Устройство для разделения компонентов картофельного вороха

07 13/04, 13/08 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ КАРТОФЕЛЬНОГО ВОРОХА(71) Заявитель Гродненский государственный аграрный университет(72) Авторы Ладутько Сергей Николаевич Заяц Эдуард Владимирович Салей Василий Николаевич Филиппов Александр Иванович(73) Патентообладатель Гродненский государственный аграрный университет(57) 1. Устройство для разделения компонентов картофельного вороха, содержащее механизм поштучной подачи компонентов в виде вычерпывающего аппарата с ложечками и зажимами компонентов, датчики геометрических размеров и массы с соответствующими устройствами выборки-хранения аналоговых сигналов, блок управления с аналоговыми перемножителями сигналов и схемой сравнения сигналов, исполнительный механизм в виде делительного щитка с электромагнитом управления, весовой механизм, а также транспортер вороха, отличающееся тем, что в зоне захвата компонентов картофельного вороха ложечками вычерпывающего аппарата установлен выравнивающий подпружиненный щиток, а перед зоной выхода компонентов из ложечек установлен блок датчиков геометрических размеров компонентов соответственно длины, ширины и толщины, каждый 5489 1 датчик содержит переменный резистор с прямолинейным перемещением подвижного контакта, электрически соединенного с преобразователем величины сопротивления в напряжение для выработки соответствующего аналогового сигнала, причем кинематически подвижный контакт резистора соединен с подпружиненным штоком со сферической головкой,выполненной с возможностью периодического касания с трех взаимно перпендикулярных сторон компонента картофельного вороха, зажатого в ложечке вычерпывающего аппарата,при этом датчики геометрических размеров соединены с соответствующими устройствами выборки-хранения аналоговых сигналов, а над наклонной платформой весового механизма,соединенной кинематически с датчиком массы компонентов, который электрически через аналоговый ключ соединен с устройством выборки-хранения аналогового сигнала массы,установлено мотовильце со щеточными лопастями, выполненное с возможностью периодического касания платформы весового механизма, причем у основания каждого луча мотовильца закреплены магниты, выполненные с возможностью взаимодействия с парой герконов, закрепленных неподвижно над платформой весового механизма соответственно в начале и конце касания лучами мотовильца платформы весового механизма, причем герконы соединены с -триггером, прямой выход которого соединен с входом разрешения включения электромагнита управления делительным щитком, а через устройство задержки сигнала соединен с ключом сбрасывания всех устройств выборки-хранения аналоговых сигналов в нулевое состояние, инверсный выход -триггера соединен со входом управления аналогового ключа, установленного между датчиком массы компонентов и устройством выборки-хранения аналогового сигнала массы компонентов картофельного вороха. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что транспортер вороха, установленный после весового механизма, содержит ряд роликов, выполненных с возможностью вращения в сторону делительного щитка, расположенных с зазорами для прохода примесей в виде свободной от случайно разрушенных комков почвы.(56)2721 1, 1999.1015 , 1995.2012185 1, 1995.2037993 1, 1995.146603 1, 2000.3536840 1, 1987.95/14370 1.19749772 1, 1999. Изобретение относятся к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам сепарации картофельного вороха. Известное устройство для разделения компонентов картофельного вороха 1 содержит механизм поштучной подачи компонентов в виде вычерпывающего аппарата с ложечками и зажимами компонентов, датчики геометрических размеров и массы с соответствующими устройствами выборки-хранения (УВХ) аналоговых сигналов, блок управления с аналоговыми перемножителями сигналов и схемой сравнения сигналов, исполнительный механизм в виде делительного щитка с электромагнитом управления, весовой механизм, а также транспортер вороха. Недостатком указанного устройства является наличие зажимного ручья, состоящего из горизонтального и двух боковых транспортеров, одни из которых имеет подвижный ролик на выходе, соединенный с датчиком ширины компонентов вороха, а датчик измерения толщины компонента соединен кинематически с полозком копира, который