СВЧ-влаго мера 5 аналогична известным приборам.

Блок 6 автоматической установки нормы высева состоит из экстраполя- тора 8 с калибратором 9, на вход к экстраполятору 8 подключен выход дистанционного СВЧ-влагомера З.Экст- раполятор 8 имеет два выхода, к пер- вому из которых подключен стрелочный индикатоо 10, а к второму - аналого- цифровой преобразователь 11. Блок 6 содержит также схему 12 совпадеДатчик 7 длины рабочей части катушки представляет собой установленную в семенной коробке 3 линейку 34 оптронных пар, состоящую из свето- диода 35, фототранзистора 36 и распложенного между ними флажка 37,закрепленного на муфте 2.

Принцип работы дистанционного СВЧ-влагомера 5 основан на измерени интенсивности электромагнитных волн обратного рассеяния.

При СВЧ-облучении поверхности почвы коэффициент отражения радиоволн зависит в основном от степени увлажнения.

Существуют приближенные формулы для оценки коэффициента отражения по мощностям для радиоволн длины Л

4Щ

R

Ј;+ 2

CD

+1

где Ј - действительная часть

комплексно-диэлектрической проницаемости почвы на волне Vv ,

Например, для грубых оценок сухих силикатных пород можно пользоваться следующим соотношением:

1 + ,(2)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к сельскохозяйственному машиностроению. Цель изобретения - повышение производительности путем изменения нормы высева в зависимости от влажности почвы и рельефа посевных площадей. Устройство для посева с переменной нормой высева содержит высевающую желобчатую катушку 1 с муфтой 2, расположенную в семенной коробке 3 и установленную на высевающем валу 4 с механизмом его перемещения. Дистанционный СВЧ-влагомер 5 соединен с одним из входов блока 6 автоматической установки нормы высева, с другим входом которой связан датчик 7 длины рабочей части катушки 1, смонтированный в семенной коробке 3. Датчик 7 представляет собой линейку оптронных пар, содержащую светодиод, фототранзистор, а также расположенный между ними и закрепленный на муфте 2 флажок. В ходе работы СВЧ-влагомер постоянно контролирует влажность почвы, которая зависит и от рельефа местности. В случае изменения влажности в ту или иную сторону блок 6 в зависимости от величины сигнала СВЧ-влагомера 5 посредством реверсивного электродвигателя 18 и кинематических связей воздействует на высевающую катушку 1, перемещая ее в семенной коробке 3 в требуемую сторону. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ний, дешифратор 13, преобразователь 14 уровней, грубый анализатор 15 формирователя 16 направлений и ти- ристоршлй коммутатор 17, подключенный к реверсивному электродвигателю 18.

Механизм перемещения включает установленный посредством кольцевой муфты 19 на высевающем валу 4 двуплечий рычаг 20, подвижный конец которого совмещен с гайкой 21 на винтовом валу 22., на котором жестко посажены шкивы 23, связанные через ремни прямой 24 и обратной 25 передач со шкивом 26, имеющими кулачковые прорези, шарнирно посаженными на промежуточном валу 27, связанным через звездочки 28 с механизмом вращения высевающего вала (не показан). Кулачковая муфта 29, установленная на промежуточном валу 27, кинематически связана с помощью рычага 30, гайки 31 с винтом 32, который посредством звездочки 33 сообщен с выходным валом реверсивного электродвигателя 18

где PC - плотность почвы, г/см3 .

Действительную часть диэлектрической проницаемости почвы в динамике1 увлажнения можно выразить- следующим соотношением:

(Т +

0,5рс)

К,

ЈЛ (3)

-е 1

где К, К, о

коэффициенты, дающие относительное содержание фракции в полном объеме смеси.

Јв - действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости воды.

Следует иметь в сумма

виду, что всегда

55

К.

К1

(4)

Здесь использована упрощенная модель почва грунт в виде двухкомпонентной смеси, один из которых сухой грунт, другой - пресная вода.

В случае сухого грунта К,0, а и выполняется соотношение (2).

В большинстве типичных случаев для грунта из песка и глины в широко диапазоне радиочастот EL. 3-50.

