Пристрій для передпосівного опромінення насіння

1. Пристрій для передпосівного опромінення насіння електромагнітним полем ультрависокої частоти, що включає джерело живлення, задавальний генератор синусоїдальних коливань, підсилювач, обмежувач, вторинний контур, який відрізняється тим, що додатково містить електромеханічну систему автоматичної підстройки частоти вторинного контуру, 1 f0  , 2 L 3  L 4 C 5  Cn  виконавчий механізм, і задаються умови, коли сигнал розугодження між частотою генератора і резонансною частотою контура пристрою виробляється електронною схемою керування, як сигнал різниці фаз напруг на активному опорі контуру і задавального генератора, з наступним перетворенням сигналу у прямокутні імпульси різної тривалості та здійсненням підстроювання частоти контура, елементи якого знаходяться під високою напругою виконавчого механізму у широкому діапазоні частот, 1 C n min   C5 , 2 2 4 L 3  L 4 fmax f0 - резонансна частота, Гц; нен мати конденсатор підстройки, Ф; L3 i L 4 - індуктивності симетричного коливального контуру, Гц; C 5 - ємність конденсаторних пластин, Ф; fmax - максимальна частота розузгодження коливального контуру, Гц; fmin - мінімальна частота розузгодження коливального контуру, Гц. (13) Cn min - мінімальне значення ємкості, яку повинен мати конденсатор підстройки, Ф; Cn max - максимальне значення ємкості, яку пови U  C5 , 58446 2 4 L 3  L 4 fmin Корисна модель відноситься до сільського господарства, зокрема до пристроїв призначених для опромінення насіння високочастотними електромагнітними полями. Відомі експериментальні установки НВЧ для електромагнітної обробки насіння сільськогосподарських культур, що працюють у визначеному діапазоні і дозволяють збільшити схожість і енергію росту рослин. Відома установка для електромагнітної обробки насіння включає джерело живлення, блок стабілізаторів струму, генератор-суматор потужності, хвильовод, фокусуючий відбивач, випромінювач, екран, завантажувальну камеру, стрічковий транспортер, піддон, очищуючу стрічку, приймальну камеру [Березина Н.М. Предпосевное облучение семян сельскохозяйственных растений. Атомиздат, 1964, - 157 с.]. Недоліки: не забезпечується (19) UA Cn - ємність підстройкового конденсатора, Ф. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що електромеханічна система автоматичного підстроювання частоти вторинного контуру включає фазовий детектор, електронну схему керування, 1 2 (11) L3 i L 4 - індуктивності симетричного коливального контуру, Гц; C 5 - ємність конденсаторних пластин, Ф; C n max  3 однорідність опромінення і відсутня автоматична система регулювання процесу. Найбільш близьким по технічному рішенню та ефекту, що досягається, є установка УВЧ, яка складається з блоку живлення, задаючого генератора, підсилювача, пристрою узгодження і конденсаторних пластин. [Батыгин Н.Ф., Савин В.Н. Использование ионизирующих излучений в растениеводстве: - Л.: Колос, 1966 - 124 с.; Шахтильдян В.В. Системы фазовой автоподстройки частоты: Научное издание. - М.: Связь, 1972. - 446 с.]. Недоліки: не забезпечується регулювання частоти контуру у широкому діапазоні частот, елементи якого знаходяться під високою напругою. Мета корисної моделі, що заявляється - створення пристрою для передпосівного опромінення насіння електромагнітними полями ультрависокої частоти з електромеханічною системою автоматичного підстроювання. Поставлена мета досягається тим, що пристрій для передпосівного опромінення насіння електромагнітним полем ультрависокої частоти містить джерело живлення ДЖ, задаючий генератор Г синосуїдальних коливань, високочастотний трансформатор ТР1, який складається з ділянки первинної обмотки котушки L і з вторинної обмотки котушок індуктивності L1, L2, L3, L4. Взаємоіндуктивний зв'язок забезпечується за рахунок обмоток котушок L1, L2, L3, L4. індуктивності на одному