располагается над горизонтальным транспортером, причем указанный полозок копира фиксирует также длину компонента, перемещаемого в зажимном ручье, за счет микровыключателя,2 5489 1 генератора импульсов, двоичного счетчика и цифро-аналогового преобразователя, что усложняет электронную схему устройства и не обеспечивает требуемую точность измерения длины компонента из-за сложности точного отсчета начала и конца движущегося компонента вороха. Кроме того, сам зажимной ручей представляет относительно сложную механическую конструкцию, а укороченные транспортерные ленты требуют значительного натяжения,что может привести к травмированию клубней картофеля. Кроме того, для сброса всех УВХ в нулевое состояние применен микровыключатель,установленный на выходе зажимного ручья, который взаимодействует через мультивибратор и усилитель с четырехконтактным реле, применение которого также ограничивает быстродействие устройства и является нежелательным в блоках микроэлектроники. Кроме того, почвенные комки, падающие на платформу весов, могут разрушаться и почва может прилипать к платформе весов, что требует периодической ее очистки. Кроме того, установка датчика массы в начале цикла обработки компонента вороха требует, чтобы следующий компонент вороха поступал в устройство только после выхода предыдущего компонента из зажимного ручья, что сдерживает производительность устройства. Заявленное изобретение направлено на совершенствование функциональных возможностей устройства, упрощение его электронной схемы, улучшение качественных показателей работы и увеличение производительности. Сущность изобретения заключается в следующем. В зоне захвата компонентов картофельного вороха ложечками вычерпывающего аппарата установлен выравнивающий подпружиненный щиток, а перед зоной выхода компонентов из ложечек установлен блок датчиков геометрических размеров компонентов соответственно длины, ширины и толщины,каждый датчик содержит переменный резистор с прямолинейным перемещением подвижного контакта, электрически соединенного с преобразователем величины сопротивления в напряжение для выработки соответствующего аналогового сигнала, причем кинематически подвижный контакт резистора соединен с подпружиненным штоком со сферической головкой, выполненной с возможностью периодического касания с трех взаимно перпендикулярных сторон компонента картофельного вороха, зажатого в ложечке вычерпывающего аппарата, при этом датчики геометрических размеров соединены с соответствующими УВХ аналоговых сигналов, а над наклонной платформой весового механизма, соединенной кинематически с датчиком массы компонентов, который электрически через аналоговый ключ соединен с УВХ аналогового сигнала массы, установлено мотовильце со щеточными лопастями, выполненное с возможностью периодического касания платформы весового механизма, причем у основания каждого луча мотовильца закреплены магниты, выполненные с возможностью взаимодействия с парой герконов, закрепленных неподвижно над платформой весового механизма соответственно в начале и конце касания лучами мотовильца платформы весового механизма, причем гконы соединены с -триггером, прямой выход которого соединен с входом разрешения включения электромагнита управления делительным щитком, а через устройство задержки сигнала соединен с ключом сбрасывания всех УВХ аналоговых сигналов в нулевое состояние, инверсный выход -триггера соединен со входом управления аналогового ключа, установленного между датчиком массы компонентов и УВХ аналогового сигнала массы компонентов картофельного вороха. Кроме того, транспортер вороха, установленный после весового механизма, содержит ряд роликов, выполненных с возможностью вращения в сторону делительного щитка,расположенных с зазорами для прохода примесей в виде свободной от случайно разрушенных комков почвы. Сущность изобретения поясняется перечнем фигур графического изображения. На фиг. 1 представлена общая схема устройства для разделения компонентов картофельного вороха на фиг. 2 - схема разреза вычерпывающего аппарата устройства через датчик длины компонента вороха на фиг. 3 - вид сбоку на вычерпывающий аппарат устройства в зоне размещения датчиков ширины и толщины компонента картофельного вороха на фиг. 4 3 5489 1 схема установки выравнивающего щитка на фиг. 5 - структурная схема