Способ обработки семян сельскохозяйственных культур

 

Изобретение относится к технологии обработки семян перед посевом. Техническим результатом является повышение всхожести семян за счет их биорезонансной стимуляции перед посевом. Семена при этом обрабатывают низкочастотным электромагнитным полем с последующей обработкой лазерным излучением красного диапазона. 2 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам обработки семян сельскохозяйственных культур перед посевом.

Известен способ обработки семян (патент Великобритании N 2276525, 1993 г., МПК A 01 C 1/00), где семена подвергают облучению ИК-светом с длиной волны 720 нм.

Наиболее близким к предлагаемому способу является облучение электромагнитными волнами с длиной 12 - 750 см при одновременном перемешивании и нормальном давлении с последующим воздействием на семена ультразвуком (патент Японии (IP) 5087203 B4, 1993 г.), Недостатком известного способа является его дороговизна, необходимость перемешивания семян из-за низкой проникающей способности в семена электромагнитных волн указанного диапазона; наличие движущихся деталей, приводящее к снижению надежности установки; сложность и высокая стоимость технической реализации генератора электромагнитных волн диапазона 12 - 750 см, а также высокое энергопотребление.

Техническим решением задачи является повышение всхожести семян за счет их биорезонансной стимуляции перед посевом.

Задача достигается тем, что на семена воздействуют низкочастотным электромагнитным полем с частотой 10 - 30 Гц с последующей обработкой лазерным излучением красного диапазона (длина волны 610 - 680 нм).

Новизна заявляемого способа состоит в том, что его применение ведет к 1) упрощению устройства для обработки семян, выражающееся в отсутствии необходимости перемешивания семян при обработке; 2) упрощению схемотехнического решения генератора, электромагнитного поля; 3) несложности реализации экологической безопасности при эксплуатации устройства; 4) низкому расходу электроэнергии на обработку (0,011 кВт·час 1 кг семян).

Описанный способ обработки дал увеличение всхожести семян подсолнечника сорта "Пионер" на 35% по сравнению с контролем.

По данным патентной и научно-технической литературы не выявлена заявляемая совокупность признаков направляемого технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена технологическая схема обработки семян; на фиг. 2 - принципиальная схема.

Способ обработки семян осуществляется следующим образом. Семена из бункера 1 пропускают через камеру с катушкой 2, а затем через камеру 3, где семена подвергаются обработке лазерным излучением.

Принципиальная схема установки для обработки семян низкочастотным электромагнитным полем, представленная на фиг.2, состоит из: 1) задающего генератора, предназначенного для получения сигнала необходимой частоты, выполненного по схеме с мостом Вина на операционном усилителе (ОУ) DA1; 2) частотомера, контролирующего частоту генератора; 3) интегрального усилителя мощности (УМ) DA2, предназначенного для усиления сигнала до необходимой мощности; 4) излучателя, представляющего собой многослойную катушку, предназначенного для облучения семян;
5) источника постоянных напряжений (на схеме не показан), обеспечивающего питание ОУ и УМ;
6) низкочастотного вольтметра, контролирующего напряжение на выходе усилителя мощности.

Поскольку каждому конкретному сорту семян соответствует некоторое оптимальное для получения наилучшей всхожести значение частоты f₀ электромагнитного поля, необходим расчет цепи R₁R₂C₁С₂ задающего генератора. А для достижения оптимального значения магнитной индукции B₀ электромагнитного поля и максимального КПД устройства необходим расчет катушки излучателя.

Расчет цепи R₁R₂C₁C₂ для оптимальной частоты f₀ производился на основе следующей формулы:
f_o= 1/(2πRC), (1)
где R = R₁ = R₂; C = C₁ = C₂.

В связи с тем, что коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи (резисторы R₃, R₄) в схеме с мостом Вина должен равняться 1/3, для этих резисторов должно выполняться соотношение R₃ = 2R₄. Для получения высокой стабильности частоты температурный коэффициент сопротивления резисторов R₁, R₂ и температурный коэффициент емкости конденсаторов C₁, C₂ должны быть близкими или равными по абсолютной величине и противоположными по знаку. Кроме того, величины R₁ - R₄ должны быть меньше дифференциального входного сопротивления ОУ. С другой стороны величины R, R₃ + R₄ должны быть больше минимального сопротивления нагрузки ОУ. Используемый в устройстве ОУ К140УД6А имеет дифференциальное входное сопротивление 1 МОм и минимальное сопротивления нагрузки 1 кОм. С учетом этого для оптимальной частоты f₀ = 18 Гц были выбраны следующие номиналы элементов моста Вина: R₁ = R₂ = 27 кОм, C₁ = C₂ = 0,33 мкФ, R₃ = 20 кОм, R₄ = 10 кОм.

