Устройство для магнитно-импульсной обработки посадочного материала растений
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам стимуляции развития и роста посадочного материала растений путем их импульсного омагничивания. Сущность изобретения заключается в предпосадочной обработке посадочного материала ограниченной последовательностью однонаправленных импульсов магнитной индукции с помощью устройства, содержащего сетевой адаптер, задающий генератор, выходом соединенный с входом делителя частоты, выходы которого подключены к входам первого коммутатора, выходом соединенного с входом одновибратора, стабилизатор напряжения, выходом подключенный к входу ключа, блок цифровой индикации, индуктор, первым выводом соединенный с первым выводом индикатора напряжения, второй коммутатор, первым и вторым входами соединенный соответственно с выходом сетевого адаптера и положительным выводом аккумуляторной батареи, а выходом - с входом стабилизатора напряжения, выход одновибратора соединен с первыми входами первого, третьего и пятого элементов И и входом элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И, выход таймера соединен с входами блока цифровой индикации, элемента НЕ и вторым входом первого элемента И, выходом соединенного с S-входом первого RS-триггера, выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, выходом подключенного к R-входу первого RS-триггера, второй выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, а первый выход - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И соединен с входом первого усилителя-формирователя, выход пятого элемента И - с R-входом второго RS-триггера, выход четвертого элемента И - с входом второго усилителя-формирователя и S-входом второго RS-триггера, первым выходом соединенного с управляющим входом ключа, вход которого соединен с входом преобразователя постоянного напряжения, выходом связанного с входом блока удвоителя напряжения, выход положительной полярности которого соединен с вторым входом статического переключателя постоянного тока и первым выводом индуктора, второй вывод которого соединен с первым входом статического переключателя постоянного тока, нулевой вывод которого связан с выходом отрицательной полярности блока удвоителя напряжения, с вторым выводом индикатора напряжения, а также со вторыми выводами выходов первого и второго усилителей-формирователей, первые выводы выходов которых соединены соответственно с третьим и четвертым выводами управляющих входов статического переключателя постоянного тока, а выход пульта управления через шину управления соединен с нулевыми управляющими входами таймера, блока удвоителя напряжения, первого и второго коммутаторов. Технический результат выражается в снижении энергоемкости устройства, возможности работы его в полуавтоматическом режиме и использовании в полевых условиях, а также обеспечении безопасности, стабильности и устойчивости в рабочем диапазоне частот омагничивающих импульсов и значений индуктивностей индуктора. 3 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам стимуляции развития и роста посадочного материала растений путем их импульсного омагничивания.
Известно устройство для намагничивания постоянных магнитов, содержащее зарядно-разрядную емкость, подключенную через один из двух соединенных между собой ключей управления и ограничительный резистор к сетевому однополупериодному выпрямителю, а через другой ключ и демпферный диод к индуктору (см. Прилепский А.Н. Простой метод намагничивания постоянных магнитов, "Автоматика-телемеханика-связь", 1975 г., 4, с. 37). Указанное известное устройство несовершенно, так как позволяет проводить намагничивание только при ручном управлении, последовательно оперируя ключами управления, при этом параметры намагничивания, как правило, нестабильны и невозможно намагничивание строгой периодической последовательностью магнитных импульсов. Известно устройство, которое состоит из формирователя импульсов электрического тока и излучателя магнитного поля. Формирователь содержит блок питания, конденсаторный накопитель электрической энергии, ключевой блок и блок управления ключевым устройством. Блок питания соединен с конденсаторным накопителем и блоком управления ключевым блоком, который подключен к управляющему входу ключевого блока, а конденсаторный накопитель и последовательно соединенный с ним ключевой блок подключены на выходе формирователя к излучателю магнитного поля, выполненному в виде соленоида. На вход формирователя подается переменное напряжение промышленной сети 220 В, 50 Гц. В течение положительного полупериода ключевой блок закрыт и происходит заряд конденсаторного накопителя через блок питания. В отрицательный полупериод блок открывает ключевой блок и происходит разряд конденсаторного накопителя на соленоид, что создает импульс магнитного поля в излучателе (см. Патент РФ 2083070, 1993 г., кл. А 01 С 1/00, Б.