УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ РАСТЕНИЙ
DEVICE FOR MAGNETIC-PULSE PROCESSING OF PLANTS

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам стимуляции развития и роста растений путем их импульсного омагничивания.
Известно устройство, которое состоит из формирователя импульсов электрического тока и излучателя магнитного поля. Формирователь содержит блок питания, конденсаторный накопитель электрической энергии, ключевой блок и блок управления ключевым устройством. Блок питания соединен с конденсаторным накопителем и блоком управления ключевым блоком, который подключен к управляющему входу ключевого блока, а конденсаторный накопитель и последовательно соединенный с ним ключевой блок подключены на выходе формирователя к излучателю магнитного поля, выполненному в виде соленоида. На вход формирователя подается переменное напряжение промышленной сети 220 В, 50 Гц. В течение положительного полупериода ключевой блок закрыт и происходит заряд конденсаторного накопителя через блок питания. В отрицательный полупериод блок открывает ключевой блок и происходит разряд конденсаторного накопителя на соленоид, что создает импульс магнитного поля в излучателе (См. Патент РФ №2083070, 1993 г., кл. A01C 1/00, БИ №19, 1997 г.).
Однако это устройство может работать только на одной частоте следования магнитных импульсов - частоте сети 50 Гц и не позволяет проводить обработку растений разнонаправленными импульсами магнитной индукции.
Известно также устройство для магнитно-импульсной обработки растений, содержащее источник бесперебойного питания, соединенный с входом блока питания, общая шина и первый выход которого подключены к цепи питания логических элементов, а второй выход соединен с входом первого ключа, первые накопительный конденсатор и индикатор напряжения, первые выводы которых соединены с первым выводом вертикальной катушки индуктора, второй вывод которой соединен с первым выводом второго ключа, а вторые выводы первого накопительного конденсатора, первого индикатора напряжения, второго и третьего ключей соединены с общей шиной блока питания, задающий генератор, выходом соединенный с входом делителя частоты и вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, первый вход которого соединен с десятым выводом пульта управления и первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом блока питания, m-выходов делителя частоты подключены к m-входам первого коммутатора, выход которого через первые одновибратор и усилитель-формирователь соединен с управляющим входом третьего ключа, m-выход делителя частоты соединен с первым входом второго коммутатора и входом десятичного счетчика, выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, второй элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй входы которого соединены, соответственно, с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ и выходом второго коммутатора, десятичный счетчик-дешифратор, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ-НЕ, а его с нулевого по девятый выходы соединены с нулевого по девятый входами пульта управления, нулевой выход десятичного счетчика-дешифратора соединен с нулевыми входами сброса десятичного счетчика, делителя частоты и входом первого элемента НЕ, второй усилитель-формирователь, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, первый диод, в него дополнительно введены второй, третий, четвертый и пятый диоды, первый, второй и третий выключатели, второй и третий накопительные конденсаторы, второй и третий индикаторы напряжения, горизонтальная катушка индуктора, первое и второе сферические зеркала, источник инфракрасного излучения, импульсная газоразрядная лампа, блок поджига, второй элемент НЕ, второй и третий одновибраторы, блок звуковой сигнализации, при этом выход первого ключа через источник инфракрасного излучения соединен с анодами первого, второго и третьего диодов, катоды которых соединены с первыми выводами, соответственно первого, второго и третьего выключателей, вторые выводы которых соединены соответственно, с первым выводом первого накопительного конденсатора, с первыми выводами второго накопительного конденсатора, второго индикатора напряжения и горизонтальной катушки индуктора, с первыми выводами третьего накопительного конденсатора, третьего индикатора напряжения, блока поджига и импульсной газоразрядной лампы, а вторые выводы второго и третьего накопительных конденсаторов, второго и третьего индикаторов напряжения, блока поджига и импульсной газоразрядной лампы соединены с общей шиной блока питания, второй вывод горизонтальной катушки индуктора подключен к первому выводу третьего ключа, третий вывод блока поджига соединен с электродом поджига импульсной газоразрядной лампы, третьи выводы первого и второго выключателей соединены с анодами четвертого и пятого диодов, а их катоды подключены к третьему выводу третьего выключателя, пятый и четвертый выводы соответственно первого и второго выключателей соединены с выходом второго усилителя-формирователя, а пятые выводы второго и третьего выключателей соответственно соединены с выходом первого усилителя-формирователя и управляющим входом блока поджига, управляющий вход первого ключа подключен к выходу первого элемента НЕ, вход второго элемента НЕ подключен к выходу первого коммутатора, а выход второго элемента НЕ через второй одновибратор соединен с входом второго усилителя-формирователя, вход третьего одновибратора подключен к нулевому входу сброса делителя частоты, а выход третьего одновибратора соединен с входом блока звуковой сигнализации, индуктор выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных катушек рядовой намотки с шагом, равным не менее двум диаметрам обмоточного провода, намотанных на прямоугольных каркасах, один из которых находится в полости другого, при этом на каждой из двух противоположных сторон каркаса обмотки горизонтальной катушки выполнены окна, вплотную к которым установлены совместно с сферическими зеркалами, направленными во внутрь ее полости, с одной стороны источник инфракрасного излучения, а с противоположной ей - импульсная газоразрядная лампа (см. Патент РФ №2253222, 29.12.2003 г., кл. A01G 7/04, Бюл. №16, 2005 г. Устройство для магнитно-импульсной обработки растений).
