Продукция компании «Контроль высева»
Комплектность системы
Большой сенсорный дисплей:
Большой сенсорный дисплей с интуитивно понятным интерфейсом и звуковым индикатором – позволяет доступно и понятно доносить до механизатора о неисправностях.
Мы сделали большой сенсорный дисплей, с простым, интуитивно понятным меню, на котором нет ничего лишнего, кроме самой нужной информации.
На дисплее Вы можете видеть все датчики, поток семян, обороты вентилятора, исправность валов дозатора, уровень семян в бункере
При забивании семяпроводов дисплей информирует механизатора о забитом семяпроводе индикацией и звуковым сопровождением.
Настройки дисплея очень просты и интуитивно понятны и там нет ничего лишнего!
Сенсорный дисплей системы контроля высева позволяет адаптироваться под освещенность, а так же быстро включается, без какой либо предварительной загрузки монитора.
Сенсорный дисплей системы контроля высева имеет ночной режим работы, что позволяет не напрягать глаза механизатора в ночное время работы
Простая и доступная индикация позволяет легко и просто идентифицировать засоренные датчики высева в режиме сева, а скорость реакции на события позволяет быстро принять решение.
Оптические датчики высева
Оптические датчики детектируют поток семян через семяпровод, при падении потока ниже порогового значения датчик предает информацию на дисплей и информирует механизатора и передает информацию на диспетчерский пункт, кроме того датчики имеют:
- Световая индикация датчиков – позволяет быстро находить забитый семяпровод в ночное время сева, а так же диагностировать неисправности датчиков.
- Износостойкий материал – позволяет не зависеть от агрессивной среды в семяпроводе, чем не могут похвастаться ряд зарубежных производителей.
Датчик вала дозатора
Если во время сева вал дозатора сеялки перестает вращаться датчик передает информацию на дисплей и информирует механизатора и передает информацию на диспетчерский пункт.
Датчик оборотов вентилятора вентилятора
Если в процессе сева обороты вентилятора изменяются, что может сказаться на норме высева, то датчик информирует механизатора путем передачи данных на дисплей, а так же передает информацию на диспетчерский пункт.
Встроенная телеметрия
Встроенная телеметрия – позволяет удаленно диагностировать неисправности системы в режиме онлайн, что значительно экономит драгоценное время на устранение неисправностей, кроме того, позволяет реализовать следующие функции:
- Двойной контроль – ни одна система контроля высева зарубежного производства не обладает системой двойного контроля, что в случае специфики отечественного менталитета может обнулить все возможности заграничной системы.
- Услуга диспетчеризации – ни одна система не может похвастаться услугой диспетчеризации, что значительно упрощает взаимодействие внутри сельхозпредприятия, между производителями сеялки, производителями электроники, а так же сервисными службами и дилером.
Источник
Контроль высева семян: для чего он нужен и как его обеспечить?
В этой статье мы расскажем о том, каким образом российские системы контроля качества посева помогают аграриям делать труд не напрасным и достигать высоких результатов.
При ведении сельского хозяйства необходимо учитывать целый ряд параметров, сильно влияющих на итоговый результат. Если говорить о возделывании почвы, то здесь одинаково имеет значение, какая техника задействована, какой семенной материал используется и как организован весь рабочий процесс. Однако все затраченные усилия могут пойти насмарку без должного контроля.
Высев семян — это самая ответственная задача на этапе возделывания почвы. Если вовремя не обнаружить проблему с подачей семян, то можно лишиться серьезной доли урожая, а вместе с этим и будущей прибыли. Поэтому очень важно контролировать семенной поток на сеялке.
Вторая задача, которую решает контроль качества посева зерновых культур — это оптимизация расхода семян, что в итоге тоже приятно сказывается на сокращении затрат.
Отслеживать и оперативно регулировать фактическую подачу семян сегодня помогают современные решения для мониторинга работы сельхозтехники, в составе которых есть системы контроля посевных процессов.
Принцип действия таких систем заключается в том, что на технику устанавливаются датчики для контроля нужных параметров, а в кабине оператора — планшетный ПК, на котором вся информация о высеве отображается в режиме реального времени. При этом в наиболее профессиональных системах передача данных происходит также на сервер по каналам GSM-связи. Таким образом, работу техники могут удаленно контролировать диспетчеры и руководство.
Движение зерновых культур по семяпроводу отслеживается при помощи датчика потока семян. В передовых системах контроля высева семян такой датчик должен отслеживать не менее 80% прошедших по проводу частиц. Только так оператор и диспетчер увидят точную гистограмму плотности посева.
Ещё одно необходимое устройство — это датчик давления воздуха в бункере. Он позволяет предотвратить нарушения режима высева при незакрытой крышке бункера. Также для наиболее эффективного контроля посева зерновых культур желательно, чтобы система имела в своем составе датчики уровня семян и удобрений в отсеке бункера и датчики вращения, закрепляемые на вентиляторе, дозаторах и приводном вале.
Оптимальным решением для любого сельхозпредприятия станет универсальная система контроля высева семян, которая не только поможет отследить перечисленные параметры, но и предоставит информацию:
- о маршрутах и скорости передвижения техники
- о расходе топлива
- о точности и качестве работы с отображением на навигационной карте
- а также данные для реализации функции параллельного вождения
- © glonassgps.com
Наряду с функциональными возможностями, при выборе системы для контроля высева семян важно убедиться в качестве исполнения устройств, входящих в её состав. Все узлы системы — датчики, модули, провода — должны быть надежно соединены и защищены от попадания пыли и влаги.
И, конечно, нужно обращать пристальное внимание на особенности программного обеспечения, которое устанавливаются на планшете оператора сельхозтехники и ПК диспетчеров. Необходимо, чтобы данные контроля были представлены в удобном, интуитивно понятном интерфейсе.
Работа в программе должна быть простой и необременительной — особенно на планшете. Ведь оператору нужно будет прямо во время посева переключаться на разные режимы отображения информации и регулировать параметры. И ещё одно немаловажное требование к ПО системы — это способность хранить информацию обо всех допущенных технологических нарушениях.
Если грамотно подойти к установке необходимого оборудования и ПО, то в итоге профессиональный контроль качества посева позволит сразу в процессе работы видеть:
- Уровень посевного материала и удобрений
- Частоту вращения вентилятора
- Наличие или отсутствие вращения вала дозатора
- Давление воздуха в бункере
- Функциональное положение орудия (заглублено или выглублено)
- Засорение семяпроводов Норму высева
Наглядные примеры контроля посева зерновых культур можно увидеть в этом видеоролике: https://youtu.be/BnaQD_jBl2c
Применяя такой подход, аграриям удаётся своевременно избегать неравномерного посева и поломок сельскохозяйственной техники. Более того, вместе с системой контроля высева семян можно установить дополнительное оборудование, которое поможет фиксировать:
- Скорость и маршрут движения посевного комплекса
- Обработанную площадь и плотность посева
- Параметры параллельного вождения
- Уровень расхода топлива
Благодаря этим возможностям универсальных систем контроля высева удается вывести эффективность работы всего сельхозпредприятия на принципиально новый качественный уровень.
Финансовые затраты на систему контроля высева семян окупаются в среднем за один сельскохозяйственный сезон. Примерно за такой же срок окупается и внедрение других телематических решений для мониторинга работы сельхозтехники.
Помимо средств телеметрии, которые были перечислены в этой статье, существуют ещё датчики глубины посева, датчики угла наклона, датчики контроля различного прицепного и навесного оборудования…
А для комплексного управления аграрным хозяйством всё активнее используются датчики микроклимата в помещениях и теплицах, системы видеонаблюдения, устройства для контроля работы персонала и, конечно, различные программы для оценки и планирования рабочих процессов.
Эти инструменты помогают сельхозпредприятиям многократно увеличивать эффективность труда и повышать прибыль!
Источник
Устройства автоматического контроля работы посевных машин
Основными обобщающими показателями, характеризующими качество посева, выполняемого современными сеялками точного высева, как известно, являются продольная (вдоль рядка) и вертикальная (глубина заделки) равномерность распределения семян.
Оптимальное значение этих показателей в первую очередь должно обеспечиваться самой конструкцией посевной машины, ее соответствующей регулировкой и профессиональной подготовкой механизатора. Однако поддержание заданных параметров качества в процессе посева, ввиду воздействия ряда случайных факторов (неровности поля, повышенная и изменяющаяся по длине гона влажность и твердость почвы, колебания температуры и влажности атмосферного воздуха, наличие растительных остатков и посторонних предметов и др.), вызывает определенные трудности и требует от механизатора постоянного внимания. По мере усложнения конструкций сеялок, увеличения их ширины захвата и рабочих скоростей движения эти обстоятельства усугубляются настолько, что контроль трактористом за ходом технологического процесса становится не только неэффективным, но и практически неосуществимым [340].
Например, при обслуживании одним трактористом сеялки СЗС-2,1 просевы за время с момента возникновения отказа сеялки до его обнаружения и остановки агрегата составляют 4—8% и резко возрастают с повышением скорости посева.
Использование рабочего-сеяльщика на посевных машинах несколько снижает время цикла «отказ — обнаружение — остановка», однако оно остается еще достаточно большим и приводит к просевам, достигающим 2% и более [91].
Во всех случаях просевы ведут либо к невосполнимым потерям урожая (зерновые, технические и другие культуры), либо к дополнительным затратам труда и средств при высадке рассады на участках просева.
Поэтому в последние годы, наряду с созданием новых конструкций посевных машин, быстрыми темпами ведутся исследования и разработки устройств контроля выполняемых ими рабочих процессов, применение которых позволит значительно сократить затраты труда, повысить качество посева и производительность ма- шинно-тракторных агрегатов, а также даст возможность высвободить для других работ большое количество рабочих-сеяльщиков, более эффективно использовать современные энергонасыщенные тракторы и резко сократить сроки проведения посевных работ.
Так, по данным Целинного научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства, использование средств автоматического контроля на посевных машинах снижает просевы в 50 раз по сравнению с обслуживанием агрегата одним трактористом и в 40 раз — при обслуживании его трактористом и сеяльщиком.
Технико-экономические расчеты, проведенные ВИМом, ВИСХОМом и ГСКБ по посевным и комбинированным машинам (г. Кировоград), показали, что применение устройств автоматического контроля высева семян, например на свекловичной сеялке ССТ-12, обеспечивает снижение прямых издержек и затрат труда соответственно на 2,4 и 50% [91].
Таким образом, автоматический контроль работы посевных машин является одним из основных резервов повышения производительности труда, улучшения качества посева, а следовательно, и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур.
Выбор и обоснование подлежащих контролю показателей работы посевных машин
Анализ существующих методов и средств автоматического контроля работы посевных машин свидетельствует о том, что успешное использование их во многом зависит от правильного выбора параметров, подлежащих контролю, технической и эксплуатационной надежности самих устройств. Нередко применение автоматики не дает нужного эффекта, приводит к удорожанию сеялок и требует от механизатора (водителя) специальных инженерных знаний. Во избежание этого автоматическому контролю должны подвергаться в первую очередь процессы, качество которых, вследствие специфических условий эксплуатации, не может быть обеспечено самой конструкцией рабочего элемента, осуществляющего данный процесс, т. е. такие технологические процессы и выполняющие их рабочие органы, имеющие наибольшую вероятность отказов, своевременное визуальное обнаружение которых либо практически не представляется возможным, либо вызывает определенные трудности.
Кроме того, следует учитывать, что установка на сеялку каких-либо дополнительных функциональных устройств и механизмов может привести к значительному снижению надежности посевного агрегата в целом, тем более что сами приборы контроля представляют, как правило, сложные системы, обладающие определенной и нередко весьма невысокой надежностью.
Поэтому методологической основой при использовании существующих и разработке новых конструкций устройств автоматического контроля работы сеялок точного высева, а также других сельскохозяйственных машин должна быть рентабельность, надежность, возможность эксплуатации в обычных условиях производства и рядовым составом механизаторов.
