RU2289244C1 - Piezoelectric plant stimulator-destructor - Google Patents
Piezoelectric plant stimulator-destructor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2289244C1 RU2289244C1 RU2005119891/11A RU2005119891A RU2289244C1 RU 2289244 C1 RU2289244 C1 RU 2289244C1 RU 2005119891/11 A RU2005119891/11 A RU 2005119891/11A RU 2005119891 A RU2005119891 A RU 2005119891A RU 2289244 C1 RU2289244 C1 RU 2289244C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- piezoelectric
- plant
- piezoelectric element
- Prior art date
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике сельскохозяйственного назначения и может быть использовано для уничтожения сорных растений, пасынкования, электростимуляции растительных культур с целью увеличения их всхожести, снижения сроков вегетации и повышения устойчивости к внешним воздействиям окружающей среды, а также для оптимизации ионного баланса почвы и в других областях растениеводства.The invention relates to high-voltage pulse technology for agricultural purposes and can be used to destroy weeds, pinching, electrical stimulation of plant crops in order to increase their germination, reduce vegetation time and increase resistance to external environmental influences, as well as to optimize the ionic balance of the soil and other areas of crop production.
Известно устройство для уничтожения сорной растительности электрическим током, активная часть рабочего органа которого выполнена в виде пластины, имеющей форму косой трапеции с острым углом на фронтальной стороне рабочего органа (RU 2045181 С1, 1995.10.10).A device for the destruction of weeds by electric current is known, the active part of the working body of which is made in the form of a plate having the shape of an oblique trapezoid with an acute angle on the front side of the working body (RU 2045181 C1, 1995.10.10).
Недостатками данной установки являются большие габариты и масса, а также ограниченная область применения.The disadvantages of this installation are the large dimensions and weight, as well as the limited scope.
Известно также устройство для уничтожения сорной растительности с помощью электрического тока, содержащее два элемента для определения количества сорных растений и их характеристик. Выходы упомянутых элементов подключены к соответствующим входам системы управления, которая в зависимости от данной информации вырабатывает сигналы, управляющие параметрами источника электроэнергии (RU 2081581 С1, 1997.06.20).It is also known a device for the destruction of weeds using electric current, containing two elements for determining the number of weeds and their characteristics. The outputs of these elements are connected to the corresponding inputs of the control system, which, depending on this information, generates signals that control the parameters of the electric power source (RU 2081581 C1, 1997.06.20).
К недостаткам данного устройства следует отнести использование большого количества аппаратных средств и ограниченный диапазон использования.The disadvantages of this device include the use of a large number of hardware and a limited range of use.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является установка для уничтожения сорных растений с помощью электрической энергии (мобильный электропропольщик "ЭРПИК"), содержащая источник электрической энергии, систему управления и электроды (проект «ИНТЕЛЛЕКТ», рубрика ГРНТИ: 68.35, Попов В.М., 2000 г.).The closest analogue of the present invention is the installation for the destruction of weeds using electric energy (mobile electric racer "ERPIK"), containing a source of electric energy, a control system and electrodes (project "INTELLIGENCE", rubric GRNTI: 68.35, Popov VM, 2000 g.).
Недостатками данного устройства являются низкая стабильность энергетических выходных характеристик, большие габариты и масса, низкий КПД, а так же ограниченный диапазон использования.The disadvantages of this device are the low stability of energy output characteristics, large dimensions and weight, low efficiency, as well as a limited range of use.
Технической задачей изобретения является создание пьезоэлектрического стимулятора-деструктора растений, обладающего энергонезависимостью, стабильностью выходных электрических характеристик, небольшими габаритами и массой, имеющего высокий КПД и широкий диапазон использования.An object of the invention is the creation of a piezoelectric plant stimulator-destructor having non-volatility, stable output electrical characteristics, small dimensions and weight, having high efficiency and a wide range of uses.
Эта техническая задача достигается тем, что в пьезоэлектрический стимулятор-деструктор растений, содержащий источник электрической энергии, систему управления и электроды, введены пьезоэлемент, привод, ограничитель напряжения, выпрямительный диод, накопительный конденсатор, защитный диод, пусковой элемент, электронный коммутатор и формирователь импульсов, образуя при этом новые дополнительные связи.This technical problem is achieved in that a piezoelectric element, a drive, a voltage limiter, a rectifying diode, a storage capacitor, a protective diode, a starting element, an electronic switch and a pulse shaper are introduced into a piezoelectric plant destructor stimulator containing a source of electrical energy, a control system and electrodes, while forming new additional bonds.
