ПРОБООТБОРНИК ВОЗДУХА

Полезная модель относится к техническим средствам отбора проб для анализа микрочастиц, содержащихся в воздухе над растениями с целью индикации спор фитопатогенных грибов и других микроорганизмов. Полезная модель может быть использована при фитосанитарном мониторинге посевов сельскохозяйственных культур с помощью дистанционно управляемых летательных аппаратов (БПЛА) в целях раннего обнаружения очагов заражения грибными болезнями.
Известен определитель заспоренности растений (патент РФ на полезную модель №100621, опубл. 20.12.2010, Бюл. №35), который содержится корпус с размещенными в нем аспиратором и стеклодержателем с предметным стеклом. Корпус снабжен откидывающейся крышкой, снабженной щелевым патрубком.
Это устройство не может использоваться на БПЛА для отбора нескольких отдельных проб воздуха без посадки. Каждая последующая проба требует возвращения аппарата к месту посадки и перевода стеклодержателя на следующую позицию. Такой режим вызывает перерасход энергии и делает использование летательного аппарата не рациональным.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является техническое решение (патент РФ на полезную модель №171238, опубл. 25.05.2017, Бюл. №15), в котором имеется корпус с размещенными в нем аспиратором и стеклодержателем с предметным стеклом. Корпус снабжен откидывающейся крышкой, с присоединенным щелевым патрубком. В корпусе также размещен электромагнитный механизм, связанный со стеклодержателем посредством зубчатой рейки.
Недостатками такой конструкции является сложность электромагнитного механизма для дистанционного дискретного перемещения стеклодержателя, требующего дополнительных элементов для разблокировки при замене предметного стекла, при этом все составляющие элементы механизма утяжеляют устройство в целом, а также большое энергопотребление для питания обмотки электромагнита в течение времени отбора пробы
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая модель, заключается в создании энергоэкономичного и облегченного устройства для отбора проб воздуха над растениями, позволяющего эффективно осуществлять фитосанитарный мониторинг с помощью БПЛА на больших посевных площадях сельскохозяйственных культур по дистанционным командам оператора.
Достижение указанного технического результата обеспечивает пробоотборник воздуха, содержащий корпус с размещенными в нем аспиратором и стеклодержателем с предметным стеклом, щелевой патрубок, установленный на откидывающейся крышке, а также размещенный в корпусе винтовой механизм, состоящий из валика с резьбовым участком, связанного с одной стороны со стеклодержателем посредством пружинного лепестка, имеющего в нижней части загиб с дугообразной выемкой с радиусом равным внутреннему радиусу резьбы валика, а с другой - с мотор-редуктором и электронным таймером, питающимися от бортовой сети через стабилизатор напряжения. Включение пробоотборника в работу осуществляется дистанционно по команде оператора с помощью пульта управления.
На фиг. 1 представлен общий вид пробоотборника.
Пробоотборник содержит корпус 1 с крышкой 2 и шарнирами 3, стеклодержатель 4 с предметным стеклом 5, щелевой патрубок 6, направляющие 7, аспиратор 8, разъем питания 9 и винтовой механизм, состоящий из валика 10 с резьбовым участком, мотор-редуктор 11, электронный таймер 12, пружинный лепесток 13 и стабилизатор напряжения 14. Верхняя часть лепестка 13 прикреплена к стеклодержателю 4, а нижняя часть изогнута и имеет дугообразную выемку с радиусом равным внутреннему радиусу резьбы валика для их сцепления.
На фиг. 2 схематично показано сцепление пружинного лепестка со стеклодержателем и винтовым валиком.
Работает пробоотборник следующим образом.
При подготовке к отбору серии проб воздуха открывают крышку 2 пробоотборника, в стеклодержатель 4 укладывают предметное стекло 5 (подложка), покрытое удерживающим составом (например, вазелином), смазанной поверхностью к щелевому патрубку 6. После чего нажимают на правую боковую сторону стеклодержателя 4 и сдвигают его до упора влево. При смещении влево пружинный лепесток 13 выходит из зацепления с винтовым валиком 10 и с небольшим усилием переводится на исходную позицию и снова сцепляется с винтовым валиком 10 за счет усилия пружины. После этого закрывают крышку 2 пробоотборника и он готов к использованию по назначению. Пробоотборник устанавливают на беспилотном летательном аппарате и соединяют с бортовой электрической сетью, коммутируемой дистанционно. Электропитание при подаче через разъем 9 поступает на стабилизатор 14, затем на таймер 12. Таймер 12 срабатывает и подает питание на мотор-редуктор 11, который, вращая винтовой валик 10, сообщает движение стекло держателю 4. После истечения заданного времени, определяемого временем перевода предметного стекла 5 на первую пробу, таймер 12 переключается, отключает мотор-редуктор 11 и подает питание на электродвигатель аспиратора 8. При работающем аспираторе 8 в полости корпуса 1 создается разрежение и окружающий воздух вместе с содержащейся в нем твердой примесью засасывается у верхнего среза патрубка 6 внутрь и с высокой скоростью направляется к нижнему отверстию патрубка 6, где резкое изменение направления потока приводит к инерционному выделения аэрозольных частиц из потока. Последующие дистанционные включения и выключения питания пробоотборника обеспечивают дискретное перемещение предметного стекла 5 относительно щелевого патрубка 6. Наличие электронного стабилизатора 14 позволяет получить равные по длине участки смещения стеклодержателя 4 относительно щелевого патрубка 6. При отборе пробы электроэнергия расходуется преимущественно для работы аспиратора 8 и этим обеспечивается высокая энергоэкономичность устройства.
Летательный аппарат запускают и, после перемещения в зону отбора проб, оставляют на заданной высоте (или совершают ограниченное возвратно-поступательное движение), после чего по команде оператора включают питание пробоотборника. Продолжительность отбора пробы воздуха определяется оператором. Микрочастицы, содержащиеся в пробе воздуха, под действием сил инерции осаждаются на покрытии предметного стекла, создавая отпечаток (реплику). Использование в предлагаемом устройстве новых элементов (винтового механизма вместо электромагнитного) позволяет снизить массу пробоотборника, в широких диапазонах менять количество проб (от одной до 10) и режим отбора (непрерывный и дискретный). После завершения отбора проб предметное стекло извлекают из прибора и просматривают с помощью биологического микроскопа, идентифицируют и подсчитывают осажденные биологические объекты.
Результаты анализа проб используются для индикации спор фитопатогенных грибов или других инфекционных частиц с целью ранней диагностики заболеваний сельскохозяйственных растений.