В целях упрощения анализа и определения основных показателей, подлежащих автоматическому контролю, процесс распределения семян, выполняемый посевной машиной, может быть рассмотрен как процесс движения их на пути от бункера до расположения в борозде. Правомерность такой аналогии в данном случае вытекает из того, что контролю непосредственно подвергается не сам процесс распределения семян, а их сложное движение, соответствующее этому распределению.
Применительно к сеялкам точного высева движение семян при посеве может быть разделено на пять взаимосвязанных этапов: движение в бункере, высевающем устройстве аппарата, семяпроводе, сошнике и по дну раскрытой и подготовленной сошником борозды.
В результате воздействия ряда случайных факторов на каждом этапе возникают различного рода отказы, которые значительно снижают качественные показатели как самих этапов, так и всего процесса распределения семян в целом.
Данные Государственных испытаний овощных и других сеялок точного высева показывают, что на всех этапах высева наблюдаются внезапные отказы, постепенные и сбои — самоустраняющиеся отказы, приводящие к временному нарушению работоспособности.
На первом этапе высева в большей степени проявляются постепенные отказы и сбои. Основными причинами их возникновения являются сводообразования, обусловленные, как правило, слабой сыпучестью семян, и неравномерность высева отдельными высевающими аппаратами, достигающая нередко 15% и выше (агротехническими требованиями на овощные сеялки точного высева допускается 15%). Последний фактор вызывает неодновременное опоражнивание бункеров, которое в процессе посева своевременно обнаружить визуальным путем, особенно при обслуживании посевного агрегата одним трактористом, практически не представляется возможным, что приводит к значительным просевам, т. е. к резкому ухудшению качества посева.
Для устранения указанных нежелательных явлений (причин) в некоторых конструкциях современных овощных и других сеялок используются активные сводоразрушители (ворошилки) и специальные дозаторы, обеспечивающие более равномерную подачу посевного материала к высевающим устройствам и ограничивающие отрицательное влияние слоя семян на процесс захвата и выноса их из бункера. По данным многочисленных исследований и испытаний высевающих аппаратов, эти устройства позволяют несколько улучшить качественные показатели первого этапа высева. Однако ввиду значительных различий в технологических свойствах высеваемых семян они не устраняют основной недостаток — неравномерность высева отдельными аппаратами и возможные в связи с этим просевы, т. е. возможные отказы сеялки, обусловленные несвоевременным обнаружением отсутствия семян в бункерах.
В связи с этим основным параметром (показателем), подлежащим автоматическому контролю на первом этапе высева, должен быть расход посевного материала (уровень семян в бункерах). При этом, учитывая причины отказов и секционность исполнения современных сеялок точного высева, необходимо контролировать наличие семян в бункере каждой посевной секции, так как при контроле в одном или двух бункерах, как это нередко осуществляется в ряде сеялок, может значительно снизиться эффективность применения средств автоматики.
На втором этане процесса высева проявляются все виды отказов. Внезапные отказы, как правило, приводят к прекращению вращения высевающих устройств аппаратов, следовательно, высева семян, и являются в большинстве случаев результатом поломок деталей и узлов системы привода (обрыв и соскакивание приводных цепей и ремней, срез шпонок звездочек и шкивов, обрыв шлангов гидропривода и др.).
Постепенные отказы и сбои на втором этапе происходят по- разному, а возникновение их во многом зависит от конструктивных особенностей высевающих аппаратов и их высевных устройств. В механических аппаратах ячеистого типа сравнительно часто наблюдается заклинивание семян в ячейках, в пневматических — забивание присасывающих отверстий, что нередко является одной из основных причин просевов, особенно у аппаратов последнего типа.
Исходя из характера отказов и значительного влияния их на качество посева следует, что на втором этапе процесса высева необходимо автоматически контролировать вращение высевающих устройств аппаратов и подачу ими семян в семяпроводы, а при отсутствии последних — в сошники или непосредственно в борозды. Наличие такого контроля позволит своевременно обнаружить появление отказов в системе высева и значительно повысить качество посева.
Характерной особенностью отказов на третьем этапе процесса высева (движение семян в семяпроводе) является забивание семяпроводов посевным материалом. Основная причина этого — «непроходимость» самих семяпроводов, т. е. низкая пропускная способность, обусловленная несоответствием углов установки и внутренних поперечных размеров трубок, интенсивности потока семян их размерным и фрикционным показателям. Поэтому во избежание указанных явлений в ряде конструкций современных сеялок точного высева они либо вообще исключаются из схемы,, либо им отводится роль кожухов, снижающих влияние движения воздуха при посеве на траекторию падения семян от высевающего устройства до сошника.
В связи с этим контроль движения семян на третьем этапе может быть совмещен с контролем второго этапа процесса высева и, в частности, с подачей семян высевающим устройством аппарата в сошник. В данном случае датчики автоматических устройств, в зависимости от конструктивных особенностей высевающего аппарата и его присоединения к сошниковой группе, могут быть установлены непосредственно после высевающего устройства в горловине семяпровода (1сожуха) или в конце его перед подачей семян в сошник.
Наиболее частыми отказами и сбоями на четвертом этапе процесса высева являются забивание и залипание сошников почвой, которые в общей структуре отказов составляют от 50 до 70% и служат основной причиной просевов. Эти отказы обусловлены, главным образом, колебаниями влажности почвы, величина (границы) которых нередко превышает допустимые пределы, наличием на поле растительных остатков и, до некоторой степени, несовершенством конструкций самих сошников.
На современных сеялках точного высева визуальный контроль забивания сошников трактористом практически невозможен, а при наличии сеяльщика малоэффективен, так как своевременно обнаружить и тем более очистить сошник при движении посевного агрегата со скоростью 1,94-2,5 м/с также невозможно и небезопасно, в связи с чем эти отказы чаще всего устраняются в конце гона, что приводит к значительным просевам.
Принимая во внимание выи1еуказанпые обстоятельства, а также трудности в обеспечении заданной влажности почвы на всем участке поля, можно заключить, что основным объектом автоматического контроля на четвертом этапе высева должен быть процесс забивания сошников. Это позволит своевременно обнаружить забивание, остановить агрегат и устранить отказ, не дожидаясь выезда на край поля.
Основными качественными показателями пятого, заключительного этапа процесса высева являются горизонтальная и вертикальная равномерность распределения семян.
Положительное влияние этих показателей на конечный результат посева — урожайность — было показано в первой главе. Однако реальность, а главное экономическая целесообразность автоматического контроля и регулирования их в процессе работы сеялок, особенно горизонтальной равномерности распределения семян, остаются пока что недоказанными Но по предварительным расчетам, выполненным Ленинградским сельскохозяйственным институтом и ВИМом, устройства автоматического контроля глубины хода сошников (глубины заделки семян) на зерновых сеялках дают экономию не менее 350 руб. в год в расчете на одну машину [91].
Поэтому наряду с созданием простых и надежных средств автоматического контроля и регулирования глубины заделки семян в процессе посева, необходимо стремиться к тому, чтобы заданное значение этого показателя, а также показателей других этапов в первую очередь обеспечивалось конструкцией высевающих систем и сошниковых групп самой сеялки, надежностью их функционирования, соответствующей предпосевной подготовкой почвы и посевного материала.
Таким образом, в итоге анализа работы посевных машин, характера отказов, причин и последствий их возникновения можно сделать вывод о том, что основными показателями, подлежащими автоматическому контролю на овощных сеялках точного высева, являются уровень (движение) семян в бункерах, вращение высевающих устройств аппаратов и подача ими семян в борозду, забивание сошников и глубина заделки семян. В зависимости от конструктивных особенностей и принципа работы высевающих аппаратов (механический, пневматический, гидравлический и т. д.) дополнительно могут автоматически контролироваться и другие параметры (показатели) технологического процесса, нарушение которых или выход за заданные пределы может привести к ухудшению качества посева.
На пневматических овощных сеялках гнездового посева, в частности, следует также контролировать величину разрежения в вакуумных камерах и забивание присасывающих отверстий. Необходимость этого обусловлена тем, что частичное забивание присасывающих отверстий или снижение разрежения ниже заданных значений, в большинстве случаев, как показывают наши исследования, приводят к уменьшению количества семян, высеваемых в одно гнездо, т. е. к снижению качества гнездового посева.
Устройства автоматического контроля уровня семян в бункерах
Контроль уровня семян в бункерах современных сеялок точного высева по способу восприятия оператором (механизатором) может быть разделен на визуальный (прямой) и сигнально-ин- формативный (косвенный).
Для визуального контроля обычно используются устройства поплавкового типа, представляющие собой пластину (поплавок) и перпендикулярно прикрепленный к ее поверхности шток, верхняя часть которого проходит через отверстие направляющей, закрепленной к крышке бункера. На конце штока навернуто окрашенное в яркий цвет кольцо (шарик). В рабочем положении пластина- поплавок располагается в бункере на поверхности массы семян, а большая часть штока — над крышкой бункера. По мере уменьшения уровня семян в бункере пластина под собственным весом опускается и увлекает за собой шток. Величина вертикального перемещения штока показывает расход и уровень семян в бункере.
В некоторых устройствах, аналогичных описанному, к штокам пластин (поплавкам) или специальным крышкам прикреплены нити, которые по трубчатым коммуникациям подводятся к специальному щиту, установленному в кабине трактора перед рабочим местом тракториста. К концам нитей, пропущенным через отверстия щита, подвешены шарики. При уменьшении семян в бункере тракторист в данном случае наблюдает не за перемещением штока относительно крышки бункера, а за смещением шариков, подвешенных на нитях, которое и показывает уровень семян в бункерах.
На сеялках фирмы «Интернейшнл Харвестер» (США) для контроля уровня семян в бункерах используется аналогичное устройство, в котором вместо шарикового применен механический указатель циферблатного типа со стрелкой [91].
Недостатком последних двух устройств является сложность и громоздкость конструкции, а также неудобство в эксплуатации.
На некоторых овощных и других сеялках зарубежных фирм («Фнона» — США, «Уайт» — Англия, «Нибекс» — Швеция и др.) в целях улучшения визуального контроля за работой высевающих систем используются детали, изготовленные из прозрачных материалов (бункеры, крышки бункеров, семяпроводы, крышки корпусов и др.). Так, на сеялке «Нибекс» боковая стенка, закрывающая высевной диск с ложечками, выполнена из органического прозрачного стекла, что позволяет трактористу наблюдать за работой высевающих аппаратов и расходом семян в бункере.
Применение в сеялках деталей из прозрачных материалов заслуживает внимания, однако при значительном количестве посевных секций (9—12) и использовании задней навески трактора такой метод без дополнительных средств контроля может оказаться неэффективным и утомительным для тракториста.
Системы автоматического контроля технологических процессов сельскохозяйственных машин с использованием сигнально- информативного метода в общем виде включают в себя ряд функциональных устройств (узлов), основными из которых являются датчики контролируемых параметров (показателей), блок обработки информации, получаемой от датчиков, блок представления (выдачи) информации (пульт) с узлами аварийной сигнализации и нормальной работы.
Для автоматического контроля наличия семян в бункере к настоящему времени разработано несколько конструкций устройств, отличающихся между собой в основном принципом работы датчиков уровня.
В устройстве конструкции Московского института инженеров сельскохозяйственного производства (МИИСП) применен датчик уровня семян с использованием лампы тлеющего разряда. Принцип его действия состоит в том, что при заполнении межэлектродного пространства датчика семенами напряжение на нем уменьшается из-за увеличения его емкости, а на конденсаторе переменной емкости повышается до напряжения зажигания тиротрона тлеющего разряда (ТТР). При этом в каждый положительный полупериод приложенного напряжения через цепь анод—катод ТТР проходит импульс тока, который трансформируется в цепь управления тиристора и открывает его, в результате чего срабатывает реле регулятора. В качестве электродов емкостного датчика используется металлический стержень диаметром 35 мм, длиной 200 мм и металлические стенки бункера с семенами [91].
