RU2700623C1 - Mobile device for electromagnetic treatment of plants - Google Patents

Mobile device for electromagnetic treatment of plants Download PDF

Info

Publication number
RU2700623C1
RU2700623C1 RU2018138631A RU2018138631A RU2700623C1 RU 2700623 C1 RU2700623 C1 RU 2700623C1 RU 2018138631 A RU2018138631 A RU 2018138631A RU 2018138631 A RU2018138631 A RU 2018138631A RU 2700623 C1 RU2700623 C1 RU 2700623C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plants
radio transmitter
output
input
power supply
Prior art date
Application number
RU2018138631A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Иванович Донецких
Михаил Тарьевич Упадышев
Иван Михайлович Куликов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства" (ФГБНУ ВСТИСП)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства" (ФГБНУ ВСТИСП) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства" (ФГБНУ ВСТИСП)
Priority to RU2018138631A priority Critical patent/RU2700623C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700623C1 publication Critical patent/RU2700623C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C1/00Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • A01G7/04Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14Measures for saving energy, e.g. in green houses

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to agriculture, namely to means of stimulating plant development by means of electromagnetic action. Mobile device for electromagnetic treatment of plants comprises a transport vehicle, on which a replaceable battery, a power supply unit, a navigation system for movement in space, an on-board control controller connected by a radio channel with a remote control, and a working member of electromagnetic irradiation of plants, which includes a radio transmitter and an emitter. Working element is mounted on the lower side of the hexaccopter frame between the landing gear racks and is made in the form of a zigzag antenna with a reflector. Antenna is connected to output of power amplifier of radio transmitter of decibel range with amplitude manipulation of carrier frequency in ultralow-frequency range. Power amplifier input of radio transmitter is connected to output of buffer amplifier, first input of which is connected to output of master oscillator of carrier frequency, and second input is connected to output of tuned generator of rectangular pulses of ultralow frequency, power supply circuit of which is connected to power supply unit via electronic switch locked with tumbler, control input of which is connected to onboard control controller. Device activation indication LED is connected to the power circuit, and the plants irradiation indication LED is connected through the converter to the radio transmitter power amplifier.
EFFECT: device provides stimulation of metabolic processes, increased permeability of cell membranes.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам стимуляции развития растений путем электромагнитного воздействия.The invention relates to agriculture, and in particular to means of stimulating the development of plants by electromagnetic exposure.

Известно устройство для облучения засеянных полей ультракороткими электромагнитными волнами, содержащее ультракоротковолновый радиопередатчик, соединенный с направленной антенной и установленный в корзине привязного воздушного шара, перемещаемого над полем при помощи тросов, последовательно облучая отдельные участки поля, осуществляя, таким образом, борьбу с насекомыми-вредителями сельского хозяйства (См. Лебедев В.В. Устройстве для облучения засеянных полей. Авт. Свид-во СССР №32068, М.кл. A01G 7/04; заявлено 03.05.1932 г. (спр. о перв. №108541); опубл. 30.09.1933 г.)A device is known for irradiating sown fields with ultra-short electromagnetic waves, comprising an ultra-short-wave radio transmitter connected to a directional antenna and mounted in a basket of a tethered balloon moving over the field with cables, sequentially irradiating individual sections of the field, thus combating rural insect pests farms (See Lebedev VV Device for irradiating sown fields. Aut. Certificate of the USSR No. 32068, M.cl. A01G 7/04; notified 03.05.1932 (reference to the first. No. 108541); publ l. September 30, 1933)

Однако это известное устройство ограничено в перемещениях над полями, использует непрерывное ультракоротковолновое излучение и не может быть использовано на больших плантациях для стимуляции развития и роста растений.However, this known device is limited in movement over fields, uses continuous ultrashort-wave radiation and cannot be used on large plantations to stimulate the development and growth of plants.

Известно передвижное устройство для стерилизации почвы и стимулирования роста полезных растений, содержащее борону, на которой смонтирован рабочий орган, включающий генератор УКВ, связанный с изолированными по всей наружной поверхности электродами, движимыми попарно в почве, шарнирно смонтированными на общей раме с возможностью регулирования расстояния между ними. (См. Кажинский Б.Б. Передвижное устройство для стерилизации почвы и стимулирования роста полезных растений. Авт. Свид-во СССР №75810, М.кл. A01G 7/04; опубл. 30.06.1949 г.)A mobile device is known for sterilizing the soil and stimulating the growth of useful plants, containing a harrow on which a working body is mounted, including a VHF generator connected to electrodes isolated over the entire external surface, moved in pairs in the soil, pivotally mounted on a common frame with the possibility of adjusting the distance between them . (See. Kazhinsky BB. A mobile device for sterilizing the soil and stimulating the growth of useful plants. Author. Certificate of the USSR No. 75810, M.cl. A01G 7/04; publ. 06/30/1949)

Это известное устройство использует облучение ультракороткими волнами почвы между движимыми в ней изолированными электродами, питаемыми токами высокой частоты, стерилизуя при этом почву, создавая благоприятные условия для роста сельскохозяйственных растений. Однако это известное устройство энергоемко и может быть использовано только перед посадкой растений.This known device uses irradiation with ultrashort soil waves between the insulated electrodes moved in it, fed by high-frequency currents, while sterilizing the soil, creating favorable conditions for the growth of agricultural plants. However, this known device is energy intensive and can only be used before planting plants.

