Внимание!
Предложения и заявки заказчиков

Размещение рекламных материалов

коммерческая реализация изобретений - ООО 'Адвансед Девелопмент Проджект' смотреть>>>

Требуются разработки по средствам контроля и ограничения по количеству дисковых операций производимых одним пользователемдля хостинг провайдера. смотреть>>>

Требуются разработки по использованию низкопотенциальной энергии смотреть >>>

Універсальний прилад агронома

Вступ

Україна – потужна аграрна країна з найродючішими в світі чорноземами. В часи світової економічної кризи потрібно використовувати переваги аграрної країни на всі 100 відсотків. Проте держава не піклується про сільськогосподарську галузь, зокрема – рослиництво. Не відбувається фінансування галузі, відсутня тенденція збільшення урожаю за рахунок впровадження новітніх технологій, техніка застаріла, а особливо застарілим, або взагалі відсутнім, є вимірювальне обладнання на еліваторах, в сільськогосподарських угіддях та в спеціалізованих лабораторіях. Прогнозування урожаю неможливе без точних та сучасних вимірювальних приладів, які так необхідні нашим аграріям. Щоб до нашого столу потрапляли лише якісні продукти, потрібно забезпечити належний контроль якості продуктів тваринництва. Саме тому і був розроблений універсальний прилад агронома.
Прилад дасть можливість глобального контролю за якістю продукції рослинництва, кормів для тварин, прогнозування урожаю та контролю за наявним станом погодніх умов, що є дуже важливим і актульним у сучасному сільському господарстві. За допомогою універсально приладу агронома можна визначати вологість грунту, насіння, сіна, соломи, сухофруктів, листя, пшениці та інших злаків, освітленість поверхні, температуру авколишнього середовища, прозорість олії, води та інших рідин. Тобто дасть агрономам повну картину моніторингу якості продуктів, що вони вирощують, можливість прогнозування урожаю та контроль за наявним станом погодніх умов.
Розділ 1.
Освітленість
Освітленість - освітлення поверхні, що створюється світловим потоком, який падає на поверхню. Це скалярна величина , тому що тоді, коли світло на поверхню падає від кількох джерел, освітленість у кожній точці поверхні дорівнює арифметичній сумі освітленостей, створюваних у цій точці кожним із джерел окремо.
Освітленість поверхні залежить як від сили світла джерела, так і від відстані між джерелом світла і освітлювальною поверхнею, положення цієї поверхні відносно падаючих променів світла. 1 люкс - освітлення, яке створює світловий потік 1 лм рівномірному розподілу його по S 1 м2.
Відношення світлового потоку, що падає на поверхню, до площі S цієї поверхні називають освітленістю Е=Ф/S. Освітленість прямо пропорційна силі світла джерела. При віддаленні його від освітлюваної поверхні її освітленість зменшується обернено пропорційно до квадрату відстані. Коли промінь світла падає похило до освітлюваної поверхні, освітленість збільшується пропорційно косинусу кута падіння проміння.
Освітленість у кожній точці S поверхні, на яку перпендикулярно до неї падає світло, пропорційна силі світла джерела і обернено пропорційна квадрату відстані від джерела світла до освітлювальної поверхні Е=1/ S2
Це дуже важливий параметр для сільського господарства. Якщо ми можемо визначити освітленість поверхні, то відповідно і хмарність яка є на данний момент. Тобо можемо визначити насікільки добре проходить процес фотосинтизу в рослинах. Занючи це, досвідченні агрономи, підрахувавши кількість сонячних і хмурих днів, світла, що потрапило на листя рослин, можуть прогнозувти їх продуктивність і отримати загальні уявлення про майбутній урожай.

Розділ 2.
Фотосинтез

1. Основною ознакою зелених рослин є використання ними світлової енергії Сонця і перетворення її в енергію хімічних зв'язків. Ця енергія витрачається рослинами на процеси життєдіяльності або запасається. Процес поглинання світлової енергії Сонця зеленими рослинами і перетворення її на хімічну називають фотосинтезом
2. В результаті фотосинтезу утворюються органічні речовини (глюкоза) з неорганічних Сонця, яку рослина одержує завдяки хлорофілу, що міститься в хлоропластах, є імпульсом до взаємодії вуглекислого газу і води.
3. Фотосинтез виражається таким сумарним рівнянням: 6CO2 + 6H2O + E = C2H12O6 + 6O2
Фотосинтез складний багатоступеневий процес, який відбувається за дві фази: світлову і темнову.
На світлі за участю хлорофілу вода зазнає змін, внаслідок яких з неї виділяється Оксиген, що надходить у навколишнє середовище. Водночас утворюється сполука дуже багата на енергію — аденозинтрифосфорна кислота (АТФ).