В системе контроля САК-1 применен датчик электромеханического (мембранного) типа, состоящий из мембраны, пружины, регулировочного устройства и микропереключателя. Все детали датчика смонтированы в герметическом корпусе, который крепится к стенке бункера. Семена, находящиеся в бункере, оказывают давление на мембрану датчика, которая связана с пластинчатой пружиной. Пружина под действием семян прогибается и воздействует на кнопку микровыключателя, который своими контактами размыкает цепь сигнализации. По мере расхода семян сила их воздействия на мембрану уменьшается и она вместе с пружиной возвращается в исходное положение, замыкая ранее разомкнутую цепь сигнализатора, установленного на пульте в кабине трактора.
Недостатками устройств с датчиками емкостного и мембранного типов является необходимость регулирования чувствительности при высеве семян различных культур, а также при использовании их в бункерах различного конструктивного оформления. Кроме того, эти датчики подвержены воздействию вибрации, пыли и влаги.
На овощных сеялках «Стэнхей» применен также датчик электромеханического типа, срабатывающий от рычага поплавкового устройства. Перед засыпкой семян рычаг с поплавком фиксируется специальной защелкой в верхнем положении. Контакты переключателя в этом случае замыкаются, и на оптическом индикаторе, установленном в кабине трактора, загорается сигнальная лампочка. После заполнения бункера семенами поплавок (пластина) располагается на поверхности массы посевного материала. По мере расхода семян он опускается и при достижении определенного уровня (когда в бункере остается семян для посева на длину рядка примерно 40—50 м) своим рычагом воздействует на переключатель, размыкая его контакты. При этом лампочка на оптическом индикаторе гаснет, сигнализируя о необходимости дозаправки сеялки.
Достоинством этого устройства является простота конструкции и надежность работы, а недостаток в том, что описанное устройство устанавливается только в одном бункере. При большом числе посевных секций это может привести к снижению эффективности контроля, т. е. к просевам на отдельных рядках.
Учитывая указанные преимущества датчиков электромеханического типа, нами разработано устройство контроля уровня семян в бункерах сеялок точного высева секционного исполнения, имеющее свои отличительные особенности.
В устройстве на одном конце двухплечевого рычага, закрепленного шарнирно к стенке бункера, находится диск-поплавок, на другом, выведенном через щель наружу бункера,— постоянный магнит. С внешней стороны бункера выше щели закреплено герметическое контактное устройство — геркон. Поплавковый рычаг кинематически связан с крышкой бункера. Устройство работает следующим образом. При открытии крышки для засыпки бункера семенами плечо рычага с поплавком поднимается и занимает крайне верхнее положение. После засыпки и закрытия крышки поплавок располагается в слое посевного материала и по мере расхода семян опускается вместе с ними, а второе его плечо с постоянным магнитом в это время приближается к контактному устройству (к геркону). Когда уровень семян в бункере достигнет критической величины, т. е. в нем останется семян в количестве, достаточном для засева рядка протяженностью 50—100 м (в зависимости от высеваемых семян), плечо рычага с магнитом приблизится к геркону настолько, что замкнет его контакты, а следовательно, и связанную с ними цепь сигнальной лампочки, установленной на панели прибора, которая загорится, оповещая тракториста о необходимости дозаправки сеялки семенами.
Питание прибора осуществляется от сети постоянного тока трактора и включается после засыпки бункеров непосредственно перед началом посева.
Для более эффективного контроля описанное устройство устанавливается на всех бункерах. Испытание данного прибора на овощных сеялках точного высева СОПГ-4,8 показало его высокую надежность и простоту в эксплуатации.
В последних моделях устройств контроля уровня семян в бункере используются датчики фотоэлектрического типа. К таким устройствам относится прибор «Бук», разработанный ВИСХОМом, и устройства контроля в системах САК-ВУС и «Кедр», предложенных соответственно ВИМом и ВИСХОМом [385]. По аналогичному принципу выполнено и устройство, применяемое на овощной сеялке точного высева СОПГ-4,8 конструкции Молдавского НИИ орошаемого земледелия и овощеводства. Датчики этих устройств практически мало чем отличаются друг от друга и состоят из осветителя — лампочки накаливания и чувствительного элемента — фотодиода (рис. 2.69).
Принцип действия устройства контроля уровня семян с фотоэлектрическими датчиками системы САК-ВУС заключается в следующем [91]. При загруженном семенами бункере световой поток от лампочек EL 1,2 не попадает на чувствительные пластины фотодиодов ‘/D 1,2. Фотодиоды датчиков, установленные в двух бункерах сеялки, включены параллельно в нижнее плечо базового делителя составного транзистора VT 1,2. Сопротивление R 1 подбирается с таким расчетом, чтобы при затемненных фотодиодах, сопротивление которых при этом велико, транзисторный ключ был в состоянии насыщения. Тогда реле К1 в коллекторной цепи транзисторов VT 1,2 включено и своими контактами оно разрывает цепь питания светового и звукового сигнализаторов.
При снижении уровня семян в одном из бункеров до места установки чувствительной пластины световой поток лампочки попадает на нее, снижая сопротивление фотодиода. Составной транзистор запирается, и обмотка реле К1 обесточивается. Контакты реле К1 замыкаются, тем самым подключая сигнализаторы к источнику питания. Применение схемы составного транзистора позволяет обеспечить надежное функционирование устройства даже в случае значительной запыленности окружающей среды, т. е. при возможном снижении чувствительности фотодиодов. Обмотка реле К1 зашунтирована конденсатором С 1 для исключения ложных срабатываний при случайном пролете через датчик отдельных семян во время загрузки бункеров.
Установка защитных стекол осветителя и фотодиода заподлицо с внутренней поверхностью металлической конструкции датчика обеспечивает очистку их от пыли и шелухи за счет соприкосновения с ними семян в процессе высева.
Система «Кедр» в основном используется на кукурузных сеялках СУПН-6, СУПН-8 и 2СУПП-6. По данным Украинской МИС, применение её на указанных сеялках исключает необходимость всеяльщиках, повышает качество посева и сокращает затраты труда на 33% [470]. Однако на овощных сеялках точного высева СУПО-6 данная система оказалась неработоспособной.
На сеялке СОПГ-4,8 фотоэлектрические датчики установлены в каждом бункере и находятся в каналах между ворошителем и дозатором подачи семян к высевающему устройству аппарата. Такое расположение датчиков обеспечивает автоматический контроль не только наличия семенного материала в бункерах, но и образования в них сводов семян, Остаток семян после срабатывания датчика и загорания лампочки на пульте сигнализации, установленном в кабине трактора, является достаточным для нормальной работы сеялки на длине гона от 20 до 40 м (в зависимости от культуры и нормы высева семян).
Высокая чувствительность прибора контроля уровня семян в бункерах сеялки СОПГ-4,8 достигается за счет применения светодиода инфракрасного излучения АЛ-10.2Б и фотодиода ФД-24К.
Из приведенных конструкций приборов для автоматического контроля уровня семян в бункерах сеялок точного высева секционного исполнения наиболее простыми и надежными в работе являются поплавковые устройства с электромеханическими датчиками закрытого типа — герконами.
Устройства автоматического контроля вращения рабочих органов высевающих аппаратов
В современных сеялках точного высева для контроля вращения высевающих устройств преимущественно используются приборы с электромеханическими датчиками, принцип работы которых заключается в периодическом замыкании и размыкании электрических контактов, т. е. электрической цепи сигнальных лампочек, в результате чего они периодически зажигаются и гаснут, сигнализируя об исправном состоянии системы привода высевающих устройств сеялки.
Принципиальная схема такого устройства показана на рис. 2.70. На каждом валу 5 имеется штифт 4, который при вращении воздействует на контакт чувствительного элемента 3. Чувствительный элемент болтом 8 соединен с гибким звеном 7, закрепленным к кронштейну 6, находящемуся на раме сеялки. Питание электрической цепи осуществляется от аккумуляторной батареи трактора.
Индикаторная панель, находящаяся в кабине трактора, снабжена электрическими лампочками 2, один контакт которых присоединен параллельно через выключатель 1 к положительной клемме батареи, а другой — к контакту чувствительного элемента. Вращающиеся валы заземлены на раму трактора. При вращении вала штифт 4 касается контактов 3 и замыкает электрическую цепь индикаторной лампочкой 2 в рабочем, исправном состоянии системы лампочка мигает. Если мигание одной из них прекратилось, то, следовательно, вал соответствующего высевающего устройства не вращается [130].
Описанная принципиальная схема контроля вращения высевающих устройств с применением датчиков электромеханического типа нашла широкое распространение и в настоящее время используется на многих конструкциях как отечественных, так и зарубежных сеялок [23, 88, 212, 492, 498, 602]. Различаются они между собой в основном конструктивным выполнением и расположением контактов датчика.
В высевающих аппаратах овощных сеялок «Стэнхей» электромеханический датчик вращения, в отличие от описанного выше, представляет собой подпружиненный ролик, изготовленный из диэлектрического материала, к одной из боковых поверхностей которого прикреплен металлический (токопроводящий) сектор, занимающий половину этой поверхности. К сектору прижимается неподвижный контакт, связанный электрической цепью с сигнальной лампочкой оптического индикатора.
При работе высевающего аппарата движущаяся высевная лента вращает подпружиненный ролик, и цепь питания сигнальной лампочки периодически через металлический сектор и неподвижный контакт замыкается. Сигнальная лампочка в результате этого постоянно мигает. В случае остановки высевной ленты лампочка на оптическом индикаторе будет либо гореть постоянно, либо погаснет, информируя тем самым тракториста о нарушении в системе привода аппарата.
Преимуществом описанных устройств автоматического контроля вращения является простота конструкции. К недостаткам следует отнести быстрое утомление и адаптацию тракториста к непрерывному миганию сигнальных лампочек, что нередко приводит к несвоевременному обнаружению им возникших неисправностей.
В чехословацкой 12-рядной сеялке «12-СЕКСП» предприятия «Агрострой» в отличие от сеялки «Стэнхей» сигнальные лампочки горят только при нарушении вращения высевающих лент, в остальных случаях они выключены.
На рис. 2.71 приведена электрическая схема устройства контроля вращения высевающих дисков свекловичной сеялки 2СТСН-6А, в котором устранен недостаток указаных выше приборов [469].
Датчик вращения этого устройства состоит из установленного на оси подвижного контакта в виде двухплечевого рычага и неподвижного пружинного контакта, закрепленного винтом на внутренней пластине. Верхняя пластина подвижного контакта выполнена из диэлектрического материала, а нижняя — из стали. В исходном положении наружная часть подвижного контакта пружиной прижимается к упорному винту.
При вращении 90-зубовой капроновой шестерни привода высевающего диска укрепленный на ней штифт упирается в наружный конец подвижного контакта и поворачивает его против часовой стрелки. При этом по неподвижному контакту скользит пластина из диэлектрика, и электрическая цепь не замыкается. Когда штифт сходит с подвижного контакта, он под действием пружины возвращается в исходное положение, токопроводящая пластина опускается на неподвижный контакт, скользит по нему и замыкает электрическую цепь. Такое движение подвижного контакта осуществляется благодаря тому, что левый край неподвижного контакта отогнут вверх, а правый — вниз.
На панели сигнализатора имеется табло с надписью «Номер неисправного рабочего органа» и цифрами от 1 до 12 (по числу высевающих аппаратов сеялки), красный светофильтр с надписью «Внимание, повреждение!» и выключатель питания.
При нормальной работе высевающих аппаратов датчики срабатывают (замыкают электрическую цепь) и импульсы тока подаются на конденсаторы С 1 . С 12 (тип КЭ-2М) реле времени, заряжая их. Электрическая цепь (конденсатор—сопротивление— база—эмиттер) рассчитана так, что обеспечивается выдержка времени, несколько превышающая длительность одного оборота высевающего диска. Поэтому конденсаторы все время находятся под током, а реле времени — во включенном состоянии: его контакты 6 и 7 замкнуты; 3, 4 и 7, 8 — разомкнуты.
