Полевой опрыскиватель для автоматического регулирования технологического процесса внесения жидких минеральных удобрений
FIELD SPRAYER FOR AUTOMATIC CONTROL OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF LIQUID MINERAL FERTILIZATION

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может найти применение при оснащении машин для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений при пространственной изменчивости плодородия почв.
Известно техническое решение RU 251837 автоматического регулирования технологического процесса сельхозмашины для дифференцированного высева семян и регулирования внесения гранулированных минеральных удобрений как от скорости движения агрегата по частотным сигналам с энкодера, так и от местоположения, определяемого навигатором по программе, записанной на флэш-памяти, включающее энкодер, модуль частотного ввода, контроллер с дисплеем и флэш-памятью, навигатор, формирователь управляющих сигналов шаговых двигателей.
Недостатком известного устройства является невозможность регулирования жидких минеральных удобрений.
Известен опрыскиватель ОП-2500-18(A), включающий емкость для внесения жидких минеральных удобрений, насос, трехходовые краны, фильтр заборный, штанги с форсунками, блок регулировки давления с фильтром, блок распределения потока жидкости.
Недостатком известного опрыскивателя является невозможность дифференцированного внесения удобрений с учетом пространственной изменчивости плодородия почвы.
Известно техническое решение ЕА 10997 В1, 30.12.2008 для обработки полевых культур, устанавливаемого на транспортном средстве, которое обеспечивает поддержание на постоянном количественном уровне рабочей жидкости на единицу площади, независимо от изменений скорости движения транспортного средства. Регулирование расхода рабочей жидкости известного устройства представляет собой механическую передачу, соединенную с валом отбора мощности трансмиссии транспортного средства и валом привода насоса для обеспечения фиксированного соответствия расхода рабочей жидкости рабочей скорости движения транспортного средства для каждого передаточного отношения и выполненную с набором передаточных отношений для обеспечения работы распылителей заданной производительности в режиме, определяющем дозу внесения препарата на обрабатываемую поверхность.
Известно техническое решение для внесения жидких минеральных удобрений «BRAVO 18Х», выпускаемое фирмой «ARAG», которое выбрано в качестве прототипа, включающее энергетическое средство с панелью управления, емкость для внесения жидких минеральных удобрений, датчик скорости, заборный фильтр, центробежный насос, блок исполнительных механизмов, состоящий из клапана регулировки давления, расходомера, выпускных секционных клапанов, оборудованных механизмами регулировки обратного потока жидкости и штангами с форсунками.
Недостатком известных устройств является невозможность дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений как по составу, так и по количеству вносимых удобрений при пространственной изменчивости плодородия почвы.
Задачей предлагаемого изобретения является дифференцированное внесение жидких минеральных удобрений при высокой вариабельности элементов питания N, Р, K на конкретном поле.
Сложность решения этой задачи заключается в том, что изменением давления в системе подачи жидких комплексных удобрений с одной емкостью дифференцированного внесения осуществить нельзя.
При слишком малом давлении жидкость будет вытекать из распылителей струйками, а при очень большом будет образовываться на выходе форсунок туман, который будет разноситься ветром. Поэтому количественно менять дозу вносимых удобрений можно только в пределах 50%.
К тому же при одной емкости нельзя менять соотношение концентрации N, Р, K.
Техническая задача заключается в повышении урожайности сельскохозяйственных культур и снижения экологической нагрузки на почву за счет дифференцированного внесения минеральных удобрений как по составу, так и по количеству.
Техническая задача достигается тем, что полевой опрыскиватель с устройством автоматического регулирования технологического процесса внесения жидких минеральных удобрений, включающий энергетическое средство с панелью управления, емкость для внесения жидких минеральных удобрений, датчик скорости, общий магистральный канал подачи жидких минеральный удобрений, заборный фильтр, центробежный насос, блок исполнительных механизмов, состоящий из клапана регулировки давления, расходомера, выпускных секционных клапанов, штанг с форсунками, согласно изобретению снабжен блоком впускных клапанов, емкость для внесения жидких минеральных удобрений поделена на секции, каждая секция подключена к блоку впускных клапанов, общий магистральный канал подачи жидких удобрений с выхода впускных клапанов через заборный фильтр и центробежный насос подключен к блоку исполнительных механизмов, к которому подключен датчик давления с блоком обработки, к клапану регулировки давления подключен шаговый двигатель со схемой управления, панель управления выполнена в виде контроллера с видеотерминалом, флэш-памятью и навигатором, соединенного по интерфейсу RS-485 с модулем частотного ввода, модулем дискретного вывода и блоком обработки сигнала датчика давления, датчик скорости выполнен в виде энкодера, соединенного с одним из входов модуля частотного ввода, другой вход модуля частотного ввода соединен с расходомером, выходы модуля дискретного выхода соединены с шинами управления впускных, выпускных клапанов и схемой управления шаговым двигателем.
