SU1595380A1 - Device for measuring grain losses combine separator - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству, а именно к автоматизации животноводства. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. Устройство дл  измерени  потерь зерна за молотилкой комбайна включает пьезоэлектрический датчик 1, высокочастотный фильтр 2, усилитель 3, задатчик уровней дискриминации 4, амплитудные дискриминаторы 5 и 6, счетчики импульсов 7 и 8, блок вычислени  потерь 9 и индикатор потерь 10. Просе вшеес  через соломотр с зерно и частицы вороха падают на поверхность пьезоэлектрического датчика 1. Высокочастотный фильтр 2 отсекает низкочастотные помехи, после чего усиленный сигнал поступает на входы амплитудных дискриминаторов 5 и 6. Импульсные сигналы с выходов последних подсчитываютс  соответствующим счетчиком импульсов 7 или 8 и информаци  далее поступает на блок вычислени  потерь 9, где обрабатываетс  по формуле N @ =N(U д1)EXPN(U д1)LNN(U д1)/N(U д2)/U д1-U д2, где N @ - сигнал на выходе блока вычислени  потерь 9, U д1 и U д2 - уровни дискриминации, N(U д1), N(U д2) - сигналы на выходах соответственно счетчиков импульсов 7 и 8. 4 ил.The invention relates to agriculture, in particular to the automation of animal husbandry. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. A device for measuring grain losses during a combine thresher includes a piezoelectric sensor 1, a high-pass filter 2, an amplifier 3, a discrimination level setting unit 4, amplitude discriminators 5 and 6, pulse counters 7 and 8, a loss calculation unit 9, and a loss indicator 10. Proceed through straw walkers grain and heap particles fall on the surface of piezoelectric sensor 1. High-frequency filter 2 cuts off low-frequency noise, after which the amplified signal is fed to the inputs of amplitude discriminators 5 and 6. Pulse signals from the out The last ones are counted by the corresponding pulse counter 7 or 8 and the information is then fed to the loss calculation unit 9, where it is processed according to the formula N @ = N (U g1) EXPN (U g1) LNN (U g1) / N (U g2) / U g1 -U d2, where N @ is the signal at the output of the loss calculation unit 9, U d1 and U d2 - discrimination levels, N (U d1), N (U d2) - signals at the outputs of pulse counters 7 and 8, respectively. 4 Il.

Description

--

сдsd

сwith

слcl

ооoo

0000

Фаг. 1Phage. one

гдеWhere

N(UJN (UJ

f (Uf (U

Изобретение O l-.оситс  к сельскому хоз йству, а vveHHO к автоматизации полеводства.,The invention of O l-ossits to agriculture, and vveHHO to automate field.,

Целью изобрети i    вл етс  повы- . с шение точности и;.мерений.The purpose of the invention i is to increase. accuracy and measurement.

На фиг. 1 изо(3р.1жена структурна  схема устройства; на фиг.2 -экспери- ментальна  гистограмма амплитудного распределител  сигналов пьезоэлёк- JQ трического датчика; на фиг.З - за- висимости количества сигнало1 датчи- jq ka от уровн  дискриминации дл  двух .значений потерь; на фиг.4 - усредненна  функци  распределени  веро тности.15FIG. 1 of (3p.1 the structural diagram of the device is shown; FIG. 2 is an experimental histogram of the amplitude distribu- tor of signals of a piezoelectric sensor JQ; and FIG. 3 shows the dependences of the amount of signal1 of the sensor jq ka on the discrimination level for two loss values 4 shows the averaged probability distribution function. 15