У темновій фазі відбувається поглинання вуглекислого газу і утворення вуглеводів В цій фазі енергія АТФ використовується у клітині для утворення з вуглекислого газу й води органічної речовини — вуглеводу глюкози.
У листках спочатку утворюється глюкоза, яка потім перетворюється на крохмаль та інші органічні речовини. Ці реакції можуть відбуватись на світлі, і в темряві.

6. Зелена рослина, а точніше хлорофіл, який знаходиться в хлоропластах, виступає як посередник між Сонцем (космосом) і Землею. Першим звернув увагу на цей зв'язок видатний російський вчений К.А. Тімірязєв і сформулював поняття про космічну роль зелених рослин.

7. Завдяки фотосинтезу на Землі:
a) щорічно утворюються більше 150 млрд. тонн органічної речовини й виділяється близько 120 млрд. тон Оксигену;
б) підтримується баланс газів у атмосфері, необхідний для життя на Землі;
в) фотосинтез перешкоджає збільшенню концентрації вуглекислоти;
г) фотосинтез сприяв утворенню озонового екрану, який захищає все живе від згубного впливу
короткохвильової ультрафіолетової радіації;
д) увесь Оксиген, що є в атмосфері, має фотосинтетичне походження, він нагромаджується за рахунок життєдіяльності зелених рослин.

8. При всій грандіозності масштабів, природний фотосинтез повільний і малоефективний процес: рослинами використовується лише близько 0,1-1% всієї сонячної енергії.


Розділ 2. Гравіметричні методи і прилади для визначення вологості грунту
В останній час розробники вологомірів зробили вирішальний крок у напрямку мінітюаризації вимірювальних пристроїв і датчиків.
Проте на фоні такого розмаїття технічних засобів вимірювання вологості деревини, кофе, зерна та інших матеріалів, прилади і методи вологометрії ґрунт у практично слабо представлені на ринку вологомірів. Проблеми експрес-вимірювання вологості ґрунту практично залишились невирішеними, як і 20-30 років тому.
Для визначення вологості різних матеріалів досить давно і широко застосовують так званий термогравіметричний метод. Він відноситься до прямих методів і має поширену в агрометеорології назву термостатно-вагового (ТВ) методу. Цей метод полягає в тому, що для визначення вологості ґрунту або іншого матеріалу попередньо відбирають невеликий зразок і зважують його. Потім за допомогою повітряного чи теплового сушіння видаляють вологу, знову зважують зразок після сушіння і за різницею маси вологого і сухого зразка визначають вологість матеріалу.На мережі агро- і гідрометеорологічних станцій цей метод і досі залишається основним.

Для відбору проб матеріалу в різних галузях матеріального виробництва використовують різноманітні пробовідбірники. На гідрометеорологічній мережі для відбору ґрунтових проб використовують ручний бур АМ-26, рідше бур АМ-16, інколи – бур Скіпського. Бури АМ-26 і АМ-16 різняться тільки тим, що АМ-26 має трохи зменшений діаметр бурового циліндра- конструкцією бур Скіпського принципово відрізняється від обох попередніх тим, що він дозволяє відбирати проби ґрунту сталого об`єму з непорушеною структурою. Тому при застосуванні бура Скіпського, крімвологості, можна додатково визначати об`ємну масу ґрунту. Абсолютну вологість у відношенні до маси сухого матеріалу визначають за формулою:
MB - MC W = • 100% MC - Mt

у відношенні до загальної маси зразка за формулою: MB - MC W = • 100% MC

де W – вологість у %; Мв – маса вологого зразка разом із тарою, в яку його помістили; Мс – маса сухого зразка разом із тарою; Мt – маса тари.
Об`ємну масу при використанні бура Скіпського обчислюють за
формулою: MB - Mt Vm = г/см3 V де Vm – об`ємна маса ґрунту, г/см3; V – об`єм пробовідбірного циліндра бура Скіпського.

Розділ 4.

