Пристрій для передпосівного обробітку насіння в електромагнітному полі

Винахід відноситься до сільського господарства для передпосівного обробітку протруєного насіння, яке запаковане в мішкотару або порційним насипом. Відомий пристрій для передпосівного обробітку насіння з метою активації біологічних процесів [А.С. 1459620 СССР, МКИ4 А01С1/00. Установка для СВЧ-обработки / С.А. Андреев, А.Л. Андержанов, А.С. Буров, и А.И. Пипко. - №4221970/30; Заявлено 06.04.87; Опубл.23.02.89, Бюл. №7. - 5с.]. При обробітку насіння електромагнітними полями високої напруженості використовують джерела високої напруги, що потребує висококваліфікованого обслуговування, а обробіток волого насіння недопустимий. Застосування електромагнітного поля надвисокої частоти обмежене дороговизною обладнання та небезпекою впливу цього поля на обслуговуючий персонал. Відомо пристрій для передпосівного обробітку насіння в електромагнітному полі [А.с. №1720525 СССР, МКИ5 А01С1/00. Устройство для предпосевной обработки семян в электромагнитном поле / В.И. Мищенко, А.И. Мартыненко, А.Г. Кушниренко. - №4744872; Заявлено 03.10,89; Опубл.23.03.92, Бюл.№11. - 5с.]. Цей пристрій найближчий по технічній суті до запропонованого, і тому його вибрано в якості прототипу. Він має джерело електромагнітних коливань, індуктор у вигляді котушки індуктивності, виконаної з діелектричного матеріалу, в порожнину якої поміщають протруєне і запаковане в мішкотару насіння, конденсатор зміненої ємності, приєднаний послідовно до котушки і джерела електромагнітних коливань, вони створюють коливальний контур, настроєний на резонанс. У відомому пристрої обмотка індуктора виконана із змінним шагом навитки, який збільшується від її країв до середини. Недоліком відомого пристрою є велика розбіжність у проростанні і схожості насіння, яке підлягає обробітку. Це виникає тому, що протруєне і запаковане в мішкотару насіння підлягає обробітку нерівномірним електричним полем індуктора. В такому індукторі напруженість магнітного поля різна у різних точках його порожнини. Так, різниця напруженості магнітного поля уздовж осі по центру індуктора та паралельно їй на периферії, складає 20%. А технічними вимогами обробітку високоякісного, елітного насіння передбачено точне дозування електрофізичного впливу кожній насінині. Завданням винаходу є підвищення ефективності передпосівного обробітку насіння в електромагнітному полі, в якому завдяки зміні форм навивання котушки індуктора досягається підвищення рівномірності електромагнітного поля всередині котушки індуктора. Поставлене винаходом завдання досягається тим, що у пристрої для передпосівного обробітку насіння в електромагнітному полі, який містить джерело електромагнітних коливань, індуктор у вигляді котушки індуктивності виконаної з діелектричного матеріалу, конденсатор змінної ємності, що приєднаний послідовно до котушки і створює з нею коливальний контур, приєднаний до джерела електромагнітних коливань і настроєний на резонанс, згідно винаходу котушки виконано із змінним радіусом навивання R(x) уздовж її довжини який визначається виразом: æ4 ö R(x ) = ç R - x ÷ x è3 ø де R - довжина навивання індуктора, м; R x = + (0 ...R) 6 - відрізок на осі індуктора, початком якого є точка, віддалена від краю котушки у напрямку R від її центру на відстані 6 , м. На Фіг.1 приведена електрична схема пристрою; на Фіг.2 - індуктор із змінним радіусом навивання; на Фіг.3 - прямі розподілення напруженостей магнітного поля (8, 7 - уздовж осі індуктора та паралельно їй на периферії прототипу; 9, 10 -теж, запропонованого пристрою). Експериментально отримане нами значення змінного радіуса навивання на практиці підтверджує ефективність індуктора з таким навиванням. Отримане значення змінного радіуса навивання можна обгрунтувати теоретично, ввівши для цього позначення і малюнок циліндричного індуктора та індуктора із змінним радіусом навивання (Фіг.2). R(x) - змінний радіус навивання, М; X - відстань від краю індуктора, уздовж центральної осі, до точки в якій визначаються параметри, м; Н(х) - напруженість