феритовому кільці. В котушках Li і L2 виникають синосуїдальні коливання з робочою частотою генератора Г. Вибрана ділянка L1 і L2 представляє собою симетричну біфілярну обмотку, яка забезпечується намоткою на каркас двох провідників, що знаходяться близько між собою і мають практично нульову індуктивність. Цим забезпечується мінімальний вплив на процеси в котушці L та за рахунок заземлення середньої точки ділянки L1 і L2 і одержання симетричної опорної напруги Ш, яка через другий детектор VD2 і третій детектор VD3, подається відповідно на другий ПО2 і третій ПО3 підсилювачі-обмежувачі. В підсилювачахобмежувачах ПО2 і ПО3 синусоїдальні коливання підсилюються і перетворюються практично в прямокутні імпульси і подаються на першу САЗ1 та другу САЗ2 схеми антизбігів. Синусоїдальні коливання з задаючого генератора Г внаслідок взаємної індукції з котушки L передаються у вторинний коливальний контур, що утворений котушками індуктивності L3, L4, конденсатором ємності С5 і ємності підстроєчного конденсатора Сn, резонансна частота якого дорівнює: 1 , f0  2 L 3  L 4 C 5  Cn  де: f0 - резонансна частота, Гц; L3 i L4 - індуктивності симетричного коливального контуру, Гц; С5 - ємність конденсаторних пластин, Ф; Cn - ємність підстроєчного конденсатора, Ф. В випадку, коли ділянки вторинного контуру L1, L2 і L3, L4 настроєно в резонанс первинним контуром L генератора Г; тоді опір контуру носить активний характер і, як наслідок, струм I контуру і на 58446 4 пруга U2 на резисторі R5 співпадають по фазі з опорною напругою Ш. Опорна синусоїдальна напруга U1 через перший детектор VD1 подається на перший підсилювач-обмежувач ПО1, в результаті чого в точці І (фіг. 1) на один із входів схеми віднімання СВ будуть подаватися прямокутні імпульси. На інший вхід схеми СВ подаються прямокутні імпульси, що являються результатом перетворення напруги U2 в четвертому детекторі VD4 та в четвертому підсилювачі-обмежувачі ПО4. В випадку, коли ділянки вторинного контуру L1, L2 і L3, L4 настроєно в резонанс, тоді напруги U1 І U2 співпадають по фазі, отже на вході схеми віднімання СВ подаються прямокутні імпульси однакової амплітуди і співпадаючої фази. На виході схеми віднімання СВ сигнал буде відсутній і на входи першої САЗ1 і другої САЗ2 схем антизбігів сигнал подаватися не буде. Сигнали, що подаються на інші входи відповідно САЗ1 і САЗ2 з другого і третього відповідно ПО2 і ПО3 підсилювачів-обмежувачів на виході схем САЗ1 і САЗ2, а значить на вході 25 виконавчого механізму сигнал не утворюють. Ємність підстроєчного конденсатора Сn, при настройці вторинного контуру L1, L2 і L3, L4 в резонанс, не зміниться. В випадку, коли вторинний контур L1, L2 і L3, L4 не настроєний в резонанс і його опір має індуктивний характер, то струм в контурі, а відповідно напруга U2 буде відставати по фазі від опорної напруги U1. Максимальний зсув фаз рівний π/2 між напругами U1 і U2 буде досягатися при чисто індуктивному навантаженні. Після детектування, підсилення і обмеження напруги U1 і U2 вони подаються на схему віднімання СВ. Оскільки відповідні імпульси І і II не співпадають по фазі та на виході схеми віднімання СВ з'являються прямокутні імпульси III. Тривалість цих імпульсів тим більша, чим більша неузгодженість резонансної частоти генератора. В випадку, коли ділянки вторинного контуру L1, L2 і L3, L4 настроєно в резонанс первинним контуром L генератора Г; тоді опір контуру носить активний характер і, як наслідок, струм I контуру і напруга U2 на резисторі R5 співпадають по фазі з опорною напругою U1. Опорна синусоїдальна напруга U1 через перший детектор VD1 подається на перший підсилювач-обмежувач ПО1, в результаті чого в точці І (фіг. 1) на один із входів схеми віднімання СВ будуть подаватися прямокутні імпульси. На інший вхід схеми СВ подаються прямокутні імпульси, що являються результатом перетворення