Однако данное устройство для магнитно-импульсной обработки растений может использоваться только для осуществления последовательного одночастотного воздействия на растения импульсов магнитной индукции, чередующихся с частотой повторения в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Кроме того, оно не позволяет проводить обработку растений в режиме свипирования частоты следования и разнонаправленными импульсами магнитной индукции, вызывающими положительные реакции развития у трудноукореняемых растений.
Наиболее близким техническим решением из известных является устройство для магнитно-импульсной обработки растений, содержащее источник бесперебойного питания, первым выходом соединенный с первым входом блока питания, первыми выводами первого элемента ограничения тока и монохромного излучателя света, второй выход источника бесперебойного питания соединен со вторыми выводами входов блока питания и схемы выпрямителя, минусовые выводы выходов которых соединены общей шиной со вторыми выводами индикатора напряжения, первого, второго, третьего и четвертого накопительных конденсаторов, первого и второго ключей, общая шина и третий вывод плюсового выхода стабилизированного напряжения блока питания подключены к цепи питания логических элементов и блоков, третий ключ, выход которого соединен с первым выводом входа схемы выпрямителя, плюсовый вывод выхода которой подключен ко второму входу первого переключателя, выходом соединенного с анодом первого диода, катод которого соединен с первыми выводами индикатора напряжения, первого накопительного конденсатора и первой катушки индуктора, второй вывод которой соединен с первым выводом первого ключа, управляющий вход которого подключен к выходу первого усилителя-формирователя, второй усилитель-формирователь, выходом соединенный с управляющим входом второго ключа, пульт управления, подключенный к управляющему входу цифрового таймера, выход которого через элемент гальванической развязки соединен с управляющим входом третьего ключа, а через последовательно соединенные первые элемент НЕ и одновибратор соединен с входом блока звуковой сигнализации, задающий генератор, выходом соединенный с входом цифрового таймера и со счетным С-входом делителя частоты, R-вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, девять выходов делителя частоты подключены к девяти входам первого коммутатора, выход которого через второй одновибратор соединен с входом первого усилителя-формирователя, а через второй элемент НЕ соединен с входом третьего одновибратора, выход которого подключен к входу второго усилителя-формирователя, второй и третий диоды, катоды которых соединены с первыми выводами соответственно второго и третьего накопительных конденсаторов, четвертый, пятый и шестой диоды, второй и третий переключатели, второй коммутатор и вторую катушку индуктора, идентичную первой катушке индуктора, которые намотаны в два провода одного направления и размещены на полом каркасе из диэлектрика, в него дополнительно введены второй элемент ограничения тока, третий коммутатор, синхронно связанный с первым и вторым коммутаторами, двухпозиционное электромагнитное реле с двумя группами нормально замкнутых контактов соответственно первого с третьим и второго с пятым, при этом первый и второй входы второго переключателя соединены со вторыми выводами соответственно монохромного излучателя света и первого элемента ограничения тока, первый, второй, третий и четвертый входы второго коммутатора соединены через второй элемент ограничения тока с первым выходом источника бесперебойного питания, а выход второго коммутатора соединен со вторым входом второго переключателя, выход которого соединен с входом третьего ключа, катоды четвертого, пятого и шестого диодов соединены с катодом первого диода, второй и третий входы третьего коммутатора соединены с анодом четвертого диода и первым выводом второго накопительного конденсатора, четвертый и пятый входы третьего коммутатора соединены с анодами второго и пятого диодов и первым выводом третьего накопительного конденсатора, шестой, седьмой, восьмой и девятый входы третьего переключателя соединены с анодами третьего и шестого диодов и первым выводом четвертого накопительного конденсатора, выход третьего коммутатора соединен с катодом первого диода и первым переключающим контактом первой группы