Устройство содержит пьезоэлектрический датчик 1, эысокочастотный фильтр 2, усилитель 3, задатчи к уров- |ней дискриминации 4, два амплитудных дискриминатора 5 и 6, два счетчика 20 импульсов 7 и 8, блок вычислени  потерь 9 и индикатор потерь 10. Выход датчика 1 через последовательно сое- диненные фильтр 2 и усилитель 3 подключен к первым входам амплитудных 25 дискриминаторов 5 и 6. К второму входу амплитудного дискриминатора 5 подключен первый выход задатчика уровней дискриминации 4, второй выход которой подключен к второму входу 30 амплитудного дискриминатора 6. Выход первого амплитудного дискриминатора 5 через первый счетчик 7 подключен к первому входу блока вычислени  потерь 9, к второму входу которого через второй счетчик 8 подключен выход второго амплитудного дискриминатора 6. Третий и четвертый входы блока 9 соединены соответственно с первым и вторым выходами задатчика уровней дискриминации 4, а выход блока 9 соединен с входом индикатора 10. Принцип измерени  потерь данным устройством основан на установленной экспериментально экспоне.нциальной форме амплитудного распределени  сигналов пьезоэлектрич,г;ких датчиков от просе вшихс  зерен.The device contains a piezoelectric sensor 1, an ultra-high-frequency filter 2, an amplifier 3, settings for discrimination levels 4, two amplitude discriminators 5 and 6, two counters 20 pulses 7 and 8, a loss calculation unit 9 and a loss indicator 10. Sensor output 1 through successively connected filter 2 and amplifier 3 are connected to the first inputs of amplitude 25 discriminators 5 and 6. The first output of the discrimination level indicator 4 is connected to the second input of the amplitude discriminator 5, the second output of which is connected to the second input 30 of the amplitude disc minator 6. The output of the first amplitude discriminator 5 through the first counter 7 is connected to the first input of the loss calculator 9, the second input of which through the second counter 8 is connected to the output of the second amplitude discriminator 6. The third and fourth inputs of the block 9 are connected respectively to the first and second outputs of the adjuster discrimination levels 4, and the output of block 9 is connected to the input of the indicator 10. The principle of measuring losses by this device is based on the experimentally established exposure form of the amplitude distribution of b gnals piezoelectric, r; Knyh sensors from millet grains.

На фиг,2 в качестве примера приведена экспериментальна  гистограмма амплитудного распределени  сигналов пьезоэлектрического датчика указател  потерь Гистограмма получена в реальных услови х работы ком- . байна СК-5 на обмолоте пшеницы. Датчик прикреплен к за;1,нему концу , днища .второй клавиши соломотр са. Коэффициент усилени  сигналов равен 50- По ос м графика отложены: U Fig. 2 shows, as an example, an experimental histogram of the amplitude distribution of the signals of a piezoelectric loss indicator sensor. The histogram was obtained under actual conditions of the operation of comp. Buyna SK-5 on threshing wheat. The sensor is attached to the; 1, end of it, the bottom of the second button of the straw walker. The gain of the signals is 50. The following is plotted on the OS: U

амплитуда сигналов signal amplitude

На фиг количеств дискримин терь. Кри ность 14% влажность экспоненц выражениеIn FIG quantities discrimin ter. 14% humidity exponential expression

ПронорPronor

где N - where n is

3535

4040

4545

5050

5555

так как Nsince N

то f (и.) then f (and.)

Функц функцию сигналов Funkts function of signals

На фи функци  дл  п ти указаны риментал видно, ч ро тност пр тенсивно а опреде мого дат использо ма опред щихс  на установл и коэффи . лителей.In the fi-function, for five, the experimental is shown, which is the intensity of the intensity of a certain date, which is determined by the established and the coefficient. littels.

Экспо двум  т двух уро систему Expo two tons two level system

N(U)N (U)

КЦ)KC)

Отсюд экспоненFrom here

In nIn n

- -

jq  jq

амплитуда сигнала, мВ; N - количество сигналов данной амплитуды.signal amplitude, mV; N is the number of signals of a given amplitude.

На фиг.З приведены зависимости количества сигналов датчика от уровн  дискриминации дл  двух значений потерь . Крива  I - потери 0,6%, влажность 14%; крива  II - потери 5,5%, влажность 27%. Зависимости имеют экспоненциальный вид и описываютс  выражениемFig. 3 shows the dependences of the number of sensor signals on the discrimination level for two values of losses. Curve I - loss 0.6%, humidity 14%; curve II - loss of 5.5%, humidity 27%. Dependencies have an exponential form and are described by the expression

деde

N(UJN (UJ

jq jq

b Ьр(-Ь -и), (1)b Lp (s), (1)

уровень дискриминации; число сигналов при уровне дискриминации U, коэффициенты.level of discrimination; the number of signals at the discrimination level U, coefficients.

Ч H

f (U)f (u)

Пронормируем функцию распределени  (2)We normalize the distribution function (2)

NcNc

где N - суммарное число сигналовwhere N is the total number of signals

1515

а Ь a b

(3)(3)

датчиков, так как N. N( 0)sensors since N. N (0)

то f (и.) b , ,(4)then f (and.) b,, (4)

Функци  f(и о) представл ет собой функцию распределени  веро тности сигналов с амплитудой .The function f (and o) is the probability distribution function of signals with amplitude.

