Устройство для измерения потерь зерна за молотилкой комбайна Советский патент 1990 года по МПК A01D41/127 

-

сд

с

сл

оо

00

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к автоматизации животноводства. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство для измерения потерь зерна за молотилкой комбайна включает пьезоэлектрический датчик 1, высокочастотный фильтр 2, усилитель 3, задатчик уровней дискриминации 4, амплитудные дискриминаторы 5 и 6, счетчики импульсов 7 и 8, блок вычисления потерь 9 и индикатор потерь 10. Просеявшееся через соломотряс зерно и частицы вороха падают на поверхность пьезоэлектрического датчика 1. Высокочастотный фильтр 2 отсекает низкочастотные помехи, после чего усиленный сигнал поступает на входы амплитудных дискриминаторов 5 и 6. Импульсные сигналы с выходов последних подсчитываются соответствующим счетчиком импульсов 7 или 8 и информация далее поступает на блок вычисления потерь 9, где обрабатывается по формуле N @ =N(U д1)EXPN(U д1)LNN(U д1)/N(U д2)/U д1-U д2, где N @ - сигнал на выходе блока вычисления потерь 9, U д1 и U д2 - уровни дискриминации, N(U д1), N(U д2) - сигналы на выходах соответственно счетчиков импульсов 7 и 8. 4 ил.

Фаг. 1

где

N(UJ

f (U

Изобретение O l-.осится к сельскому хозяйству, а vveHHO к автоматизации полеводства.,

Целью изобрети i я является повы- . с шение точности и;.мерений.

На фиг. 1 изо(3р.1жена структурная схема устройства; на фиг.2 -экспери- ментальная гистограмма амплитудного распределителя сигналов пьезоэлёк- JQ трического датчика; на фиг.З - за- висимости количества сигнало1 датчи- jq ka от уровня дискриминации для двух .значений потерь; на фиг.4 - усредненная функция распределения вероятности.15

Устройство содержит пьезоэлектрический датчик 1, эысокочастотный фильтр 2, усилитель 3, задатчи к уров- |ней дискриминации 4, два амплитудных дискриминатора 5 и 6, два счетчика 20 импульсов 7 и 8, блок вычисления потерь 9 и индикатор потерь 10. Выход датчика 1 через последовательно сое- диненные фильтр 2 и усилитель 3 подключен к первым входам амплитудных 25 дискриминаторов 5 и 6. К второму входу амплитудного дискриминатора 5 подключен первый выход задатчика уровней дискриминации 4, второй выход которой подключен к второму входу 30 амплитудного дискриминатора 6. Выход первого амплитудного дискриминатора 5 через первый счетчик 7 подключен к первому входу блока вычисления потерь 9, к второму входу которого через второй счетчик 8 подключен выход второго амплитудного дискриминатора 6. Третий и четвертый входы блока 9 соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика уровней дискриминации 4, а выход блока 9 соединен с входом индикатора 10. Принцип измерения потерь данным устройством основан на установленной экспериментально экспоне.нциальной форме амплитудного распределения сигналов пьезоэлектрич,г;ких датчиков от просеявшихся зерен.

На фиг,2 в качестве примера приведена экспериментальная гистограмма амплитудного распределения сигналов пьезоэлектрического датчика указателя потерь Гистограмма получена в реальных условиях работы ком- . байна СК-5 на обмолоте пшеницы. Датчик прикреплен к за;1,нему концу , днища .второй клавиши соломотряса. Коэффициент усиления сигналов равен 50- По осям графика отложены: U

амплитуда сигналов

На фиг количеств дискримин терь. Кри ность 14% влажность экспоненц выражение

Пронор

где N -

35

40

45

50

55

так как N

то f (и.)

Функц функцию сигналов

На фи функция для пяти указаны риментал видно, ч роятност пр тенсивно а опреде мого дат использо ма опред щихся на установл и коэффи .лителей.

Экспо двумя т двух уро систему

N(U)

КЦ)

Отсюд экспонен

In n

-

jq

амплитуда сигнала, мВ; N - количество сигналов данной амплитуды.

На фиг.З приведены зависимости количества сигналов датчика от уровня дискриминации для двух значений потерь. Кривая I - потери 0,6%, влажность 14%; кривая II - потери 5,5%, влажность 27%. Зависимости имеют экспоненциальный вид и описываются выражением

де

N(UJ

jq

b Ьр(-Ь -и), (1)

уровень дискриминации; число сигналов при уровне дискриминации U, коэффициенты.

Ч

f (U)

Пронормируем функцию распределения (2)

Nc

где N - суммарное число сигналов

15

а Ь

(3)

датчиков, так как N. N( 0)

то f (и.) b , ,(4)

Функция f(и о) представляет собой функцию распределения вероятности сигналов с амплитудой .