Наиболее близким техническим решением из известных устройств, использующих внешнее электромагнитное воздействие на растения, является устройство для обработки почвы, которое представляет собой мобильную установку для обработки почвы, содержащую модулятор, подключенный к генератору высокочастотных колебаний, блок задания режимов работы, соответствующий выход которого связан с входом модулятора и антенный тракт с излучателем, содержащим излучающие элементы, переключатель с одним высокочастотным входом и высокочастотными выходами, блок управления переключателем, выход блока задания режимов соединен с входом блока управления переключателем, а выход блока управления переключателем соединен с управляющим входом переключателя, соответствующие выходы которого соединены с излучающими элементами. (См. Полевик Н.Д., Жданов Б.В. Способ обработки почвы и устройство для его осуществления. Патент РФ №2439868, М. кл. А01В 47/00, А01В 79/00; опубл. 20.01.2012 Бюл. №2)The closest technical solution of the known devices using external electromagnetic effects on plants is a soil treatment device, which is a mobile soil treatment installation containing a modulator connected to a high-frequency oscillation generator, a unit for setting operating modes, the corresponding output of which is connected to the input modulator and antenna path with a radiator containing radiating elements, a switch with one high-frequency input and high-frequency outputs, b the switch control lock, the output of the mode setting unit is connected to the input of the switch control unit, and the output of the switch control unit is connected to the control input of the switch, the corresponding outputs of which are connected to the radiating elements. (See Polevik N.D., Zhdanov B.V. Method of soil cultivation and device for its implementation. RF Patent No. 2439868, M. cl. A01B 47/00, A01B 79/00; publ. 01.20.2012 Bull. No. 2)

Данное известное устройство обеспечивает бесконтактный подвод электромагнитной энергии в обрабатываемый слой почвы, однако требует до обработки почвы внесения органических остатков и удобрений. Кроме того устройство сложное по конструкции, работает в СВЧ диапазоне, энергоемко (регулируемый уровень импульсной мощности от 20 до 200 кВт) имеет узкую площадь охвата (3,5 м2) и уплотняет колесами почву. Использование этого известного устройства целесообразно только при обработке почвы перед посадкой растений.This known device provides a non-contact supply of electromagnetic energy to the treated soil layer, however, it requires the application of organic residues and fertilizers before the soil treatment. In addition, the device is complex in design, operates in the microwave range, energy-intensive (adjustable level of pulsed power from 20 to 200 kW) has a narrow coverage area (3.5 m 2 ) and compacts the soil with wheels. The use of this known device is advisable only when processing the soil before planting.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является осуществление широкозахватного направленного А воздействия электромагнитных импульсов сверхнизкой частоты ультракоротковолнового излучения дециметрового диапазона для адресной стимуляции обменных процессов и лучшего усвоения из почвы питательных веществ и микроэлементов в рядах насаждений значительных площадей промышленных плантаций сельскохозяйственных культур при низкой энергоемкости с реализацией цифровых интеллектуальных агротехнологий, без уплотнения почвы, с целью повышения урожайности и экологической безопасности.The problem to which the invention is directed, is the implementation of wide-directional directed A exposure to electromagnetic pulses of ultra-low frequency ultra-short-wavelength decimeter wave radiation for targeted stimulation of metabolic processes and better assimilation of nutrients and trace elements from the soil in the rows of plantations of large areas of industrial plantations of agricultural crops at low energy consumption with implementation digital intelligent agricultural technologies, without soil compaction, with the goal of increasing productivity and environmental safety.

Поставленная задача решается тем, что в передвижном устройстве для электромагнитной обработки растений, содержащем транспортное средство передвижения, на котором размещены, сменный аккумулятор, блок питания, навигационная система для перемещения в пространстве, бортовой контроллер управления, связанный радиоканалом с пультом дистанционного управления, рабочий орган электромагнитного облучения растений, включающий радиопередатчик и излучатель, смонтирован на нижней стороне рамы гексакоптера между стойками шасси и выполнен в виде зигзагообразной антенны с рефлектором, подключенной к выходу усилителя мощности радиопередатчика дециметрового Диапазона с амплитудной манипуляцией несущей частоты в сверхнизкочастотном диапазоне, вход усилителя мощности радиопередатчика Соединен с выходом буферного усилителя, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора несущей частоты, а второй вход соединен с выходом перестраиваемого генератора прямоугольных импульсов сверхнизкой частоты, цепь питания которых подключена к блоку питания через блокированный тумблером электронный ключ, управляющий вход которого соединен с бортовым контроллером управления, светодиод индикации активации устройства соединен с цепью питания, а светодиод индикации облучения растений подключен через конвертер к усилителю мощности радиопередатчика.The problem is solved in that in a mobile device for electromagnetic processing of plants, containing a vehicle of transportation on which a removable battery, a power supply unit, a navigation system for moving in space, an on-board control controller connected by a radio channel to a remote control, an operating electromagnetic plant irradiation, including a radio transmitter and emitter, is mounted on the underside of the hexacopter frame between the landing gear and is made in the form of hz-shaped antenna with a reflector connected to the output of the decimeter range radio-frequency power amplifier with microwave carrier amplitude manipulation in the ultra-low frequency range, the radio transmitter power amplifier input is connected to the output of the buffer amplifier, the first input of which is connected to the output of the carrier frequency generator, and the second input is connected to the output of the tunable generator of rectangular pulses of ultra-low frequency, the power circuit of which is connected to the power supply through a blocked pedestal the electronic key, the control input of which is connected to the on-board control controller, the LED for indicating the activation of the device is connected to the power circuit, and the LED for indicating plant irradiation is connected through the converter to the power amplifier of the radio transmitter.

