Устройство для измерения потерь зерна за молотилкой комбайна

 

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

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (51)5 А 01 В 41 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕННАЯ

К А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЛ Ф

СЛ

С «Р

QO

«Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изоБРетениям и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР. (21) 4604395/30-15 (22) 10.11.88 (46) 30.09.90, Бюл. ¹ 36 (71) Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт физико-технических проблем СО ВАСХНИЛ (72) Е.И.Павлов (53) 631.354.2.076 (088.8) (56) Викторов А.В, и др. Пути авто.матизации машин и оборудования для возделывания и уборки зерновых культур. M.: ЦНИИТЗИ., Тракторсельхозмаш, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ

ЗЕРНА ЗА МОЛОТИЛКОЙ КОМБАЙНА (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к автоматизации животноводства. Целью изобретения является повышение точности измерений, Устройство для измерения потерь зерна за молотилкой комбайна включает пьезоэлектрический датчик

1, высокочастотный фильтр 2, усилитель 3, задатчик уровней дискримина2 ции 4, амплитудные дискриминаторы 5 и 6, счетчики импульсов 7 и 8, блок вычисления потерь 9 и индикатор потерь 10. Просеявшееся через соломотряс зерно и частицы вороха падают на поверхность пьезоэлектрического датчика 1. Высокочастотный фильтр 2 отсекает низкочастотные помехи, после чего усиленный сигнал поступает на входы амплитудных дискрими1 наторов 5 и 6, 11мпульсные сигналы с выходов последних подсчитываются соотнетствуляим счетчиком импульсов или 8 и информация далее поступает на блок вычисления потерь 9, 1-L å обрабатывается по формуле

)1n — —-N(U «,» )

N = N(U ) ехр „ -, где

И(11

1, П, т

N — сигнал на выходе блока вычисле> ния потерь 9; 1. о и U — уровни дискриминации, N Ц ), N (Ц, ) — сигналы на выходах соответственно счетчиков импульсов 7 и 8, 4 ил.

1595380

Изобретение о ;осится к сельскому хозяйству, а !-:.енно к автоматизации полеводства., Целью изобрет . » является повы- . шение точности и=-..ерений, На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 -экспери.ментальная гистограмма амплитудного распределителя сигналов пьезоэлектрического датчика; на фиг.3 — за1 висимости количества сигналов датчи—

10 ка от уровня дискриминации для двух ,значений потерь; на фиг,4 — усредненНая функция распределения вероятности.15

Устройство содержит пьезоэлектрический датчик 1, высокочастотный фильтр 2, усилитель 3, задатчик уров— ней дискриминации 4, два амплитудных дискриминатора 5 и 6, два счетчика 20 импульсов 7 и 8, блок вычисления потерь 9 и индикатор потерь 10. Выход датчика 1 через последовательно соединенные фильтр 2 и усилитель 3 подключен к первым входам амплитудных 25 дискриминаторов 5 и 6. К второму входу амплитудного дискриминатора 5 подключен первый выход задатчика уровней дискриминации 4, второй выход которой подключен к второму входу амплитудного дискриминатора 6. Выход первого амплитудного дискриминатора

5 через первый счетчик 7 подключен к первому входу блока вычисления потерь 9, к второму входу которого че35 рез второй счетчик 8 подключен выход второго амплитудного дискриминатора

6. Третий и четвертый входы блока 9 соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика уровней дискриминации 4, а выход блока 9 соединен с входом индикатора 1О.

Принцип измерения потерь данным устройством основан на установленной экспериментально экспоненциальной форме амплитудного распределения сигналов пьезоэлектриче KHx датчиков от просеявшихся зерен., На фиг ° 2 в качестве примера приведена экспериментальная гистограмма амплитудного распределения сигналов пьезоэлектрического датчика указателя потерь "УПЗ". Гистограмма получена в реальных условиях работы комбайна "СК-5" на обмолоте пшеницы, Датчик прикреплен к заднему концу

55 . днища второй клавиши соломотряса.

Коэффициент усиления сигналов равен

50 По осям графика отложены: где N — суммарное число сигналов

;Е датчиков, а так как N = N(U > — — О) (3) то f(U ) = Ъ е Ъ

Ч, (4)

Функция f (U „) представляет собой функцию распределения вероятности сигналов с амплитудой U ) П, .

На фиг.4 приведена усредненная функция распределения вероятности для пяти опытов. Штрих-пунктиром указаны границы зоны разброса экспериментальных кривых. Нз графиков видно, что функции распределения вероятности сигналов с амплитудами

U 1 практически не зависят от ин1 тенсивности намолота и потерь зерна, а определяются только параметрами самого датчика. Это обстоятельство использовано для построения алгоритма определения количества просеивающихся на датчик зерен независимо от установленных - уровнеи дискриминации и коэффициентов усиления входных усилителей.

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

N(U ) = — ехр(— Ъц 1 ) ° (5)

%, Ъ

У

N(Q) = Ъ exP(- bUq ).. (6)

Отсюда определяются параметры экспоненты

nag )

1n n(q,)

b= — —- Б,,— амплитуда сигнала, MR; N — количество сигналов данной амплитуды.