контактов двухпозиционного электромагнитного реле, второй переключающий контакт второй группы контактов которого соединен с первым выводом второго ключа, третий контакт первой группы контактов и шестой контакт второй группы контактов двухпозиционного электромагнитного реле соединены с первым выводом второй катушки индуктора, второй вывод которой соединен с четвертым и пятым контактами соответственно первой и второй группы контактов двухпозиционного электромагнитного реле, минусовой вывод обмотки которой соединен с общей шиной, а плюсовый вывод соединен с выходом третьего переключателя, второй вход которого соединен с четвертым выводом плюсового выхода напряжения блока питания (см. Патент РФ №2296457, опуб. 10.04.2007 г., кл. A01G 7/04. Устройство для магнитно-импульсной обработки растений - прототип).
Однако данное устройство для магнитно-импульсной обработки растений может использоваться только для осуществления на растения последовательного одночастотного магнитно-импульсного воздействия. Оно непригодно для обработки растений в режиме свипирования частоты следования импульсов магнитной индукции, стимулирующих развитие и адаптацию растений во внешней среде. Устройство использует сложный индуктор с двумя катушками одновременной намотки. Ненадежно в работе из-за контактов реле, которые разогреваются и увеличивают сопротивление цепи при прохождении через них больших импульсных токов. Амплитуда импульсов магнитной индукции дополнительно подвержена воздействию паразитной модуляции на удвоенной частоте пульсаций питающей сети из-за особенностей коммутации ключей. Затруднен поиск активной частоты следования импульсов магнитной индукции, определяющей повышение функциональной активности обрабатываемой культуры растений и реализация целевой программной обработки определенных культур растений.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства, пригодного для осуществления воздействия на растения периодической последовательностью однополярных и разнополярных импульсов магнитной индукции стабильной амплитуды, излучаемых одним и тем же индуктором в расширенном частотном диапазоне, с возможностью свипирования (сканирования по частоте следования импульсов), а также определения активных частот воздействия и проведения обработки импульсами магнитной индукции как в режиме реального времени, так и с помощью предварительно подготовленных программ обработки, нацеленных на вполне определенные культуры растений для повышения объема и качества продукции растениеводства.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для магнитно-импульсной обработки растений, содержащее источник бесперебойного питания, выходом соединенный с входом стабилизированного блока питания и через тумблер с входом регулируемого выпрямителя, минусовый выход которого соединен первой общей шиной со вторыми выводами накопительного конденсатора, первого и второго ключей, стабилизированный блок питания, плюсовый вывод и общая шина которого подключены к цепи питания логических элементов, схем и блоков, элемент ограничения тока, соединенный через третий ключ с анодом первого диода, катод которого подключен к первому выводу накопительного конденсатора и катодам второго и третьего диодов, аноды которых соединены с катодами соответственно четвертого и пятого диодов, первый драйвер, выходом соединенный с управляющим входом третьего ключа, первый и второй синхронно связанные коммутаторы, выходы которых соответственно соединены через второй и третий драйверы с управляющими входами первого и второго ключей, индуктор, первый вывод катушки которого соединен с первым выводом второго ключа, элемент НЕ, выход которого через одновибратор подключен к входу блока звуковой сигнализации, в него дополнительно введены сглаживающий фильтр, плюсовым выходом соединенный с входом элемента ограничения тока, а первым и вторым выводами входа соответственно с плюсовым и минусовым выводами регулируемого выпрямителя, свипгенератор, усилитель-ограничитель с гальванической развязкой, формирователь сигналов управления, преобразователь серии импульсов в прямоугольный импульс, четвертый и пятый драйверы, четвертый и пятый ключи, трансформатор тока, активный выпрямитель, индикатор тока разряда, делитель напряжения, схема выборки-хранения, задатчик опорного уровня, схема сравнения, усилитель обратной связи, схема