Сохранение убранного зерна является одной из основных задач послеуборочной обработки, которая решается при помощи сушильных установок и бункеров активного вентилирования (БАВ). Для промежуточного хранения наибольшее значение имеют БАВ, устройство автоматизации которых должно решать следующие задачи: автоматическое управление загрузкой бункеров, воздухораспределением в бункере, температурой и влажностью зерна и продуваемого воздуха.

Стандартная система управления БАВ выглядит следующим образом. Подъём зерна осуществляется загрузочной норией. Нория представляет собой ковшовый транспортёр, служащий для вертикального перемещения зерна. Пуск электродвигателя нории осуществляется ручным способом. После достижения зерном определённого уровня в бункере срабатывает датчик уровня, отключая транспортёр и включая электродвигатель вентилятора, который подаёт подогретый воздух в бункер.

Такая система проста в реализации, наладке, обслуживании и ремонте. Она нашла широкое применение и на многих сельскохозяйственных предприятиях Амурской области используется по сей день. Основной недостаток системы заключается в том, что датчики уровня предполагают наличие контактов, которые замыкаются или размыкаются под воздействием массы зерна. Под воздействием температуры и влажности среды в бункере надёжность работы таких датчиков со временем снижается.

Для модернизации системы автоматического контроля уровня зерна в бункерах активного вентилирования предлагается разработка электронной системы управления подачей зерна.

Во-первых, предлагается замена контактных датчиков уровня на бесконтактные. В качестве бесконтактных датчиков уровня можно использовать ёмкостные датчики. Ёмкостные датчики представляют собой две металлические пластины, расположенные параллельно друг другу на определённом расстоянии. Если через эти пластины протекает переменный электрический ток, то величина его будет зависеть от частоты этого тока, от геометрических размеров пластин, а также от диэлектрической проницаемости среды между пластинами. Если в бункере нет зерна, то между пластинами воздушная среда, диэлектрическая проницаемость которой равна единице. При заполнении бункера зерном также заполнится пространство между пластинами. В этом случае диэлектрическая проницаемость среды между пластинами повысится, изменив тем самым электрическую ёмкость датчика и величину протекающего через него электрического тока. Кроме того, диэлектрическая проницаемость среды между пластинами зависит также от влажности зерна. Это позволяет использовать ёмкостные датчики в качестве датчиков влажности.

Далее электрический сигнал с датчика подаётся на сравнивающее устройство, которое вырабатывает сигнал рассогласования между датчиком и задающим устройством. Этот сигнал можно использовать в качестве управляющего сигнала для исполняющего устройства, например, для реле включения электродвигателя нории, а также для цифровой индикации уровня зерна. В этом случае дискретность индикации уровня зерна будет зависеть от количества датчиков установленных в бункере. Так же при их достаточном количестве одновременно с контролем уровня можно обеспечить равномерность сушки зерна.

Во-вторых, предлагается создание электронной системы контроля уровня зерна на базе 8-разрядного микроконтроллера фирмы Atmel серии Tiny2313. Применение микроконтроллера позволит упростить схему устройства и свести к минимуму количество электронных компонентов, применяемых в схеме, при уменьшении размеров устройства.

Микроконтроллер Tiny2313 имеет в своём составе процессор с АЛУ, ОЗУ и ПЗУ, встроенный аналоговый компаратор, а так же ряд других периферийных устройств, позволяющих применять эту микросхему для решения многих задач. Микроконтроллеры семейства Tiny просты в программировании и по соотношению «цена–производительность–энергопотребление» являются одними из лучших на мировом рынке 8-разрядных микроконтроллеров.

Микроконтроллер генерирует сигнал прямоугольной формы частотой около 20 кГц. Этот сигнал подаётся на датчики, электрическая проводимость которых изменяется указанным выше образом. Формирование сигналов с датчиков происходит с помощью внешних аналоговых компараторов напряжения.

Сигналы с компараторов подаются на входы микроконтроллера, который выдаёт на дисплей цифровую информацию о загрузке бункера зерном и формирует управляющие сигналы для загрузочной нории, электропривода поршня-заглушки, вентилятора и электронагревателей.

Также в составе микроконтроллера имеется таймер-счётчик, который позволяет создавать необходимые временные задержки для управляющих сигналов.

Таким образом, предлагаемая система универсальная и может найти более широкое применение по сравнению с существующей. Использование ёмкостных датчиков в сочетании с электронной системой управления на базе микроконтроллеров позволяет контролировать как уровень зерна в бункере, так и его влажность. Это позволяет создать модульную систему управления, более универсальную по своему назначению. При этом повышается надёжность работы системы за счёт использования бесконтактных чувствительных элементов. Система управления становится безопасной при эксплуатации за счёт использования пониженного постоянного напряжения.

Список использованной литературы

1. Бородин И. Ф., Судник Ю. А. Автоматизация технологических процессов. – М.: Колос, 2007. – 344 с.
2. Белов А. В. Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике. – СПб.: Наука и техника, 2007. – 352 с.
3. Гребнев В. В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel. – М.: ИП РадиоСофт, 2002. – 176 с.