Технический результат устройства выражается в том, что благодаря тому, что рабочий орган электромагнитного облучения растений смонтирован на гексакоптере и выполнен в виде зигзагообразной антенны с рефлектором, подключенной к выходу радиопередатчика дециметрового диапазона с амплитудной манипуляцией в сверхнизкочастотном диапазоне с дистанционным управлением контроллером активацией и ее светодиодной индикацией позволяет проводить направленное облучение растений электромагнитными импульсами сверхнизкой частоты ультракоротковолнового излучения дециметрового диапазона. Такое широкозахватное направленное воздействие на вегетирующие растения и их прикорневую зону в рядах насаждений в производственных условиях дает наибольший биологический эффект - обеспечивает стимуляцию обменных процессов, приводит к повышению проницаемости клеточных мембран, ведет к улучшению усвоения из почвы нужных питательных веществ, микроэлементов и наиболее полно реализует генетический потенциал. Кроме того, в устройстве использован гексакоптер - летательный аппарат с 6-ю несущими, винтами хорошо зарекомендовавший себя с точки зрения надежности, грузоподъемности, минимальных затрат, получения стабильности в полете и отсутствия уплотнения почвы полей.The technical result of the device is that due to the fact that the working body of the plant electromagnetic radiation is mounted on a hexacopter and made in the form of a zigzag antenna with a reflector connected to the output of a decimeter-wave radio transmitter with amplitude manipulation in the ultra-low frequency range with remote control of the activation controller and its LED indication allows for directed irradiation of plants with electromagnetic pulses of ultra-low frequency ultrashort lnovogo UHF radiation. Such a wide-ranging directed effect on vegetative plants and their root zone in the rows of plantings under production conditions gives the greatest biological effect - it stimulates metabolic processes, leads to an increase in the permeability of cell membranes, leads to improved assimilation of the necessary nutrients, microelements from the soil and most fully implements genetic potential. In addition, the device used a hexacopter - an aircraft with 6 load-bearing, propellers that has proven itself in terms of reliability, carrying capacity, minimal cost, obtaining stability in flight and the lack of soil compaction of fields.

Новизна предложенного технического решения состоит в введенных в предлагаемое устройство новых элементах их связях и размещении, отраженных в формуле изобретения.The novelty of the proposed technical solution is introduced into the proposed device, new elements of their relationships and placement, reflected in the claims.

Проведенный нами анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующегося признаками, тождественными признакам предложенного, изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому нами техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Our analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed us to establish the absence of a technical solution in the sources, characterized by signs identical to the features of the proposed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of essential distinguishing features in relation to the technical result we see in the claimed device set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Результаты проведенного дополнительного поиска известных решений показали, что заявленное изобретение не содержит признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.The results of an additional search for known solutions showed that the claimed invention does not contain features that match the distinctive features of the claimed device from the prototype.

Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда авторов изобретения и заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, but is the result of the creative work of the inventors and the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Передвижное устройство для электромагнитной обработки растений поясняется чертежами, где на фиг. 1 - представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - вид устройства при облучении растений в полете; на фиг. 3 - блок-схема радиопередатчика дециметрового диапазона с амплитудной манипуляцией; на фиг. 4 - временные диаграммы модулирующего и манипулированного сигналов.A mobile device for electromagnetic treatment of plants is illustrated by drawings, where in FIG. 1 - shows a General view of the device; in FIG. 2 - view of the device when irradiating plants in flight; in FIG. 3 is a block diagram of a decimeter range radio transmitter with amplitude manipulation; in FIG. 4 - time diagrams of the modulating and manipulated signals.

Передвижное устройство для электромагнитной обработки растений (Фиг. 1) содержит летательный аппарат - гексакоптер 1, на котором размещены сменный аккумулятор 2, блок питания 3, навигационная система для перемещения в пространстве 4, бортовой контроллер управления 5, зигзагообразная антенна 6, рефлектор 7, кабель фидера 8, радиопередатчик дециметрового диапазона с амплитудной манипуляцией 9, пульт дистанционного управления 10. Радиопередатчик дециметрового диапазона с амплитудной манипуляцией 9 (Фиг. 2) содержит генератор прямоугольных импульсов сверхнизкой частоты 11, задающий генератор несущей частоты 12, буферный усилитель 13, усилитель мощности 14, конвертер 15, светодиод индикаций облучения растений 16, светодиод индикации активации устройства 17, электронный ключ 18, тумблер 19, переключатель 20 установки частоты генератора прямоугольных импульсов.A mobile device for electromagnetic processing of plants (Fig. 1) contains an aircraft - hexakopter 1, on which a removable battery 2, a power supply 3, a navigation system for moving in space 4, an onboard control controller 5, a zigzag antenna 6, a reflector 7, a cable are placed feeder 8, a decimeter range radio transmitter with amplitude manipulation 9, a remote control 10. A decimeter range radio transmitter with amplitude manipulation 9 (Fig. 2) contains a rectangular pulse generator ultra-low frequency owl 11, a master carrier frequency generator 12, a buffer amplifier 13, a power amplifier 14, a converter 15, a plant irradiation indication LED 16, a device activation indication LED 17, an electronic key 18, a toggle switch 19, a rectangular pulse generator frequency setting switch 20.