электронной части устройства на фиг. 6 - электронная схема датчиков длины, ширины и толщины компонента вороха на фиг. 7 - схема устройства выборки-хранения аналогового сигнала на фиг. 8 электронная схема датчика массы компонента вороха на фиг. 9 - временная диаграмма работы электронной части устройства для разделения компонентов картофельного вороха. Устройство для разделения компонентов картофельного вороха содержит бункер 1(фиг. 1) компонентов 2 картофельного вороха (клубни и примеси в виде камней и прочных почвенных комков) вычерпывающий аппарат 3 с ложечками 4 и пальцами зажима 5 компонентов 2 картофельного вороха, отражатель 6, весовой механизм 7, мотовильце 8 со щеточными лопастями, роликовый транспортер 9, а также делительный щиток 10 с электромагнитом 11. В зоне захвата компонентов вороха ложечками установлен выравнивающий подпружинивающий щиток 12, а в зоне 13 до выхода компонентов из ложечек установлен блок датчиков геометрических размеров компонента - соответственно длины а, ширины в и толщины с. Стрелками а, в, с,показаны входы соответствующих сигналов в блок управления 14,а стрелкой кавс - выход сигнала в электромагнит в случае, если компонент вороха есть примесь. Стрелкой Кл показан выход клубней, а стрелкой Пр - выход примесей. Каждый датчик геометрических размеров содержит переменный резистор с прямолинейным перемещением подвижного контакта. Датчик 15 (фиг. 2) длины а компонента вороха закреплен к раме устройства между внутренней окружностью траектории движения ложечек 4 вычерпывающего аппарата 3 и приводным валом 16, причем подвижный контакт резистора датчика 15 соединен с подпружиненным штоком 17 со сферической головкой, касающейся периодически каждого компонента 2 картофельного вороха, зажатого в ложечке 4, причем верхний (по чертежу) конец компонента вороха 2 - опирается в периферийную стенку ложечки, длина ложечки а 0 равна минимальной длине компонента вороха данной фракции. Датчик 18 (фиг. 3) ширины в компонента вороха 2 расположен сбоку от ложечек 4 вычерпывающего аппарата 3 и имеет подпружиненный шток 19 со сферической головкой,касающийся периодически каждого компонента 2 картофельного вороха, а второй конец штока 19 соединен с подвижным контактом переменного резистора датчика 18, причем справа (по чертежу) компонент вороха 2 опирается на диск вычерпывающего аппарата 3. Ширина ложечки в 0 равна минимальной ширине компонента вороха данной фракции. Датчик 20 (фиг. 3) толщины с компонента 2 расположен справа (по чертежу) от вычерпывающего аппарата 3, а подвижный контакт резистора датчика 20 соединен с подпружиненным штоком 21 со сферической головкой, касающейся периодически каждого плоского хвостовика зажима 22, жестко соединенного с пальцем зажима 5. Расстояние с от хвостовика зажима 22 до датчика 20 отображает толщину с компонента 2 картофельного вороха, которая равна расстоянию между основанием ложечки 4 и пальцем 5 зажима компонента 2. Датчики длины А ширины Ав и толщины Ас (фиг. 5) компонентов картофельного вороха содержат переменный резистор 9 с прямолинейным перемещением подвижного контакта (фиг. 6), компенсационный резистор 8, а также преобразователь сопротивления в электрическое напряжение в виде микросхемы 5, резисторов 37 и стабилитрона 2, причем указанные датчики соединены с устройствами выборки-хранения аналоговых сигналов соответственно с УВХа, УВХв и УВХс (фиг. 5), которые содержат операционные усилители 6 и 7 (фиг. 7), конденсатор С 2, резисторы 1013. Датчик массы компонента вороха(фиг. 5) соединен кинематически с платформой весов 7 (фиг. 1) и содержит закрепленные на упругом элементе в виде отрезка тонкостенной трубы и включенные по схеме измерительного моста тензорезисторы т (фиг. 8), операционные усилители 8 и 9, резисторы 1424, причем выход с 9 соединен с УВХ, аналогичным УВХаУВХс, через ключ 4.1 (фиг. 5), а выход с УВХ соединен с прямым входом компоратор 3, инверсный вход которого соединен через усилитель УК с выходом перемножителя 2. 