Фотосепаратор с системой акустических толкателей

Полезная модель относится к устройствам для сортировки сыпучих материалов по оптическим свойствам, например по цвету, и может быть использована для сортировки зерна с целью удаления примесей. Преимущественная область применения - промышленная сортировка сельскохозяйственной продукции.
Фотосепаратор является одним из наиболее качественных сортировщиков зернового материала, так как он позволяет сортировать материал не только по цвету, но и по сложным алгоритмам - элементам формы, размеру. Это позволяет выявить широчайший спектр примесей, мелких дефектов, незначительных повреждений продуктов и тем самым повысить качество очистки. Он применяется для работы в составе поточных линий послеуборочной обработки зерна, семян и при переработке крупы.
Известно устройство для сортировки зерна по цвету [1], включающее корпус, наклонный желоб с дорожками для направления зерна, средство для подачи зерна на желоб, оптические средства детектирования, содержащие детекторы, фон, находящийся в зоне формирования оптического изображения зерна, зону обнаружения зерна и средство для освещения фона и зерна в зоне обнаружения, содержащее хотя бы один вид источника света с заданным спектральным распределением энергии, блок анализа изображений зерна, блок для выдачи сигнала браковки, получаемого путем сравнения сигнала от детекторов с пороговым значением, эжекторные средства, расположенные ниже детекторов, отличающееся тем, что в качестве детекторов используются видеокамера на линейной матрице, средство для освещения содержит светодиоды, подключенные через коммутаторы к блоку питания, обеспечивающие коммутацию светодиодов в режиме чередования разных спектральных диапазонов средства освещения, блок управления средствами освещения, подключенный к коммутаторам, обеспечивающий включение светодиодов синхронно с экспозицией кадра на линейной матрице видеокамеры, фон представляет собой пластину из рассеивающего материала, с обратной стороны которой расположены группы светодиодов одного или разных спектральных диапазонов, подключенные к блоку управления светодиодами, который осуществляет управление их световыми потоками независимо друг от друга, в том числе с разными весовыми соотношениями различных спектральных групп, как в стационарном режиме, так и в режиме коммутации, синхронизированном с экспозицией линейной матрицы видеокамеры, причем все блоки управления подключены к центральному процессору.
Также известен мультиспектральный лазерный фотосепаратор [2], содержащий устройство транспортировки сортируемого материала, оптоволоконное устройство суммирования двух и более источников лазерного освещения, устройство развертки суммарного лазерного пучка в линию, сфокусированную в предметной плоскости регистрации изображения, устройство считывания и обработки изображения, устройство удаления дефектных материалов, отличающийся тем, что фотосепаратор содержит первое и второе устройства считывания изображения в прошедшем и отраженном свете, в каждом из которых содержатся коллиматорный и камерные объективы, дифракционная решетка, три и более монохромных линейных сенсора, сгруппированные ортогонально двум направлениям первого порядка спектрального разложения.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является Фотосепаратор [3], включающий корпус, панель управления, наклонный лоток, средство для подачи зерна на наклонный лоток, фоновые экраны, оптические средства детектирования для приема света от освещенного зерна и фоновых экранов, зону осмотра зерна, средства освещения фоновых экранов, и зерна в зоне осмотра, управляющего контура для вывода сигнала на отбраковку путем сравнения выводного сигнала от оптических средств детектирования с пороговым значением, эжекторы для подачи сжатого воздуха от компрессора, необходимые для отбраковки негодного зерна и расположенные снизу от оптических средств детектирования, блок сопел для направления потока сжатого воздуха с целью удаления негодных зерен, отличающийся тем, что панель управления содержит цифровой файл со звуковой рекламой, управляющий контур содержит программируемую интегральную схему с генератором частоты и делителями частоты, каждый из которых устанавливает частоту открывания эжектора в соответствие со ступенями в октавной системе.
В приведенных аналогах [1, 2] и прототипе [3], в качестве выталкивающей силы некондиционного зерна, используется узкий поток сжатого воздуха. Предварительно воздух нагнетается компрессором в общий баллон. Общий недостаток такого технического решения заключается в потреблении значительной мощности устройствами.