Передвижное устройство для электромагнитной обработки растений работает следующим образом.A mobile device for electromagnetic processing of plants works as follows.

Вначале, проводят проверку работоспособности радиопередатчика 9. Для этого, с помощью переключателя 20 устанавливают нужную частоту амплитудной манипуляции передатчика 9 дециметрового излучения зигзагообразной антенной 6 на растения. Тумблер 19 переводят в состояние «Вкл.», регистрируя при этом вспышки светодиода 16 индикации облучения растений, а затем переводят его в состояние «Выкл.» и подают команду «Вкл.» с пульта дистанционного управления 10, отмечая при этом также вспышки светодиода 16. Тумблер 19 используется для автономной проверки работоспособности радиопередатчика 9 с целью повышения надежности эксплуатации устройства.First, they check the operability of the radio transmitter 9. To do this, using the switch 20 set the desired frequency of the amplitude manipulation of the transmitter 9 of the decimeter radiation of the zigzag antenna 6 on the plants. The toggle switch 19 is set to the “On” state, registering the flashes of the plant irradiation indication LED 16, and then it is turned to the “Off” state and the “On” command is sent from the remote control 10, while also marking the flash of the LED 16 The toggle switch 19 is used to autonomously verify the operability of the radio transmitter 9 in order to improve the reliability of operation of the device.

Выбирают режим полета: автоматический, полуавтоматический или ручной. В автоматическом режиме план полета программируется заранее, с помощью компьютера. В полуавтоматическом режиме гексакоптер совершает полеты по рядам посадок и автоматически перестраивается на соседний ряд (ы), но каждую команду выполняет только по указанию оператора. Этот режим позволяет проще летать над полями неправильной формы. В ручном режиме оператор полностью управляет гексакоптером самостоятельно.Choose a flight mode: automatic, semi-automatic or manual. In automatic mode, the flight plan is pre-programmed using a computer. In the semi-automatic mode, the hexacopter flies through the rows of landings and automatically changes to the adjacent row (s), but executes each command only as directed by the operator. This mode makes it easier to fly over irregularly shaped fields. In manual mode, the operator fully controls the hexacopter independently.

Гексакоптер оборудован лазерным радаром, который отслеживает высоту полета с погрешностью нескольких сантиметров. Благодаря этому возможна обработка на склонах с уклоном до 45 градусов.The hexacopter is equipped with a laser radar, which tracks the flight altitude with an error of several centimeters. Thanks to this, processing on slopes with a slope of up to 45 degrees is possible.

Гексакоптер способен поднять до 4,2 кг полезной нагрузки и находиться с ней в воздухе до 20 минут. В экстренных ситуациях, разрядки аккумулятора или отсутствия сигнала от навигационной системы управления, гексакоптер сам возвращается на точку взлета и совершает посадку в автоматическом режиме.Hexacopter is able to lift up to 4.2 kg of payload and be with it in the air for up to 20 minutes. In emergency situations, when the battery is discharged or if there is no signal from the navigation control system, the hexacopter will return to the take-off point and land automatically.