4 5489 1 Выход с УВХа соединен с первым входом аналогового перемножителя 1, второй вход которого соединен с выходом УВХв, а выход микросхемы 1 соединен с первым входом перемножителя аналоговых сигналов 2, второй вход которого соединен с выходом УВХс. На каждом луче мотовильца 8 (фиг. 1) в месте крепления щеточных лопастей установлены магниты 24, а над платформой весов 7 закреплены на раме устройства герконы 25 и 26, соответственно в зоне касания щеточной лопастью мотовильца 8 платформы весов 7 и в зоне выхода данной щеточной лопасти из соприкосновения с платформой весов, причем каждый магнит 24 лопасти мотовильца 8 взаимодействует попеременно с герконами 25 и 26. Герконы 25 и 26 (фиг. 1), соответственно 1 и 2 (фиг. 5) соединены с триггером, собранном на микросхемах 4.1-4.2 и резисторах 1 и 2, инверсный выходкоторого соединен с входом управления А ключа 4.1, а прямой выходсоединен с входом разрешения Е микросхемы 1, а также с устройством задержки сигнала,состоящего из микросхемы 3, диода 1 и конденсатора С 1, выход которого соединен с входом ждущего мультивибратора 4, выход которого соединен с входом управления А ключа 4.2, выход которого соединен с массой электросхемы, а вход ключасоединен с выходами сброса всех УВХ в нулевое состояние. Устройство для разделения компонентов картофельного вороха функционирует следующим образом. Из бункера 1 (фиг. 1) компонентов 2 картофельного вороха, состоящего из клубней,камней и прочных почвенных комков, имеющих геометрические размеры одного порядка,то есть после обычного сортировального пункта без ручной дообработки, в виде средней или крупной фракции, захватываются поштучно ложечками 4 вычерпывающего аппарата 3 и выравниваются относительно ложечек подпружиненным щитком 12 таким образом,чтобы длинная сторона компонента вороха располагалась радиально. При подъеме компонента вороха 2 вверх за счет вращения диска вычерпывающего аппарата 3 происходит фиксация компонента вороха 2 относительно ложечки 4 за счет пальца 5 зажима и пружины (на чертеже не показана). При дальнейшем вращении диска вычерпывающего аппарата 3 компонент вороха 2 попадает в зону 13, где размещены датчики геометрических размеров компонентов. Подпружиненный шток 17 (фиг. 2) со сферической головкой соприкасается с нижней стороной (по чертежу) движущегося компонента 2 вороха, причем шток, соединенный с подвижным контактом резистора датчика 15 (9 фиг. 6) перемещается на величину а(фиг. 2) и тем самым фиксирует длину а компонента вороха, причем длина а 0, равная длина ложечки 4, предварительно учитывается за счет регулировки компенсационного резистора 8 (фиг. 6). В операционном усилителе 5 меняющееся сопротивление резистора 9 преобразуется в напряжение, то есть в аналоговый сигнал, который поступает в УВХа (фиг. 5), где фиксируется его значение, пропорциональное длине компонента. Аналогичным образом работает датчик 18 (фиг. 3 или Ав на фиг. 5) ширины в компонента вороха, где шток 19 со сферической головкой перемещается при соприкосновении с движущимся компонентом вороха на величину в, а за счет компенсационного резистора 8 (фиг. 6) заранее регулируется величина в 0, равная ширине ложечки. Изменяющееся сопротивление при перемещении подвижного контакта резистора 9, соединенного со штоком 19 (фиг. 3), в операционном усилителе 5 (фиг. 6) преобразуется в напряжение, то есть в аналоговый сигнал, который поступает в УВХв (фиг. 5), где фиксируется его значение, пропорциональное ширине компонента 2 (фиг. 3). При небольшом перемещении плоского хвостовика зажима 22, жестко соединенного с пальцем зажима 5 компонента картофельного вороха 2, и относительно малом угле наклона плоского хвостовика зажима 22 относительно диска вычерпывающего аппарата 3 толщина компонента вороха с пропорциональна с достаточной точностью расстоянию с 5 5489 1 от хвостовика зажима 22 до датчика 20, подпружиненный шток которого 21 соединен с подвижным контактом резистора 9 (фиг. 6) преобразователя сопротивления в напряжение. В итоге аналоговый сигнал, пропорциональный толщине с компонента вороха, подрегулируемый предварительно резистором 8 для учета минимального положения пальца 5 зажима относительно ложечки 4 (фиг. 3), с датчика Ас поступает в УВХс (фиг. 5). При дальнейшем вращении вычерпывающего аппарата 3 (фиг. 3) после прохождения датчика 20 толщины компонента хвостовик зажима 22 касается направляющей шины (на чертеже не показана), палец зажима 5 отходит от компонента вороха, который падает на отражатель 6 (фиг. 1), с которого скатывается на платформу весового механизма 7, с которой скатывается на роликовый транспортер 9, где просеивается почва от случайно разрушенных