CZ19113U1 - Rotor (2) vzduchového třídiče je tvořen horním čelem (21) a dolním čelem (211), kterážto čela (21, 211) jsou v blízkosti vnějšího obvodu rotoru (2) vzájemně propojena jednak distančními výztuhami (23), jednak soustavou lopatek (22), které jsou umístěny v prostoru mezi vnějším obvodem rotoru (2) a soustavou distančních výztuh (23). Distanční výztuhy (23)jsou opatřeny alespoň na straně, přivrácené k ose (20) rotoru (2) výstupní kapotáží (24), výhodně s výstupním úhlem v rozmezí 2,2° až 32°, případně podle výhodného provedení vstupní kapotáží (25) se vstupním úhlem v rozmezí 35° až 80°. - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro mčření utužení půdy v jejím profilu a mapování utužení půdy na pozemcích.

Dosavadní stav techniky

Zejména hospodářskou činností na pozemcích mohou být vyvolány mechanické účinky na půdu, ktere vyvolávají celou skálu úrovní utužení půdy. v závislosti na prováděných pracovních operacích, klimatických podmínkách, půdních vlastnostech a zejména vlhkosti půdy v okamžiku jejího stlačování. Zvětšování utužení půdy vyvolává zvyšování hodnot redukované objemové hmotnosti ío půdy, což muže vést ke snižování infiltrace vody, snižování mocnosti povrchové vrstvy; zvyšování povrchového odtoku vody i rizika eroze půdy a snižování výnosu plodin.

Měření utužení půdy je prováděno různými metodami. Jednou z používaných metod k zjišťování zhutnění půdy je měření její redukované objemové hmotnosti pomocí odběrných válečků. Tato metoda je přesná i objektivní, proto je používána zejména při laboratorních měřeních. Jejímu využití v provozních podmínkách však brání především velká pracnost a nemožnost získání okamžitých výsledků v místech méření. Nevýhodou této metody jsou rovněž její destruktivní účinky v místě odběru.

Ke stanovení utužení půdy v jejím profilu se též využívá pcnctrometrie, pomocí níž lze rychle získat potřebné množství hodnot. Metoda penetrometrie je využívána v mnoha oborech, např. v petrochemickém průmyslu pro určování kvality maziva, v potravinářství pro určování odolnosti ovoce a zeleniny proti poškození apod. V zemědělství se penetrometrie využívá pro diagnostiku utužení půdy v jejím profilu. Princip je založen na mčření odporu půdy proti pronikání tělesa kuželovitého tvaru, které má standardizované rozměry i tvar. Velikost penetračního odporu sc udává v Pascalech (Pa). Aby jednotlivá měření byla vzájemně srovnatelná, je nutné provádět měření při předem specifikovaných podmínkách, neboť velikost výsledného odporuje ovlivněna řadou činitelů, jako je momentální vlhkost půdy, zmitostní složení půdy apod. Proto se penetrometrie v zemědělství používá jako diagnostická metoda, pro určení utužených vrstev půdy např. na místech s výskytem vnějších projevů utužení půdy. Získané údaje se využívají při rozhodování o dalších vhodných agrotechnických zásazích vedoucích k odstranění utužení půdy, jako je např. podrývání.

Pro měření utužení půdy se nej častěji využívá ručních pcnctrometrů, které jsou konstruovány na mechanickém, nebo elektronickém principu měření přenášené síly. Výhodou použití ručních penetrometrů je rychlé dosažení potřebného počtu a opakovatelnosti méření na sledovaném pozemku. Rovněž je tato metoda použitelná na půdách mime kamenitých, lehkých nebo drobivých, kde méření utužení pomocí odběrných válečků je velmi problematické. Metoda je nepoužitelná na půdách s větším množstvím kamenů a štěrku v omiční nebo podomiční vrstvě. Při měření na rozsáhlejších pozemcích, či při větším počtu měření, dochází ke značné únavě obsluhy, čímž sc produktivita i kvalita tohoto méření snižuje. Mčření sc provádí buď náhodně na vyl i po váných místech pozemku, zejména tam, kde jsou patrné vnější projevy zhutnění, nebo v předem stano40 veném sponu. Aby bylo možné provádět opakovaná mčření v témže místě, je nutné toto místo označit kolíkem, nebo tento bod zaměřit pomoci GPS navigace. Naměřená data jsou zaznamenávána buď v písemné podobě na papír, nebo nahrávána do paměti pcnctrometrů.