После проведения проверки работоспособности устройства, определения площади и режима обработки сельскохозяйственной культуры, устройство приводится в движение. При достижении заданной высоты полета и точки начала обработки с пульта управления или введенной программы подается команда «Вкл.», активирующая работу радиопередатчика 9 путем получения команды от бортового контроллера управления 5, открывающую электронный ключ 18 (Фиг. 3) подачи напряжения в цепь питания радиопередатчика и индикации активации работы свечением светодиода 17. При этом напряжение сигнала несущей частоты от задающего генератора несущей частоты 12 поступает на первый вход буферного усилителя 13, на второй вход которого поступает управляющий сигнал U(t) прямоугольной формы (Фиг. 4, поз. 21) от перестраиваемого по частоте переключателем 20 генератора прямоугольных импульсов сверхнизкой частоты 11. В результате его периодического запирания и открытия на выходе буферного усилителя 13 формируется радиосигнал Um(t) с амплитудной манипуляцией (Фиг. 4, поз. 22), который через усилитель мощности 14 поступает через кабель фидера 8 в зигзагообразную антенну 6 и излучается ей с заданной высоты полета на растения (фиг. 2, поз. 23). При этом светодиод 16 индикации облучения растений, подключенный через конвертер 15 к усилителю мощности 14, выдает периодические вспышки света в соответствии с периодом управляющего сигнала U(t) сверхнизкой частоты (Фиг. 4, поз. 21). Благодаря использованию в радиопередатчике амплитудной манипуляции происходит экономия энергии, что особенно важно при питании устройства от аккумулятора. Передатчик с выходной мощностью 1 Вт, собран на основе модулей, настроенных на частоту 433,5 МГц, относящейся к не лицензируемой частоте в полосе 433,075-433,790 МГц, которые можно использовать для любых нужд, с некоторым ограничением по мощности излучаемого сигнала.After checking the operability of the device, determining the area and processing mode of the crop, the device is set in motion. Upon reaching the specified flight altitude and the processing start point, the On command is issued from the control panel or the entered program, activating the operation of the radio transmitter 9 by receiving a command from the on-board control controller 5, which opens the electronic key 18 (Fig. 3) for supplying voltage to the radio transmitter power circuit and indication of the activation of the work by the glow of the LED 17. In this case, the voltage of the carrier frequency signal from the master oscillator of the carrier frequency 12 is supplied to the first input of the buffer amplifier 13, to the second input of which a control signal U (t) of rectangular shape (FIG. 4, Pos. 21) of the tunable oscillator 20 of rectangular pulses of ultra-low frequency frequency switch 11. As a result of its periodical closing and opening of the output buffer amplifier 13 is formed by a radio signal U m (t) with amplitude manipulation (Fig. 4, pos. 22), which, through a power amplifier 14, enters through a feeder cable 8 into a zigzag antenna 6 and is radiated from a given flight altitude to plants (Fig. 2, pos. 23). In this case, the LED 16 indicating the irradiation of plants, connected through a converter 15 to the power amplifier 14, produces periodic flashes of light in accordance with the period of the control signal U (t) ultra-low frequency (Fig. 4, item 21). Thanks to the use of amplitude manipulation in the radio transmitter, energy is saved, which is especially important when the device is powered by a battery. A transmitter with an output power of 1 W is assembled on the basis of modules tuned to a frequency of 433.5 MHz, which refers to an unlicensed frequency in the band 433.075-433.790 MHz, which can be used for any need, with some restriction on the power of the emitted signal.