На фиг.4 приведена усредненна  функци  распределени  веро тности дл  п ти опытов. Штрих-пунктиром указаны границы зоны разброса экспериментальных кривых. Из графиков видно, что функции распределени  веро тности сигналов с амплитудами практически не завис т от интенсивности намолота и потерь зерна, а определ ютс  только параметрами самого датчика. Это обсто тельство использовано дл  построени  алгоритма определени  количества просеивающихс  на датчик зерен независимо от установленных уровней дискриминации и коэффициентов усилени  входных уси- .лителей.Figure 4 shows the averaged probability distribution function for five experiments. The dotted lines indicate the boundaries of the scatter zone of the experimental curves. It can be seen from the graphs that the probability distribution functions of signals with amplitudes practically do not depend on the intensity of the ground and grain losses, but are determined only by the parameters of the sensor itself. This circumstance is used to construct an algorithm for determining the number of grains sifted to the sensor, regardless of the established levels of discrimination and the gain factors of the input amplifiers.

Экспонента полностью определ етс  двум  точками Из выражени  (1) дл  двух уровней дискри:минации получаем систему уравнений .The exponent is completely determined by two points. From expression (1) for two levels of discrimination: the combination we get the system of equations.

N(U) I ехр( - bUq);N (U) I exp (- bUq);

КЦ) g ехр(- bUq,).Отсюда определ ютс  параметры экспонентыCC) g exp (- bUq,). Hence, the exponent parameters are determined.

(5) (6)(5) (6)

1515

BlSll In n(qi)BlSll In n (qi)

иГ I IG I

(7)(7)

а N(U).b exp(,) (8) Подставл   в выражение (3) значени  а и Ь получаемand N (U) .b exp (,) (8) Substituting the values a and b into expression (3), we get

Ny N(Ua )ехрNy N (Ua) exp

(9)(9)

10ten

1515

,- U ,-uc,, - U, -uc,

Таким образом, задава  два различых уровн  дискриминации U ( и U, подсчитав число сигналов за единицу ремени при этих уровн х по выражеию (9), можно определить суммарное исло зерен, просе вшеес  на датчик. ри этом настройка прибора заключаетс  в установке таких уровней дискиминации иа и и , при которых практически не регистрируютс  сигнаы от незерновых частиц обмолачиваемого вороха. Это можно осуществить 20 вторично перемолачива  уже обмолоченный ворох. Тогда при работе комбайна рассчитанное по выражению (9) количество зерен не зависит ни от установленных уровней дискриминации, 25 ни от козффициента усилени . Это в значительной степени упрощает тарировку и повьшает точность измерени  потерь при измерении свойств хлебной массы и условий уборки.30Thus, by assigning two different levels of discrimination U (and U, by counting the number of signals per unit of belt at these levels using expression (9), you can determine the total number of grains that are passed to the sensor. In this setting, the instrument is to set these levels and, at which signals from non-grain particles of the threshed heap are practically not recorded. This can be accomplished 20 once again the threshed heap is threshed. Then, during the operation of the combine, the number of grains calculated by expression (9) does not depend from the established levels of discrimination, 25 from the gain factor .This greatly simplifies the calibration and improves the measurement accuracy of losses when measuring the properties of the grain mass and harvesting conditions.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Просе вшиес  через соломотр с зерна и частицы незернового вороха падают на п 5верхность пьезоэлектрического датчика 1, который вырабатывает импульсы напр жени  различной амплитуды , завис щей как от вида частицы, так и от ее физико-механических свойств и скорости при соударении и угла удара. Фильтр 2 отсекает низкочастотные помехи, которые порождаютс  вибраци ми рабочих органов комбайна и имеют спектр в полосе от О до 4-5 кГц. Усилитель 3 усиливает д прошедшие через фильтр сигналы в 50- 100 раз и подает их на первые входы амплитудных дискриминаторов 5 и 6. Задатчиком уровней дискриминации 4 задают два различных уровн  дискри- 50 минации, например 2 и 4 В, один из . которых  вл етс  задающим дл  первого амплитудного дискриминатора, а второй -дл  второго 6. Значени  ЭТИХ уровней, кроме того, подаютс  на тре- 5 тий и четвертьй входы блока 9. Первый амплитудный дискриминатор 5 разрешает прохождение на его выход импульсов с амплитудой, большей первогоThe grain through the straw walker from the grain and non-grain heap particles fall to n 5 the top of the piezoelectric sensor 1, which produces voltage pulses of different amplitude, depending on both the type of particle and its physical and mechanical properties and speed at the impact and angle of impact. Filter 2 cuts off low-frequency noise, which is generated by vibrations of the working elements of the combine and has a spectrum in the band from 0 to 4-5 kHz. Amplifier 3 amplifies the signals passing through the filter 50 to 100 times and feeds them to the first inputs of amplitude discriminators 5 and 6. The discriminator of level 4 sets two different levels of discrimination, for example 2 and 4 V, one of. which is the master for the first amplitude discriminator, and the second is the second for the second 6. The values of THESE levels are also fed to the third and fourth inputs of block 9. The first amplitude discriminator 5 permits the passage of pulses to its output with an amplitude greater than the first