Если один из высевающих аппаратов остановится, конденсатор соответствующего реле времени в течение 8—10 с разрядится и нормально замкнутые контакты 6, 7 размыкаются. Это реле обесточится и контакты 3, 4 замкнутся. Напряжение станет подаваться на реле-блокиратор К, его контакты замкнутся, электрический ток потечет через контакты 7, 8 реле времени и на табло включается сигнальная лампочка, номер которой соответствует номеру неисправного высевающего аппарата. Одновременно реле- блокиратор через контакты 6, 7 сблокирует все остальные реле так, что после остановки агрегата останется включенной только лампочка, соответствующая неисправному аппарату. Это позволяет быстро определить вышедший из строя аппарат и устранить неисправность.
Недостатками описанной выше схемы, как показали результаты испытаний, являются нестабильность работы устройства при различных температурах воздуха, а также низкое его быстродействие (от момента остановки высевающего диска до появления сигнала проходит 8—10 с).
Указанные недостатки были полностью устранены в новой, более простой и надежной конструкции устройства, принципиальная схема которого показана на рис. 2.72. Конденсаторные реле времени включают транзисторы VT 1, VT2, . VT 12 (тип П-4), конденсаторы С 1, С 2, . С 12 (тип К-50-6) и сопротивления R 1, R2 и R 3, которые управляют электромагнитами YA 1, YA2, . YA 12.
При нарушении технологического процесса высева конденсатор, не получив питание через контактный датчик вращения (D 1, D 2, D 12) в течение 2—3 с разряжается, закрывает при этом транзистор и обесточивает электромагнит, в результате чего якорь 6 под воздействием пружины 5 поворачивается вокруг шарнира 4. Один из рычагов якоря замыкает пару контактов К и питание подается на лампочку 1 светофильтра «Внимание, повреждение!», а в вырезе 3 сигнализатора появляется красный флажок 2, смонтированный на рычаге якоря электромагнита.
Необходимая температурная стабилизация триодов обеспечивается сопротивлениями R 1 и R 3, а также постановкой триодов на индивидуальные алюминиевые радиаторы [498].
Наличие в устройствах контроля вращения подвижных рычажных контактов и взаимодействующих с ними различного рода вращающихся упоров нередко приводит к их неисправностям и поломкам. Во избежание этого в устройстве контроля вращения высевающих барабанов, применяемом на овощной сеялке точного высева СОПГ-4,8, механические упоры заменены постоянными магнитами, а в качестве датчика использованы герконы. Постоянные магниты закреплены на вращающемся диске высевающего барабана, а герконы — на корпусе аппарата.
Прибор выполнен по схеме электронного реле, собранного на двух транзисторах (рис. 2.73). При выключении питания оба транзистора закрыты и конденсатор С 1 начинает заряжаться. После зарядки конденсатора до напряжения источника питания отрицательный потенциал открывает транзистор VT 1. Напряжение источника питания распределяется между сопротивлением R 2, динамическим сопротивлением транзистора VT 1 и сопротивлением R3. Потенциал сопротивления R 3 открывает транзистор VT2 и лампочка HL 1, подключенная в цепь коллектора этого транзистора, загорается, сигнализируя о том, что барабан высевающего аппарата не вращается.
При Вращении барабана постоянный магнит, проходя вблизи геркона, замыкает его контакт К 1 и конденсатор разрядится. Транзисторы VT 1 и VT 2 закроются и лампочка HL 1 погаснет, После прохождения магнита над герконом контакт К 1 размыкается и конденсатор С 1 начнет заряжаться. Так как время его заряда до потенциала открывания транзистора VT 1 больше, чем время одного оборота барабана, то, не успев зарядиться, конденсатор снова через контакт К 1 геркона начнет разряжаться. Таким образом, при вращении барабана высевающего аппарата лампочка HL 1 на визуальном индикаторе не горит. В случае остановки барабана магнит не будет замыкать контакты К 1 геркона и конденсатор С 1 зарядится до потенциала открывания транзистора VT-1, он откроется, соответственно откроется транзистор VT 2, и лампочка HL 1 загорится, оповещая тракториста о прекращении вращения высевающего барабана.
По аналогичной схеме выполнено устройство контроля вращения рабочих органов сельскохозяйственных машин, разработанное УкрНИИСХОМом. Имеющиеся различия в основном касаются устройств, применяемых электрических элементов и контактных датчиков [222].
Достоинством данных устройств является сравнительная простота конструкции, универсальность и надежность в работе; недостатком — необходимость ручной настройки при изменении нормы высева семян и при переходе с высева одной культуры на другую. Однако последний недостаток может быть легко устранен путем подбора параметров, входящих в устройство электрических элементов (конденсаторов, транзисторов, сопротивлений, числа постоянных магнитов и др.) с учетом наименьшей возможной частоты следования импульсов, т. е. наибольшей скорости вращения высевающего устройства. В этом случае отпадает необходимость в каких-либо ручных регулировках.
Устройства автоматического контроля высева семян
Сопоставительный анализ имеющихся конструкций устройств для автоматического контроля процесса высева-подачи семян высевающими устройствами аппаратов показывает, что в большинстве случаев они различаются принципом действия датчиков, конструктивным их исполнением и местом расположения относительно высевающих устройств, т. е. объектов контроля. Поэтому обзор этой группы устройств можно вести по конструкциям датчиков высева с указанием их особенностей и области применения.
По виду взаимодействия (соприкосновения) чувствительных элементов с потоком семян имеющиеся в настоящее время датчики контроля высева можно разделить на контактные и бесконтактные.
По принципу действия контактные датчики делятся на электромеханические, акустические и пьезоэлектрические; бесконтактные — на пьезоэлектрические, фотоэлектрические и пневмоэлект- рические.
Контактные датчики преимущественно используются в устройствах контроля высева зерновых и других сеялок обычного рядового посева. Наибольшее распространение получили датчики электромеханического типа. J4x отличительной особенностью является конструктивное выполнение чувствительных элементов. В большинстве отечественных и зарубежных конструкций датчиков в качестве чувствительных элементов используются шарнирно закрепленные пластины, один конец которых устанавливается на пути потока семян, другой связан с контактными устройствами, формирующими электрические импульсы для последующей передачи их в блоки обработки информации.
В устройствах контроля работы сеялок точного высева, выпускаемых фирмой «Сангамо» (США), вместо пластин применяются две нейлоновые нити, каждая из которых свернута в петлю и прикреплена к специальному держателю, имеющему на противоположном конце контактную пару. Семя, падая в сошник, касается свободных концов нейлоновых нитей, замыкает контакты и электрическую цепь сигнальной лампочки. Нити благодаря своей эластичности не создают особых помех движению семян [198, 490].
Чувствительные элементы электромеханических датчиков обычно устанавливаются либо в горловине семяпровода (кожуха), т. е. сразу после высевающего устройства, либо в конце его [358, 359, 362].
Существенным недостатком большинства датчиков электромеханического типа является наличие открытых электрических контактов, периодически загрязняющихся и требующих в связи с этим частой зачистки.
Научно-производственным объединением «Агроприбор» предложено устройство контроля высева, датчики которого лишены указанного недостатка. Его отличительной особенностью- (рис. 2.74) является то, что в нем вместо обычных открытых контактов использовано герметическое контактное устройство (геркон), а в качестве чувствительного элемента — шарнирно закрепленная пластина с постоянным магнитом [130].
Работа этого устройства состоит в следующем. При движении сеялки семена от высевающего аппарата по семяпроводу попадают в трубчатую часть 3 сошника. Часть из них при этом падаетна гибкий чувствительный элемент 1, который под действием ударов семян отклоняется от нормального положения и колеблется с определенной частотой и амплитудой. При отклонении чувствительного элемента с постоянным магнитом 2 последний размыкает контакты геркона 5, который посредством проводов постоянно включен в цепь лампочки сигнализатора. В результате этого лампочка мигает с определенной частотой, свидетельствуя о нормальной работе высевающей системы сеялки.
При нарушении процесса высева (отсутствие посевного материала в бункере, остановка высевающего устройства, забивание семяпровода или сошника) гибкий чувствительный элемент 1 остается неподвижным, т. е. в нормальном исходном положении, и постоянным магнитом 2 замыкает контакты геркона 5, включенного в цепь лампочки, которая загорается и постоянно горит, сигнализируя о нарушении процесса высева.
Устройство автоматического контроля высева с контактными датчиками акустического (микрофонного) типа показано на рис. 2.75 [211]. Его принцип действия следующий: датчик, являющийся чувствительным элементом, преобразует удары семян в электрический сигнал (импульс), который поступает в усилитель низкой частоты (А1) и усиливается им. На выходе усилителя установлен выпрямитель (UZ). Он служит для преобразования усиленных колебаний низкой частоты в постоянный ток.
Выпрямленный ток усиливается усилителем постоянного тока (А2). На выходе усилителя включено электромагнитное реле, через контакты которого коммутируется исполнительная цепь. Схемой предусмотрена установка датчика на каждый сошник. Выводы от четырех датчиков объединяются в один блок, подающий сигнал на одну из лампочек табло в кабине трактора.
Усилитель низкой частоты выполнен на двух транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером. Входные резисторы R 2, R 3, R 5, R 6 и конденсаторы С 2 и С 3 обеспечивают возможность регулирования уровня сигнала с датчика и температурную стабилизацию. Резистор R 4 и трансформатор Т являются нагрузками соответственно первого и второго каскадов усилителя низкой частоты.
Напряжение низкой частоты со вторичной обмотки трансформатора поступает через выпрямитель, выполненный на диоде, на вход усилителя постоянного тока. Конденсатор С 4 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, в результате чего в коллекторной цепи транзистора VT 3, а следовательно, и через обмотку реле К 1 проходит постоянный ток, изменяющийся по величине в зависимости от уровня звуковых сигналов. С увеличением коллекторного тока реле срабатывает, его контакты замыкаются и включается сигнал на табло у тракториста.
Установка датчиков в сошниках дает возможность контролировать прохождение семян в высевающем аппарате, семяпроводе и сошнике. В случае нарушения в одном из них движения семян немедленно поступает сигнал на табло.
В настоящее время существуют другие конструкции устройств (мониторов) для контроля процесса высева семян с датчиками акустического (мембранного) типа, но большинство из них различаются лишь приемными устройствами (экранами), преобразующими ударные импульсы в звуковые колебания [91, 277, 492].
Пьезоэлектрические датчики контактного типа использованы в системе автоматического контроля высева семян САК-ВС, разработанной НПО «Агроприбор» совместно с Целинным НИИМЭСХ [130]. Пьезоэлектрические датчики основаны на пьезоэлектрическом эффекте, состоящем в том, что при механических деформациях некоторых кристаллов в определенных направлениях на их гранях появляются электрические заряды противоположных знаков. При этом величина этих зарядов прямо пропорциональна приложенному давлению.
Система контроля САК-ВС состоит из чувствительных устройств с пьезоэлектрическими элементами, электрических схем усиления и формирования сигнала (блоки регистрации), пульта контроля и соединительных проводов. Блоки регистрации установлены в корпусах датчиков.
Пьезокристалл датчика жестко соединяется с первичным измерителем — лепестковым щупом, помещаемым через отверстие внутрь семяпровода (кожуха) на пути движения семян. Потенциал, возникающий на пьезокристалле, пропорционален его механической деформации за счет взаимодействия с потоком высеваемых семян. Длина щупа — 42, ширина — 12,5, толщина — 2 мм.
Чувствительный элемент со схемой усиления и формирования сигнала представляет единую конструкцию в виде прямоугольной металлической коробочки, которая крепится к семяпроводу (сошнику) сеялки.
Падая на щуп, семена вызывают деформацию пьезоэлемента, а возникающие при этом импульсы через схему усиления и формирования коммутируют цепь питания выходного реле, через контакты которого сигнальная лампочка подключается к источнику питания. При нормальном протекании процесса высева сигнальные лампочки на пульте контроля постоянно мигают. Прекращение мигания какой-либо из них свидетельствует о нарушении высева семян через соответствующий ей семяпровод.
Аналогичное устройство включает пьезоэлектрический преобразователь контроля высева, разработанный ВИСХОМом [278, 279]. В качестве пьезокристалла в нем принят титанат бария (пьезокерамика марки АФА-1). Для лучшего взаимодействия семян со щупом (первичным измерителем) и болеее равномерного распределения механических напряжений на поверхности пьезокристалла щуп выполнен из луженой жести толщиной 0,3 мм. Торцевая и нижняя поверхности пьезокристалла, вмонтированного в щуп, залиты герметиком ВГО-1. С целью снижения реакции пьезокристалла на вибрации и удары сеялки щуп преобразователя имеет демпфирующее устройство, с помощью которого он закрепляется внутри сошника.