И. 19, 1997 г.). Однако это устройство может работать только на одной частоте следования магнитных импульсов - частоте сети 50 Гц, в узком диапазоне длительностей магнитных импульсов, что не всегда приемлемо при обработке посадочного материала растений. Кроме того, устройство энергоемко и работает только от промышленной сети 220 В, 50 Гц, что неприемлемо при работе в полевых условиях. Наиболее близким техническим решением из известных является генератор омагничивающих импульсов, содержащий сетевой блок питания, подключенный через первый ключ и балластный резистор к зарядно-разрядной емкости, соединенной через демпферный диод, индуктор и второй ключ с общей шиной, а также содержащий формирователь сигналов управления, один вход которого подключен к сетевому блоку питания, а два других к кнопкам управления начала и конца омагничивания, соответственно "Пуск" и "Стоп", при этом один из двух выходов формирователя сигналов управления соединен с управляющим входом первого ключа, а второй соединен с управляющим входом второго ключа и входом схемы индикации, выход которой соединен с цифровым табло (см. В.И.Кашин, М.Т.Упадышев, В. И. Донецких, А.А.Цымбал, Г.В.Бешнов "Магнитно-импульсная обработка черенков садовых культур". Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2000 г., 7, с. 12 - прототип). В этом известном устройстве переменное напряжение с частотой сети со вторичной обмотки силового трансформатора блока питания подается на вход формирователя сигналов управления, который формирует из него импульсы запуска для делителя частоты. Импульсы прямоугольной формы с выхода формирователя сигналов управления управляют первым и вторым ключами. Через открытый первый ключ и балластный резистор (лампа накаливания) производится заряд конденсатора большой емкости за время, кратное 5,12; 10,24 или 20,48 с до напряжения 200-300 В. Последующий разряд конденсатора осуществляется через демпферный диод, индуктор и второй ключ (тиристор) за время (1-6) мс. В результате быстрого разряда конденсатора через индуктор протекает большой намагничивающий ток. Схема индикации позволяет произвести на цифровом табло подсчет количества омагничивающих импульсов индуктора за интервал времени между нажатиями кнопок "Пуск" и "Стоп". Однако данный генератор омагничивающих импульсов малоэффективен из-за больших потерь мощности на балластном резисторе при заряде конденсатора большой емкости, работает в узком частотном диапазоне с максимально ограниченным числом магнитных импульсов в каждом из трех поддиапазонов, не более 99. Для его устойчивой работы необходимо тщательное согласование параметров индуктора с зарядно-разрядной цепью, так как их вариации могут приводить к удерживанию второго ключа в открытом состоянии и сбою в работе. Кроме того, отсутствует синхронизация начала и конца омагничивания с импульсами, управляющими состоянием второго ключа. Это исключает нормированный заряд и разряд конденсатора большой емкости для первого и последнего омагничивающих импульсов пакета, соответственно, а также снижает безопасность эксплуатации устройства из-за появления остаточного напряжения заряда конденсатора большой емкости после команды "Стоп". Более того, он не пригоден для работы в полевых условиях. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства, обладающего существенно расширенными значениями параметров, высокой устойчивостью работы и пригодного к применению в лабораторных, производственных и полевых условиях для осуществления периодического магнитно-импульсного воздействия на посадочный материал перед его высадкой, а также в процессе развития и роста растений. Поставленная задача решается тем, что в устройство для магнитно-импульсной обработки посадочного материала растений, содержащее сетевой адаптер, задающий генератор, выходом соединенный с входом делителя частоты, выходы которого подключены к входам первого коммутатора, выходом соединенного с входом одновибратора, стабилизатор напряжения, выходом подключенный к входу ключа, блок цифровой индикации, индуктор, первым выводом соединенный с первым выводом индикатора напряжения, дополнительно введены аккумуляторная батарея, второй коммутатор, таймер, элемент НЕ, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первые и вторые RS-триггеры и усилители-формирователи, элемент задержки, преобразователь постоянного напряжения, блок удвоителя напряжения, статический переключатель постоянного тока и пульт управления, причем второй коммутатор первым и вторым входом соединен, соответственно, с выходом сетевого адаптера и положительным выводом аккумуляторной батареи, а выходом подключен к входу стабилизатора напряжения, выход одновибратора соединен с первыми входами первого, третьего и пятого элементов И и входом элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И, выход