3535

4040

10ten

1515

20 25 3020 25 30

д 50 - 5 5953806d 50 - 5 5953806

уровн  дискриминации. Эти импульсы подсчитываютс  первым счетчиком 7. Второй амплитудный дискриминатор 6 выдел ет импульсы с амплитудой, большей второго уровн  дискриьшнации. Эти импульсы подсчитываютс  вторым счетчиком 8, Полученные в счетчиках 7 и 8 за единицу времени значени  в виде кодов поступают соответственно на первый и второй входы блока вычислени  потерь 9, в котором в соо.т-, ветствии с выражениемlevel of discrimination. These pulses are counted by the first counter 7. The second amplitude discriminator 6 selects pulses with an amplitude greater than the second discrimination level. These pulses are counted by the second counter 8, the values obtained in the counters 7 and 8 per unit of time are sent in the form of codes to the first and second inputs of the loss calculation module 9, respectively, in which, according to

N(U, ПгN (U, Pg

N N(U, )ехр--V--- - 2. I а, и л.N N (U,) exp - V --- - 2. I a, and l.

3535

4040

Vl Vl

ВЫЧИСЛЯЮТ истинное число просе вших-- с  на датчик зерен. Полученное число отображаетс  на индикаторе 0.CALCULATE the true number of sifted grains per grain sensor. The resulting number is displayed on the display 0.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  измерени  потерь зерна за молотилкой комбайна, содержащее пьезоэлектрический датчик, вы- сокочастот1№ш фильтр, усилитель, первый амплитудный дискриминатор, первый счетчик импульсов и индикатор потерь, отличающее.с  тем, что, с целью повьш1ени  точности измерений, оно снабжено задатчиком уровней дискриминации, вторым ампли- , тудным дискриминатором, вторым счетчиком ;мпульсов и блоком вычислени  потерь, причем выход пьезоэлектрического датчика через последовательно соединенные высокочастотный фильтр и усилитель подключен к первым входам амплитудных диcкpи п нaтopoв, при этом выход первого амплитудного диск- pHNfHHaTopa -через первый счетчик импульсов подключен к первому входу блока вычислени  потерь, выход второго амплитудного дискриминатора через второй счетчик импульсов подключен к втopo ry входу блока вычислени  потерь, кроме того первый выход задатчика уровней дискриминации соединен с вторым входом первого амплитудного дискриминатора и третьим входом блока вычислени  потерь, а второй выход задатчика уровней дискриминации соединен с вторым входом Второго амплитудного дискриминатора и четвертым входом блока вычислени  потерь, выход которого соединен с индикатором потерь, причем блок вычислени  потерь выполнен с возможностью реализации следующей функцииA device for measuring grain losses behind a combine thresher, containing a piezoelectric sensor, a high frequency filter, an amplifier, a first amplitude discriminator, a first pulse counter and a loss indicator, which, in order to improve measurement accuracy, is equipped with a level adjuster discrimination, the second amplitude, the discriminator, the second counter, the pulses and the loss calculation unit, the output of the piezoelectric sensor through the high-pass filter connected in series and the amplifier yuchen to the first inputs of the amplitude dial of the npotopov, the output of the first amplitude disk pHNfHHaTopa - through the first pulse counter connected to the first input of the loss calculator, the output of the second amplitude discriminator through the second pulse counter connected to the second ry input of the loss calculator, besides the output of the discriminator of discrimination levels is connected to the second input of the first amplitude discriminator and the third input of the loss calculator, and the second output of the generator of discrimination discrimination levels is connected to the second input of W cerned amplitude discriminator and a fourth input unit calculating losses, whose output is connected with the loss indicator, the loss calculation unit configured to implement the following function X РвX RV 10001000 500500 сигнал на перком входе; сигнал на втором.входе; сигнал на третьем входе; сигнал на четвертом входе.signal at the input; signal on the second input; signal at the third input; signal at the fourth input. 0,88 1,68 2,48 3,28 4,08 IfB 5,6 в0.88 1.68 2.48 3.28 4.08 IfB 5.6 in Фиг,3FIG 3 0.88 1,68 2.48. 3.28 4,03 4.88 5.680.88 1.68 2.48. 3.28 4.03 4.88 5.68