Для усиления сигнала, получаемого с электродов пьезокристалла, в описанном преобразователе использована усилительно-преобразующая схема однокаскадного усилителя. Принцип работы преобразователя такой же, как и в системе САК-ВС.
Основным принципиальным недостатком контактных датчиков контроля высева, устанавливаемых в семяпроводах и сошниках, является влияние их чувствительных элементов на траекторию полета семян, что значительно снижает равномерность распределения интервалов между семенами в борозде. Поэтому данный тип датчиков можно использовать преимущественно в системах для автоматического контроля высева семян сеялками обычного рядового посева.
В последние годы основное внимание уделялось разработке устройств контроля высева с бесконтактными датчиками. К настоящему времени в нашей стране и за рубежом создан ряд конструкций таких устройств с датчиками фотоэлектрического типа [28, 42, 364, 387, 450, 480, 513, 565]. Они включают источники света, фотоприемник и усилители сигналов, блоки информации и соединительные провода. В качестве фотоприемников обычно используются фоторезисторы, фотодиоды, фотосопротивления и другие фотоэлементы. Питание устройства, как правило, осуществляется от сети постоянного тока трактора через стабилизатор. Фотоприемники и источники света (лампочки накаливания, электролюминесцентные конденсаторы и др.) располагаются внутри сошника или семяпровода так, чтобы луч света находился на пути потока семян, т. е. с противоположных сторон сошника или семяпровода. В местах установки фотоприемников и источников света сошники (семяпроводы) имеют сужение в виде воронки, образованное их стенками, что обеспечивает необходимое направление потока семян.
Принцип работы устройств с фотоэлектрическими датчиками высева семян состоит в следующем. Высеваемые семена при движении в сошнике (семяпроводе) пересекают луч света, изменяя при этом интенсивность освещения фотоприемника. В результате этого в последнем возникают импульсы, которые затем усиливаются электронным усилителем, поступают на блок обработки информации и выдаются в удобном для наблюдения виде (мигание лампочки, звуковой сигнал).
На ряде устройств зарубежных фирм устанавливаются для контроля нормы высева счетчики, которые подсчитывают число семян, высеянных за единицу пройденного пути, либо за единицу времени. В случае, когда действительная норма высева семян становится меньше заданной (т. е. когда фактическое число усиленных импульсов меньше заданных на генераторе), замыкается цепь соответствующей контрольной лампочки и звуковой сигнализации. На действительный расход семян, превышающий заранее установленный, прибор не реагирует.
Фотоэлектрический метод контроля высева на описанном принципе широко используется в Венгрии [203, 380], Болгарии [5131 и в США фирмами «Дики-Джон» и «Пази бразерс инкорпорепшнл» в ряде выпускаемых ими систем типа «DjO», предназначенных для контроля за работой высевающих аппаратов 4, 6 и 8-рядных сеялок [316, 331].
Б системе «DjO» чувствительный элемент (датчик) представляет собой осветитель (миниатюрная электролампочка) и два фотоприемника, расположенные в утолщениях специального пластмассового цилиндра, установленного в разрыве семяпровода. Чувствительность датчиков позволяет регистрировать не только кукурузные зерна, но и мелкие семена таких культур, как рис, свекла, редис, капуста, сорго, просо и т. д. Датчики подключаются к пульту, установленному в кабине трактора. Сигнальные лампы, расположенные на пульте, соединены электрическими цепями с определенными датчиками и зажигаются (вспыхивают) при каждом пролете семян через датчики. По ритму их мигания можно следить за работой высевающих аппаратов.
При нарушении технологического процесса высева (остановка высевающего аппарата, прекращение подачи им семян, забивание семяпровода или сошника) в каком-либо семяпроводе соответствующая лампочка на пульте перестает мигать и включается звуковой сигнал, оповещающий тракториста о неисправности.
Заданная частота срабатывания датчика, при которой включается звуковой сигнал и прекращается мигание сигнальной лампочки, устанавливается потенциометром, расположенным на пульте.
Прибор питается от аккумуляторной батареи трактора (12 В) и потребляет ток около 2А.
Система контроля высева «DjO» выпускается в различных модификациях. Так, «Dj 60» рассчитана на подключение шести датчиков и предназначена только для контроля процесса высева семян. А прибор «Dj 80Р» рассчитан на подключение восьми датчиков и, кроме функций контроля высева, с его помощью можно определять количество семян, высеваемых любым высевающим аппаратом за 15 с. Для этого предусмотрен переключатель и электромеханический счетчик. На панели сигнализации, кроме всего, находится тумблер для проверки исправности сигнальных лампочек.
Достоинство устройств контроля высева системы «DjO» — высокая чувствительность, быстродействие, многоканальность и высокая надежность работы. К недостаткам следует отнести одновременное постоянное мигание шести или восьми сигнальных лампочек, что утомляюще действует на тракториста, а также необходимость для проверки исправности системы присоединять к пульту дополнительное устройство и производить переключение нескольких штепсельных разъемов, что в полевых условиях крайне нежелательно [470].
Системы контроля высева ВЕМ-6 и ВЕМ-8, разработанные в ВНР, используются в 6 и 8-рядных кукурузных сеялках. По рекламным сведениям их можно приспособить для контроля работы сеялок при высеве других сельскохозяйственных культур: сахарной свеклы, сои и т. д.
Эти системы автоматически контролируют непрерывность процесса высева. При прекращении подачи семян вследствие отсутствия их в бункере или забивания сошников, семяпроводов и других нарушений технологического процесса прибор подает одновременно звуковой и световой сигналы.
В системе ВЕМ, так же как и «DjO» для контроля нормы высева семян имеются счетчики, с помощью которых производится подсчет семян, высеваемых в течение 15 с или любого требуемого времени, а также сигнализация короткого замыкания цепей питания лампочек. Электрическая часть выполнена на интегральных схемах, что значительно повышает надежность системы в целом.
В устройстве контроля высева, разработанном в НРБ [513], использованы две модификации фотоэлектрических датчиков. Одна из них используется при высеве мелких семян, другая — крупных.
В датчике для мелких семян, кроме осветителя и фотодиода (рис. 2.76), устанавливаются выпуклые линзы 2 и 4. Световой
ПОТОК от осветителя 1 преломляется в линзе 2, пересекает семяпровод 3 и через линзу 4 попадает на фотодиод 5. Линза 4 служит для фокусирования светового потока на светочувствительную пластину фотодиода. Таким образом, повышенная чувствительность достигается при работе с мелкими семенами овощных культур.
в датчике для регистрации крупных семян вместо линз используется отражатель светового потока, благодаря которому лучи света от осветителя прежде чем попасть па чувствительную пласч’ину фотодиода дважды проходят через семяпровод, контролируя тем самым большую часть его сечения. Каждое семя, проходя через семяпровод, вызывает изменение интенсивности падающего на фотодиод светового потока, в результате чего на выходе датчика образуются импульсы, которые через схему усиления и преобразования поступают на сигнализирующее устройство и электромеханический счетчик. С помощью счетчика тракторист может контролировать интенсивность высева семян высевающим аппаратом. При забивании семяпровода или прекращении поступления семян подается звуковой или световой сигналы.
К устройствам такого же типа относится ультразвуковой счетчик (сигнализатор), осуществляющий подсчет семян, высеваемых в рядок за определенное время [91].
Ультразвуковой сигнализатор (рис. 2.77) включает пару пьезо- элементов BQ1 и BQ2, закрепленных по обе стороны стенок семяпровода. Один из них (BQ1) выполняет функцию передатчика, другой — приемника колебаний. Приемно-передающий колебательный контур в комбинации с пьезоэлектрическими элементами и воздушным зазором между ними действует как самовозбуждающийся генератор, работающий на заданной частоте. Длина волны ультразвуковых колебаний равна отношению скорости распространения волны к частоте колебаний. Расстояние между пьезоэлементами выбирается кратным длине полуволны с целью получения максимальной эффективности звуковой связи.
Схема самовозбуждающегося генератора собрана на четырех транзисторах обратной проводимости. Первые два из них (VT1 и VT2) включены по схеме составного транзистора, что обеспечивает повышенный коэффициент усиления и согласование последующих каскадов с высокоомным пьезоэлектрическим элементом BQ2. Далее сигналы поступают на транзисторы VT3 и VT4, которые включены по схеме с динамической нагрузкой, что также обеспечивает необходимое усиление. С коллектора транзистора VT2 импульсы снимаются для подсчета. Сигнал поступает на усилитель, собранный на транзисторе VT5 по схеме с общим эмиттером. С коллектора транзистора VT5 усиленные импульсы подаются на счетчик.
Принцип действия сигнализатора состоит в следующем. При пересечении семенем пространства между пьезоэлементами звуковая связь нарушается, и на коллекторе составного транзистора образуется импульс положительной полярности, который усиливается транзистором VT5, а затем поступает на счетчик.
Энергопотребление сигнализатора составляет 4 мВт, что позволяет для его питания использовать обычные батареи от карманного фонаря общим напряжением 6В. Транзисторная схема обеспечивает высокую степень надежности и точность регистрации количества высеваемых семян. Кроме того, достоинство данного сигнализатора состоит в том, что он не требует сужения потока семян и разделения его на отдельные частицы, как это наблюдается в случае применения фотоэлектрических датчиков.
В СССР также ведутся работы по созданию системы контроля высева семян с фотоэлектрическими датчиками. ВИСХОМом разработана электронная автоматическая система «Кедр», предназначенная для контроля высева семян кукурузы, сорго, подсолнечника, бобовых и других культур [91].
В комплект этого прибора входят восемь датчиков высева, два датчика уровня семян в бункере, пульт контроля, блок усиления и преобразования, который устанавливается на сеялке. Посредством штепсельных разъемов к электронному блоку подключаются кабели от датчиков высева и уровня, пульта контроля и сигнализации. Питание системы осуществляется от тракторной сети постоянного тока.
Фотодатчики устанавливаются в корпусе каждого высевающего аппарата сразу же после высевного диска и регистрируют все последовательно падающие семена. Если в течение секунды семена не поступают из высевающего аппарата, то на цифровом указателе пульта контроля, установленного в кабине трактора, высвечивается номер поврежденного высевающего аппарата. Кроме этого, на пульте включается звуковой сигнал высокого тона, хорошо слышимый на фоне низкочастотного шума тракторного двигателя.
Сигнал на пульте прибора включается при отсутствии семян на высевающем диске, забивании полости аппарата семенами, а сошника землей или растительными остатками, попадании в аппарат посторонних предметов, прекращении вращения высевного диска из-за соскакивания приводной цепи, пробуксовке звездочек и т. п., снижении степени разрежения.
В приборе «Кедр» предусмотрен режим самоконтроля, заключающийся в следующем: перед началом работы агрегата нажатием кнопки «Проверка» на пульте контроля источники светового потока датчиков подключаются к внутреннему генератору, который обеспечивает импульсный режим работы осветителей. Таким образом, имитируется пролет семян через рабочую полость фотодатчиков. При полной исправности всех,узлов прибора на пульте контроля мигает сигнальная лампочка с зеленым светофильтром. В случае нарушений на пульте включается лампочка соответствующего неисправного канала и звуковой сигнал. Если напряжение питания прибора ниже предельно допустимого (10,5 В), на пульте загорается цифра 8, сигнализируя о нарушении нормальных условий эксплуатации прибора.
В настоящее время имеются другие отечественные конструкции устройств контроля высева семян с фотоэлектрическими датчиками. Однако большинство из них отличаются только местом установки, элементами усилительной и регистрирующей аппаратуры [91, 470].
Некоторые приборы контроля работы высевающих систем позволяют одновременно осуществлять наблюдение за нормой высева семян. С этой целью в конструкцию приборов вводятся счетчики семян и устройства для измерения скорости движения агрегата или пройденного им пути и соответствующие, заранее подготовленные, расчетные таблицы.
