DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2022.52.177-189
The Theoretical Justification of Radiation-type Transformers in the Identification of the Grain Flow
About the Authors
Vasyl Kondratets, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-1411-168Х
Yuriy Parkhomenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: parhomenkoym@ukr.net, ORCID ID: 0000-0003-3492-3965
Mihailo Parkhomenko, director, Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Andriy Bokiy, post-graduate, Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Abstract
The article is devoted to the theoretical substantiation of the type of beam converters in the identification of grain flow in planters. The working conditions of beam transducers in the process of sowing grain crops, types and characteristics of such transducers are considered. It is shown that the best characteristics are possessed by optocouples created on the basis of independent sources and receivers of infrared radiation in the form of silicon diodes operating in the range of 0.75...1.1 μm.
This publication is aimed at the implementation of means of control during the sowing of grain crops, its topic is relevant. It is directed to the implementation of the program "Technical means of the new generation for agricultural production", included in the list of State targeted scientific and scientific and technical programs, defined by the law of Ukraine "On priority areas of development of science and technology".
The publication examines the theoretical justification of the type of beam transducers in devices for identifying the grain flow formed by seeding devices of seed drills, in order to increase their resolution and quality of registration of discrete objects in the flow.
As a result of the analysis of the conditions for identifying the grain flow when sowing grain crops, we come to the conclusion that it is advisable to use optocouplers from separate elements "radiation source"-"radiation receiver" of the infrared spectrum that work in the range of as beam converters. Based on the fact that the registration device includes dozens of discrete optocouplers, silicon light and photodiodes should be used as IR emitters and receivers, as they are the cheapest, simpler in circuit connection than photo transistors and sufficient to obtain the necessary resolution when registering and recognizing the flow of grains.
Keywords
ray converters, optocoupler, grain stream identification, infrared radiation
Full Text:
PDF
References
1. Yevhen Solonyna. Ukraina zibrala istorychnyj maksymum zerna: scho stoit' za rekordom [Ukraine collected a historic maximum of grain: what is behind the record]. (07.10.2021). bit.ly. Retrieved from: https://bit.ly/3C90lsq [in Ukrainian].
2. Sistema kontrolja vyseva RECORD. Tehnicheskoe opisanie i instrukcija po jekspluatacii [RECORD sowing control system. Technical description and instructions for use]. Herson. (2016). TOV «TRAK». seeding.com.ua. Retrieved from: http://seeding.com.ua [in Russian].
3. Sistema kontrolja vyseva MONADA.. Dokumentacija, pasporta, instrukcii, programmnoe obespechenie [The MONADA sowing control system. Documentation, passports, instructions, software]. NPF «MONADA. », g. Herson, monada.ks.ua. Retrieved from: http://www.monada.ks.ua[in Russian].
4. Rudenko. V.P. (2013). Poltavskaja tehnologіja poseva. Posobie dlja agronomov, inzhenerov s/h proizvodstva, konstruktorov [Poltava sowing technology. Manual for agronomists, engineers of agricultural production, designers]. Poltava: OOO «Kopi-Centr» [in Ukrainian].
5. Parkhomenko, Yu.M. (2007). Doslidzhennia pidkhodiv do realizatsii prystroiu reiestratsii ta identyfikatsii zernovoho potoku [Study of approaches to the implementation of the grain flow registration and identification device]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia sil's'kohospodars'kykh mashyn: zahal'noderzh. mizhvidomch. nauk. – tekhn. zbirnyk – Design, manufacture and operation of agricultural machiner. Issue.37. 126–131 [in Ukrainian].
6. Kondratets', V.O. & Parkhomenko, Yu.M. (2011). Pidvyschennia dozvoliaiuchoi zdatnosti prystroiu identyfikatsii potoku nasinnia v zernovykh sivalkakh [Increasing the resolution of the seed flow identification device in grain drills]. Visnyk Kharkivs'koho natsional'noho tekhnichnoho universytetu sil's'koho hospodarstva im. Petra Vasylenka. Tekhnichni nauky. –– Bulletin of Kharkiv National Technical University of Agriculture named after Peter Vasylenko. Technical sciences, Vol.117, “Problemy enerhozabezpechennia ta enerhozberezhennia v APK Ukrainy”. 47–49 [in Ukrainian].