Как видно из формулы (3), при увлажнении грунта будет наблюдаться довольно резкий рост & Формула (3) применима даже при весьма значительных увлажнениях, т.е. до 0,6 г/см3 . При этом К0 0,4 и К, 0,6. Этот случай предельного увлажнения соответствует значению 6L 50,

Отсюда видно,что увлажнение сухого грунта до предельной полевой вла- гоемкости приводит к росту Јд в границах от 3 до 50 соответственно подставляя ряд значений б в формулу (1) по мере увлажнения почвы можно наблюдать рост коэффициента отражения.

Имея возможность измерять коэффициент отражения по величине интенсивности обратного рассеяния радиоволн, излучаемых антенной прибора можно проградуировать прибор непосредственно в единицах влажности почвы (г/см3 или в % от массы сухой почвы).

Так как время измерения с момента подачи зондирующего СВЧ-сигнала до появления на индикаторе результата измерения длится не более 0,1 с,про- цесс получения данных о влажности повы можно считать непрерывным в реальном масштабе времени.

Далее сигнал с выхода влагомера можно использовать в качестве управляющего фактора при регулировании нормы высева семян в процессе посева

Устройство работает следующим образом.

С дистанционного СВЧ-влагомера 5 сигнал, несущий информацию о влажности почвы, поступает к блоку 6 автоматической установки нормы высева на экстраполятор 8, в котором сформированы ступенчатые ряды напряжений (в каждом ряду 11 ступенек).-После обработки дифференциальными схемами соответственно выбранному ряду, в котором фактически заложена информация о принятых нормах высева для высеваемой культуры, сигналы управления подаются на аналого-цифровой преобразователь 11.

5

Количество рядов на экстраполяторе 8 соответствует числу высеваемых ос- новных зерновых культур. В случае

необходимости перехода на посев другой культуры, на .экстраполяторе 8 производится переключение на соответствующий ей ряд. Подключенный к экстраполятору 8 стрелочный индикатор 10 снабжен сменными шкалами,

число которых равно числу высеваемых1 культур и которые отградуированы в единицах нормы высева (кг/га или млн.шт/га), также к нему для упроще5 ния., регулировочных работ подключен калибратор 9.

Аналого-цифровой преобразователь 11 выдает сигналы в виде 11-разрядных двоичных чисел с частотой, за0 даваемой СВЧ-влагомером 5 Управляющие сигналы поступают на дешифратор 13, который выделяет из них 11 групп в точном соответствии с 11-ю делениями длины рабочей части высевающей катуш5 ки 1 индицируемыми датчиком 7, Рабочая длина катушки 1 позволяет уместить на линейке датчика 7 до 11 оп- то-пар, которые срабатывают тогда, когда флажок 37 датчика 7 находится

0 между светодиодом 35 и фототранзистором 36.

Сигналы с датчика 7 поступают на преобразователь 14 уровней, где происходит усиление и формирование к величинам, соответствующим серии интегральных схем типа К-155, затем по 11-разрядным шинам данных информация о величине рабочей длины катушки 1 поступает на вход схемы 12 сов-

Q падений и формирователя 16 направлений. Одновременно на схемы 12 совпадений поступают 11-разрядные сигналы с дешифратора 13, Схемы 12 совпадений выполняют довольно простую роль,

5 т.е. когда величина рабочей длины катушки 1, задаваемая датчиком 7t и величина, задаваемая дешифратором 3, по команде с экстраполятора 8 в соответствии с измеренной влажностью поч

0 ВЬ1 и типом высеваемой культуры совпадают, вырабатывается сигнал на выключение реверсивного электродвигателя 18 а значит величина рабочей длины катушки 1, установленной для средней

е нормы высева, при такой же влажности почвы остается неизменной.

Вновь электродвигатель 18 запускается следующим импульсом Старт, который подается от дистанционного

СВЧ-влагомера 5 и, если за это время средняя величина влажности почвы сохраняется, то снова вырабатывается сигнал Стоп.