Когда частота несущей амплитудно-манипулированного (АМн) сигнала не выше 109 Гц и отсутствуют «размерные эффекты», она является второстепенным фактором в результате воздействия электромагнитного поля (ЭМП) на биосистему, а первичным фактором, отражающимся на результате воздействия, является частота амплитудной манипуляции. Практически одинаковая с низкочастотным импульсным 5 магнитным полем результативность воздействия АМн ЭМП на растения позволяет существенно упростить и удешевить конструкцию излучающих устройств. Это возможно благодаря тому, что характер распространения АМн ЭМП определяется не модулирующей частотой, лежащей в диапазоне сверхнизких частот (СНЧ), а частотой несущей, выбор которой не ограничивается вплоть до частот 109 Гц. При этом для не лицензируемой частоты 433,5 МГц на гексакоптере возможно использование легкой, малогабаритной (габаритные размеры 480×340×11 см), узконаправленной антенны, такой как зигзагообразная антенна 6 (Фиг. 1), содержащей активный вибратор в виде двух разнесенных по горизонтали идентичных металлических ромбических рамок, включенных параллельно. Каждая из двух рамок образует квадрат с общей длиной всех четырех сторон, равной длине волны сигнала излучения. Ее можно рассматривать как синфазную антенну, состоящую из четырех полуволновых вибраторов, дополненную рефлектором 7, состоящим из ряда разнесенных по горизонтали параллельных проводов, который часть высокочастотной энергии, падающей на рефлектор, отражает в сторону полотна антенны. Она не критична к материалам и размерам при изготовлении, имеет хорошее согласование с отводящим кабелем фидера 8 (фиг. 1). При использовании такой зигзагообразной антенны 6 с рефлектором 7 горизонтально поляризованная электромагнитная волна распространяется достаточно узким лучом (Фиг. 2), поэтому возможна обработка строго определенного участка поля, при которой не будут затронуты соседние участки поля. Ширина главного лепестка в Е и Н плоскостях по уровню 3 дБ равна 60°. Учитывая, что главный лепесток диаграммы направленности такой антенны симметричен в поперечной плоскости, можно считать, что пятно излучения на растения круглое. Диаметр пятна облучения растений с заданной высоты полета гексакоптера Н=10 м и угле расходимости диаграммы направленности антенны α=60° на уровне 3 дБ равен D=H⋅Sinα=8,66 м. Тогда при подводимой мощности излучения к антенне от радиопередатчика Р=1 Вт плотность потока мощности облучения растений G равна: G=4P/πD2=1,7⋅10-6 Вт/см2=1,7 мкВт/см2, что исключает нагрев тканей растений, который отмечают при значениях более 10 мВт/см2 и находится в оптимальной области чувствительности в смысле информационного взаимодействия восприятия растениями электромагнитного поля (ЭМП). При относительно низком уровне ЭМП принято говорить об информационном воздействии, которое означает формирование биологического эффекта за счет энергии самого организма, внешнее воздействие дает только толчок «информацию» для развития реакции организма. Необходимое число N импульсов воздействия манипулированного сигнала радиопередатчика 9 на растения для получения биологического эффекта, полученное экспериментальным путем, находится в диапазоне 30-60. При заданной частоте амплитудной манипуляции F=16 Гц и числе импульсов воздействия N=48 время воздействия на растения равно tв=N/F=48/16=3 с, при этом скорость полета гексакоптера Vг=L/tв=6/3=2 м/с, где L - поперечная длина активной области в пятне излучения. При обработке промышленной плантации насаждений гексакоптером, как правило, используется галсовый облет. Время пролета одного галса на площади в 1 га предлагаемым устройством равно tг=100/Vг=100/2=50 с. При охвате Z пятном излучения Z=6 рядов (Фиг. 2), например земляники садовой, число галсов Мг, необходимое предлагаемому устройству для облета площади 1 га, равно 100/Z=100\6≈17. Полное время облета предлагаемым устройством площади в 1 га насаждений равно: tп=tг⋅Mг=50⋅17=850 с=850/60≈14 мин с возвратом в исходную точку вылета. В производственных условиях при непрерывном технологическом процессе обработки бегущим амплитудно-манипулированным излучением дециметрового диапазона растений земляники производительность определяется скоростью перемещения предлагаемого устройства по плантации и равна 4 га/час.When the frequency of the carrier of the amplitude-manipulated (AMn) signal is not higher than 10 9 Hz and there are no “dimensional effects”, it is a secondary factor as a result of the influence of the electromagnetic field (EMF) on the biosystem, and the frequency of amplitude manipulation is the primary factor affecting the result of the exposure . Almost the same effect as the low-frequency pulsed 5 magnetic field, the effect of AMF EMF on plants makes it possible to significantly simplify and cheapen the design of radiating devices. This is possible due to the fact that the propagation pattern of AMF EMF is determined not by the modulating frequency lying in the ultralow frequency (VLF) range, but by the carrier frequency, the choice of which is not limited to frequencies of 10 9 Hz. At the same time, for an unlicensed frequency of 433.5 MHz on a hexacopter, it is possible to use a light, small-sized (overall dimensions of 480 × 340 × 11 cm), a narrowly directed antenna, such as a zigzag antenna 6 (Fig. 1), containing an active vibrator in the form of two spaced apart horizontals of identical metal rhombic frames connected in parallel. Each of the two frames forms a square with a total length of all four sides equal to the wavelength of the radiation signal. It can be considered as a common-mode antenna, consisting of four half-wave vibrators, supplemented by a reflector 7, consisting of a number of parallel wires spaced horizontally, which part of the high-frequency energy incident on the reflector reflects towards the antenna sheet. It is not critical to the materials and sizes in the manufacture, has good agreement with the lead cable of the feeder 8 (Fig. 1). When using such a zigzag antenna 6 with a reflector 7, a horizontally polarized electromagnetic wave propagates with a rather narrow beam (Fig. 2), so it is possible to process a strictly defined part of the field, in which neighboring sections of the field will not be affected. The width of the main lobe in the E and H planes at a level of 3 dB is 60 °. Given that the main lobe of the radiation pattern of such an antenna is symmetrical in the transverse plane, we can assume that the radiation spot on the plants is round. The diameter of the irradiation spot of plants from a given height of the hexakopter flight H = 10 m and the angle of divergence of the antenna pattern α = 60 ° at 3 dB is D = H⋅Sinα = 8.66 m. Then, when the radiation power is supplied to the antenna from the radio transmitter, P = 1 W, the flux density of the plant irradiation power G is: G = 4P / πD 2 = 1.7 =10 -6 W / cm 2 = 1.7 μW / cm 2 , which excludes the heating of plant tissues, which is noted at values of more than 10 mW / cm 2 and is in the optimal sensitivity range in the sense of the information interaction of the perception by plants of electromagnet field (EMF). With a relatively low level of EMF, it is customary to speak of an informational effect, which means the formation of a biological effect due to the energy of the body itself, an external effect gives only an impetus of “information” for the development of the body's reaction. The required number N of impulses of the manipulated signal of the radio transmitter 9 on the plants to obtain a biological effect, obtained experimentally, is in the range of 30-60. For a given frequency of amplitude manipulation F = 16 Hz and the number of exposure pulses N = 48, the exposure time to plants is t in = N / F = 48/16 = 3 s, while the hexacopter flight speed is V g = L / t in = 6 / 3 = 2 m / s, where L is the transverse length of the active region in the radiation spot. When processing an industrial plantation of plantations with a hexacopter, as a rule, a tack fly is used. The flight time of one tack on an area of 1 ha by the proposed device is t g = 100 / V g = 100/2 = 50 s. When Z is covered by a radiation spot Z = 6 rows (Fig. 2), for example, wild strawberries, the number of tacks M g required by the proposed device for flying around an area of 1 ha is 100 / Z = 100 \ 6≈17. The total flight time of the proposed device with an area of 1 ha of plantings is equal to: t p = t g ⋅ M g = 50⋅17 = 850 s = 850 / 60≈14 min with return to the starting point of departure. In a production environment with a continuous technological process of processing the running amplitude-manipulated radiation of the decimeter range of strawberry plants, the productivity is determined by the speed of movement of the proposed device across the plantation and is equal to 4 ha / hour.