7. Belokur, I.P. (1990). Defektologija i nerazrushajushhij kontrol' [Defectology and non-destructive testing]. Kyiv: Vyshha shkol [in Ukrainian].
8. Chistjakov, S.F. & Radun, D.V. (1972). Teplotehnicheskie izmerenija i pribory [Thermotechnical measurements and devices]. Moskow: Vysshaja shkola [in Russian].
9. Kanarchuk, V.E. Derkachev, O.B. & Chigrinec, A. D (1985). Termometricheskaja diagnostika mashin [Thermometric diagnostics of machines]. Kyiv: Vyshha shkola
10. Bastiv, V., Bendit, G. & Berveter, P. (1990). Izmerenija v promyshlennosti: Sprav. izd. v 3-h kn.; per. s nem. pod. red.. D.I. Agejkina. M.: Metallurgija, 1990. Vol. 3: Sposoby izmerenija i aparatura. 344.
11. Chistjakov, V.S. (1990). Kratkij spravochnik po teplotehnicheskim izmerenijam [Quick Reference for Thermal Measurements]. Moskow: Jenergoatomizdat [in Russian].
12. Sivuhin, D.V. (2005). Obshhij kurs fiziki [General physics course]. Moskow: Fizizdat Vol. 836, 836 [in Russian].
13. Shrajber, G. (2001). Infrakrasnye luchi v jelektronike [Infrared rays in electronics]. (K.O. Somova Trans.). Moskow: DMK Press [in Russian].
14. Ermilova, N.V. (1993). Avtomaticheskaja ochistka semjan saharnoj svekly [Automatic cleaning of sugar beet seeds]. Extended abstract of candidate's thesis. Kiev 169s. [in Russian].
15. Login, V.V. (1979). Dinamika raboty fotojelektricheskih datchikov kontrolja vyseva [Dynamics of operation of photoelectric sensors for seeding control]. Moskow: CNIITJeItraktorosel'hozmash [in Russian].
16. Alekseeva, I.N. & Zamjatin, V.V. (1991). V pomoshh' radioljubitelju [Help for a radio amateur] . Moskow: Patriot [in Russian].
17. Aksenenko, M.D. & Baranochnikov M.L. (1987). Prijomniki opticheskogo izluchenija [Optical radiation receivers]. Moskow: Radio i svjaz' . [in Russian].
18. Baranochnikov, M.L. (1985). Prijomniki infrakrasnogo izluchenija. Sostojanie razrabotok i promyshlennogo vypuska, perspektivy razvitija i prognozy. Analiticheskij obzor [Infrared receivers. The state of development and industrial output, development prospects and forecasts. Analytical review]. Moskow . Retrieved from www.radioliga.com/Books [in Russian].
19. Gorjunova, N.N. (Eds.) (1977). Handbook of semiconductor diodes, transistors and integrated circuits . (4d ed.) . Moskow: Jenergija [in Russian].
Citations
- Євген Солонина. Україна зібрала історичний максимум зерна: що стоїть за рекордом. 07.10.2022. URL: https://bit.ly/3C90lsq. (дата звернення: 09.09.2022)
- Система контроля высева RECORD. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Херсон, ТОВ «ТРАК», 2016., 27с. URL: http://seeding.com.ua.
- Система контроля высева MONADA. Документация, паспорта, инструкции, программное обеспечение. НПФ «МОНАДА. », г. Херсон, URL: http://www.monada.ks.ua.
- Руденко В.П. Полтавская технологія посева. Пособие для агрономов, инженеров с/х производства, конструкторов. Полтава: ООО «Копи-Центр», 2013. 54с.
- Пархоменко Ю.М. Дослідження підходів до реалізації пристрою реєстрації та ідентифікації зернового потоку. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвідомч. наук.-техн. зб. 2007. Вип.37. С. 126–131.
- Кондратець В.О., Ю.М. Пархоменко. Підвищення дозволяючої здатності пристрою ідентифікації потоку насіння в зернових сівалках. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка. Технічні науки. 2011. Вип. 117. “Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України”. С. 47–49.