управления, при этом выход свипгенератора через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой соединен с входами формирователя сигналов управления и преобразователя серии импульсов в прямоугольный импульс, выход которого подключен к входу элемента НЕ, первый вывод формирователя сигналов управления соединен с входом первого драйвера, второй вывод соединен с управляющим входом схемы выборки-хранения, третий и четвертый выводы соединены с первым входом соответственно первого и второго синхронно связанных коммутаторов, пятый вывод соединен со вторым и третьим выводами соответственно первого и второго синхронно связанных коммутаторов, выходы которых соответственно через четвертый и пятый драйверы соединены с управляющими входами четвертого и пятого ключей, первые выводы которых соединены с первым выводом накопительного конденсатора и входом делителя напряжения, вторые выводы четвертого и пятого ключей соединены с анодами соответственно второго и третьего диодов, первые выводы первого и второго ключей соединены с катодами соответственно пятого и четвертого диодов, аноды которых подключены к первой общей шине, второй вывод катушки индуктора соединен со вторым выводом первичной обмотки трансформатора тока, первый вывод которой подключен ко второму выводу пятого ключа, вторичная обмотка трансформатора тока через активный выпрямитель соединена с индикатором тока разряда, выход делителя напряжения через схему выборки-хранения соединен со вторым входом схемы сравнения, первый вход которой соединен с задатчиком опорного уровня, выход схемы сравнения, через последовательно соединенные усилитель обратной связи и схему управления соединен с управляющим входом регулируемого выпрямителя.
Поставленная задача решается и тем, что свипгенератор состоит из персонального компьютера с установленной в него программой-утилитой генератора с функцией свипирования, а также и тем, что свипгенератор состоит из цифрового аудиоплеера с перенесенным в него командным звуковым файлом магнитной обработки из персонального компьютера.
Технический результат выражается в том, что благодаря введенным в предлагаемое устройство сглаживающему фильтру, свипгенератору, включающему в себя персональный компьютер с программой-утилитой генератора или цифровой аудиоплеер, усилителю-ограничителю с гальванической развязкой, формирователю сигналов управления, преобразователю серии импульсов в прямоугольный импульс, четвертому и пятому драйверам, четвертому и пятому ключам, трансформатору тока, активному выпрямителю, индикатору тока разряда, делителю напряжения, схеме выборки-хранения, задатчику опорного уровня, схеме сравнения, усилителю обратной связи, схеме управления и их электрическим связям удалось использовать простой индуктор с одной катушкой, проводить определение значений активных частот, а также осуществить целевое программное воздействие на культуры растений разнополярными и однополярными импульсами магнитной индукции стабильной амплитуды в расширенном частотном диапазоне с функцией свипирования (сканирования по частоте следования), с целью стимуляции их обменных процессов и адаптации к внешнему фактору среды.
Новизна предложенного технического решения состоит в введенных в предлагаемое устройство новых элементах, их электрических связях и электрических преобразованиях сигналов.
Проведенный нами анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующимися признаками, тождественными признакам предложенного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому нами техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».
Результаты проведенного дополнительного поиска известных решений показали, что заявленное изобретение не содержит признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.
Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда авторов изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Устройство для магнитно-импульсной обработки растений поясняется чертежом, где на фиг.1 дана электрическая структурная схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства, на фиг.3 - осциллограмма сигналов управления ключами экспериментального лабораторного образца устройства, на фиг.4 - осциллограмма разнополярных импульсов магнитной индукции, излучаемых индуктором (2), и сигнала управления (1) экспериментального лабораторного образца устройства.