комков. За счет удара компонента вороха 2 о платформу весов 7 происходит изменение формы упругого элемента датчика массы 23 с закрепленными на нем тензорезисторами т(фиг. 8), что обеспечит рассогласование предварительно сбалансированного резисторами 14 и 18 моста из тензорезисторов т, а возникающее при этом электрическое напряжение, пропорциональное массекомпонента вороха, усиливается в операционных усилителях 8 и 9 и пик этого напряжения, которое можно регулировать резистором 24,поступает через 4.1 (фиг. 5) в УВХ. На выходе из УВХ будет сигнал, равный К,где К - коэффициент пропорциональности, который регулируется резистором 12 (фиг. 7) и определяется экспериментально. За счет вращения мотовильца 8 (фиг. 1) его щеточная лопасть скользит по платформе весов 7, очищает ее от почвенных частиц и других примесей, например случайно попавших растительных остатков, а чтобы давление лопасти не воспринималось как масса компонента вороха, за счет ключа 4.1 (фиг. 5) происходит разрыв цепи между датчикоми УВХ. Для этой цели использованы герконы 1 и 2 соответственно 25 и 26(фиг. 1), срабатывающие попеременно за счет магнитов 24, закрепленных на каждом луче мотовильца 8, а также -триггера 4.14.2. Сигналс выходатриггера обеспечивает разрешение срабатывания электромагнита Уа при условии, что Кавс за счет микросхемы , одновибратора 2 и усилителя УКЗ, а за счет устройства задержки сигнала 3,и , одновибратора 4 и ключа 4.2 происходит сброс всех УВХ в нулевое состояние. По выходе щеточного луча мотовильца 8 из соприкосновения с платформой весов 7(фиг. 1) срабатывает геркон 26, соответственно 2 (фиг. 5), что обеспечивает переключение -триггера, соединение цепи междуи УВХ и разъединение цепи к электромагниту Уа, что наглядно прослеживается на временной диаграмме. При построении временной диаграммы работы электронной части устройства (фиг 9) приняты допущения, что нарастание и сброс электрических импульсов во всех случаях происходит мгновенно. В момент 0 срабатывает датчик длины Аа (фиг. 5) компонента и в УВХа записывается величина напряжения(фиг. 9). В момент времени 1 из датчика ширины компонента Ав (фиг. 5) в УВХв записывается в (фиг. 9), затем в момент 2 из датчика толщины компонента Ас (фиг. 5) в УВХс записывается(фиг. 9). В момент 3 с выходатриггера 4.14.2 (фиг. 5) на вход управления А ключа 4.1 поступает , что разрешает передачу сигнала от датчикак УВХ, однако сигнал к поступит только в момент 4, когда компонент вороха 2 ударит по платформе весов 7 (фиг. 1). В момент 6 (фиг. 9) происходит срабатывание геркона 2 (фиг. 5), что в итоге приводит к разрешению срабатывания электромагнита Уа при условии, что на первый вход микросхемыуже поступилаиз компоратора 3, на инверсный вход которого поступили через усилитель УК сигналы в моменты 0, 1 и 2 (фиг. 9) из перемножителейи 2 (фиг. 5), соединенных согласно схемы между собой и УВХа, УВХв и УВХс. На прямой вход 3 поступает сигнал К в момент времени 4 (фиг. 9). Кроме того, в момент 6(фиг. 5), что разъединяет датчикс УВХ на период прерываниядо момента 3, когда происходит очистка платформы весов 7 щеточным лучом мотовильца 8 (фиг. 1). На период ЕО регулируется одновибратор 2, что позволяет при Кавс, то есть наличии в качестве компонента вороха камня или комка почвы удерживать делительный щиток 10 (фиг. 1) до момента 5 (фиг. 9), то есть на время прохода компонента вороха 2(фиг. 1) через роликовый транспортер 9 и направить компонент в поток примесей по стрелке Пр. При Кавс компонент вороха есть клубень и направляется по стрелке Кл. Сбрасывание всех УВХ (фиг. 5) в нулевое состояние происходит в момент 6, то есть несколько позже момента 5. Предложенное устройство для разделения компонентов картофельного вороха позволяет повысить производительность, так как обработка последующего компонента начинается до окончания обработки предыдущего компонента. Кроме того, укороченный роликовый транспортер, работающий совместно с вычерпывающим аппаратом, в ложечке которого происходит измерение геометрических размеров, позволит сократить общее время цикла обработки компонентов вороха, а также повысить качественные показатели отделения клубней картофеля от камней и почвенных комков без применения ионизирующего облучения. Источники информации 1.2721 С 1, 1999. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 9