Такое устройство с измерением пройденного пути создано в США и используется для контроля работы высевающих аппаратов и определения нормы высева на кукурузных, свекловичных и других сеялках. В нем применены датчики электромеханического типа, представляющие собой включатели с подвижными контактами в виде чувствительных пластин, установленных в каждом семяпроводе. Под действием падающих из высевающего аппарата семян эти пластины отклоняются, разрывая электрическую цепь питания сигнальных лампочек, установленных на пульте в кабине трактора. Постоянное мигание сигнальных лампочек позволяет контролировать исправность работы высевающих аппаратов сеялки. При прекращении высева каким-либо аппаратом соответствующая лампочка перестает мигать и, кроме того, на пульте контроля включается звуковой сигнализатор, оповещая тракториста о возникшем нарушении.
Для контроля нормы высева в устройстве имеются два счетчика, один из которых подключается к одному из датчиков высева и предназначен для подсчета числа семян, высеянных в почву, другой — через схему усиления и преобразования подключен к магнитоиндукционному датчику, установленному с помощью кронштейна на поворотной цапфе переднего колеса трактора. Непосредственно на вращающихся узлах колеса закрепляется постоянный магнит, который при прохождении вблизи индукционного чувствительного элемента вызывает появление на его выходе импульса. При-каждом обороте колеса с датчика поступает на счетчик по одному импульсу.
Считывая показания с обоих счетчиков, накопивших информацию за определенный промежуток времени или пути (за определенное число оборотов колеса), тракторист ло таблице может определить количество семян, высеянных на единицу площади.
Аналогичное устройство для контроля нормы высева семян используется в системах «Dj 80Р» фирм «Дики-Джон» и «Санга-мо» (США).
К недостаткам описанных аппаратов следует отнести следующее: при одновременном прохождении двух и более семян через датчик он воспринимает их как одно семя, а это может внести существенную ошибку при определении нормы высева. Кроме того, при использовании таблиц трактористу приходится отвлекаться для сопоставления показаний счетчиков с табличными значениями.
Поэтому в последние годы для контроля нормы высева все большее распространение находят устройства, основанные на принципе автоматического сравнения заданной интенсивности высева с реальной, не требующие применения таблиц и исключающие какие-либо вычисления.
В этих приборах, как правило, используются датчики фотоэлектрического типа, усиленные импульсы от которых поступают на вход введенных в схему управляющих (сравнивающих) устройств. В них предусмотрен генератор импульсов, частота генерации которого задается потенциометром, расположенным на лицевой панели пульта контроля. С его помощью тракторист устанавливает частоту импульсов генератора, соответствующую значению заданной интенсивности высева семян, т. е. заданному количеству семян, высеваемых в единицу времени при выбранной скорости движения агрегата.
Импульсы с установленной частотой следования поступают с выхода генератора на второй вход сравнивающего устройства. Если действительная интенсивность (норма) высева семян в каком-либо рядке становится меньше заданной, на пульте контроля включается соответствующий световой и звуковой сигналы.
Описанный принцип работы устройств контроля нормы высева семян использован в посевных мониторах фирм «Агар Инструменте (УК) Лтд» (Англия) и «Хассель» (ФРГ), предназначенных для оборудования преимущественно сеялок точного высева.
Монитор фирмы «Агар Инструменте» с фотоэлектрическими датчиками, устанавливаемыми в сошниках посевных секций, контролирует кроме интенсивности высева семян в каждом рядке, изменение скорости движения агрегата, забивание сошников и уровень семян в бункерах.
Перед началом работы в монитор вводится информация о предполагаемой скорости движения агреграта и интенсивности высева семян, т. е. устанавливается частота следования импульсов на выходе внутреннего генератора. При посеве на входы сравнивающего устройства поступают импульсы с выхода внутреннего генератора и фотоэлектрического датчика. Если частота следования импульсов с датчика отклоняется от заданных на генераторе более чем на 5%, то после временной выдержки 1,1 с на пульте контроля включаются звуковой сигнал и соответствующая сигнальная лампочка (в импульсном режиме). Посевной монитор этой фирмы может использоваться для контроля высева семян с интенсивностью, не превышающей 30 шт/с.
Монитор фирмы «Хассель» рассчитан на 8—12-рядные посевные агреграты и предназначен для контроля подачи семян высевающими Зппаратами, интенсивности (нормы) высева, расстояния между отдельными высеваемыми семенами. В отличие от описанного выше, в этом мониторе интенсивность высева определяется автономными каналами преобразования для каждого отдельного рядка, что позволяет использовать его на сеялках с любым, не превышающим 12, числом посевных секций. С помощью переключателя на пульте можно контролировать суммарную интенсивность высева семян по всем рядкам. Кроме этого, на пульте контроля предусмотрен цифровой указатель и переключатель режимов его работы.
Для контроля расстояния между высеваемыми семенами к выходу датчика высева и датчика скорости движения агрегата, установленного на колесе сеялки, подключается логическая схема преобразования. Она вычисляет среднее значение интервалов между отдельными семенами по десяти замерам, которое выводится на цифровой указатель.
В другом режиме работы монитора подсчитывается количество семян, высеянных на заданном рядке, причем по мере продвижения посевного агрегата показания индикатора автоматически обновляются. Переключая каналы, можно проконтролировать любой из засеваемых рядков. Имеется также режим автоматического опроса последовательно засеваемых рядков.
Благодаря наличию датчика оборотов колеса сеялки можно осуществлять контроль за скоростью движения агрегата. При включении соответствующего режима на цифровой указатель выводится текущее значение скорости с точностью 0,028 м/с.
в случае необходимости контроля засеянной агрегатом площади переключателем на пульте контроля устанавливается величина ширины захвата сеялки и включается счетное устройство. При этом на цифровой указатель выводится значение засеянной площади. Точность измерений — 0,01 га.
К настоящему времени разработан ряд других устройств контроля нормы высева семян как у нас в стране, так и за рубежом. Однако они мало чем отличаются от описанных выше и, как правило, включают аналогичные датчики высева и скорости движения агрегата (скорости вращения колеса трактора или сеялки), счетчики усилительно-преобразующего устройства, импульсные генераторы и показывающие приборы.
Общим недостатком этих и вышеописанных приборов контроля интенсивности высева семян является необходимость настройки порога срабатывания сравнивающих (управляющих) устройств с учетом возможных колебаний скорости движения агрегата, изменения которой оказывают непосредственное влияние на норму высева семян (имеется в виду количество семян, высеянных в единицу времени). Невыполнение этого требования приводит к ложным срабатываниям указателей при частых колебаниях скорости движения агрегата, из-за чего данные устройства не могут обеспечить достаточную точность контроля действительной интенсивности высева семян. Кроме того, первоначальная настройка сеялки на норму высева и перестройка ее во время посева с помощью описанных приборов требуют значительной затраты времени, большого внимания и высокой квалификации тракториста.
В некоторых приборах, разработанных фирмой «Дики-Джон», применено устройство, позволяющее автоматически определять интенсивность высева семян в пересчете на единицу засеваемой площади независимо от ширины междурядий и количества засеваемых рядков [91].
Прибор снабжен звуковой и световой сигнализациями, фиксирующими отклонения нормы семян от заданной в каждом рядке, а также другие нарушения в работе высевающих аппаратов сеялки. Фотоэлектрические датчики прибора установлены за каждым высевающим аппаратом в приемной части семяпроводов. Сигналы с выхода датчика поступают на счетчик. Второй датчик прибора фиксирует пройденное сеялкой расстояние, т. е. количество оборотов колеса сеялки.
Электронная схема прибора включает считывающие устройства, регистрирующие количество семян, высеваемых в каждый рядок. Выходные сигналы с датчиков высева и датчика пути через счетчик поступают на сштывающее устройство, где формируется функциональная зависимость высеянных в рядок семян от пройденного расстояния.
В приборе предусмотрена установка соответствующих значений междурядий и количества засеваемых рядков. С учетом этих заданных параметров посева считывающее устройство в процессе работы сеялки формирует сигнал, отражающий количество высеваемых в рядок семян на данном расстоянии, т. е. норму высева. Эта информация автоматически выводится на цифровой индикатор, расположенный на лицевой панели пульта контроля.
При необходимости проконтролировать норму высева семян в каком-либо рядке тракторист устанавливает переключателем, расположенным на панели прибора, номер рядка и по данным цифрового индикатора определяет действительную норму высева. Прибор может быть включен и в автоматический режим работы, когда действительная величина нормы высева в каждом рядке выводится на цифровой указатель через определенные промежутки времени.
Кроме того, при возникновении неисправности и снижении нормы высева в каком-либо рядке, на панели прибора включаются звуковой сигнализатор и соответствующая сигнальная лампочка.
У нас в стране также ведутся работы по созданию и внедрению устройств автоматического ивмерения и контроля нормы высева семян в процессе посева. По конструкции они аналогичны описанному выше прибору.
Из приведенных материалов следует, что устройства контроля высева с использованием фотоэлектронного эффекта, наряду с преимуществами (высокая чувствительность, малая инерционность, быстродействие, отсутствие влияния на траекторию движения семян), имеют ряд существенных недостатков. К ним можно отнести прежде всего низкую помехозащитность от запыления источника света и фотоприемника, недостаточную механическую прочность элементов системы, а также различие конструкции датчиков для регистрации мелких и крупных семян, т. е. отсутствие универсальности.
Для устранения отмеченных недостатков фотоэлектрических датчиков высева нами, применительно к контролю работы пневматических высевающих аппаратов, разработано устройство с бесконтактными датчиками пьезоэлектрического типа [49]. Оно состоит (рис. 2.78) из пьезоэлектрического датчика 1, усилителя сигнала датчика 2, преобразователя 3, генератора импульсов калиброванной длительности 4, блока сравнения 5, оптического индикатора 6 и соединительных проводов. Датчик представляет собой пьезоэлемент, установленный внутри высевающего аппарата (в вакуумной камере) напротив присасывающих отверстий.
Устройство работает следующим образом. В процессе вращения высевающего барабана (диска) при отсутствии семени на присасывающем отверстии факел воздущного потока воздействует на чувствительный элемент датчика определенное время, зависящее от диаметра отверстия и скорости вращения барабана. Под действием воздушного потока (факела) в датчике возникает импульс, который поступает на усилитель 2, затем на генератор импульсов калиброванной длительности 4 и через блок преобразования 3 на блок сравнения 5. При получении импульса генератор включается и вырабатывает импульс заданной длительности и передает его на блок сравнения 5, где он сопоставляется с длительностью импульсов датчика. Если длительность импульсов одинаковая, то блок сравнения пропускает импульс датчика на индикатор 6, где загорается лампочка, сигнализирующая о нарушении процесса высева.
Рис. 2.78. Устройство для автоматического контроля высева с датчиками пьезоэлектрического типа (бесконтактный вариант).
При полностью закрытых высеваемыми семенами отверстиях факел воздушного потока не образовывается и в датчике не возникают импульсы. Сигнальная лампочка в этом случае не загорается, что свидетельствует о нормальном протекании процесса захвата семян и выноса их к месту сбрасывания в сошник.
Если присасывающие отверстия закрыты частично одним семенем или же к нему присосалось два-три семени и между ними имеется щель, то факел воздушного потока, образующийся в результате этого, будет действовать на датчик меньшее время, чем при полностью открытом отверстии. Под воздействием этого потока в датчике возникает импульс меньшей длительности. Как и в
первом случае, этот импульс поступает на генератор и блок сравнения. Так как длительность импульса генератора больше длительности импульса датчика, то блок сравнения не пропускает импульс, идущий от датчика на индикатор, и лампочка не загорается. Таким образом устраняются ложные срабатывания прибора.
Длительность импульса генератора настраивается на пороговые значения диаметра присасывающих отверстий (высеваемую культуру) и числа оборотов высевающего устройства аппарата.
Существенным недостатком пневматических высевающих аппаратов овощных сеялок точного высева, как известно, является забивание присасывающих отверстий обломками семян и посторонними предметами (кожурой семенников, мусором и т. п.), что приводит к значительному ухудшению качества посева.