V zemědělství se nej častěji k měření utužení půdy využívají penetrometry statické nebo dynamické. Oba tyto typy penetrometrů měří odpor pudy proti vertikálnímu pronikání kuželovité sondy. Rozdíl mezi oběma typy penetrometrů spočívá ve způsobu aplikace síly na kužel. Aby byly dosažené výsledky vzájemně srovnatelné, ustálilo se několik standardizovaných velikostí kužele, např. kužel se základnou 10 enr a úhlem 60°.

Q7. 19113 Ul

U statických penetrometrú je vyvolávána konstantní síla na penetrometr např. hmotností těla obsluhy, nebo muže být použito hydraulické, mechanické, případně elektrické energie, dodávané z nákladního automobilu, nebo jiného mobilního zdroje. Současně jsou zaznamenávána data o hloubce a síle v měřených půdních profilech, nejčastěji do digitální záznamové jednotky. Static5 ké penetrometry měří silu potřebnou na zatlačování sondy kuželového tvaru vyrobené z oceli skrz půdní profil pri konstantní rychlosti zatlačování. Tato rychlost musí být po celou dobu zatlačování stejná (nejčastčji 10 až 20 mm.s ') neboť její změna by mohla mít vliv na variabilitu získaných výsledků a tím i opakovatelnost měření. Síla je obvykle měřena průtahovým nebo tenzometrickým čidlem. Naměřená sílaje nejěastěji udávána v kilopascalech (kPa). V průběhů ío doby, kdy obsluha zatlačuje penetrometr do půdy, jsou do paměti přístroje, případně do poznámkového bloku, zaznamenávány hodnoty penetračního odporu pudy spolu s příslušnou hloubkou půdního profilu.

Dynamické penetrometry aplikují známé množství kinetické energie na kužel, která způsobuje zasunutí penetrometrú do půdního profilu o určitou délku. Dynamické penetrometry nevyužívají konstantní rychlost penetrace sondy do půdy, ale často využívají klouzavého závaží, o známé hmotnosti, které je spouštěno z určité výšky pro aplikování konstantní energie při každém úderu. Měří se počet úderu, které jsou potřebné k penetraci sondy do určíte hloubky, nebo hloubka penetrace při úderu. Tyto penetrometry poskytuji přesnější výsledky a možnost větší opakovatelnosti měření, neboť jsou méně ovlivněny subjektivním vlivem obsluhy penetrometrú. Dynamické penetrometry mají omezené použiti v suchých půdách, bývají však levnější než statické penetrometry. Dynamické kuželové penetrometry¹ se pou/ivají například ke zjišťování utužení půdy spojeného s pastvou skotu. Tato měření jsou rychlá, opakovatelná a přesná, přičemž dovolují získat mnoho výsledných hodnot v krátkém časovém období. Zařízení se skládá z třicetistupňového (případně čtyřieetipětistupňového nebo šedesáti stupňového) ocelového kužele spojeného s vodicí tyčí. Na vodicí tyči je umístěno padací závaží o hmotností 2 kg a 1 m dlouhé trubky z PVC nebo plexiskla. Pod vodící tyčí je umístěna spojovací tyč, na níž je připevněno milimetrové měřítko pro měření délky zahlubování kužele. Nevýhodou je, že měření probíhá pouze ve vrchní vrstvě půdy.

Jak již bylo uvedeno, výše používané metody jsou pomalé, nedovolují získat dostatečný počet to výsledných hodnot pro zmapování pozemku, jsou finančně nákladné, fyzicky náročné a výsledky mohou být zatíženy chybou měření způsobenou lidským faktorem. Tyto chyby snižují kvalitu získaných dat. Rovněž při využívání systému „precizního zemědělství“, kdy je nutné zmapovat utužení půdního profilu na velkém počtu rozsáhlých pozemků, je použití lidské síly neefektivní.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje mobilní penetrometr, jehož podstata je v tom, že je tvořen rámem s vodicí drahou, který je spojen s odrazovou deskou, přičemž hydraulický elektromagnetický rozvaděč je napojen na přímočarý hydraulický motor, jehož součástí je táhlo, které je spojeno s tenzometrickým čidlem, které je propojeno s blokem elektroniky, přičemž tenzometrické čidlo s jezdcem je spojeno s jehlou, na které je připevněn kužel, přičemž na jezdci je umístěno laserové čidlo.