Методи визначення вологості харчових продуктів

Кожний харчовий продукт містить деяка кількість вологи. Вологість - дуже важливий показник якості сировини, напівфабрикатів і готових виробів. Більш сухі продукти мають велику калорійність і довго зберігаються без псування. Від вологості сировини залежить вихід готових виробів і кількість води, необхідне для замісу тіста. Вологість напівфабрикатів впливає на їхні фізичні властивості, стан бродильної мікрофлори й ін. Форми зв'язку вологи з речовиною продукту різні. Розрізняють вільну вологу, що утримується в речовині механічно, і вологу, зв'язану з матеріалом фізично, чи хімічно за рахунок капілярних сил. У зерно-борошняних продуктах значна частина вологи зв'язана з речовиною адсорбаційно, завдяки великому змісту колоїдних речовин (білки, крохмаль, слизи), здатних до набрякання. При зневоднюванні продукту з нього спочатку віддаляється вільна волога, а потім на превелику силу - зв'язана.
Визначення вологості продукту є одночасно визначенням змісту сухих речовин, і навпаки.
Так, якщо вологість борошна дорівнює 15%, той зміст сухих речовин складає 100-15=85%. У продуктах, що мають консистенцію твердого тіла (хліб, борошно,цукор), нормується вологість, у рідких речовинах (молоко, патока) і в розчинах прийнято визначати зміст сухих речовин.

Методи визначення вологи різноманітні ( Електрометрічні, хімічні, термічні й ін).

Електрометричні методи підрозділяються на кондуктометричні і электроємнісні. Кондуктометричні метод заснований на тому, що з підвищенням вологості продукту його електропровідність зростає, і навпаки. Электроємнісний метод заснований на залежності між вологістю продукту і його діелектричною проникністю.
Хімічний метод заснований на тому, що уся волога продукту під час аналізу реагує з якою-небудь речовиною, наприклад з карбідом кальцію (СаС2): СаС2 + 2Н20 = СН =СН + Са(ОН)2.
Вимірюючи кількість ацетилену, що виділився, визначають кількість вологи в продукті.
Термічні методи визначення вологи заснований на висушуванні початкової проби і наступне зважування сухого залишку. По різниці між масою початкової проби (М) і масою
сухого залишку (М1) визначають кількість вологи, що випарувалася.

Вологість продукту (w, %) обчислюють по формулі: M – M1 w= 100% M
Термічні методи визначення вологи знайшли найбільше широке застосування в технохімічному
контролі харчових виробництв, однак варто враховувати, що при висушуванні початкової проби хімічний склад сухої Речовини продукту змінюється, що зумовлює певні неточності в результатах аналізу. Це пояснюється тим, що разом з вологою при висушуванні з початкової проби виділяються летучі речовини (спирти, ефіри й ін.) і відбувається часткове термічне розкладання продукту, від чого маса сухого залишку зменшується. Гідроліз деяких речовин продукту і процеси окиснення (наприклад, окиснення неграничних жирних кислот) збільшують масу сухого залишку. Для того щоб результат визначення вологи був близький до правильного, варто зводити до мінімуму процеси, що змінюють масу сухого залишку під час висушування.

Розділ 5.
Методи визначення вологості зерна
Одним із найбільш важливих факторів є визначення значення вологості зібраного зерна. Величина вологості впливає не тільки на встановлення кількості врожаю (вага зерна в значній мірі залежить від значення вологості), а ще й визначає здатність зерна до тривалого зберігання в зерносховищах. А за результатами вимірювання приймаються рішення щодо необхідності додаткового сушіння зерна, визначаються режими його зберігання в зерносховищах. Значення величини вологості зерна є однією з найбільш важливих характеристик, які постійно контролюються на елеваторах. Як приклад, систематична похибка вимірювання вологості зерна величиною лише 0,1% дає завантаженість у встановленні його кількості, за масштабами прогнозованого урожаю, яка оцінюється сумою в десятках тисяч гривень.
В Україні для визначення вологості зерна у використанні знаходиться велика кількість різноманітних вологомірів, які можливо розподілити на три основні групи:
1. Повітряно-теплові установки з границями допустимої абсолютної похибки (∆):

o при вологості до 17% — ±1,0%;
o при вологості понад 17% — ±0,5%,

2. Діелькометричні вологоміри з границями допустимої абсолютної похибки (∆):
o при вологості до 17% — ±0,5%;
o при вологості від 17% до 35% — ±1,0%;
o при вологості понад 35% — ±2,5%,

3. Резистивні вологоміри з границями допустимої похибки (∆) — ±2,5%.
Границі абсолютних похибок інших вологомірів допускаються від ± 0,5 до 2,5%.
Виходячи з того, як вагомо впливає наявність вологи в зерні на кінцевий результат оцінки
зібраного урожаю зернових, постає питання прощальності (або метрологічної відповідності) наявних вимірювальних приладів для визначення вологості у кожному зерноприймальному пункті, елеваторі та й у кожному господарстві, яке вирощує та продає зернові.