Анализ схем технологического применения устройства показал, что он имеет большую производительность по сравнению с известными технологиями и регулируемую ширину захвата (определяется высотой полета коптера), что позволит применять его в садоводстве на посадках низкорастущих ягодников с междурядьем 0,8-0,9 м, кустарниковых ягодниках с междурядьями насаждениями 2,5-3,5 м и в садах интенсивного типа с междурядьями 3,0-3,5 м.An analysis of the technological application schemes of the device showed that it has greater productivity compared to the known technologies and has an adjustable working width (determined by the flight height of the copter), which will make it possible to use it in gardening on the plantings of low-growing berries with a spacing of 0.8-0.9 m, shrub berry fields with aisles of plantations of 2.5-3.5 m and in intensive type gardens with aisles of 3.0-3.5 m.

Таким образом, при движении предлагаемого устройства в рядах насаждений растений на промышленных плантациях на каждое растение и его прикорневую зону (Фиг. 2, поз. 23) осуществляется направленное воздействие серией низкочастотных импульсов электромагнитного излучения дециметрового диапазона слабой интенсивности, что обеспечивает наиболее полную стимуляцию всех жизненных процессов и адаптацию к изменениям внешней среды. В результате такое воздействие дает наибольший биологический эффект, который выражается в повышении проницаемости клеточных мембран, стимуляции обменных процессов, улучшении усвояемости питательных веществ и микроэлементов - повышении продуктивности сельскохозяйственных культур.Thus, when the proposed device moves in the rows of plantations on industrial plantations, each plant and its root zone (Fig. 2, item 23) are directed by a series of low-frequency pulses of low-intensity decimeter-wave electromagnetic radiation, which provides the most complete stimulation of all vital processes and adaptation to environmental changes. As a result, this effect gives the greatest biological effect, which is expressed in increasing the permeability of cell membranes, stimulating metabolic processes, improving the digestibility of nutrients and trace elements - increasing the productivity of crops.

Предлагаемое устройство характеризуется следующими отличиями:The proposed device is characterized by the following differences:

- наиболее эффективно на полях до 100 га, в труднодоступных местах, на сложных ландшафтах, где другая техника недоступна;- most effective in fields of up to 100 hectares, in inaccessible places, on complex landscapes, where other equipment is not available;

- возможность совмещения агротехнических операций, например, электромагнитная обработка и опыление;- the possibility of combining agricultural operations, for example, electromagnetic processing and pollination;

- минимальная себестоимость и высокая надежность, не требует технологических проездов для обработки в отличие от самоходного транспорта, не уплотняет почву;- minimum cost and high reliability, does not require technological access for processing, unlike self-propelled vehicles, does not compact the soil;

- простота в управлении и обслуживании при высокой производительности.- ease of management and maintenance with high performance.

Современный уровень сельскохозяйственного производства определяется 1 интеллектуальными машинными технологиями и техническими средства нового поколения. Для реализации цифровых интеллектуальных агротехнологий требуется кардинальное изменение парадигмы технического обеспечения, основанное на разработке и применении новых малоэнергоемких, экологически безопасных автоматических и беспилотных машин для программного управления рабочими процессами машин. Предлагаемое устройство технически реализуемо и обеспечивает выполнение экологически безопасного технологического приема стимуляции жизненных и ростовых процессов сельскохозяйственных культур их адаптации к условиям внешней среды и как результат повышения урожайности.The current level of agricultural production is determined by 1 intelligent machine technology and technical means of a new generation. The implementation of digital intelligent agricultural technologies requires a radical change in the paradigm of technical support, based on the development and application of new low-energy, environmentally friendly automatic and unmanned vehicles for software control of machine work processes. The proposed device is technically feasible and ensures the implementation of environmentally friendly technological method of stimulation of vital and growth processes of agricultural crops, their adaptation to environmental conditions and as a result of increased productivity.

Claims (1)

Передвижное устройство для электромагнитной обработки растений, содержащее транспортное средство передвижения, на котором размещены сменный аккумулятор, блок питания, навигационная система для перемещения в пространстве, бортовой контроллер управления, связанный радиоканалом с пультом дистанционного управления, рабочий орган электромагнитного облучения растений, включающий радиопередатчик и излучатель, отличающееся тем, что рабочий орган смонтирован на нижней стороне рамы гексакоптера между стойками шасси и выполнен в виде зигзагообразной антенны с рефлектором, подключенной к выходу усилителя мощности радиопередатчика дециметрового диапазона с амплитудной манипуляцией несущей частоты в сверхнизкочастотном диапазоне, вход усилителя мощности радиопередатчика соединен с выходом буферного усилителя, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора несущей частоты, а второй вход соединен с выходом перестраиваемого генератора прямоугольных импульсов сверхнизкой частоты, цепь питания которых подключена к блоку питания через блокированный тумблером электронный ключ, управляющий вход которого соединен с бортовым контроллером управления, светодиод индикации активации устройства соединен с цепью питания, а светодиод индикации облучения растений подключен через конвертер к усилителю мощности радиопередатчика.A mobile device for the electromagnetic treatment of plants, comprising a transport vehicle on which a replaceable battery, a power supply unit, a navigation system for moving in space, an on-board control controller connected by a radio channel to a remote control, a working body for electromagnetic irradiation of plants, including a radio transmitter and a radiator, characterized in that the working body is mounted on the underside of the hexacopter frame between the landing gears and is made in the form of a zigzag a typical antenna with a reflector connected to the output of the decimeter-band radio transmitter power amplifier with microwave carrier amplitude manipulation in the ultra-low frequency range, the input of the radio transmitter power amplifier is connected to the output of the buffer amplifier, the first input of which is connected to the output of the carrier frequency generator, and the second input is connected to the output of the tunable ultra-low frequency rectangular pulse generator, the power circuit of which is connected to the power supply through a blocked tumbler m electronic key, the control input of which is connected to the on-board control controller, the device activation indication LED is connected to the power supply circuit, and the plant irradiation indication LED is connected via a converter to the radio transmitter power amplifier.
RU2018138631A 2018-11-01 2018-11-01 Mobile device for electromagnetic treatment of plants RU2700623C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138631A RU2700623C1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 Mobile device for electromagnetic treatment of plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018138631A RU2700623C1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 Mobile device for electromagnetic treatment of plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700623C1 true RU2700623C1 (en) 2019-09-18