На фиг.4 приведена усредненная функция распределения вероятности для пяти опытов. Штрих-пунктиром указаны границы зоны разброса экспериментальных кривых. Из графиков видно, что функции распределения вероятности сигналов с амплитудами практически не зависят от интенсивности намолота и потерь зерна, а определяются только параметрами самого датчика. Это обстоятельство использовано для построения алгоритма определения количества просеивающихся на датчик зерен независимо от установленных уровней дискриминации и коэффициентов усиления входных уси- .лителей.

Экспонента полностью определяется двумя точками Из выражения (1) для двух уровней дискри:минации получаем систему уравнений .

N(U) I ехр( - bUq);

КЦ) g ехр(- bUq,).Отсюда определяются параметры экспоненты

(5) (6)

15

BlSll In n(qi)

иГ I

(7)

а N(U).b exp(,) (8) Подставляя в выражение (3) значения а и Ь получаем

Ny N(Ua )ехр

(9)

10

15

,- Uя,-uc,

Таким образом, задавая два различых уровня дискриминации U ( и U, подсчитав число сигналов за единицу ремени при этих уровнях по выражеию (9), можно определить суммарное исло зерен, просеявшееся на датчик. ри этом настройка прибора заключается в установке таких уровней дискиминации иа и и , при которых практически не регистрируются сигнаы от незерновых частиц обмолачиваемого вороха. Это можно осуществить 20 вторично перемолачивая уже обмолоченный ворох. Тогда при работе комбайна рассчитанное по выражению (9) количество зерен не зависит ни от установленных уровней дискриминации, 25 ни от козффициента усиления. Это в значительной степени упрощает тарировку и повьшает точность измерения потерь при измерении свойств хлебной массы и условий уборки.30

Устройство работает следующим образом.

Просеявшиеся через соломотряс зерна и частицы незернового вороха падают на п 5верхность пьезоэлектрического датчика 1, который вырабатывает импульсы напряжения различной амплитуды, зависящей как от вида частицы, так и от ее физико-механических свойств и скорости при соударении и угла удара. Фильтр 2 отсекает низкочастотные помехи, которые порождаются вибрациями рабочих органов комбайна и имеют спектр в полосе от О до 4-5 кГц. Усилитель 3 усиливает д прошедшие через фильтр сигналы в 50- 100 раз и подает их на первые входы амплитудных дискриминаторов 5 и 6. Задатчиком уровней дискриминации 4 задают два различных уровня дискри- 50 минации, например 2 и 4 В, один из . которых является задающим для первого амплитудного дискриминатора, а второй -для второго 6. Значения ЭТИХ уровней, кроме того, подаются на тре- 5 тий и четвертьй входы блока 9. Первый амплитудный дискриминатор 5 разрешает прохождение на его выход импульсов с амплитудой, большей первого

35

40

10

15

20 25 30

д 50 - 5 5953806

уровня дискриминации. Эти импульсы подсчитываются первым счетчиком 7. Второй амплитудный дискриминатор 6 выделяет импульсы с амплитудой, большей второго уровня дискриьшнации. Эти импульсы подсчитываются вторым счетчиком 8, Полученные в счетчиках 7 и 8 за единицу времени значения в виде кодов поступают соответственно на первый и второй входы блока вычисления потерь 9, в котором в соо.т-, ветствии с выражением

N(U, Пг

N N(U, )ехр--V--- - 2. I а, и л.

35

40

Vl

ВЫЧИСЛЯЮТ истинное число просеявших-- ся на датчик зерен. Полученное число отображается на индикаторе 0.

Формула изобретения

Устройство для измерения потерь зерна за молотилкой комбайна, содержащее пьезоэлектрический датчик, вы- сокочастот1№ш фильтр, усилитель, первый амплитудный дискриминатор, первый счетчик импульсов и индикатор потерь, отличающее.ся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений, оно снабжено задатчиком уровней дискриминации, вторым ампли- , тудным дискриминатором, вторым счетчиком ;мпульсов и блоком вычисления потерь, причем выход пьезоэлектрического датчика через последовательно соединенные высокочастотный фильтр и усилитель подключен к первым входам амплитудных диcкpи п нaтopoв, при этом выход первого амплитудного диск- pHNfHHaTopa -через первый счетчик импульсов подключен к первому входу блока вычисления потерь, выход второго амплитудного дискриминатора через второй счетчик импульсов подключен к втopo ry входу блока вычисления потерь, кроме того первый выход задатчика уровней дискриминации соединен с вторым входом первого амплитудного дискриминатора и третьим входом блока вычисления потерь, а второй выход задатчика уровней дискриминации соединен с вторым входом Второго амплитудного дискриминатора и четвертым входом блока вычисления потерь, выход которого соединен с индикатором потерь, причем блок вычисления потерь выполнен с возможностью реализации следующей функции

X Рв

1000

500

сигнал на перком входе; сигнал на втором.входе; сигнал на третьем входе; сигнал на четвертом входе.

0,88 1,68 2,48 3,28 4,08 IfB 5,6 в

Фиг,3

0.88 1,68 2.48. 3.28 4,03 4.88 5.68