Функциональная схема, поясняющая работу пьезоэлектрического стимулятора-деструктора растений, представлена на чертеже.A functional diagram explaining the operation of a piezoelectric plant stimulator-destructor is shown in the drawing.
Устройство содержит источник электрической энергии, состоящий из пьезоэлемента 1 и привода 2, ограничителя напряжения 3, входом соединенного с первым выводом пьезоэлемента 1, выходом подключенного к аноду выпрямительного диода 4, катод которого соединен с входом электронного коммутатора 6, первым выводом накопительного конденсатора 5, катодом защитного диода 8 и входом пускового элемента 7, выход которого подключен к управляющему входу электронного коммутатора 6, выходом соединенного с входом формирователя импульсов 9, выход которого подключен к первому электроду 10, второго электрода 11, соединенного с анодом защитного диода 8, вторым выводом накопительного конденсатора 5 и вторым выводом пьезоэлемента 1.The device contains an electric energy source consisting of a piezoelectric element 1 and a drive 2, a voltage limiter 3, an input connected to the first output of the piezoelectric element 1, the output of a rectifier diode 4 connected to the anode, the cathode of which is connected to the input of the electronic switch 6, the first output of the storage capacitor 5, the cathode protective diode 8 and the input of the starting element 7, the output of which is connected to the control input of the electronic switch 6, the output connected to the input of the pulse shaper 9, the output of which is connected It is connected to the first electrode 10, the second electrode 11 connected to the anode of the protective diode 8, the second terminal of the storage capacitor 5 and the second terminal of the piezoelectric element 1.
Пьезоэлемент 1 совместно с приводом 2 образуют единую конструкцию - пьезоэлектрический преобразователь напряжения. В качестве механизма возбуждения пьезоэлемента 1 может использоваться электромеханический привод с автономным питанием от аккумуляторной батареи или механический привод, в котором применяется мускульная сила.The piezoelectric element 1 together with the drive 2 form a single structure - a piezoelectric voltage converter. As the excitation mechanism of the piezoelectric element 1, an electromechanical drive with autonomous battery power or a mechanical drive in which muscular strength is used can be used.
Устройство имеет два режима работы:The device has two operating modes:
1. Режим однократного воздействия. Заряд накопительного конденсатора 5 происходит при разомкнутых электродах 10, 11. Разряд - при замыкании цепи между электродами 10, 11.1. Single exposure mode. The charge of the storage capacitor 5 occurs when the electrodes 10, 11 are open. Discharge - when the circuit between the electrodes 10, 11 is closed.
2. Режим непрерывного воздействия. Заряд и разряд накопительного конденсатора 5 происходит при замкнутой цепи между электродами 10, 11. При этом устройство непрерывно вырабатывает импульсы с частотой, определяемой параметрами схемы.2. The mode of continuous exposure. The charge and discharge of the storage capacitor 5 occurs with a closed circuit between the electrodes 10, 11. In this case, the device continuously generates pulses with a frequency determined by the parameters of the circuit.
Режим однократного воздействия.Single exposure mode.
В исходном состоянии цепь между электродами 10, 11 разомкнута. Под действием привода 2, который периодически сжимает кристалл пьезоэлемента 1 (на чертеже действие показано стрелками), на выводах последнего образуется электрическая энергия высокого напряжения. Эта энергия передается на накопительный конденсатор 5 через последовательно соединенные ограничитель напряжения 3 и выпрямительный диод 4. Напряжение заряда конденсатора 5 соответствует значению, установленному ограничителем напряжения 3. Выпрямительный диод 4 предотвращает обратный разряд конденсатора 5, выполняя роль амплитудного детектора. Для защиты накопительного конденсатора 5 от инверсного перезаряда параллельно ему включен защитный диод 8. Таким образом, на конденсаторе 5 накапливается электрическая энергия, определяемая выражениемIn the initial state, the circuit between the electrodes 10, 11 is open. Under the action of the drive 2, which periodically compresses the crystal of the piezoelectric element 1 (the action is shown by arrows in the drawing), the high voltage electrical energy is generated at the terminals of the latter. This energy is transmitted to the storage capacitor 5 through a series-connected voltage limiter 3 and a rectifier diode 4. The charge voltage of the capacitor 5 corresponds to the value set by the voltage limiter 3. The rectifier diode 4 prevents the reverse discharge of the capacitor 5, acting as an amplitude detector. To protect the storage capacitor 5 from inverse overcharging, a protective diode 8 is connected in parallel with it. Thus, the electric energy determined by the expression
E=U2C, гдеE = U 2 C, where
U - напряжение на конденсаторе 5; С - емкость конденсатора 5.U is the voltage across the capacitor 5; C is the capacitance of the capacitor 5.