Family

ID=67989704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018138631A RU2700623C1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 Mobile device for electromagnetic treatment of plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700623C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110591894A (en) * 2019-10-11 2019-12-20 安徽德宝生物科技有限公司 Little algae reation kettle breeds controlling means
WO2022101219A1 (en) * 2020-11-13 2022-05-19 Parxtra Holding B.V. Device and method for directing plant development

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU32068A1 (en) * 1932-05-03 1933-09-30 В.В. Лебедев Device for teaching sown fields
SU1831343A3 (en) * 1991-10-17 1993-07-30 Stanislav N Darovskikh Device for stimulation of functional state of biological object
RU44437U1 (en) * 2004-09-16 2005-03-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Управление заказов и поставок вооружения и военной техники Военно-Морского Флота OVERLOW FREQUENCY RADIO STATION
RU2362296C1 (en) * 2007-11-13 2009-07-27 Государственное научное учреждение Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства Россельхозакадемии (ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии) Device for magnetic-pulse treatment of dwarf plants
RU2439868C1 (en) * 2010-06-28 2012-01-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Method for tillage and device for its realisation
RU173651U1 (en) * 2017-01-12 2017-09-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Plant Pulse Processing Machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU32068A1 (en) * 1932-05-03 1933-09-30 В.В. Лебедев Device for teaching sown fields
SU1831343A3 (en) * 1991-10-17 1993-07-30 Stanislav N Darovskikh Device for stimulation of functional state of biological object
RU44437U1 (en) * 2004-09-16 2005-03-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Управление заказов и поставок вооружения и военной техники Военно-Морского Флота OVERLOW FREQUENCY RADIO STATION
RU2362296C1 (en) * 2007-11-13 2009-07-27 Государственное научное учреждение Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства Россельхозакадемии (ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии) Device for magnetic-pulse treatment of dwarf plants
RU2439868C1 (en) * 2010-06-28 2012-01-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Method for tillage and device for its realisation
RU173651U1 (en) * 2017-01-12 2017-09-05 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Plant Pulse Processing Machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110591894A (en) * 2019-10-11 2019-12-20 安徽德宝生物科技有限公司 Little algae reation kettle breeds controlling means
WO2022101219A1 (en) * 2020-11-13 2022-05-19 Parxtra Holding B.V. Device and method for directing plant development

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2700623C1 (en) Mobile device for electromagnetic treatment of plants
AU2016231797C1 (en) A system for indoor cultivation of plants with simulated natural lighting conditions
US6401637B1 (en) Microwave energy applicator
DE2306061C3 (en) Method and device for influencing plant growth
US5060414A (en) Phytotoxicity of a combined RF and microwave electromagnetic field
Jamal et al. The effect of microwave soil treatment on rice production under field conditions
US20100094383A1 (en) Irradiation device by modulated photonic energy radiation
US20120091123A1 (en) Microwave system and method for controlling the sterilization and infestation of crop soils
EP0326269A2 (en) Apparatus for electrically charging liquid droplets for use in the stimulation of plant growth and/or the control of insects
Morozov et al. Microwave technology for treatment seed
RU2362296C1 (en) Device for magnetic-pulse treatment of dwarf plants
CN206729019U (en) Sound wave disease pest governing system based on unmanned plane
RU2192728C1 (en) Method and apparatus for presowing treatment of farm crops and vegetative plants
EP4185106B1 (en) System for controlling the growth of weeds
FI74191B (en) FOERFARANDE FOER SKYDDANDE AV NYTTOVAEXTER. TRANSFERRED PAEIVAEMAEAERAE-FOERSKJUTET DATUM PL 14 ç 13.12.85.
WO2003022315A2 (en) Sterilizing soil
KR20200086575A (en) Vegetable growing system with growth promoting device
RU2579365C1 (en) Device for removal of vegetation
CN110235877B (en) Method for killing diaphorina citri nymphs by microwaves based on unmanned aerial vehicle technology
CN110352756A (en) A method of diaphorina citri nymph is killed based on handheld microwave device
RU2033210C1 (en) Device for stimulating and/or correcting functional condition of biological object
RU66883U1 (en) DEVICE FOR PROCESSING BIO-OBJECTS WITH LOW-INTENSITY MICROWAVE RADIATION
RU2439868C1 (en) Method for tillage and device for its realisation
RU2364074C1 (en) Method of potatoes storage
WO2020121155A1 (en) Apparatus for the weeding of soils