Устройство для магнитно-импульсной обработки растений содержит источник бесперебойного питания 1, выходом соединенный с входом стабилизированного блока питания 2 и через тумблер 3 с входом регулируемого выпрямителя 4, минусовый выход которого соединен первой общей шиной со вторыми выводами сглаживающего фильтра 5, накопительного конденсатора 6, первого и второго ключей 7 и 8, а также анодами четвертого и пятого диодов 9 и 10. Стабилизированный блок питания 2, плюсовый вывод напряжения (+U2) и общая шина которого подключены к цепи питания логических элементов, схем и блоков. Сглаживающий фильтр 5, первым выводом входа подключенный к плюсовому выводу напряжения (+U1) регулируемого выпрямителя 4, а выходом через последовательно соединенные элемент ограничения тока 11 и третий ключ 12, соединен с анодом первого диода 13, катод которого соединен с первыми выводами накопительного конденсатора 6, четвертого и пятого ключей 14 и 15, с входом делителя напряжения 16 и катодами второго и третьего диодов 17 и 18, аноды которых соединены с катодами соответственно четвертого и пятого диодов 9 и 10. Вторые выводы четвертого и пятого ключей 14 и 15 соединены с анодами соответственно второго и третьего диодов 17 и 18, а первые выводы первого и второго ключей 7 и 8 соединены с катодами соответственно пятого и четвертого диодов 10 и 9. Индуктор 19, первый вывод которого соединен с первым выводом второго ключа 8, а второй вывод соединен со вторым выводом первичной обмотки трансформатора тока 20, первый вывод которой соединен со вторым выводом пятого ключа 15. Вторичная обмотка трансформатора тока 20 через активный выпрямитель 21 соединена с индикатором тока разряда 22. Свипгенератор 23, включающий в себя персональный компьютер 24 и установленную в него программу-утилиту генератора 25. Выход звуковой карты персонального компьютера 24 соединен через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой 26 с входами формирователя сигналов управления 27 и преобразователя серии импульсов в прямоугольный импульс 28, выход которого через последовательно соединенные элемент НЕ 29 и одновибратор 30 соединен с входом блока звуковой сигнализации 31. Первый вывод формирователя сигналов управления 27 через первый драйвер 32 соединен с управляющим входом третьего ключа 12, второй вывод соединен с управляющим входом схемы выборки-хранения 33, третий и четвертый выводы соединены с первым входом соответственно первого и второго синхронно связанных коммутаторов 34 и 35, а пятый вывод соединен со вторым и третьим входами соответственно первого и второго синхронно связанных коммутаторов 34 и 35. Выход первого коммутатора 34 соединен через второй и четвертый драйверы 36 и 37 с управляющими входами соответственно первого и четвертого ключей 7 и 14, а выход второго коммутатора 35 соединен через третий и пятый драйверы 38 и 39 с управляющими входами соответственно второго и пятого ключей 8 и 15. Выход делителя напряжения 16 через схему выборки-хранения 33 подключен ко второму входу схемы сравнения 40, первый вход которой соединен с выходом задатчика опорного напряжения 41. Выход схемы сравнения 40 через последовательно соединенные усилитель обратной связи 42 и схему управления 43 соединен с управляющим входом регулируемого выпрямителя 4.
Устройство работает следующим образом.
Перед обработкой растений импульсами магнитной индукции их размещают на поверхности катушки спиральной намотки L1 плоского индуктора 19.
x
х
Э
c
c
c
x
При обработке растений разнополярными импульсами магнитной индукции какой-либо одной частотой F=1/Т из рабочего диапазона частот первый и второй синхронно связанные коммутаторы 34 и 35 устанавливают в положение 1 (на фиг.1 номера входов и положений коммутаторов указаны на их контактах внутри и вне их графических изображений). С помощью свипгенератора 23, включающего в себя персональный компьютер 25 (например, нетбук или ноутбук) и программу-утилиту генератора 24 (например, утилиту NCH Tone Generator, разработанную в Австралии), преобразующую персональный компьютер 25 в генератор прямоугольных импульсов с функцией свипирования частоты, задают время экспозиции τ (длительность воздействия) и частоту F=1/T импульсов прямоугольной формы на выходе свипгенератора 23, равной F=10·F.
c
x
Э
Инициализируют начало работы устройства переводом тумблера 3 в замкнутое положение и последующим запуском программы-утилиты генератора 24 на персональном компьютере 25 свипгенератора 23. При этом, напряжение прямоугольной формы с выхода звуковой карты персонального компьютера 25 частоты, равной F=10·F в течение заданного времени экспозиции τ, в виде серии прямоугольных импульсов, (фиг.2, поз.44) поступает через усилитель-ограничитель с гальванической развязкой 26 на вход преобразователя серии импульсов в прямоугольный импульс 28 и вход формирователя сигналов управления 27, который на основе логических элементов и пересчетных схем формирует на своих пяти выводах управляющие сигналы напряжения прямоугольной формы (фиг.2, поз.48-52).