В случае, когда среднее значение влажности почвы за время интегрирования изменяется на величину, превышающую заданную среднюю, то дешифратор 13 отработает команду перейти на другую длину катушки 1, а, следовательно, норму высева. При этом происходит автоматическое определени направления изменения в сторону уменьшения (или же увеличения) нор- мы высева.

Для этого существует формировател 16 направления, куда поступает информация о величине длины катушки 1 с преобразователя 14,уровней и сигнал о том, какую величину нужно выставить с дешифратора 13. Вместе с тем поступают два сигнала от грубого анализатора 15 положения катушки 1, где выясняется больше (или меньше) половины от всей длины катушки 1 составляет ее рабочая длина. Грубый анализатор 15 позволяет упростить работу формирователя 16 направлений, команды от которого посредством ти- ристорного коммутатора 17 включают электродвигатель 18 в направлении, нужном для кратчайшего перехода к регулированию нормы высева на-задаваемую величину.

Далее посредством звездочек 33 винт 32, вращаясь, перемещает гайку 31 и одновременно с помощью рычага 30 - кулачковую муфту 29 на промежуточном валу 27 до включения с одним из шкивов 26, имеющим подкулач ковые прорези.

При этом вращательное движение, получаемое от механизма вращения высевающего вала 4 посредством звездо- чек 28, промежуточным валом 27 передается с помощью одного из шкивов 26 с кулачковыми прорезями и связанным Ч с ним ремнем прямой 24 (или обратной 25) передачи на соответствующий ей один из шкивов 23, посаженных на винтовом валу 22, последний, вращаяс перемещает гайку 21 и связанный с ним двуплечий рычаг 20, посаженный посредством кольцевой муфты 19 на высевающем валу 4 соответственно, передвигая высевающую катушку 1 с муфтой 2 относительно семенной коробки 3, изменяет при этом длину его рабо

Q 5

0 5 0

д

5 Q с

5

чей части, тем самым регулируя норму высева семян высеваемой культуры с учетом влажности почвы.

Применение автоматической регулировки нормы высева в процессе посева зерновых колосовых культур без остановки посевного агрегата позволяет повысить их производительность на 20-25%.

В целом следует отметить, что при возделывании зерновых колосовых культур в условиях засушливого земледелия влажность почвы является лимитирующим фактором урожая.

Вместе с тем, как уже отмечалось, неровный рельеф оказывает существенное влияние на распределение влажности почвы по поверхности поля.

Данное изобретение позволяет автоматически регулировать нормы высева ° с учетом влажности почвы при посеве на полях с неровным рельефом.

Например, сеялка с устройством для высева с переменной нормой высева работает на поле с пересеченной местностью. Встречаются подъем или низина, соответственно изменяется влажность почвы. В зависимости от поступающего сигнала от влагомера 5 автоматически регулируется норма высева в нужную сторону без остановки агрегата.

Уменьшение нормы высева на водоразделах (где влажность почвы низкая) приводит к увеличению площади питания каждого растения, соответственно возрастает энергия кущения, что в конечном итоге приводит к повышению урожайности. А в нижней части склонов всегда влажность почвы высокая, поэтому здесь увеличивается норма высева. Возрастет число растений на 1 м2. Более полно используется влага растениями, что повышает их урожайность.

В целом применение регулирования нормы высева в условиях посева на неровном рельефе с учетом влажности почвы дает прибавку урожая 2-4 ц/га, обеспечит экономический эффект 14- 17 руб/га.

Формула изобретения

-54

30Ю

мы высева,при -этом выходной вал ревер

сивного электродвигателя кинематически связан с направляющим элементом второй винтовой передачи, ползун которой установлен с возможностью взаимодействия посредством рычага с кулачковой муфтой, а промежуточный вал кинематически связан с направляющим элементом первой винтовой передачи и с высевающим валом, при этом выход СВЧ-влагомера электрически связан с вторым входом блока автоматической установки нормы высева.

-2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик дли- ны рабочей части высевающей катушки выполнен в виде закрепленной на семенной коробке линейки оптронных пар и флажка, установленного на муфте механизма перемещения высевающего вала.

Фиг. 2