- Белокур И.П. Дефектология и неразрушающий контроль. К.: Выща школа, 1990. 207с.
- Чистяков С.Ф., Радун Д.В. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Высшая школа, 1972. 392с.
- Канарчук В.Е. Деркачев О.Б., Чигринец А.Д Термометрическая диагностика машин. К.: Выща школа, 1985. 168с.
- Бастив В., Бендит Г., Берветер П. Измерения в промышленности: Справ. изд. в 3-х кн.; пер. с нем. под. ред.. Д.И. Агейкина. М.: Металлургия, 1990. Т.3: Способы измерения и апаратура. 1990. 344с.
- Чистяков В.С. Краткий справочник по теплотехническим измерениям. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320с.
- Сивухин Д.В. Общий курс физики. М; Физиздат, 2005. Т.IV. 836с.
- Шрайбер Г. Инфракрасные лучи в электронике.: пер. с франц. К.О. Сомова. М.: ДМК Пресс, 2001. 240с.
- Ермилова Н.В. Автоматическая очистка семян сахарной свеклы: дис. на соиск. уч. степени канд.. техн.. наук: 05.13.07. Киев, 1993. 169с.
- Логин В.В. Динамика работы фотоэлектрических датчиков контроля высева. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1979. 73с. (Серия “Сельскохозяйственные машины и орудия”, Вып. 9).
- Алексеева И.Н. Замятин В.В. В помощь радиолюбителю: сборник . М.: Патриот, 1991. 80с
- Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Приёмники оптического излучения: Справочник. М.: Радио и связь, 1987. 296с.
- Бараночников М.Л. Приёмники инфракрасного излучения. Состояние разработок и промышленного выпуска, перспективы развития и прогнозы. Аналитический обзор. М. URL: www.radioliga.com/Books/, 1985. 94 с.
- Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. Под общей редакцией Н.Н. Горюнова. Изд. 4-е перер. и доп. М.: Энергия, 1977. 744с.
Copyright (c) 2022 Vasyl Kondratets, Yuriy Parkhomenko, Mihailo Parkhomenko, Andriy Bokiy
The Theoretical Justification of Radiation-type Transformers in the Identification of the Grain Flow
About the Authors
Vasyl Kondratets, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID ID: 0000-0002-1411-168Х
Yuriy Parkhomenko, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: parhomenkoym@ukr.net, ORCID ID: 0000-0003-3492-3965
Mihailo Parkhomenko, director, Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Andriy Bokiy, post-graduate, Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Abstract
The article is devoted to the theoretical substantiation of the type of beam converters in the identification of grain flow in planters. The working conditions of beam transducers in the process of sowing grain crops, types and characteristics of such transducers are considered. It is shown that the best characteristics are possessed by optocouples created on the basis of independent sources and receivers of infrared radiation in the form of silicon diodes operating in the range of 0.75...1.1 μm. This publication is aimed at the implementation of means of control during the sowing of grain crops, its topic is relevant. It is directed to the implementation of the program "Technical means of the new generation for agricultural production", included in the list of State targeted scientific and scientific and technical programs, defined by the law of Ukraine "On priority areas of development of science and technology". The publication examines the theoretical justification of the type of beam transducers in devices for identifying the grain flow formed by seeding devices of seed drills, in order to increase their resolution and quality of registration of discrete objects in the flow. As a result of the analysis of the conditions for identifying the grain flow when sowing grain crops, we come to the conclusion that it is advisable to use optocouplers from separate elements "radiation source"-"radiation receiver" of the infrared spectrum that work in the range of as beam converters. Based on the fact that the registration device includes dozens of discrete optocouplers, silicon light and photodiodes should be used as IR emitters and receivers, as they are the cheapest, simpler in circuit connection than photo transistors and sufficient to obtain the necessary resolution when registering and recognizing the flow of grains.Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Yevhen Solonyna. Ukraina zibrala istorychnyj maksymum zerna: scho stoit' za rekordom [Ukraine collected a historic maximum of grain: what is behind the record]. (07.10.2021). bit.ly. Retrieved from: https://bit.ly/3C90lsq [in Ukrainian].