зар
c
зар
3
зар
Сигнал прямоугольной формы длительности τ=6-T с первого вывода формирователя сигналов управления 27 (фиг.2, поз.48) через первый драйвер 32 управляет работой третьего ключа 12. При замыкании тумблера 3 напряжение (+U1) с выхода регулируемого выпрямителя 4 через сглаживающий фильтр 5 и элемент ограничения тока 11 пропускается третьим ключом 12 в течение времени τ через первый диод 13, на первые выводы четвертого и пятого ключей 14 и 15 и накопительный конденсатор 6, заряжая его до напряжения Ucm в течение времени t=τ (фиг.2, поз.53).
p
c
зар
c
к
На третьем выводе формирователя сигналов управления 27, из поступивших на его вход прямоугольных импульсов напряжения, формируется прямоугольный импульс длительности τ=2·T, задержанный на время τ+T (фиг.2, поз.50), который через первый коммутатор 34, второй и четвертый драйверы 36 и 37 поступает на управляющие входы соответственно первого и четвертого ключей 7 и 14 (в качестве ключей используются тиристоры), открывая их, при этом происходит разряд накопительного конденсатора 6 через обмотку катушки L1 индуктора 19 и первичную обмотку W1 трансформатора тока 20 за время τ (фиг.2, поз.55). В результате протекания через обмотку катушки L1 индуктора 19 разрядного тока прямого направления (ток течет в направлении от первого вывода ко второму выводу катушки L1 индуктора 19) в ней возникает импульс магнитной индукции положительной полярности (фиг.2, поз.55), который воздействует на растения, размещенные на индукторе 19. Этот же разрядный ток, протекающий через первичную обмотку W1 трансформатора тока 20, обуславливает положительный импульс напряжения в его вторичной обмотке W2, который после преобразования амплитудным детектором 21 в постоянное напряжение индицируется на табло индикатора тока разряда 22.
p
c
к
Следующий прямоугольный импульс с первого вывода формирователя сигналов управления 27 снова открывает через первый драйвер 32 третий ключ 12, повторяя предыдущий процесс заряда накопительного конденсатора 6 до напряжения Ucm (фиг.2, поз.53) и разряда его очередным импульсом длительности τ=2·T, поступающим уже с четвертого вывода формирователя сигналов управления 27 (фиг.2, поз.51) через второй коммутатор 35, третий и пятый драйверы 38 и 39 на управляющие входы второго и пятого ключей 8 и 15, открывая их. При этом также происходит разряд накопительного конденсатора 6 через обмотку катушки индуктора 19 и первичную обмотку W1 трансформатора тока 20 за время τ (фиг.2, поз.55). В результате протекания через обмотку катушки L1 индуктора 19 разрядного тока в обратном направлении (ток уже течет от второго вывода катушки L1 индуктора 19 к первому) в ней возникает импульс магнитной индукции отрицательной полярности (фиг.2, поз.55), который также воздействует на растения, размещенные на индукторе 19. Во вторичной обмотке W2 трансформатора тока 20 при этом возникает импульс отрицательной полярности, который преобразуется амплитудным детектором 21 в постоянное напряжение и индицируется на табло индикатора тока разряда 22.
Второй, третий, четвертый и пятый диоды 17, 18, 9 и 10 служат для защиты соответственно четвертого, пятого, второго и первого ключей 14, 15, 8 и 7 от обратного напряжения.