Расчет катушки излучателя базируется на формуле, связывающей амплитудное значение магнитной индукции B с амплитудным значением тока I_m, протекающего по катушке:
B = LI_m/(wS), (2)
где L - индуктивность катушки, w - число витков катушки, S - площадь поперечного сечения катушки. Поскольку для получения максимального КПД установки амплитуда переменного напряжения U_m на выходе УМ должна быть максимальной при номинальном напряжении питания U_п УМ, при расчете катушки необходимо исходить из значения U_m, которое при U_п = 16 В составляет не более 6.5 В. Для этого формулу (2) перепишем в виде:
B = LU_m/(wSR_полн), (3)
где R_полн - полное сопротивление катушки, равное
R_полн= {(r²+(2πf_oL)²}^1/2, (4)
где r - активное сопротивление катушки.

Индуктивность катушки (в микрогенри) связана с числом витков формулой, приведенной в справочнике "Малогабаритная радиоаппаратура" (авторы - Р.М. Терещук, К.М. Терещук, А.Б. Чаплинский, Л.Б. Фукс, С.А. Седов):

где D - средний диаметр намотки, см; l - длина намотки, см; d - диаметр провода, мм.

Активное сопротивление катушки r также зависит от числа витков:
r = 4ρDw/d², (6)
где ρ - удельное сопротивление провода.

Подставляя выражения (5) и (6) в (4), а выражения (4) и (5) в (3), и полагая B = B₀, получим уравнение, связывающее оптимальное значение магнитной индукции B₀ с геометрическими и электрофизическими параметрами катушки и переменным напряжением на ней:

С целью предотвращения теплового повреждения провода на величину его диаметра накладывается ограничение:
d ≥ 0.02 (I_m)^1/2, (8)
где I_m = U_m/R_полн. Подставляя в (8) выражение (4), получим:

Решая уравнение (7) с условием (9), получим необходимые значения числа витков и диаметра провода.

Рассчитанная по приведенной методике катушка излучателя имеет следующие параметры: внутренний диаметр - 2.8 см, внешний диаметр - 8.4 см, длина - 2.8 см, количество витков - 2900, диаметр провода - 0.45 мм, индуктивность - 0.23 Гн, активное сопротивление - 60 Ом. Мощность потребляемая устройством от сети переменного тока не превышает 10 Вт.

Принцип действия устройства состоит в следующем. При включении устройства в сеть на ОУ подается двуполярное напряжение ± 10 В, а на УМ - однополярное +16 В. При этом происходит возбуждение задающего генератора, на выходе которого появляется синусоидальный сигнал оптимальной частоты f₀ = 18 Гц и амплитудой около 7 В. Через регулятор уровня R₅ этот сигнал подается на вход УМ, который усиливает его до мощности, необходимой для работы излучателя. Усиленный сигнал подается на катушку излучателя, в которой возникает электромагнитное поле, оказывающее биорезонансное воздействие на семена помещенные внутрь катушки.

В результате проведенных исследований были определены оптимальные для получения наилучшей всхожести семян значения частоты и амплитуды электромагнитного поля, а также длительности облучения. Установлено, что зависимость всхожести от частоты имеет резонансный характер, причем ширина резонансного пика составляет не более 1 Гц. Оптимальное значение амплитуды электромагнитного поля соответствует амплитудному значению напряжения на катушке, лежащему в пределах от 5 до 6.5 В. Оптимальная длительность облучения лежала в пределах 60 - 80 минут. Обработанные таким образом семена сразу же подвергаются обработке лазерным излучением красного диапазона (635 нм). Достоверное увеличение всхожести семян составляет от 14 до 40% для разных культур.

Формула изобретения

Способ обработки семян сельскохозяйственных культур, включающий обработку семян электромагнитными волнами, отличающийся тем, что на семена воздействуют низкочастотным электромагнитным полем с последующей обработкой лазерным излучением красного диапазона (длина волны 610 - 680 нм).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2