магнітного поля уздовж осі індуктора. А/м; І - струм індуктора А; n - кількість витків індуктора; l’ - довжина навивання циліндричного індуктора, м; l - висота навивання індуктора із змінним радіусом, м; a 1 i a2 - кути, утворені віссю циліндричного індуктора та прямими, які з'єднують точку А з краями навивання; r - радіус навивання циліндричного індуктора, м, R - значення змінного радіуса навивання у центрі індуктора, м, DHу і DHї - відхилення напруженостей магнітного поля уздовж осей, які проходять через центр та периферію індуктора, %. Розглянемо циліндричний індуктор ВСДЕ (Фіг.2). Напруженість магнітного поля в точці А, яка лежить на осі ОО, визначається за виразом [Попов B.C. Теоретическая электротехника. - м.: Энергия, 1976. - с.164]. ln Н(х) = (cos a1 + cos a2 ) (1) 2l' Перетворити тригонометричні величини в лінійні, вираз 1 набуває вигляду ö æ ln ç l'- x x ÷ Н(х ) = ç + (2) ÷ 2l' ç (l'- x )2 + r 2 2 2 ÷ r +x ø è За виразом 2 цілком очевидно, що стабілізувати напруженість магнітного поля всередині індуктора можна за допомогою зміни геометричних параметрів, тобто змінного радіуса навивання. Це безперечно має бути куля. На Фіг.2 нанесено симетрично точці А точку А' на поверхні індуктора із змінним радіусом навивання, та з'єднаємо їх прямими з кінцями осі ОО’’. На основі властивості перпендикуляр, опущений з будь якої точки кола на діаметр: R(x)2=(l'-x)x (3) або (4) R(x ) = (l'-x)x Для того щоб виконувалась умова: ln Н(х ) = = const (5) l' необхідно щоб виконувалась наступна умова l' '- x x + =2 (6) 2 2 2 r + x2 (l'- x) + r Підставивши в умову замість радіуса навивання циліндричного індуктора r значення змінного радіуса навивання R(x) із виразу 4, після спрощення, ліва частина умови 6 має вигляд: x x (7) + l' l' Вираз 2 для індуктора із змінним радіусом навивання набирає вигляду: ln æ x xö ÷ Н(х ) = ç 1- + (8) 2l' ç l' l' ÷ è ø Значення напруженості магнітного поля при: 1) х1 = 0 (9) ln Н1(х ) = 0,5 l' 1 2) хх = l 6 (10) ln Н2 (х ) = 0,66 l' 1 3) х3 = l 2 (11) ln Н3 (х ) = 0,71 l' Відхилення напруженості магнітного поля уздовж осі, яка проходить через центр індуктора, складає 5%. ln DHy = H3 (x ) - H2 (x ) = 0,05 (12) l' Відхилення напруженості магнітного поля уздовж осі, яка проходить на периферії індуктора, визначено ln DНП = 0,03 l' тобто 3%. нами експериментально і складає Отже, сумарне відхилення DН складає 8%, тобто: ln DH = DHу - DHП = 0,08 (13) l' Каркас індуктора має форму кульового пояса. Висоту I можна визначити із виразу: 1 1 l' = l'+ l'+l (14) 6 6 та враховуючи, що l'=2R 4 l= R (15) 3 Тепер вираз 4 запишеться так: 1 æ4 ö (16) R(x ) = ç R - x ÷ x 3 è ø Відомо індукційний датчик [Зимин Ε.Φ., Качанов Э.С. Измерение параметров электрических и магнитных полей в проводящих средах. - М.: Энергоатомиздат, 1985. с.164...165] у якого на одному каркасі (кулі) виконано три незалежних ідентичних із змінним радіусом навивання та взаємо перпендикулярними осями, при цьому датчики не впливають друг на друга. Таким чином, у відомому пристрої використовується властивість збільшення можливостей датчика для одночасного вимірювання у певній точці простору складових напруженостей магнітного поля. У нашому випадку використовується властивість вирівнювання магнітного поля вздовж осі індуктора шляхом суперпозиції окремих по величині полів від окремих частин навивання. Пристрій передпосівного обробітку насіння в електромагнітному полі складається з джерела електромагнітних коливань 1, амперметра 2, індуктора 3, та конденсатора змінної ємності 4. Індуктор 3 має змінний радіус навивання. Пристрій працює таким чином: насіння поміщають у внутрішню порожнину індуктора 3, вмикають джерело 1 електромагнітних коливань, встановлюють необхідну для даного виду насіння частоту, і за допомогою конденсатора 4 змінної ємності та амперметра 2 досягають максимального значення струму. Насіння витримують певний час після чого вимикають джерело 1 і виймають насіння. Наступну порцію насіння обробляють таким самим чином. Насіння використовують через двадцять діб після обробітку.