cmp
c
x
cmp
Стабилизация амплитуды импульсов магнитной индукции осуществляется с помощью цепи обратной связи, состоящей из делителя напряжения 16, на вход которого с накопительного конденсатора 6 поступают импульсы напряжения. Часть этого напряжения с выхода делителя напряжения 16 передается на вход схемы выборки-хранения 33, которая выбирает прямоугольным строб-импульсом длительности τ=T (фиг.2, поз.52), поступающим на ее управляющий вход со второго вывода формирователя 27, максимальное значение напряжения заряда накопительного конденсатора Ucm и запоминает его на время, равное периоду повторения T (до прихода следующего строб-импульса длительности τ). Постоянное напряжение Uсв, пропорциональное амплитудному значению напряжения Ucm заряда накопительного конденсатора 6, с выхода схемы выборки-хранения 33 (фиг.2, поз.54) поступает на второй вход схемы сравнения 40 и сравнивается им с эталонным напряжением Uэ на его первом входе от задатчика опорного уровня 41. Разностный сигнал с выхода схемы сравнения 40 усиливается усилителем обратной связи 42 и в виде напряжения сигнала ошибки воздействует на схему управления 43, что приводит к смещению во времени последовательности запускающих импульсов, генерируемых в схеме управления 43. Эти запускающие импульсы, будучи поданы на управляющий вход управляемого выпрямителя 4, приводят к уменьшению первоначального отклонения напряжения Uсв от Uэ таким образом, что Uсв и пропорциональное ему Ucm остаются практически постоянными.
Э
Э
зв
Процесс обработки окончательно завершается с приходом последнего импульса из серии импульсов за время τ на входы формирователя сигналов управления 27 и преобразователя серии импульсов в прямоугольный импульс 28, который преобразует эту серию импульсов в прямоугольный импульс длительности τ (фиг.2, поз.45). Этот импульс поступает на вход элемента НЕ 29 и в виде скачка напряжения с его выхода (фиг.2, поз.46) через одновибратор 30 на блок звуковой сигнализации 31, формирующий звуковой сигнал длительности τ (фиг.2, поз.47), который извещает в течение нескольких секунд, что процесс обработки растений закончен.
к
Э
При обработке растений однополярными импульсами магнитной индукции положительной направленности, первый и второй синхронно связанные коммутаторы 34 и 35 переводят из положения 1 в положение 2. В этом случае управляющие прямоугольные импульсы с пятого вывода формирователя сигналов управления 27 (фиг.2, поз.49) через первый коммутатор 34, второй и четвертый драйверы 36 и 37 поступают на управляющие входы первого и четвертого ключей 7 и 14, открывая их. При этом происходит разряд накопительного конденсатора 6 через обмотку катушки L1 индуктора 19 и первичную обмотку W1 трансформатора тока 20 за время τ (фиг.2, поз.56). В результате протекания через обмотку катушки L1 индуктора 19 разрядного тока прямого направления (ток течет в направлении от первого вывода ко второму выводу катушки L1 индуктора 19) в ней возникают импульсы магнитной индукции положительной полярности (фиг.2, поз.56), которые воздействует на растения, размещенные на индукторе 19. Этот же разрядный ток, протекающий через первичную обмотку W1 трансформатора тока 20, обуславливает положительный импульс напряжения в его вторичной обмотке W2, который после преобразования амплитудным детектором 21 в постоянное напряжение индицируется на табло индикатора тока разряда 22. В дальнейшем процесс обработки идет аналогично выше описанному и окончательно завершается с приходом последнего импульса из серии импульсов за время τ звуковым сигналом окончания обработки.
к
Э
При обработке индуктором 19 растений однополярными импульсами магнитной индукции отрицательной полярности, первый и второй синхронно связанные коммутаторы 34 и 35 устанавливают в положение 3. В этом случае управляющие прямоугольные импульсы с пятого вывода формирователя сигналов управления 27 (фиг.2, поз.49) через второй коммутатор 35, третий и пятый драйверы 38 и 39 поступают на управляющие входы второго и пятого ключей 8 и 15, открывая их. При этом также происходит разряд накопительного конденсатора 6 через обмотку катушки индуктора 19 и первичную обмотку W1 трансформатора тока 20 за время τ (фиг.2, поз.57). В результате протекания через обмотку катушки L1 индуктора 19 разрядного тока в обратном направлении (ток уже течет от второго вывода катушки L1 индуктора 19 к первому) в ней возникают импульсы магнитной индукции отрицательной полярности (фиг.2, поз.57), которые также воздействует на растения, размещенные на индукторе 19. Во вторичной обмотке W2 трансформатора тока 20 при этом тоже возникает импульс напряжения, но отрицательной полярности, который преобразуется амплитудным детектором 21 в постоянное напряжение и индицируется на табло индикатора тока разряда 22. Далее процесс обработки идет аналогично выше описанному и окончательно завершается с приходом последнего импульса из серии импульсов за время τ звуковым сигналом окончания обработки.