Накопленный заряд на конденсаторе 5 будет сохраняться до того момента, пока не замкнется цепь между электродами 10, 11. Силовая цепь разряда конденсатора 5 состоит из включенных последовательно электронного коммутатора 6 и формирователя импульсов 9. Электронный коммутатор 6 представляет собой полупроводниковый ключ, управляемый с помощью пускового элемента 7, включенного между конденсатором 5 и управляющим входом коммутатора 6. Пусковой элемент 7 обладает нелинейной импульсной характеристикой. Он способен пропускать ток (открываться) только тогда, когда напряжение на его входе достигает значения порогового напряжения. В противном случае его внутреннее сопротивление очень велико.The accumulated charge on the capacitor 5 will remain until the circuit between the electrodes 10, 11 is closed. The discharge circuit of the capacitor 5 consists of an electronic switch 6 and a pulse shaper connected in series 9. The electronic switch 6 is a semiconductor switch controlled by a key element 7 connected between the capacitor 5 and the control input of the switch 6. The trigger element 7 has a non-linear impulse response. It is able to pass current (open) only when the voltage at its input reaches the threshold voltage value. Otherwise, its internal resistance is very high.
В момент замыкания электродов 10, 11 пусковой элемент 7 переходит в состояние высокой проводимости, поскольку напряжение заряженного конденсатора превышает пороговое напряжение элемента 7. Конденсатор 5 начинает разряжаться через открытый пусковой элемент 7, входную цепь коммутатора 6, формирователь импульса 9 и замкнутые электроды 10, 11. Ток, проходящий через вход управления коммутатора 6, переводит его в открытое состояние. В результате этого накопительный конденсатор 5 разряжается через силовую цепь устройства и замкнутые электроды 10, 11.At the moment of closing of the electrodes 10, 11, the starting element 7 enters a state of high conductivity, since the voltage of the charged capacitor exceeds the threshold voltage of the element 7. The capacitor 5 begins to discharge through the open starting element 7, the input circuit of the switch 6, the pulse shaper 9 and the closed electrodes 10, 11 . The current passing through the control input of the switch 6, puts it in an open state. As a result of this, the storage capacitor 5 is discharged through the power circuit of the device and the closed electrodes 10, 11.
Формирователь импульсов 9 представляет собой LCR - двухполюсник, позволяющий сформировать импульсы воздействия заданной амплитуды, длительности и формы, то есть распределить энергию накопительного конденсатора 5 по определенному закону во времени. При необходимости параметры LCR цепи можно подобрать таким образом, что устройство будет способно генерировать пакет затухающих импульсов определенной частоты, используя один цикл заряда конденсатора 5.The pulse shaper 9 is an LCR - two-terminal, which allows you to generate pulses of exposure to a given amplitude, duration and shape, that is, to distribute the energy of the storage capacitor 5 according to a certain law in time. If necessary, the parameters of the LCR circuit can be selected in such a way that the device will be able to generate a packet of decaying pulses of a certain frequency, using one charge cycle of the capacitor 5.
Приведенный режим является энергосберегающим (экономичным), поскольку возбуждение пьезоэлемента 1 можно прекратить после полного заряда конденсатора 5, так как его разряд может происходить при отключенном источнике электрической энергии. Это удобно, если в качестве механического привода используется мускульная сила.The above mode is energy-saving (economical), since the excitation of the piezoelectric element 1 can be stopped after the capacitor 5 is fully charged, since its discharge can occur when the source of electrical energy is turned off. This is convenient if muscular force is used as a mechanical drive.
Режим непрерывного воздействия.Continuous exposure mode.