Dále je výhodné, když blok elektroniky se skládá z jednočipového mikropočítače, na který' je napojen jednak modul GPS, dále tenzometrické čidlo pres tenzometrický zesilovač a přes převodník A/D napětí tenzometrického zesilovače, dále laserové čidlo přes převodník A/D napětí laserového čidla, dále paměť, přičemž dále jsou na jednočipový mikropočítač připojena ovládací tlačítka a výkonové zesilovače, přičemž tyto výkonové zesilovače jsou napojeny na hydraulický elektromagnetický rozvaděč.

Navržené mobilní zařízení, nesené v tříbodovém závěsu traktoru, přináší ty výhody, že eliminuje přímé použití lidské síly na penetrometr a tím omezuje chyby měření. K zatlačování penetrační sondy je využívána energie získaná z vnějšího hydraulického okruhu traktoru, která je přenášena pomocí přímočarého hydraulického motoru. Při meření jsou nastaveny předem určené otáčky

CZ 19113 Cl motoru, pro dosažení požadovaného tlaku hydraulického čerpadla. Zařízení umožňuje v reálném čase přesné měřit velikost penetračního odporu kužele v příslušných hloubkách, od 0 do 720 mm po zvolených intervalech (např, 10 mm, 20 mm, 30 mm, apod.). Velikost zahloubení kužele je měřena pomocí laserového čidla, což zvyšuje přesnost měření a umožňuje programem nastavit počet záznamů najeden vpieh (např. při nastavení intervalu 1 mm je zaznamenáno 720 údajů). Naměřené hodnoty se zaznamenávají do paměti přístroje ve formě datových vět spolu s údajem z modulu GPS o poloze měřícího zařízení (zeměpisná délka, šířka, nadmořská výška, datum, čas měření apod.). Zaznamenaná data je možné z paměti přístroje exportovat do PC ve formě textových souboru (např. přes sériový port RS 232). Tyto soubory lze následně importovat do geoío databáze geografických informačních systémů (GIS) a následně je zpracovávat ěi využít k potřebným analýzám.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je vysvětleno pomocí třech výkresů, které znázorňují mechanickou část - obrázek 1, schéma hydraulického obvodu - obrázek 2, a blokové schéma zapojení elektroniky - obrá15 zek 3.

Příklad provedení

Zařízení - mobilní penetrometr, podle obrázku 1 sestává z rámu I, který je připojený na tříbodový závěs 2 traktoru. Na rámu f je umístěn hydraulický elektromagnetický rozvaděč 3, který je napojen na přímočarý hydraulický motor 4, jehož součástí je táhlo 34 které je spojeno s tenzo20 metrickým čidlem 5 síly, na kterém je připevněna jehla 6, která je spojena s kuželem 7. S rámem 1 je spojena odrazová deska 8, která odráží měřící paprsek 32 z laserového čidla 9. V kabině traktoru je umístěn blok 35 elektroniky. Přímočarý hydraulický motor 4 přes jeho táhlo 34 a napojené tenzometrické čidlo 5 síly umožňuje zatlačovat připojenou jehlu 6 s připojeným kuželem 7 mobilního penetrometru do půdy 33. Jehlu 6 tvoří tyč kruhového průřezu. Jehla 6 je zakončená kuželem 7 z tvrdé oceli definovaného průřezu a tvaru. Na opačném konci je jehla 6 spojena s tenzometrickým čidlem 5 síly, které je spojeno s táhlem 34 přímočarého hydraulického motoru 4 a dále je spojeno s jezdcem 23, který se pohybuje kluzně ve vodicí dráze 24 rámu 1_ mobilního penetrometru. Rychlost a hloubka zatlačování kužele 7 je měřena laserovým čidlem 9 připojeným na jezdci 23 tak, aby měřící paprsek 32 směřoval na odrazovou desku 8, napojenou na spodní části rámu f mobilního penetrometru. Odrazová deska 8 je opatřena otvorem j_0, kterým prochází jehla 6 mobilního penetrometru. Odrazová deska 8 při měření zůstává na povrchu půdy 33. Po nastavení mobilního penetrometru tříbodovým závěsem 2 do měřící polohy a stiskem tlačítka H_ „MERENÍ“ se přepne elektronikou připojený hydraulický elektromagnetický rozvaděč 3 z polohy ..zavřeno“ do polohy „měř“, přičemž se zaznamenají data o poloze z laserového čidla 9 připojeného na jezdci 23 do paměti 12 připojené pomoci prvního kabelu 3E Přímočarý hydraulický motor 4 tlačí přes připojené tenzometrické čidlo 5 síly napojenou jehlu 6 s napojeným kuželem 7 ze základní polohy do půdy 33 a mobilní penetrometr měří laserovým čidlem 9 dosaženou hloubku a tenzometrickým čidlem 5 síly naměřený penetrační odpor. Po dosažení maximální nastavené hloubky nebo po překročení maximálního nastaveného tlaku (v případě že jehla 6 s připojeným kuželem 7 narazila na tvrdý materiál) jsou data o hloubce z laserového čidla 9 a síle z tenzometrického čidla 5 síly spojených prvním kabelem 3J_ uložena do připojené paměti 12. Následně se jehla 6 s připojeným kuželem 7 mobilního penetrometru vrací automaticky do základní polohy přepnutím hydraulického elektromagnetického rozvaděče 3 z polohy „měř“ do polohy „zpět“. Základní poloha se vyznačuje tím, že hrot kužele 7 upevněný na jehle 6 tvoří ro45 vinu se spodní hranou odrazové desky 8. Po návratu jehly 6 do základní polohy je mobilní penetrometr připraven k dalšímu měření. Hydraulický elektromagnetický rozvaděč 3 umístěný na rámu I mobilního penetrometru je připojen na vnější hydraulický obvod traktoru dvěma přípojnými hadicemi 25 a 26 rychlospojkami a přímočarý hydraulický motor 4 je připojen k hydraulickému elektromagnetickému rozvaděči 3 dvěma spojovacími hadicemi 27 a 2S. Hydraulický ob'0 vod mobilního penetrometru je vybaven hydraulickým elektromagnetickým ventilem 3 na který