напруги U2 в четвертому детекторі VD4 та в четвертому підсилювачі-обмежувачі ПО4. В випадку, коли ділянки вторинного контуру L1, L2 і L3, L4 настроєно в резонанс, тоді напруги U1 I U2 співпадають по фазі, отже на вході схеми віднімання СВ подаються прямокутні імпульси однакової амплітуди і співпадаючої фази. На виході схеми віднімання СВ сигнал буде відсутній і на входи першої САЗ1 і другої САЗ2 схем антизбігів сигнал подаватися не буде. Сигнали, що подаються на інші входи відповідно САЗ1 і САЗ2 з другого і третього відповідно ПО2 і ПО3 підсилювачів-обмежувачів на виході схем САЗ1 і САЗ2, а значить на вході 25 виконавчого 5 механізму сигнал не утворюють. Ємність підстроєчного конденсатора Сn, при настройці вторинного контуру L1, L2 і L3, L4 в резонанс, не зміниться. В випадку, коли вторинний контур L1, L2 і L3, L4 не настроєний в резонанс і його опір має індуктивний характер, то струм в контурі, а відповідно напруга U2 буде відставати по фазі від опорної напруги U1. Максимальний зсув фаз рівний π/2 між напругами U1 і U2 буде досягатися при чисто індуктивному навантаженні. Після детектування, підсилення і обмеження напруги U1 і U2 вони подаються на схему віднімання СВ. Оскільки відповідні імпульси І і II не співпадають по фазі та на виході схеми віднімання СВ з'являються прямокутні імпульси III. Тривалість цих імпульсів тим більша, чим більша неузгодженість резонансної частоти генератора. Одержані імпульси подаються на першу САЗ1 і другу САЗ2 схеми антизбігів. На ці ж схеми подаються прямокутні імпульси IV і V, які зсунуті в часі відносно імпульсів, виникають на виході підсилювача-обмежувача ПО1 в точці І. Ці імпульси закривають схеми САЗ1 і САЗ2 антизбігів. Вони виникають за рахунок фазозсуваючих R1C1, R2C2, R3C3 і R4C4, які забезпечують зсув фаз опорної напруги U1 на π/2 та на (-π/2) і подальшого перетворення за рахунок детектування, підсилення і обмеження. У випадку індуктивного навантаження схема САЗ1 буде закрита під час надходження імпульсів зі схеми віднімання СВ. Тому, на виході схеми САЗ1 буде нульовий сигнал VI. В той же час, сигнали VII з виходу САЗ2 поступають на виконавчий механізм ВМ, який змінює ємність конденсатора Сn, до того часу, коли вторинний контур L1, L2 і L3, L4 не буде настроєний в резонанс. Аналогічно працює система автоматичної підстройки частоти АПЧ, якщо характер навантаження вторинного контуру L1, L2 і L3, L4 ємнісний. Відміна полягає в тому, що під час надходження сигналів неузгодження з системи віднімання СВ, закритою буде схема САЗ2, а сигнали неузгодження будуть проходити до виконавчого механізму ВМ зі схеми САЗ1. При цьому виконавчий механізм ВМ, який змінює відстань між конденсаторними пластинами Сn, буде рухатися у зворотному напрямку: 1 C n min   C5 , 2 4 2 L 3  L 4 fmax C n max  1  C5 , 2 4 L 3  L 4 fmin де: Cn min - мінімальне значення ємкості, яку повинен мати конденсатор підстройки, Ф; Cn max - максимальне значення ємкості, яку повинен мати конденсатор підстройки, Ф; L3 i L4 - індуктивності симетричного коливального контуру, Гн. C5 - ємність конденсаторних пластин, Ф; fmax - максимальна частота розугодження коливального контуру, Гц; fmin - мінімальна частота розугодження коливального контуру, Гц. 2 58446 6 Сутність технічного рішення, що заявляється, пояснюється кресленнями. На Фіг. 1 представлена функціональна схема роботи пристрою для передпосівного опромінення насіння, де зазначено: 1 - ДЖ - джерело живлення; 2 - Г - генератор синусоїдальних коливань; 3 - Тр1 - трансформатор; 4 - L - котушка; 5 - L1L2 - вторинна обмотка із котушок L1 і L2; 6 - L3L4 - вторинна обмотка із котушок L3 і L4; 7 - С5 - конденсатор постійної ємності; 8 - R5Cn - активний генератор фазозсуваючий ланцюжок; 9 - R1C1 - інтегратор фазозсуваючий ланцюжок перший; 10 - R2C2 - інтегратор фазозсуваючий ланцюжок другий; 11 - R3C3 - інтегратор фазозсуваючий ланцюжок третій; 12 - R4C4 - інтегратор фазозсуваючий ланцюжок четвертий; 13 - VD1 - детектор перший; 14 - VD2 - детектор другий; 15 - VD3 - детектор третій; 16 - VD4 - детектор четвертий; 17 - ПО1 - підсилювач-обмежувач перший; 18 - ПО2 - підсилювач-обмежувач другий; 19 - ПО3 - підсилювач-обмежувач третій; 20 - ПО4 - підсилювач-обмежувач четвертий; 21 - СВ - схема віднімання; 22 - VD5 - активний детектор п'ятий; 23 - САЗ1 - перша схема антизбігів; 24 - САЗ2 - друга схема антизбігів; 25 - ВМ - виконавчий механізм. На Фіг. 2 представлені епюри напруг у схемі автоматичного підстроювання частоти у випадку індуктивного навантаження; На Фіг. 3 представлені епюри напруг у схемі автоматичного підстроювання частоти у випадку ємнісного характеру навантаження. Пристрій складається із: 1 - джерела живлення ДЖ; 2 - генератора Г синусоїдальних коливань; високочастотного 3 - трансформатора Тр1, що має первинну обмотку - 4 котушки L індуктивності вихідного контуру 2 генератора Г та двох вторинних обмоток, утворених - 5 і - 6 - котушками індуктивності відповідно ділянка L1L2 та ділянка L3L4, коливального контуру, утвореного котушкою індуктивності L3L4; 7 - конденсатор постійної ємності С5; 8 ємності підстроєчного конденсатора Сn та резистора R5; чотирьох фазозсуваючих ланцюжків 9, 10, 11 і 12 відповідно R1C1, R2C2, R3C3, R4C4; чотирьох напівпровідникових діодів (детекторів) 13, 14,15 і 16 відповідно VD1, VD2, VD3, VD4; чотирьох підсилювачів-обмежувачів 17, 18, 19 і 20 відповідно ПО1, ПО2, ПО3і ПО4; 21 - схеми віднімання СВ, 22 - активного напівпровідникового п'ятого детектора VD5; двох схем антизбігів 23 і 24 відповідно САЗ1 і САЗ2; 25 - виконавчого механізму ВМ. Пристрій працює таким чином. 2 - генератор Г, що живиться від 1 - джерела живлення ДЖ, виробляє синусоїдальні коливання з робочою частотою. Синусоїдальні коливання 2 7 генератора Г через 4 котушку індуктивності L його первинного контуру за рахунок взаємоіндуктивного зв'язку 3 - трансформатора Тр1 індукуються в ділянках 5 і 6 котушках індуктивності L1L2 та L3L4. Взаємоіндуктивний зв'язок забезпечується за рахунок намотки в ділянках 5 і 6 котушок індуктивності L1, L2 і L3, L4 на одному феритовому кільці. На ділянці 5 в котушках індуктивності L1 та L2 виникають синусоїдальні коливання з робочою частотою 2 - генератора Г. Вибрана 5 - ділянка L1L2 представляє собою симетричну біфілярну обмотку, яка забезпечується намоткою на каркас двох провідників, що знаходяться близько між собою і мають практично нульову індуктивність. Це забезпечує мінімальний вплив на процеси в 4 котушки L та за рахунок заземлення середньої точки 5 ділянки L1L2 і одержання симетричної опорної напруги U1, яка через другий 14 детектор VD2 і третій 15 детектор VD3, подається відповідно на 18 другий ПО2 119 третій ПО3 підсилювачі-обмежувачі. В 18 і 19 підсилювачах-обмежувачах ПО2 і ПО3 синосуїдальні коливання підсилюються і перетворюються практично в прямокутні імпульси, які подаються на 23 першу САЗ1 та 24 другу САЗ2 схеми антизгибів. Синусоїдальні коливання з 2 генератора - Г внаслідок взаємоіндукції з 4 котушки L генератора передаються також у вторинний коливальний контур, що утворений на ділянці 6 котушками індуктивності L3 і L4, конденсатором 7 ємності С5 і ємність 8 підстроючого конденсатора Сn. Частота контура залежить від значень ємності 8 конденсатора Сn, яка в свою чергу залежить обернено пропорційно від відстані між пластинами підстроєчного конденсатора Сn. Це означає, що змінюючи відстань між пластинами конденсатор Сn змінюються частота коливань контура. В випадку коли ділянки 5 і 6 вторинного відповідно L1L2 та L3L4 контура настроєно в резонанс з 4 - котушкою первинного L контура 2 - генератора Г, то опір контура носить активний характер і, як наслідок, струм I контура і напруга U2 на 8 - резисторі R5 