Если пьезоэлектрический преобразователь 1, 2 привести в действие при замкнутой цепи между электродами 10, 11, то накопительный конденсатор 5 зарядится до напряжения отпирания пускового элемента 7. При достижении этого напряжения пусковой элемент 7 запустит электронный коммутатор 6, который замкнет силовую цепь разряда конденсатора 5. В результате этого конденсатор 5 разрядится через замкнутые электроды 10, 11 до такого напряжения, при котором пусковой элемент 7 возвратится в исходное разомкнутое состояние, электронный коммутатор 6 закроется и разорвет силовую цепь разряда конденсатора 5. После этого цикл повторится. Величина напряжения перехода пускового элемента 7 из замкнутого в разомкнутое состояние составляет несколько вольт, поэтому конденсатор 5 будет разряжаться практически до нуля после каждого цикла разряда. В непрерывном режиме устройство вырабатывает последовательность импульсов (или пакетов импульсов) так долго, пока происходит возбуждение пьезоэлемента 1.If the piezoelectric transducer 1, 2 is activated with a closed circuit between the electrodes 10, 11, the storage capacitor 5 will be charged to the unlock voltage of the trigger element 7. When this voltage is reached, the trigger element 7 will start the electronic switch 6, which will close the discharge circuit of the capacitor 5. As a result of this, the capacitor 5 is discharged through the closed electrodes 10, 11 to a voltage at which the starting element 7 returns to its original open state, the electronic switch 6 closes and p The power circuit of the discharge of the capacitor 5 starts. After this, the cycle will be repeated. The voltage of the transition of the starting element 7 from the closed to the open state is several volts, therefore, the capacitor 5 will be discharged to almost zero after each discharge cycle. In continuous mode, the device generates a sequence of pulses (or pulse packets) as long as the piezoelectric element 1 is excited.
Деструкция (уничтожение) растений возможна как в однократном, так и в режиме непрерывного воздействия. Для проведения этой операции один из электродов необходимо внедрить в почву, где расположена корневая система, а другим электродом прикоснуться к стеблю растения.Destruction (destruction) of plants is possible both in a single and in a continuous exposure mode. To carry out this operation, one of the electrodes must be embedded in the soil where the root system is located, and the other electrode should touch the stem of the plant.
В первом случае через растение пропускается один импульс или один пакет импульсов в зависимости от настройки параметров LCR-цепи. Если энергии одного цикла заряда конденсатора недостаточно, то используется непрерывный режим до тех пор, пока растение не будет уничтожено.In the first case, one pulse or one packet of pulses is passed through the plant, depending on the settings of the LCR circuit. If the energy of one cycle of the capacitor charge is not enough, then a continuous mode is used until the plant is destroyed.
Стимуляция растений предполагает также использование обоих режимов. Точки приложения электродов определяются произвольно, в зависимости от предполагаемого результата: почва - стебель, стебель - стебель и т.д. Принципиально стимуляция растений отличается от деструкции энергетическими параметрами, значениями напряжений, токов, частоты и частотной последовательности импульсов, так как в случае стимуляции разрушение или повреждение клеточной структуры растительной ткани недопустимы. Кроме того, импульсы воздействия должны оказывать благоприятное влияние на рост клеток и внутриобменные процессы.Stimulation of plants also involves the use of both modes. The points of application of the electrodes are determined arbitrarily, depending on the intended result: soil - stem, stem - stem, etc. Fundamentally, plant stimulation differs from destruction by energy parameters, values of voltages, currents, frequency and frequency sequence of pulses, since in the case of stimulation, destruction or damage to the cellular structure of plant tissue is unacceptable. In addition, exposure pulses should have a beneficial effect on cell growth and intra-exchange processes.
Устройство позволяет проводить операцию пасынкования растений. В этом случае деструктивное электрическое воздействие прикладывается к тому отростку, который необходимо уничтожить, при этом на растение не оказывается никакого негативного воздействия.The device allows for the operation of pinching plants. In this case, a destructive electrical effect is applied to the process that needs to be destroyed, while the plant does not have any negative effects.
Пьезоэлектрический стимулятор позволяет изменять ионный баланс почвы вблизи корневой системы растений, нормализуя его до заданного уровня. Для этого электроды внедряют в почву и через них пропускают последовательность импульсов заданной величины, частоты и формы согласно проводимой технологии.The piezoelectric stimulator allows you to change the ionic balance of the soil near the root system of plants, normalizing it to a given level. To do this, the electrodes are introduced into the soil and a sequence of pulses of a given magnitude, frequency and shape is passed through them according to the technology being conducted.
Возможности устройства позволяют использовать широкий частотный диапазон воздействия от единиц герц до нескольких мегагерц. Это позволяет использовать не только механизм прямого воздействия электрических импульсов на растение, но и затрагивать энергетическую структуру биоритмов и электрохимическую проводимость тканей растений.The capabilities of the device allow you to use a wide frequency range of exposure from units of hertz to several megahertz. This allows you to use not only the mechanism of the direct effect of electrical impulses on the plant, but also affect the energy structure of biorhythms and the electrochemical conductivity of plant tissues.