Изобретение поясняется чертежом.
На чертеже изображена принципиальная схема полевого опрыскивателя с устройством автоматического регулирования технологического процесса внесения жидких минеральных удобрений.
Полевой опрыскиватель с устройством автоматического регулирования технологического процесса внесения жидких минеральных удобрений содержит энергетическое средство с панелью управления 1, емкость для внесения жидких минеральных удобрений 2, датчик скорости 3, модуль частотного ввода 4, вычислительное устройство (контроллер) с видеотерминалом 5, навигатором 6, флэш-памятью 7, модуль дискретного вывода 8, блок впускных клапанов 9, заборный фильтр 10, центробежный насос 11, блок исполнительных механизмов, состоящий из клапана регулировки давления 12, расходомера 13, блока выпускных клапанов 14, датчика давления 15, блока обработки сигнала датчика давления 16, схемы управления 17 шагового двигателя 18, с осью вращения 19, магистрального канала подачи жидких удобрений 20, штанги с форсунками 21.
Полевой опрыскиватель с устройством автоматического регулирования технологического процесса внесения жидких минеральных удобрений работает следующим образом.
Движение энергетического средства 1 с емкостью для внесения жидких минеральных удобрений 2 регистрируется импульсными сигналами с датчика скорости 3, которые поступают на один из входов модуля частотного ввода 4. С выхода модуля частотного ввода 4, частота, преобразованная в цифровой код, по интерфейсу RS-485 подается в контроллер 5, где в соответствии с измеренной скоростью и местоположением, определяемым навигатором 6, определяется расход жидкости и норма внесения удобрений на каждом дискретном участке поля по программе, записанной в памяти контроллера 5 с флэш-памяти 7. В соответствии с этим расчетом контроллер 5 по интерфейсу RS-485 подает сигнал на открытие через модуль дискретного вывода 8 одного или нескольких из клапанов блока впускных клапанов 9, выбирая нужную концентрацию состав жидких минеральных удобрений по процентному содержанию N, Р, K для осуществления дифференцированного внесения удобрений. По магистральному каналу жидких минеральных удобрений 19 через заборный фильтр 10 центробежный насос 11 подает раствор минеральных удобрений на клапан регулировки давления 12. Эта жидкость поступает через расходомер 13 на блок выпускных клапанов 14, и далее на штанги распылителей жидкости. Если в процессе работы по программе необходимо отключить одну или несколько секций, то контроллер 5 по интерфейсу RS-485 подает команду на модуль дискретного вывода 8 закрытия соответствующего выпускного клапана, а чтобы давление в остальных форсунках распылителей оставалось неизменным, датчик давления 15 передает изменение давления через блок обработки сигнала датчика давления 16 по интерфейсу RS-485 в контроллер 5, который отрабатывает изменение давления, подавая через модуль дискретного вывода 8 команды на схему управления 17 шаговым двигателем 18, с осью вращения 19, меняющего проходное сечение клапана регулировки давления 12. Расходомер 13 осуществляет контроль за нормой расхода жидкости, подавая частотный сигнал на другой вход модуля частотного ввода 4 и далее информация о расходе жидкости в цифровом виде поступает в контроллер 5 по интерфейсу RS-485.
Использование опрыскивателя с заявленным принципом автоматического регулирования нормой внесения жидких минеральных удобрений с учетом пространственной изменчивости параметров плодородия поля по программе, занесенной с флэш-памяти 7, обеспечивает дифференцированное внесение удобрений, снижая экологическую нагрузку на окружающую среду и повышая урожайность сельскохозяйственных культур.