В описанном устройстве датчик не реагирует на забившиеся отверстия и они проходят как полностью или частично закрытые, вследствие чего сигнальные лампочки на индикаторе не загораются, несмотря на то, что в процессе высева имеет место нарушение (пропуски).
Для устранения этих ложных показаний в нашей конструкции устройства введен дополнительно еще один аналогичный датчик, устанавливаемый внутри высевающего барабана (в камере разрежения) напротив присасывающих отверстий, освободившихся от семян, т. е. в зоне между точкой сбрасывания их и входа отверстий в семенную камеру. Функцией второго датчика является контроль забивания присасывающих отверстий. Работает он, так же как первый, в режиме полностью открытых отверстий.
В описанной конструкции прибора вместо пьезоэлектрических могут быть применены датчики фотоэлектрического типа. В этом случае с целью устранения влияния запыленности фотоэлементов на качество работы датчика следует использовать светодиоды инфракрасного излучения АЛ-102Б, а в качестве приемника — фотодиоды ФД-24К.
По данным исследований, описанное устройство контроля качества работы пневматических высевающих аппаратов с бесконтактными датчиками пьезоэлектрического типа работает надежно, не подвержено влиянию запыленности, температуры и влажности окружающего воздуха. Недостатком устройства является необходимость настройки его при изменении нормы высева семян и переходе с высева одной культуры на другую.
Учитывая преимущества, широкие возможности и перспективы развития пневмоавтоматики [489], нами разработано устройство контроля работы пневматических высевающих аппаратов, в котором вместо пьезоэлектрических использованы датчики пневмоэлектрического типа. Принцип работы этого устройства такой же, как у вышеописанного, основан на взаимодействии воздушного потока (факела), образующегося у присасывающего отверстия, с чувствительным элементом датчика.
Устройство (рис. 2.79) состоит из пневмоэлектрических датчиков (два на каждый высевающий аппарат), генератора синусоидальных колебаний, преобразователей и усилителей сигналов датчиков, выполненных на интегральных схемах, блока сигнализации (пульт контроля), включающего световую, звуковую и индикаторную сигнализации, блок питания и соединительные провода.
Датчики размещаются в вакуумной камере высевающего аппарата против присасывающих отверстий, причем один из них устанавливается до экранирующего ролика (до точки сбрасывания семян), другой — после него, в зоне, где присасывающие отверстия уже освободились от семян, но не вошли еще в заборную камеру. Первый датчик предназначен для контроля высева и наличия разрежения в вакуумной камере аппарата, второй —для контроля вращения высевающего барабана (диска) и забивания присасывающих отверстий.
Работа устройства заключается в следующем. При наличии разрежения в вакуумной камере аппарата и качественном высеве, т. е. когда присасывающие отверстия перед первым датчиком закрыты семенами, а перед вторым — полностью открыты (не забиты посторонними предметами), сигналы с датчиков не поступают и сигнализация не включена. Это обеспечивается тем, что первый датчик настроен на режим работы с закрытыми присасывающими отверстиями, а второй — с открытыми. Пропуски в высеве или отсутствие вакуума перед первым датчиком создают воздушный поток, под воздействием которого на его выходе образуются импульсы синусоидальной формы. Через преобразователь и усилитель они поступают на блок сигнализации, и на пульте контроля включаются световой и звуковой сигналы, а также цифровая индикация, указывающая номер аппарата, в котором произошло нарушение процесса высева.
Рис. 2.79. Функциональная схема устройства контроля работы пневматических высевающих аппаратов с использованием датчиков пневмоэлектрического типа.
При забивании присасывающих отверстий или прекращении вращения высевающих барабанов (дисков) перед вторым датчиком, настроенным на режим работы с открытыми отверстиями, исчезает воздушный поток, в результате чего в нем образуется импульс, который, так же, как и в первом случае, проходит через соответствующие элементы устройства и включает световую, звуковую и цифровую индикацию, оповещая тракториста, в каком именно аппарате возникла неисправность.
Пневмоэлектрические датчики, применяемые в описанном устройстве, имеют чувствительность от 20 до 2000 Па и частоту срабатывания до 600 Гц. Благодаря таким высоким параметрам дат- _чиков и применению интегральных схем данное устройство имеет небольшие размеры, обладает высокой надежностью и может быть использовано для контроля работы пневматических высевающих аппаратов при высеве семян практически всех овощных и других культур, на скоростях движения агрегата до 3,3 м/с. Кроме того, при изменении норм высева и переходе с посева одной культуры на другую не требуется специальной настройки, что выгодно отличает это устройство от других приборов контроля высева, выполненных на базе датчиков безконтактного типа.
Автоматический контроль процесса распределения семян на третьем и четвертом этапах, т. е. на этапах движения семян в семяпроводе (кожухе) и сошнике у большинства конструкций сеялок точного высева, как правило, совмещается с контролем работы высевающих устройств и в зависимости от конструктивных особенностей и компоновочных схем системы «аппарат—семяпровод—сошник» достигается, как это было показано выше, путем установки датчиков высева непосредственно в конце семяпровода или сошнике.
В бессемяпроводных конструкциях, являющихся наиболее характерными для современных овощных сеялок точного высева, размещение датчиков в сошнике обеспечивает достаточно надежный контроль третьего и частично четвертого этапов процесса высева.
Наиболее частыми нарушениями процесса высева на четвертом этапе являются забивание сошников почвой или растительными остатками, которые в общей структуре отказов и сбоев характеризуются наибольшей вероятностью возникновения. Однако, несмотря на это, нам не удалось обнаружить как в отечественной, так и зарубежной литературе описание устройств для прямого автоматического контроля такого рода отказов и неисправностей. Косвенный контроль забивания сошников почвой путем установки в них датчиков высева, хотя и имеет ряд преимуществ по сравнению с визуальным, но не позволяет своевременно обнаружить возникновение отказа, что приводит к значительным просевам и, как следствие, к недобору урожая.
Для устранения этого пробела нами разработано специальное устройство, которое размещается непосредственно в полости сошника и сразу же после забивания его почвой или растительными остатками подает на пульт контроля световой и звуковой сигналы, оповещая тракториста о нарушении процесса высева.
Такие устройства испытаны на овощной сеялке точного высева СОПГ-4,8 и показали хорошие результаты. Они просты по конструкции, обладают высокой надежностью, практически не влияют на параметры движения семян в сошнике и при незначительной конструктивной доработке могут быть использованы на всех сошниках килевидного типа.
Пятый этап процесса распределения семян — движение их по дну раскрытой и подготовленной сошником борозды — является заключительным и в сочетании с укрывкой ее почвой и прикатыванием определяет конечную продольную и вертикальную равномерность распределения семян.
Попытки создания устройств для автоматического контроля и регулирования глубины заделки семян и продольной равномерности их распределения пока что не увенчались успехом. Имеющиеся конструкции таких устройств [91] оказались сложными и ненадежными в работе, ввиду чего они не нашли широкого применения и остаются на стадии идей и теоретических проработок.
В связи с этим при разработке посевных машин и особенно сеялок точного высева нужно стремиться к тому, чтобы заданные значения глубины заделки семян максимально обеспечивались самой конструкцией заделывающих, прикатывающих и копирующих устройств сеялки.
Примером такого устройства могут служить двухопорные посевные секции тележечного типа с килевидным сошником и па- раллеограммной подвеской. Использование посевных секций такого или другого типа, безусловно, не исключает необходимости Б разработке средств автоматического контроля глубины заделки семян, так- как изменчивость физико-механических свойств почвы и характеристик ее поверхности, наблюдаемая в реальных условиях посева, может привести к значительным колебаниям в заделке семян, выходящим за пределы заданных ее значений, что в конечном итоге оказывает отрицательное влияние на рост и развитие растений, а следовательно, на дружность отдачи, качество и количество урожая. Поэтому создание автоматических устройств контроля и регулирования глубины заделки семян является актуальной научно-технической задачей и требует ускоренного решения.
Приведенный обзор систем автоматического контроля работы посевных машин не исчерпывает, разумеется, всего многообразия имеющихся конструкций, но вместе с тем дает основание сформулировать предъявляемые к ним основные требования и рекомендовать наиболее эффективные приборы для использования на овощных сеялках точного высева.
Общим и основным требованием, предъявляемым к устройствам автоматического контроля за работой сеялок является надежность их функционирования в обычных полевых условиях независимо от изменений пара|метров внешней среды (влажность, температура и запыленность воздуха, вибрация сеялки и др.), простота конструкции и удобство в эксплуатации, а также рентабельность их применения.
Требования к блоку обработки информации датчиков диктуются в основном видом и объемом выходной информации, оптимальные значения которых должны определяться с учетом следующих условий: объем информации должен быть достаточным для своевременного обнаружения неисправностей в работе сеялки; вид информации (система сигнализации) должен быть удобным для восприятия и не требующим больщих затрат времени тракториста. Оптимальным является вариант, когда световая и звуковая сигнализации срабатывают только при нарушении процесса высева, а во всех остальных состояниях (кроме сигнала включения самих устройств контроля) остается отключенной.
Для удобства наблюдений и сокращения времени цикла «отказ—обнаружение—остановка агрегата—устранение неисправности» оповещательная сигнализация должна дополнительно включать одну общую сигнальную лампочку, которая зажигалась бы в случае появления отказа или сбоя в любом из контролируемых объектов. Наличие такой лампочки и расположение ее в зоне наибольшего внимания тракториста (например, на лобовом стекле трактора) исключило бы необходимость постоянного наблюдения за пультом сигнализации. Наряду с общей лампочкой или вместо нее целесообразно в оповещательной системе предусматривать звуковую сигнализацию с возможностью регулирования уровня ее звучания в зависимости от шума, создаваемого двигателем, и индивидуальных реакций тракториста на восприятие звуковых сигналов во время работы агрегата.
Для повышения эффективности автоматической системы контроля работы сеялок точного высева секционного исполнения датчики уровня семян в бункере, контроля высева, забивания семяпроводов и сошников необходимо устанавливать на каждой посевной секции, т. е. соответственно в каждом бункере, высевающем аппарате, семяпроводе и сошнике.
Блок обработки информации датчиков в этом случае целесообразно строить по схеме параллельной обработки сигналов. Такая схема, по сравнению с последовательной поканальной, является менее сложной и обеспечивает достаточно высокую надежность и быстродействие. Недостатки этой схемы — некоторая громоздкость, повышенная потребность в электропитании, в большом количестве комплектующих элементов и проводов, а также несколько повышенная стоимость. Однако благодаря высокому быстродействию устройства, собранные по схеме параллельной обработки сигналов, позволяют до минимума сократить просевы, а следовательно, связанные с ними потери урожая, что окупает отмеченное повышение стоимости.
Системы автоматического контроля работы сеялок точного высева должны иметь режимы автоматической проверки исправности входящих в них устройств, что позволит с минимальными затратами времени проверить их работоспособность непосредственно перед посевом и в процессе работы.
Конструкция блока представления выходной информации (пульта) должна учитывать наличие вибрации и значительный диапазон колебаний уровня освещенности в кабине трактора, а также удобство наблюдения за системой сигнализации.
Немаловажным требованием, предъявляемым к системам автоматического контроля, является максимальная унификация их отдельных функциональных узлов с применяемыми на других по назначению сеялках, а также элементов различных устройств, входящих в данную систему (датчиков, усилительно-преобразующих устройств, сигнализаторов и др.).
Специфические требования к узлам и элементам системы автоматического контроля работы посевных и других сельскохозяйственных машин подробно рассмотрены в ряде работ [294, 295] и могут быть использованы при выборе, разработке и оценке их функционирования.
Из имеющихся в настоящее время систем автоматического контроля работы посевных машин применительно к овощным сеялкам точного высева указанным выше требованиям в наибольшей степени отвечают устройства, выполненные на базе бесконтактных датчиков и датчиков с герметизированными контактами типа геркона.