І тут надати допомогу можуть фахівці ДП «Київоблстандартметрологія». Для забезпечення метрологічної повірки робочих засобів вимірювання вологості ДП «Київоблстандартметрологія» має робочий еталон І розряду—вакуумно-теплову установку УВТ-1. наявність її дає можливість власникам робочих засобів вимірювання вологості проводити повірку та атестацію своїх приладів (установок), не виїжджаючи за межі Київської області і в оптимальні терміни.

Доцільно відзначити, що прилади, які застосовуються при вимірюванні вологості, мають міжповірочний інтервал 1 рік, крім того, щоб максимально уникнути непорозумінь в період масового збирання врожаю всім зерновиробникам, зерно приймальним та зернозберігаючим організаціям та підприємствам бажано виконати чергову метрологічну повірку власних приладів саме напередодні масового збирання врожаю зернових.

Розділ 6.
Принцип роботи приладу

Для визначення вологості піддослідного зразку, використовується ємнісний датчик. Принцип визначення вологості продуктів - за зміною їх діелектричної проникності відносно еталонних показників. Через сталу площу пластин і їх взаємне розташвання на зміну ємності впливає лише діелектрична проникність. Еталонна вологість фіксується в відносних одиницях на цифровому індикаторі приладу і заноситься до таблиці. Зі зміною діелектричної проникності, яка залежить від вмісту вологи в зразку, змінюються показання приладу, і за допомогою, раніше складеної таблиці, ми визначаємо вологість зразку. Можливі різні варіанти градуювання шкали, але для цього необхідне точне обладнання, тому в домашніх умовах градуювання в відсотках вологості майже неможливо.
Прилад складається з кварцового генератора опорної частоти, виконаного на мікросхемі D1, послідовно з яким під'єднаний конденсатор - датчик Сх, випрямляча на діодах VD1 та VD2 та вимірювальної частини
Конструкція датчика вологості. Фторопластовий ізолятор 3 з встановленими на ньому стержневими електродами закріплюють епоксидним клеєм в корпусі. Електроди і склянка виготовлені із нержавіючої сталі. Датчик з’єднаний з приладом двожильним екранованим кабелем. Його екрануючу оболонку припаюють до корпуса датчика.
Прозорість олії, води та інших рідин вимірюється за схемою зібраною на двох транзисторах МП40. Корегування показників відбувається за допомогою двох підстроюючи резисторів. Вимірювання відбувається відносно абсолютного нуля, що прирівнюється до абсолютної темряви. Пробірка з піддослідною пробіркою встановлюється між лампочкою на 3,6 вольта та фотодіодом Ф3Д. При різній прозорості рідини через пробірку проходить різна кількість світла і відповідно освітленість фотодіода різна. При його максимальному освітлені виникає Vmax , а при абсолютній темряві V=0, тобто фотодіод не збуджується. Якщо рідина надто густа і непрозора, то її в відношенні 1:1 розводять з дистильованою водою. Відповідно результати вимірювань виводяться на цифровий індикатор у відносних одиницях. За спеціально складеними таблицями ми можемо визначити прозорість даного зразку.

Висновок
В роботі зібрані матеріали на основі яких було створено універсальний прилад агронома – 2. Було дослідженно методи та прилади для визначення вологості продуктів рослинництва та інших важливих для агрономів параметрів. Держава повинна глобально зайнятись проблемою сільського господарства та його загального забезпечення технікою та обладнанням для контролю якості продукції та прогнозування урожаю. То ж універсальний прилад агронома, через свою помірну ціну може стати вирішальною ланкою на шляху фінансування державних сільськогосподарських пдприємств. Прилад має помірну ціну ( 200 грн.) і не має реальних конкурентів на світовому ринку. Тому, крім забезпечення власних потреб, налагодивши серійне виробництво, можна отримати великий прибуток від продажу приладу на світових ринках. Висока його фукціональність і точність зумовить попит на нього, а також підштовхне державу до розвитку науки, як важливої для країни галузі, та налагодження конструювання та створення новітніх вимірювальних приладів, які дадуть змогу інтигруватись на іноземні ринки. Виготовлення простих, точних та необхідних приладів – шлях виходу з економічної кризи.
   

Комментарии   

 
#3 Гость 13.11.2016 13:26
Дуже зацикавило, як з Вами звязатися?
Цитировать
 
 
#2 Гость 14.02.2014 19:20
Здравствуйте.Ин тересует ваш прибор
Цитировать
 
 
#1 Рустам 18.05.2010 11:30
Доброго дня Вадим! Мене дуже зацікавив універсальний прилад агронома тому, як сам працюю агрономом. Де, як можна придбати даний прилад??? Підскажіть будь-ласка! Маякніть на мій номер 0674332220. Зарання щиро вдячний!!!!
Цитировать
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Комментарии