При обработке растений импульсами магнитной индукции в режиме свипирования (сканирования по частоте) также используют свипгенератор 23, включающий в себя персональный компьютер 25 (например, нетбук или ноутбук) и программу-утилиту генератора 24 (например, утилиту NCH Топе Generator, разработанную в Австралии), преобразующую персональный компьютер 25 в генератор прямоугольных импульсов с функцией свипирования частоты. С помощью программы-утилиты генератора 24 на выходе звуковой карты персонального компьютера 25 задают:
- напряжение на выходе в виде прямоугольных импульсов (Square);
Э
- линейный или логарифмический режим свипирования, одноразовый или с многоразовым периодическим повторением через установленное время экспозиции τ;
c1
xl
- начальную частоту импульсов (Square 1 Start Frequency), например, равной (F=10·F=10-8=80 Гц),
c2
x2
x1
x2
- конечную частоту импульсов (Square 1 End Frequency), например, равной (F=10·F=10-32=320 Гц), где F, F - частота следования импульсов магнитной индукции;
Э
- время экспозиции τ (Square Duration), например 2 мин (120000 ms).
С помощью первого и второго синхронно связанных коммутаторов 34 и 35 выбирают обработку разнополярными или однополярными импульсами.
Э
x1
x2
Инициализируют начало работы устройства переводом тумблера 3 в замкнутое положение и последующим запуском программы-утилиты генератора 24 на персональном компьютере 25 свипгенератора 23. Работу устройства контролируют по индикатору тока 22. Процесс обработки отличается от изложенного выше тем, что за время τ=2 мин частота импульсов магнитной индукции в процессе обработки изменяется от значения F=8 Гц до значения F=32 Гц или наоборот (от 32 до 8 Гц) по назначенному оператором линейному или логарифмическому закону. Это дает возможность использовать устройство для определения значений частот, влияющих на функциональную активность обрабатываемых культур растений, например, по фиксации у растения скачка потенциала действия во время обработки их импульсами магнитной индукции с применением сканирования по частоте следования. И использовать выявленную таким образом активную частоту в целевых программах обработки для получения наибольшего положительного эффекта стимуляции обменных процессов и адаптации к внешнему фактору среды у растений определенной культуры.
Свипгенератор 23, включающий в себя программу-утилиту генератора 24 и персональный компьютер 25 обеспечивает работу устройства как в режиме реального времени, непосредственно от персонального компьютера 25, так и с помощью предварительно подготовленной программы обработки импульсами магнитной индукции растений определенной культуры. Эта программа, подготовленная с помощью программы-утилиты генератора 24 в виде командного звукового файла формата WAV и записанного в память персонального компьютера 25 или на внешний носитель (CD-диск, флэш карту), используется для обеспечения работы в качестве свипгенератора 23 любого персонального компьютера (без наличия в нем программы-утилиты 24) или цифрового аудиоплеера. При этом персональный компьютер 25 в свипгенераторе 23 предлагаемого устройства используется как проигрыватель командных звуковых файлов.
Свипгенератор 23, включающий в себя простой и недорогой цифровой аудиоплеер, с перенесенным в него из персонального компьютера 25 или флэш карты командным звуковым файлом формата WAV также обеспечивает программную обработку определенных культур растений импульсами магнитной индукции, что расширяет возможности предлагаемого устройства. В этом случае при проигрывании командного звукового файла цифровым аудиоплеером (по команде аудиоплеера «Рlау») напряжение сигнала с его выхода подается на вход усилителя-ограничителя с гальванической развязкой 26 для управления работой устройства во всех режимах, как было описано выше.
Автономность устройства достигается благодаря использованию источника бесперебойного питания 1, что существенно при работе устройства в полевых условиях.
Предлагаемое техническое решение промышленно реализуемо и применимо для повышения объема и качества продукции растениеводства. Устройство для магнитно-импульсной обработки растений испытано в лабораторных и производственных условиях, фиг.3 и фиг.4.