2. Sistema kontrolja vyseva RECORD. Tehnicheskoe opisanie i instrukcija po jekspluatacii [RECORD sowing control system. Technical description and instructions for use]. Herson. (2016). TOV «TRAK». seeding.com.ua. Retrieved from: http://seeding.com.ua [in Russian].
3. Sistema kontrolja vyseva MONADA.. Dokumentacija, pasporta, instrukcii, programmnoe obespechenie [The MONADA sowing control system. Documentation, passports, instructions, software]. NPF «MONADA. », g. Herson, monada.ks.ua. Retrieved from: http://www.monada.ks.ua[in Russian].
4. Rudenko. V.P. (2013). Poltavskaja tehnologіja poseva. Posobie dlja agronomov, inzhenerov s/h proizvodstva, konstruktorov [Poltava sowing technology. Manual for agronomists, engineers of agricultural production, designers]. Poltava: OOO «Kopi-Centr» [in Ukrainian].
5. Parkhomenko, Yu.M. (2007). Doslidzhennia pidkhodiv do realizatsii prystroiu reiestratsii ta identyfikatsii zernovoho potoku [Study of approaches to the implementation of the grain flow registration and identification device]. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia sil's'kohospodars'kykh mashyn: zahal'noderzh. mizhvidomch. nauk. – tekhn. zbirnyk – Design, manufacture and operation of agricultural machiner. Issue.37. 126–131 [in Ukrainian].
6. Kondratets', V.O. & Parkhomenko, Yu.M. (2011). Pidvyschennia dozvoliaiuchoi zdatnosti prystroiu identyfikatsii potoku nasinnia v zernovykh sivalkakh [Increasing the resolution of the seed flow identification device in grain drills]. Visnyk Kharkivs'koho natsional'noho tekhnichnoho universytetu sil's'koho hospodarstva im. Petra Vasylenka. Tekhnichni nauky. –– Bulletin of Kharkiv National Technical University of Agriculture named after Peter Vasylenko. Technical sciences, Vol.117, “Problemy enerhozabezpechennia ta enerhozberezhennia v APK Ukrainy”. 47–49 [in Ukrainian].
7. Belokur, I.P. (1990). Defektologija i nerazrushajushhij kontrol' [Defectology and non-destructive testing]. Kyiv: Vyshha shkol [in Ukrainian].
8. Chistjakov, S.F. & Radun, D.V. (1972). Teplotehnicheskie izmerenija i pribory [Thermotechnical measurements and devices]. Moskow: Vysshaja shkola [in Russian].
9. Kanarchuk, V.E. Derkachev, O.B. & Chigrinec, A. D (1985). Termometricheskaja diagnostika mashin [Thermometric diagnostics of machines]. Kyiv: Vyshha shkola
10. Bastiv, V., Bendit, G. & Berveter, P. (1990). Izmerenija v promyshlennosti: Sprav. izd. v 3-h kn.; per. s nem. pod. red.. D.I. Agejkina. M.: Metallurgija, 1990. Vol. 3: Sposoby izmerenija i aparatura. 344.
11. Chistjakov, V.S. (1990). Kratkij spravochnik po teplotehnicheskim izmerenijam [Quick Reference for Thermal Measurements]. Moskow: Jenergoatomizdat [in Russian].
12. Sivuhin, D.V. (2005). Obshhij kurs fiziki [General physics course]. Moskow: Fizizdat Vol. 836, 836 [in Russian].
13. Shrajber, G. (2001). Infrakrasnye luchi v jelektronike [Infrared rays in electronics]. (K.O. Somova Trans.). Moskow: DMK Press [in Russian].
14. Ermilova, N.V. (1993). Avtomaticheskaja ochistka semjan saharnoj svekly [Automatic cleaning of sugar beet seeds]. Extended abstract of candidate's thesis. Kiev 169s. [in Russian].
15. Login, V.V. (1979). Dinamika raboty fotojelektricheskih datchikov kontrolja vyseva [Dynamics of operation of photoelectric sensors for seeding control]. Moskow: CNIITJeItraktorosel'hozmash [in Russian].