- j CZ 19113 Ul je napojen přetlakovým ventilem 13, který omezuje maximální tlak z důvodu ochrany jehly 6 s připojeným kuželem 7 před jejich poškozením. Při překročení tlaku, který by mohl zavinit destrukci jehly 6 s připojeným kuželem 7, přetlakový ventil 13 připojený na hydraulický elektromagnetický ventil 3 přepustí olej do odtokové větve hydraulického obvodu. Mobilní penetrometr je napajen z 12 V sítě traktoru, K bloku 35 elektroniky je připojen hydraulický elektromagnetický rozvaděč 3 třetím kabelem 29, dále je k bloku 35 elektroniky připojen modul J6 GPS druhým kabelem 30. K bloku 35 elektroniky je napojeno tenzometrické čidlo 5 síly a laserové čidlo 9 prvním kabelem 3L Výstup z laserového čidla 9 je přes převodník 14 A/D napětí laserového čidla 9 připojen na příslušný vstup jednočipového mikropočítače 15. K jednočipovému mikropoio čítači 15 je připojen druhým kabelem 30 modul 16 GPS. K jednočipovému mikropočítači 1.5 je připojena na příslušný vstup paměť ±2, dále ovládací tlačítka JJ. „MEŘENÍ“ a J7 „RESET“ a přes výkonové zesilovače J_8 a 1,9 je připojen třetím kabelem 29 i hydraulický elektromagnetický rozvaděč 3. Výstup z tenzometrického čidla 5 síly je připojen na tenzometrický zesilovač 20, který je přes převodník 2J_ A/D napětí tenzometrického zesilovače 20 připojen na příslušný vstup is jednočipového mikropočítače 15. Proces měření, ukládání dat a ovládání mobilního penetrometru je řízen jednočipovým mikropočítačem JJ s programem uloženým v jeho vnitřní programové paměti. K bloku 35 elektroniky mobilního penetrometru je připojen displej 22 napojený na jednočipový mikropočítač 15.