Задачей полезной модели является разработка фотосепаратора с системой акустических толкателей.
Техническим результатом полезной модели является снижение потребления мощности фотосепаратором.
Поставленная задача и технический результат достигаются сочетанием использования общих известных признаков, включающих корпус, панель управления, наклонный лоток, средство для подачи зерна на наклонный лоток, фоновые экраны, оптические средства детектирования для приема света от освещенного зерна и фоновых экранов, зону осмотра зерна, средства освещения фоновых экранов, и зерна в зоне осмотра, управляющий контур для вывода сигнала на отбраковку путем сравнения выводного сигнала от оптических средств детектирования с пороговым значением, и новым признаком, заключающимся в системе акустических толкателей, состоящей из 60 одинаковых каналов, каждый из которых включает в себя микроконтроллер, генератор звуковых частот, усилитель мощности, электродинамический преобразователь и концентратор.
Наличие системы акустических толкателей позволяет формировать и направлять акустическую волну, необходимую для отбраковки негодного зерна.
Предложенная полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид фотосепаратора с системой акустических толкателей; на фиг. 2 изображена блок-схема системы акустических толкателей.
Фотосепаратор (фиг. 1) состоит из корпуса 1, панели управления 2, наклонного лотка 3, средства 4 для подачи зерна на наклонный лоток 3, фоновых экранов 5, оптических средств 6 детектирования для приема света от освещенного зерна и фоновых экранов 5, зоны 7 осмотра зерна, средств 8 освещения фоновых экранов 5 и зерна в зоне 7 осмотра, управляющего контура 9 для вывода сигнала на отбраковку путем сравнения выводного сигнала от оптических средств 6 детектирования с пороговым значением, системы акустических толкателей 10, формирующей и направляющей акустическую волну, необходимую для отбраковки негодного зерна.
Система акустических толкателей 10 подключена к управляющему контуру 9 (фиг. 1) и состоит из 60 одинаковых каналов (фиг. 2), каждый из которых включает в себя микроконтроллер 11, генератор звуковых частот 12, усилитель мощности 13, электродинамический преобразователь 14 и концентратор 15.
Система акустических толкателей работает следующим образом. Запускающие импульсы от управляющего контура 9, поступают на микроконтроллер 11 (микросхема ATmega328), который, по переднему фронту сигнала о начале работы, запускает таймер задержки. Задержка необходима для компенсации времени пролета зерна от зоны осмотра к точке выталкивания. По истечению времени, запускается генератор звуковых частот 12, который вырабатывает импульс с необходимой частотой и длительностью. После генерации, микроконтроллер 11 переходит в режим ожидания следующего сигнала управления. Сгенерированный сигнал поступает на усилитель мощности 13 (микросхема РАМ4803, 3 Вт). Сигнал усиливается и поступает на электродинамический преобразователь 14 (динамик AIYIMA, 4 Ом, 3 Вт). Излученная акустическая волна фокусируется в концентраторе 15 и выталкивает детектированное негодное зерно.
В качестве электродинамического преобразователя можно выбрать динамик AIYIMA со следующими параметрами: 2 дюйма, 4 Ом, 3 Вт, 100 Гц-16 кГц. Усилитель мощности может быть разработан на микросхеме РАМ4803 и спроектирован на частоты 100-20000 Гц с максимальной мощностью 3 Вт. Микроконтроллер может быть реализован на микросхеме ATmega328.
Мощность электродинамических преобразователей, используемых в системе акустических толкателей - 3 Вт, следовательно, это мощность, необходимая для обработки одной струи зерна. В фотосепараторе будет установлено 60 электродинамических преобразователей, поэтому их суммарная потребляемая мощность не превысит 180 Вт.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемый фотосепаратор может быть реализован согласно приведенным описанию и рисунком с использованием известных и широко распространенных компонентов.
Литература
1. Устройство для сортировки зерна по цвету. Патент 2403100 RU от 27.10.2008, В07С 5/342.
2. Мультиспектральный лазерный фотосепаратор. Патент 2605894 RU от 24.07.2015, В07С 99/00.
3. Фотосепаратор. Патент 2607537 RU от 21.10.2015, В07С 5/34 2.