16. Alekseeva, I.N. & Zamjatin, V.V. (1991). V pomoshh' radioljubitelju [Help for a radio amateur] . Moskow: Patriot [in Russian].
17. Aksenenko, M.D. & Baranochnikov M.L. (1987). Prijomniki opticheskogo izluchenija [Optical radiation receivers]. Moskow: Radio i svjaz' . [in Russian].
18. Baranochnikov, M.L. (1985). Prijomniki infrakrasnogo izluchenija. Sostojanie razrabotok i promyshlennogo vypuska, perspektivy razvitija i prognozy. Analiticheskij obzor [Infrared receivers. The state of development and industrial output, development prospects and forecasts. Analytical review]. Moskow . Retrieved from www.radioliga.com/Books [in Russian].
19. Gorjunova, N.N. (Eds.) (1977). Handbook of semiconductor diodes, transistors and integrated circuits . (4d ed.) . Moskow: Jenergija [in Russian].
Citations
- Євген Солонина. Україна зібрала історичний максимум зерна: що стоїть за рекордом. 07.10.2022. URL: https://bit.ly/3C90lsq. (дата звернення: 09.09.2022)
- Система контроля высева RECORD. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Херсон, ТОВ «ТРАК», 2016., 27с. URL: http://seeding.com.ua.
- Система контроля высева MONADA. Документация, паспорта, инструкции, программное обеспечение. НПФ «МОНАДА. », г. Херсон, URL: http://www.monada.ks.ua.
- Руденко В.П. Полтавская технологія посева. Пособие для агрономов, инженеров с/х производства, конструкторов. Полтава: ООО «Копи-Центр», 2013. 54с.
- Пархоменко Ю.М. Дослідження підходів до реалізації пристрою реєстрації та ідентифікації зернового потоку. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: загальнодерж. міжвідомч. наук.-техн. зб. 2007. Вип.37. С. 126–131.
- Кондратець В.О., Ю.М. Пархоменко. Підвищення дозволяючої здатності пристрою ідентифікації потоку насіння в зернових сівалках. Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка. Технічні науки. 2011. Вип. 117. “Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України”. С. 47–49.
- Белокур И.П. Дефектология и неразрушающий контроль. К.: Выща школа, 1990. 207с.
- Чистяков С.Ф., Радун Д.В. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Высшая школа, 1972. 392с.
- Канарчук В.Е. Деркачев О.Б., Чигринец А.Д Термометрическая диагностика машин. К.: Выща школа, 1985. 168с.
- Бастив В., Бендит Г., Берветер П. Измерения в промышленности: Справ. изд. в 3-х кн.; пер. с нем. под. ред.. Д.И. Агейкина. М.: Металлургия, 1990. Т.3: Способы измерения и апаратура. 1990. 344с.
- Чистяков В.С. Краткий справочник по теплотехническим измерениям. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320с.
- Сивухин Д.В. Общий курс физики. М; Физиздат, 2005. Т.IV. 836с.
- Шрайбер Г. Инфракрасные лучи в электронике.: пер. с франц. К.О. Сомова. М.: ДМК Пресс, 2001. 240с.
- Ермилова Н.В. Автоматическая очистка семян сахарной свеклы: дис. на соиск. уч. степени канд.. техн.. наук: 05.13.07. Киев, 1993. 169с.
- Логин В.В. Динамика работы фотоэлектрических датчиков контроля высева. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1979. 73с. (Серия “Сельскохозяйственные машины и орудия”, Вып. 9).
- Алексеева И.Н. Замятин В.В. В помощь радиолюбителю: сборник . М.: Патриот, 1991. 80с
- Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Приёмники оптического излучения: Справочник. М.: Радио и связь, 1987. 296с.
- Бараночников М.Л. Приёмники инфракрасного излучения. Состояние разработок и промышленного выпуска, перспективы развития и прогнозы. Аналитический обзор. М. URL: www.radioliga.com/Books/, 1985. 94 с.
- Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. Под общей редакцией Н.Н. Горюнова. Изд. 4-е перер. и доп. М.: Энергия, 1977. 744с.