Так, для контроля уровня семян в бункерах посевных секций могут быть рекомендованы поплавковые устройства с герметизированными электромеханическими контактами и приборы с бесконтактными датчиками фотоэлектрического типа; для контроля вращения высевающих аппаратов, забивания сошников землей, растительными остатками и другими посторонними предметами — устройства с электроконтактными датчиками герметизированного типа.
Выбор устройства контроля высева во многом определяется конструкцией и принципом работы высевающих аппаратов, контролируемыми параметрами, а также местом установки датчиков и степенью влияния их на равномерность распределения интервалов между семенами.
Исходя из этого, для овощных сеялок точного высева с механическими высевающими аппаратами могут быть рекомендованы устройства контроля высева с датчиками фотоэлектрического типа, для пневматических сеялок — с датчиками фотоэлектрического и пьезоэлектрического типов. Как в том, так и в другом случаях фотоэлектрические датчики следует устанавливать в суженных каналах между высевающим аппаратом и сошником или же в полости сошника. В сеялках с пневматическими аппаратами оба типа датчиков могут быть расположены в вакуумной камере против присасывающих отверстий. Пьезоэлектрический датчик в данном случае срабатывает не от прямого воздействия семян, а от струи (факела) воздуха, проходящей через присасывающее отверстие высевного диска или барабана.
В настоящее время за рубежом и у нас в стране усиленными темпами ведутся работы по созданию датчиков других принципов действия. В частности, для контроля работы пневматических высевающих аппаратов разработаны и начинают использоваться датчики пневмоэлектрического типа, обладающие высокой надежностью, быстродействием и достаточно слабой реакцией на изменения внешней среды.
Перспективны также поиски радиочастотных, радиационных и лазерных датчиков, сохраняющих преимущества оптических методов, но более устойчивых к влиянию окружающей среды.
К числу перспективных следует отнести разработки устройств, совмещающих в себе функции автоматического контроля, авторегулирования и управления процессом высева.
Устройства автоконтроля, применяемые в настоящее время, практически полностью выполнены на полупроводниковых приборах и тиратронах с холодным катодом, что обеспечивает их достаточно высокую эксплуатационную надежность (0,98—0,99).
Дальнейшее повышение надежности этих устройств при одновременном снижении габаритов будет достигнуто заменой дискретных полупроводниковых приборов на интегральные схемы. При этом может быть существенно снижена стоимость устройств при значительном росте их функциональных возможностей.
Исходя из достигнутого уровня развития систем автоматического контроля работы посевных машин, степени подготовленности кадров и соответствующих эксплуатационных служб, целесообразно автоконтроль на овощных сеялках и других сельскохозяйственных машинах внедрять в два этапа. На первом этапе следует внедрить устройства, предупреждающие механизатора о начинающемся нарушении процесса высева и указывающие место и причины его возникновения. На втором этапе, по мере расширения внедрения этих устройств применительно к разным сеялкам и различным культурам, с учетом подготовленности кадров и ремонтных служб, можно использовать более сложные устройства с доведением их функций вплоть до автоматического регулирования нормы высева и глубины заделки семян в зависимости от скоростных режимов агрегата.
Такое поэтапное внедрение позволит, с одной стороны, приобрести опыт работы с данными устройствами и накопить богатый материал для дальнейшего их совершенствования, с другой, обеспечит более рациональное использование устройств и даст возможность значительно сократить эксплуатационные затраты.
Анализ современных тенденций в овощеводстве показывает, что одним из главных направлений дальнейшего развития этой отрасли является разработка и широкое внедрение в производство индустриальных технологий, основанных на всестороннем и комплексном применении всех факторов интенсификации сельского хозяйства, включающих новые сорта и гибриды растений, удобрения, орошение, пестициды и средства механизации.
Немаловажная роль в эффективности указанных факторов принадлежит способам посева как основы, обеспечивающей создание необходимых условий для максимального использования потенциальных возможностей растений и сокращение затрат труда на единицу выращенной продукции.
В настоящее время агробиологической наукой разработаны и предложены новые приемы и способы посева семян овощных культур, к числу которых следует, прежде всего, отнести рядовые посевы с пунктирным и гнездовым размещением семян, гидравлический посев пророщенными семенами, заделка в почву влагорастворимых лент, таблеток и брикетов с помещенными в них семенами, посевы полосами, в лунки и другие.
Реализация этих способов на практике потребовала создания принципиально новых конструкций посевных машин, пересмотра их традиционных компоновочных схем и разработки автоматизированных систем контроля выполняемых ими технологических операций, а также вызвала необходимость в изменении и значительном улучшении предпосевной подготовки почвы и посевного материала.
В связи с этим во всех странах с развитым овощеводством в последние годы усиленными темпами велись исследования и изыскания новых овощных сеялок, наиболее полно отвечающих требованиям современных прогрессивных способов посева. При этом в большинстве стран основное внимание было уделено разработке сеялок точного высева, обеспечивающих пунктирное и гнездовое размещение семян.
К настоящему времени создано значительное количество моделей овощных пунктирных и гнездовых сеялок точного высева, различающихся преимущественно принципом действия высевающих аппаратов, устройствами копирования рельефа поля и механизмами происоединения сошниковых систем к раме сеялки. Общей конструктивной особенностью этих сеялок является секционное исполнение, позволяющее без особых затрат изменять ширину захвата и величину междурядий, варьируя при этом количеством секций и местом их закрепления на раме сеялки. На современных моделях названных сеялок, как правило, используется централизованный привод высевающих аппаратов, осуществляемый от опорных колес сеялки через многоступенчатые коробки перемены передач.
В зарубежном овощеводстве наибольшее распространение получили сеялки с аппаратами механического действия, в которых высевающими элементами служат либо диски с ячейками или ложечками, либо ячеистые бесконечные ленты. Широкое использование сеялок с такими аппаратами объясняется отнюдь не преимуществами их перед другими, а скорее традициями фирм-изготови- телей и хорошо поставленной рекламой. Их существенными недостатками являются необходимость тщательного калибрования посевного материала и низкие скоростные возможности, не позволяющие высевать большие нормы и работать на скоростях более 1,38 м/с.
Поэтому в последние годы механические высевающие аппараты все больше вытесняются пневматическими, работающими на принципе разрежения. Высевающие устройства этих аппаратов преимущественно выполнены в виде дисков или барабанов с горизонтальной осью вращения. Пневматические аппараты менее требовательны к выровненности семян по размерам, являются более универсальными и обеспечивают возможность посева на скоростях движения 1,94-2,5 м/с.
На последних моделях овощных сеялок точного высева как с механическими, так и немеханическими высевающими аппаратами широко используются двухопорные посевные секции с радиальной и параллелограммной подвесками. В качестве опор чаще всего применяются обрезиненные катки, которые используются в основном не только для прикатывания и копирования, но в некоторых конструкциях и для регулирования глубины хода сошников.
Двухопорные посевные секции тележечного типа в сочетании с килевидным сошником и параллелограммной подвеской по сравнению с другими разработанными в настоящее время секциями обеспечивают лучшее копирование рельефа поля, более равномерную глубину заделки семян и обладают высокими скоростными возможностями.
На ряде конструкций зарубежных сеялок точного высева с целью улучшения равномерности глубины заделки семян и предотвращения забивания сошников перед посевными секциями устанавливаются комкоудалители, закрепляемые к раме сеялки с помощью параллелограммных подвесок.
Особого внимания заслуживает использование на некоторых зарубежных сеялках точного высева так называемых присошниковых катков, назначением которых является обеспечение лучшего контакта семян с почвой. По данным фирм-изготовителей, применение таких катков увеличивает полевую всхожесть семян на 10—15%.
К числу общих тенденций развития овощных сеялок точного высева как у нас в стране, так и за рубежом следует отнести оснащение их устройствами автоматического контроля процесса высева и заделки семян, обеспечивающими значительное сокращение затрат труда и повышение качества посева.
Из овощных посевных машин с высевающими системами других принципов действия наибольший интерес представляют гидросеялки, позволяющие производить посев пророщенными семенами. Однако, несмотря на очевидные преимущества этого способа посева, состоящего, главным образом, в обеспечении более ранних и дружных всходов, он применялся только в Великобритании (страна-автор) и в настоящее время используется пока в незначительных объемах.
Аналогичное положение сложилось и с другими видами посевов, в частности с заделкой семян, помещенных в водорастворитель.
Таблетки и брикеты. Это, вероятно, объясняется сравнительно быстрым развитием более простых по конструкции сеялок точного высева с механическими и пневматическими иысевающими аппаратами, отсутствием достаточных данных об эффективности указанных способов посева в различных почвенно- климатических условиях, а также определенными произодственными трудностями фирм и заводов-изготовителей, связанными с заменой выпуска традиционных изделий на новую оригинальную продукцию.
Что же касается полосового (многострочного со сближенным расположением строчек) и сплошного посевов, то широкое внедрение их в настоящее время сдерживается отсутствием специальных конструкций, а многорядное расположение посевных секций на некоторых сеялках приводит к значительному усложнению посевных агрегатов и резкому снижению их производительности.
В итоге анализа имеющихся конструкций посевных машин, изучения научно-технической, патентной и другой отечественной и зарубежной литературы можно отметить:
В качестве основной отечественной модели овощной сеялки для пунктирного и гнездового посевов на ближайшую перспективу может быть принята навесная пневматическая сеялка секционного исполнения с высевающими аппаратами барабанного типа и двух- опорными посевными секциями в виде балансирной тележки. Подвеска секции должна быть параллелограммной, сошники — киле- видными с тупым углом вхождения; привод высевающих аппаратов — централизованным от опорных колес сеялки через коробки перемены передач. Сеялка должна быть оборудована комкоудалителями и устройством автоматического контроля высева, уровня семян в бункере, вращения высевающих барабанов и забивания сошников.
Основными направлениями дальнейшего развития овощных и других сеялок точного высева являются:
- рост производительности и улучшения качества посева за счет увеличения ширины захвата и резкого снижения потерь сменного времени путем повышения надежности рабочих органов, удобства обслуживания и использования более современных средств автоматического контроля, регулирования и управления процессом высева и заделки семян;
- создание единой модульной рамы для сеялок точного высева, близких по выполняемому технологическому процессу и высеваемому материалу, с максимальным использованием на ней унифицированных узлов (опорно-приводных колес, коробок перемены передач, источников вакуума, маркеров, систем автоматического контроля технологических операций и др.) от сеялок другого назначения;
- создание унифицированного высевающего аппарата, обеспечивающего точный посев семян различных культур, близких по технологиям посева (например, сахарной свеклы и ряда овощных культур);
- разработка унифицированных быстросъемных посевных секций с возможностью установки их на единую раму и замены в них соответствующих рабочих органов при переходе с высева одной культуры на другую;
- уменьшение металлоемкости на метр ширины захвата путем широкого использования деталей и узлов из пластмасс, легких высокопрочных и качественных профилированных сталей;
- применение гидропривода для вращения источников вакуума, управления маркерами и другими механизмами.
В целях практической реализации преимуществ полосового, многострочного и сплошного способов посева необходимо создание принципиально новых конструкций рабочих органов и прежде всего бороздообразующих и заделывающих устройств, позволяющих в однорядном исполнении сеялки осуществлять нарезку борозд на сближенном расстоянии (0,05—0,08 м) и обеспечивающих глубину заделки семян в заданных пределах.
Многочисленными опытами доказано, что для ряда овощных культур, и в частности моркови, лука, редиса и некоторых других оптимальная глубина заделки семян при посеве на орошаемых землях находится в пределах 0,015—0,020 м. Это обстоятельство, естественно, предъявляет особо жесткие требования к устройствам копирования рельефа поля и заделки семян.
Для широкой производственной проверки и определения эффективности новых технологий посева в различных почвенно-климатических зонах страны с использованием влагорастворимых пленок, а также гидропосева и посева семян в лунки следует ускорить исследования и изыскания соответствующих средств механизации, отвечающих требованиям этих методов заделки семян.
Использование изложенных в данной главе положительных технологических решений и основных направлений дальнейшего совершенствования посевных машин позволит, как мы надеемся, ускорить создание отечественных овощных сеялок точного высева, отвечающих требованиям современных индустриальных технологий возделывания овощных культур.
Источник