таймера соединен с входами блока цифровой индикации, элемента НЕ и вторым входом первого элемента И, выходом соединенного с S-входом первого RS-триггера, выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, выходом подключенного к R-входу первого RS-триггера, второй выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, а первый выход соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И соединен с входом первого усилителя-формирователя, выход пятого элемента И соединен с R-входом второго RS-триггера, выход четвертого элемента И соединен с входом второго усилителя-формирователя и S-входом второго RS-триггера, первым выходом соединенного с управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом преобразователя постоянного напряжения, выходом связанного с входом блока удвоителя напряжения, выход положительной полярности которого соединен с вторым входом статического переключателя постоянного тока и первым выводом индуктора, второй вывод которого соединен с первым входом статического переключателя постоянного тока, нулевой вывод которого связан с выходом отрицательной полярности блока удвоителя напряжения, с вторым выводом индикатора напряжения, а также со вторыми выводами выходов первого и второго усилителей-формирователей, первые выводы выходов которых соединены, соответственно, с третьим и четвертым выводами управляющих входов статического переключателя постоянного тока, а выход пульта управления через шину управления соединен с нулевыми управляющими входами таймера, блока удвоителя напряжения, первого и второго коммутаторов. Технический результат выражается в том, что благодаря введенным в предлагаемое устройство второго коммутатора, аккумуляторной батареи, преобразователя постоянного напряжения и блока удвоителя напряжения, стала возможной его работа в автономном режиме и использование в полевых условиях, а исключение балластного резистора из цепи заряда зарядного конденсатора существенно снизило энергоемкость устройства. Кроме того, введенные в предлагаемое устройство таймер, элемент НЕ, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первые и вторые RS-триггеры и усилители-формирователи, элемент задержки и статический переключатель постоянного тока обеспечили безопасность, стабильность и устойчивость его работы в достаточно широком диапазоне частот омагничивающих импульсов и значений индуктивностей индуктора. Это также позволило получить нормированный заряд и разряд зарядного конденсатора синхронно с началом и концом проводимого периодического омагничивания в широком временном интервале экспозиций. Введенный в предлагаемое устройство пульт управления позволил организовать полуавтоматический режим работы устройства. Новизна предложенного технического решения состоит в введенных в предлагаемое устройство новых элементах, их электрических связях и электрических преобразованиях сигналов. Проведенный нами анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующегося признаками, тождественными признакам предложенного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому нами техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна". Результаты проведенного дополнительного поиска известных решений показали, что заявленное изобретение не содержит признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда авторов изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". Устройство для магнитно-импульсной обработки посадочного материала растений поясняется чертежами, где на фиг.1 дана электрическая структурная схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства, на фиг.3 - принципиальная электрическая схема статического переключателя постоянного тока. Устройство для магнитно-импульсной обработки посадочного материала растений содержит сетевой адаптер 1, выход которого соединен с первым входом второго коммутатора 2, второй вход которого соединен с положительным выводом аккумуляторной батареи 3. Стабилизатор напряжения 4, вход которого соединен с выходом второго коммутатора 2, а выход соединен с входом ключа 5. Преобразователь постоянного напряжения 6, вход которого подключен к выходу ключа 5, а выход соединен с входом блока удвоителя напряжения 7, выход положительной полярности которого соединен с первыми выводами индикатора напряжения 8, индуктора 9 и с вторым входом статического переключателя постоянного тока 10, первый вход которого соединен с вторым выводом индуктора 9. Задающий генератор 11, выход которого соединен с входом делителя частоты 12, m выходов которого соединены, соответственно, c m входами первого коммутатора 13. Одновибратор 14, вход которого соединен с выходом первого коммутатора 13, а выход связан с входом элемента задержки 15 и первыми входами первого, третьего и пятого элементов И 16, 17 и 18. Выход элемента задержки 15 соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И 