Proces měření pomocí mobilního penetrometru probíhá tak, že obsluha traktoru. s připojeným zo rámem 1 na tříbodovém závěsu 2, spustí hydraulikou traktoru rám 1 na měřeném místě do měřící polohy a následně stiskem tlačítka 11 „MEŘENÍ“ uvede do činnosti jednočipový mikropočítač ve kterém je nahrán program programem. Jednočipový mikropočítač JJ přečte údaje z modulu 16 GPS (čas, polohu atd.). a přes výkonové zesilovače 18 a J9 přepne hydraulický elektromagnetický rozvaděč 3 pomocí jeho solenoidu do polohy „měř“. V této poloze dochází k pře25 pnutí hydraulického elektromagnetického rozvaděče 3 tak, že olej tlačí na píst přímočarého hydraulického motoru 4 a tento přímočarý' hydraulického motor 4, přes tenzometrické čidlo 5 síly, zatlačuje jehlu 6 s připojeným kuželem 7 do půdy 33. Během zatlačování je tenzometrickým čidlem 5 síly měřena síla, potřebná k zatlačování jehly 6 do půdy 33. Změna této síly způsobuje změnu elektrického odporu můstku tenzometrického čidla 5 síly a tím i změnu výstupního napětí, .M) které je zesíleno tenzometrickým zesilovačem 20 a převedeno na číselný údaj převodníkem 2J A'D napětí tenzometrického zesilovače 20. Číselný údaj je upraven jednočipovým mikropočítačem JJ a uložen do paměti J2 a to vždy když kužel 7 dosáhne určité předem programem nastavené hloubky (např. 10 mm, 20 mm, 30 mm, apod., až do hodnoty 720 mm). Hloubku zatlačování kontroluje laserové čidlo 9 s převodníkem 14 AD napětí laserového čidla 9 a jednočipový mikropočítač JJ s programem. Měření hloubky se provádí tak, že vysílaný měřící paprsek 32 laserovým čidlem 9, se odráží od odrazové desky 8 ui -ústěné na povrchu měřeného materiálu do přijímací části laserového čidla 9. Po dosažení nastavené maximální hloubky, nebo po překročení maximálního nastaveného tlaku (v případě že jehla 6 narazí na tvrdý materiál) se data o síle a hloubce uloží do paměti 12 a jehla 6 mobilního penetrometru se vrací automaticky do základní polohy přepnutím hydraulického elektromagnetického rozvaděče 3 z polohy „měř“ do polohy „zpět“. V této poloze dochází k přepnutí hydraulického elektromagnetického rozvaděče 3 tak, že olej tlačí na píst přímočarého hydraulického motoru 4 a ten vrací jehlu 6 s kuželem 7 do základní polohy. Po dosažení základní polohy je hydraulický elektromagnetický rozvaděč 3 přepnut do polohy „zavřeno“. Poloha jehly 6 je kontrolována laserovým čidlem 9. Po vrácení jehly 6 do základní polohy jc penetrometr připraven k dalšímu měření, Do základní polohy lze jehlu 6 vrátit vždy stiskem tlačítka „RESET“. Blok 35 elektroniky je vybaven displejem 22, aby obsluha měla přehled o činnosti zařízení. K napájení zařízení elektrickým proudem je použito elektrické soustavy traktoru.

Zařízení podle technického řešení lze využívat všude tam. kde je nutné měřit a mapovat penc5o trační odpor proti pronikání tělesa definovaného tvaru.

- 4 CZ 19113 Ul

Průmyslová využitelnost

Mobilní penetrometr je využitelný v zemědělství, lesním hospodářství, stavebnictví a pri rekultivacích pozemků.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   5 1. Mobilní penetrometr, vyznačující s c tím. že je tvořen rámem (I) s vodici drahou (24), který je spojen s odrazovou deskou (8), přičemž hydraulický elektromagnetický rozvaděč (3) je napojen na přímočarý' hydraulický motor (4), jehož součástí je táhlo (34), které je spojeno s tenzometrickým čidlem (5) síly. které je propojeno s blokem (35) elektroniky, přičemž tenzometrické čidlo (5) síly s jezdcem (23) je spojeno s jehlou (6), na které je připevněn kužel ni (7), přičemž na jezdci (23) je umístěno laserové čidlo (9).
2. 2. Mobilní penetrometr podle nároku 1, vyznačující se tím, že blok (35) elektroniky se skládá z jednočipového mikropočítače (15), na který'je napojen jednak modul (16) GPS, dále tenzometrické čidlo (5) síly přes tenzometrický zesilovač (20) a přes převodník (21) AD napětí tenzometrického zesilovače (20), dále laserové čidlo (9), přes převodník (14) ΑΌ napětí

   15 laserového čidla (9) a dále paměť (12), přičemž dále jsou na jednočipový mikropočítač (15) připojena ovládací tlačítka (1 1), (17) a výkonové zesilovače (18), (19), přičemž tyto výkonové zesilovače (18, 19) jsou napojeny na hydraulický elektromagnetický rozvaděč (3).