На фиг.3 приведены зависимости количества сигналов датчика от уровня дискриминации для двух значений потерь. Кривая I — потери 0,6%, влажность 14%; кривая II — потери 5,5%, влажность 27%. Зависимости имеют экспоненциальный вид и описываются выражением

11= (U ) = — 1-p(-Ъ U ) а

Ч Ъ

Э (1) где U — уровень дискриминации, N (U ) — число сигналов при уров1 не дискриминации U а, b — коэффициенты.

Пронормируем функцию распределения

f-(U) -=

N(U ) (2)

1595380 6

11(П

Подставляя в выражение (3) значения "а" и "Ъ" получаем

1 уровня дискриминации. Эти импульсы подсчитываются первым счетчиком 7.

Второй амплитудный дискриминатор 6 выделяет импульсы с амплитудой, большей второго уровня дискриминации, Эти имгульсы подсчитываются вторым счетчиком 8. Полученные в счетчиках

7 и 8 за единицу времени значения в виде кодов поступают соответственно на первый и второй входы блока вычисления потерь 9, в котором в соот- . ветствии с выражением

N(U )1n-- †-

N{Ug< 4 < 1 { <.г

N = И{У )ехр — --- — — — -"

2 Uq — U

:10

15 практически не регистрируются сигнал< вычисляют истинное число просеявшихлы от незерновых частиц обмолачивае- ся на датчик зерен. Полученное число

20 отображается на индикаторе О.

Формула и з обретения

Устройство для измерения потерь зерна за молотилкой комбайна, содержащее пьезоэлектрический датчик, высокочастотный фильтр, усилитель, первый амплитудный дискриминатор, пер25 индикатором потерь, причем блок вычисления потерь выполнен с возможностью реализации следующей функции, N(U )1n- —M(17

Ng N(U )ехр = — — — — — — — - . (9) Ь N(U+ )

О<„,: Ug

Таким образом, задавая два различных уровня дискриминации U «и U>

< 2 и подсчитав число сигналов за единицу времени при этих уровнях по выражению (9), можно определить суммарное число зерен, просеявшееся на датчик.

При этом настройка прибора заключается в установке таких уровней дискриминации Б и U, при которых мого вороха. Это можно осуществить вторично перемолачивая уже обмолоченный ворох. Тогда при работе комбайна рассчитанное по выражению (9) количество зерен не зависит ни от установленных уровней дискриминации, ни от коэффициента усиления. Это в значительной степени упрощает тарировку и повышает точность измерения потерь при измерении свойств хлебной массы и условий уборки, Устройство работает следующим образом.

Просеявшиеся через соломотряс зерна и частицы незернового вороха падают на пбверхность пьезоэлектрического датчика 1, который вырабатывает импульсы напряжения различной амплитуды, зависящей как от вида частицы, так и от ее физико-механических свойств и скорости при соударении и угла удара. Фильтр 2 отсекает низкочастотные помехи, которые порождаются вибрациями рабочих органов комбайна и имеют спектр в полосе от 0 до 4-5 кГц. Усилитель 3 усиливает прошедшие через фильтр сигналы в 50100-раз и подает их на первые входы амплитудных дискриминаторов 5 и Ь. . Задатчиком уровней дискриминации 4 задают два различных уровня дискриминации, например 2 и 4 В, один из которых является задающим для первого амплитудного дискриминатора, а второй — для второго 6. Значения этих уровней, кроме того, подаются на третий и четвертый входы блока 9. Первый амплитудный дискриминатор 5 разрешает прохождение на его выход импульсов с амплитудой, большей первого вый счетчик импульсов и индикатор потерь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерений, оно снабжено задатчиком уровней дискриминации, вторым амплитудным дискриминатором, вторым счетчиком импульсов и блоком вычисления потерь, причем выход пьезоэлектрического датчика через последовательно соединенные высокочастотный фильтр и усилитель подключен к первым входам амплитудных дискриминаторов, при

40 этом выход первого амплитудного дискриминатора через первый счетчик импульсов подключен к первому входу блока вычисления потерь, выход второго амплитудного дискриминатора через второй счетчик импульсов подключен к второму входу блока вычисления потерь, кроме того первый выход зацгтчика уровней дискриминации соединен с вторым входом первого амплитудного дискриминатора и третьим входом блока вычисления потерь, а второй выход задатчика уровней дискриминации соединен с вторым входом второго амплитудного дискриминатора и четвертым входом блока вычисления

55 потерь, выход которого соединен с

l595380 выЮВО у,в

Фиг. 2

Фиг. 3

N(V )1

N y 1

N> N(U )ехр9i 0(Б

Ф1 Uq Бс где 0 — сигнал на выходе блока числения потерь;

?630 . 2480 . Мао

N(U )

N(Uqа)

"ь

%й сигнал на первом входе; сигнал на втором, входе; сигнал на третьем входе; сигнал на четвертом входе.

1595380,88,48 3,28 4,08 4,88 S, Фиг.4.

Составитель Е,Павлов

Редактор Н.Швыдкая Техред M.Õîäàíè÷ Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2863 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101