19 и 20. Таймер 21, выход которого соединен с входами блока цифровой индикации 22, элемента НЕ 23 и вторым входом первого элемента И 16, а выход элемента НЕ 23 соединен с вторым входом второго элемента И 19. Первый и второй RS-триггеры 24 и 25, при этом S- и R-входы первого RS-триггера 24 соединены с выходами первого и второго элементов И 16 и И 19. Первый выход первого RS-триггера связан с вторыми входами третьего и четвертого элементов И 17 и 20, а второй выход соединен с вторым входом пятого элемента И 18. Выход третьего элемента И 17 соединен с входом первого усилителя-формирователя 26. Выход пятого элемента И 18 соединен с R-входом второго RS-триггера 25. Выход четвертого элемента И 20 соединен с входом второго усилителя-формирователя 27 и S-входом второго RS-триггера 25, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа 5. При этом, первые выводы выходов первого и второго усилителей-формирователей 26 и 27 соединены, соответственно, с третьим и четвертым выводами управляющих входов статического переключателя постоянного тока 10, а их вторые выводы выходов соединены с его нулевым выводом, с выходом отрицательной полярности блока удвоителя напряжения 7 и вторым выводом индикатора напряжения 8. Пульт управления 28, выход которого через шину управления соединен с нулевыми управляющими входами таймера 21, блока удвоителя напряжения 7, первого и второго коммутаторов 13 и 2. Устройство работает следующим образом. В индукторе 9 (например, внутри цилиндрической катушки) размещают посадочный материал (семена, черенки и т.д.), затем с помощью пульта управления 28, нажимая его кнопки управления, задают: - вид источника энергии (сеть или аккумуляторная батарея); - один из m возможных режимов магнитно-импульсной обработки посадочного материала растений; - время экспозиции. После чего инициализируют качало работы устройства, нажав на пульте управления кнопку "Пуск". При этом блок цифровой индикации 22 индицирует отсчет времени экспозиции, а на выходе таймера 21 формируется прямоугольный импульс длительности










Формула изобретения
Устройство для магнитно-импульсной обработки посадочного материала растений, содержащее сетевой адаптер, задающий генератор, выходом соединенный с входом делителя частоты, выходы которого подключены к входам первого коммутатора, выходом соединенного с входом одновибратора, стабилизатор напряжения, выходом подключенный к входу ключа, блок цифровой индикации, индуктор, первым выводом соединенный с первым выводом индикатора напряжения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены аккумуляторная батарея, второй коммутатор, таймер, элемент НЕ, первый - пятый элементы И, первые и вторые RS-триггеры и усилители-формирователи, элемент задержки, преобразователь постоянного напряжения, блок удвоителя напряжения, статический переключатель постоянного тока и пульт управления, причем второй коммутатор первым и вторым входами соединен соответственно с выходом сетевого адаптера и положительным выводом аккумуляторной батареи, а выходом подключен к входу стабилизатора напряжения, выход одновибратора соединен с первыми входами первого, третьего и пятого элементов И и входом элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И, выход таймера соединен с входами блока цифровой индикации, элемента НЕ и вторым входом первого элемента И, выходом соединенного с S-входом первого RS-триггера, выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, выходом подключенного к R-входу первого RS-триггера, второй выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, а первый выход - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И соединен с входом первого усилителя-формирователя, выход пятого элемента И - с R-входом второго RS-триггера, выход четвертого элемента И - с входом второго усилителя-формирователя и S-входом второго RS-триггера, первым выходом соединенного с управляющим входом ключа, выход которого соединен с входом преобразователя постоянного напряжения, выходом связанного с входом блока удвоителя напряжения, выход положительной полярности которого соединен с вторым входом статического переключателя постоянного тока и первым выводом индуктора, второй вывод которого соединен с первым входом статического переключателя постоянного тока, нулевой вывод которого связан с выходом отрицательной полярности блока удвоителя напряжения, с вторым выводом индикатора напряжения, а также со вторыми выводами выходов первого и второго усилителей-формирователей, первые выводы выходов которых соединены соответственно с третьим и четвертым выводами управляющих входов статического переключателя постоянного тока, а выход пульта управления через шину управления соединен с нулевыми управляющими входами таймера, блока удвоителя напряжения, первого и второго коммутаторов.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3