співпадають по фазі з опорною напругою U1. Опорна синусоїдальна напруга U1 через перший 13 детектор VD1 подається на перший 17 підсилювач-обмежувач ПО1, в результаті чого в точці 1 на один із входів 21 схеми віднімання СВ будуть подаватися прямокутні імпульси. На інший вхід схеми СВ подаються прямокутні імпульси, що являються результатом перетворення напруги U2 в четвертому 16 детекторі VD4 та в четвертому 20 підсилювачі-обмежувачі ПО4. В випадку, ділянку 5 і 6 вторинний контур відповідно L1L2 та L3L4 настроєно в резонанс, то напруги U2 і U1 співпадають по фазі, отже на вході 21 схеми віднімання СВ подаються прямокутні імпульси однакової амплітуди і співпадаючої фази. На виході 21 схеми віднімання СВ сигнал буде відсутній і на перші 23 входи першої САЗ1 і другої 24 схеми САЗ2 антизбігів сигнал подаватися не буде. Сигнали, що подаються на інші 23 і 24 входи відповідно САЗ1 і САЗ2, а з другого 18 і 19 третьо 58446 8 го відповідно ПО2 і ПО3 підсилювачів-обмежувачів на виході 23 і 24 відповідно САЗ1 і САЗ2, а значить і на вході 25 - виконавчого механізму ВМ сигнали не утворюють. Ємність 8 - підстроєчного конденсатора Сn при настройці ділянок 5 і 6 вторинного контуру відповідно L1L2 та L3L4 в резонанс, не зміниться. В випадку, коли ділянки 5 і 6 вторинного контуру відповідно L1L2 та L3L4 не настроєний в резонанс і його опір має індуктивний характер, то струм в контурі, і відповідно напруга U2 буде відставати по фазі від опорної напруги U1. Максимальний зсув фаз рівний π/2. між напругами U1 і U2 буде досягатися при чисто індуктивному навантаженні. Після детектування, підсилення і обмеження напруг U1 і U2 вони подаються на 21 - схему віднімання СВ. Оскільки відповідні імпульси І і II не співпадають по фазі, то на виході 21 схеми віднімання СВ з'являються прямокутні імпульси III. Тривалість цих імпульсів тим більша, чим більша неузгодженість резонансної частоти 2 генератора Г. Одержані імпульси подаються на першу 23 і другу 24 відповідно САЗ1 і САЗ2 схеми антизбігів. На ці ж схеми подаються прямокутні імпульси IV і V, які зсунуті в часі відносно імпульсів, що виникають на виході 17 підсилювача-обмежувача ПО1 в точці І. Ці імпульси закривають 23 і 24 схеми відповідно САЗ1 і САЗ2 антизбігів. Вони виникають за рахунок фазозсуваючих 9, 10, 11, 12 ланцюжків відповідно R1C1, R2C2, R3C3, R4C4, які забезпечують зсув фаз опорної напруги U1 на π/2 та на (-π/2) і подальшого перетворення за рахунок детектування, підсилення і обмеження. У випадку індуктивного навантаження 23 схема САЗ1 буде закрита під час надходження імпульсів з 23 - схеми віднімання СВ. Тому, на виході 23 в той час, сигнали VII САЗ1 буде нульовий сигнал VI з 24 - виходу САЗ2 поступають на 25 виконавчий механізм ВМ, який змінює ємність 8 конденсатора Сn, до того часу, коли ділянки 5 і 6 вторинного контуру L1L2 та L3L4 не будуть настроєні в резонанс. Аналогічно працює система автоматичної підстройки частоти, якщо характер навантаження ділянок 5 і 6 вторинного контуру L1L2 та L3L4, ємнісний. Відміна полягає в тому, що під час надходження сигналів неузгодження з 21 - системи віднімання СВ закритою буде 24 - схема САЗ2, а сигнали неузгодження будуть надходити до 25 виконавчого механізму ВМ зі 23 - схеми САЗ1. При цьому 25 - виконавчий механізм ВМ, який змінює відстань між конденсаторними 8- пластинами Сn буде рухатися у зворотному напрямку. Був виготовлений дослідний зразок пристрою, який пройшов лабораторні та виробничі випробування, що підтвердили позитивні результати роботи розробленого пристрою. Заявлена корисна модель може бути використана в сільському господарстві, наприклад в системах призначених для генерації високочастотних електромагнітних полів для опромінення насіння. 9 58446 10 11 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 58446 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601