Устройство имеет высокий КПД, оно способно вырабатывать импульсы напряжением от десятков вольт до нескольких киловольт в диапазоне токов от единиц миллиампер до десятков ампер в амплитудном значении, сохраняя при этом высокую стабильность.The device has a high efficiency, it is capable of generating pulses of voltage from tens of volts to several kilovolts in the current range from units of milliamps to tens of amperes in the amplitude value, while maintaining high stability.
Устройство имеет небольшие габариты и массу не более 700 граммов.The device has small dimensions and a mass of not more than 700 grams.
К достоинствам пьезоэлектрического стимулятора следует отнести полную независимость от внешних источников энергии.The advantages of a piezoelectric stimulator should include complete independence from external energy sources.
Устройство может использоваться для проведения технологий обработки растений в оранжереях, теплицах, фермерских хозяйствах, приусадебных участках и т.д. Особенно эффективно его использовать для селекционных работ в научно-исследовательских целях.The device can be used to carry out plant processing technologies in greenhouses, greenhouses, farms, household plots, etc. It is especially effective to use it for breeding for research purposes.
Применение устройства не нарушает экологию окружающей среды и не вызывает генетических и структурных изменений растений.The use of the device does not violate the ecology of the environment and does not cause genetic and structural changes in plants.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005119891/11A RU2289244C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Piezoelectric plant stimulator-destructor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005119891/11A RU2289244C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Piezoelectric plant stimulator-destructor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2289244C1 true RU2289244C1 (en) | 2006-12-20 |
Family
ID=37666679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005119891/11A RU2289244C1 (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Piezoelectric plant stimulator-destructor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2289244C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11963472B2 (en) | 2019-06-18 | 2024-04-23 | Agritech S.A. | Electrode arrangement for eliminating weeds by contact electrocution |
-
2005
- 2005-06-27 RU RU2005119891/11A patent/RU2289244C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11963472B2 (en) | 2019-06-18 | 2024-04-23 | Agritech S.A. | Electrode arrangement for eliminating weeds by contact electrocution |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2001112772A (en) | DEVICE FOR EXTERNAL CARDIAC STIMULATION AND TWO-PHASE DEFIBRILLATION | |
| Yue et al. | Voltage flip efficiency optimization of SSHC rectifiers for piezoelectric energy harvesting | |
| RU2289244C1 (en) | Piezoelectric plant stimulator-destructor | |
| CN103858853A (en) | Device for eliminating crop soil insects by physical electric field | |
| Mishra et al. | Development of solar operated sprayer for small scale farmers | |
| JP2001245992A5 (en) | ||
| KR960040151A (en) | Shark repelling device | |
| Elliott et al. | Power density improvement of a piezoelectric energy harvester through use of a micropower switch-mode interface | |
| RU74021U1 (en) | ELECTRONIC RELAY | |
| Takaki et al. | Improvement of edible mushroom yield by electric stimulations | |
| RU2388212C1 (en) | Duplex electric stimulator-destructor of biological objects | |
| Livingston et al. | Charging an electronic gadget using piezoelectricity | |
| CN201624088U (en) | Combined type intelligent bird repeller | |
| Stein et al. | Resonant inverter design for stand-alone dynamic active piezoelectric energy harvesting | |
| RU2380872C1 (en) | Duplex electric weeder | |
| RU115622U1 (en) | ELECTRIC PULSE DEVICE FOR DESTROYING WEED VEGETATION | |
| CN203154608U (en) | Bidirectional defibrillation waveform generating circuit | |
| TWI659762B (en) | Electrical stimulation control circuit and control method thereof | |
| SU1534634A1 (en) | Storage battery system for charging with pulsating current of different polarity | |
| RU2458673C1 (en) | Electromechanical apparatus device for muscular spasmolysis required in extraction of acupuncture needle stuck in tissues | |
| Must et al. | Pulse-width-modulated charging of ionic and capacitive actuators | |
| KR101600449B1 (en) | Electric fence for clearing animal and birds | |
| CN2419831Y (en) | Electronic insect killing comb | |
| Singh et al. | Solar energy driven autonomous smart ultrasonic mosquito repeller system | |
| CN103222452A (en) | Intelligent solar light-emitting diode (LED) insect trap lamp |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100628 |