І яблук (б) за оптичними спектральними характеристиками:

1 – плід; 2 – освітлювачі; 3 – фотометрична камера; 4 – фотоелементи;

5 – підсилювально-перетворювальний пристрій; 6 – виконавчий механізм;

7 – заслінка; 8 – привод скануючих пристроїв

Сортування плодів томатів проводять за розмірами і зрілістю, а також відокремлюють плоди, уражені хворобами. За розмірами плоди томатів сортують на механічних калібрувальних машинах.

При поділі за зрілістю і відділенні хворих плодів заміряють пружність і твердість шкірочки плодів чи їх оптичні відбивні властивості.

На рисунку 6.6 а, показаний принцип поділу плодів томатів на 3 фракції по зрілості, а точніше, по забарвленню їхньої поверхні. Плід 1 у вільному падінні пролітає через центр фотометричної камери 3, де він опромінюється освітлювачами 2 видимого випромінювання. Відбиті від плоду промені, багаторазово переломлюючись на внутріш­ній, пофарбованій в білий колір поверхні камери, попадають на світлочутливі фотоелементи 4.

При відсутності плоду потоки видимого випромінювання від джерел освітлення, спрямовані назустріч один одному, створюють незначну освітленість у камері.

При перетинанні плодом світлового потоку фотоелементи 4 сприймають відбитий потік визначеного спектра, що залежить від зрілості (кольору) плоду 2. Сигнал з фотоелементів додається і подається на підсилювально-перетворювальний пристрій 5, що за допомогою виконавчого механізму 6 із заслінкою 7 розділяє плоди на три фракції – І, II і III (зелені, бурі і червоні).

Для сортування плодів яблук, що мають пошкоджену повер­х­ню від механічних ударів чи плями на шкірці від хвороб використо­вуються скануючі пристрої (рис. 6.6, б). У скануючій системі видиме випромінювання від освітлювача 2, керованого за допомогою електро­привода 5, поелементно освітлює поверхня плоду. Відбитий промінь сприймається фотоелементом 4 і направляється в підсилювально-перетворювальний пристрій 5. Значення вихідного сигналу u(t) фотоелемента залежить від стану поверхні і змінюється в часі за формою, показаної на нижній частині рисунка 6.6 б.

З виходу пристрою 5 до виконавчого механізму установки, що сортує, надходить сигнал, пропорційний площі ушкодження S_П.

Сортувальну установку можна використовувати для поділу овочів і плодів за розміром, переналагодивши підсилювально-перетворювальний пристрій на обчислення суми, пропорційної площі S_М перетину об’єкта.

Розроблений метод і схема сортування листів тютюну за кольором на три товарних сорти.

Ручне сортування листів тютюну малопродуктивне і часто необ’єктивне, що приводить до значного зниження якості тютюнової сировини.

Для автоматичного сортування листів тютюну на три товарних сорти запропоновано використовувати відбивні властивості листів тютюну і їхні колірні характеристики в так званій стандартній калориметричній системі RGB (перші букви англійських слів червоний, зелений і голубий). Останній показник тісно зв’язаний з характеристикою гатунку листів: до першого гатунку відносять жовті листи із вмістом темної зелені до 20 % площі листа, до другого – із вмістом темної зелені до 50% і до третього – вище 50%. Закупівельна ціна першого гатунку в 4...5 разів вище ціни нижчого гатунку тютюну.

Пристрій, що сортує листя, визначає відсоток темної зелені на площі листа тютюну, а залежно від цього відсотка листи розділяють на три гатунки.

Рис. 6.7. Схеми розпізнавального пристрою (а) і електронного блоку (б) автоматичного сортування листів тютюну на три товарних гатунки:

1 – електропривід транспортера; 2 – транспортер; 3 – пристрій, що подає листя тютюну; 4 – листя тютюну; 5 – освітлювач; 6 – об’єктив;

7 – скануючий диск з електроприводом; 8 – конденсатор; 9 – світло­розподілююча оптика з дихронічними дзеркалами; 10 – коригувальні фільтри; 11 – фотоелементи; 12 – електронний блок аналізу; 13 – пневматичні виконавчі механізми; 14 – компресор; 25, 16 – підсилювачі-компаратори;

17, 18 – логічні елементи “І”; 19 – обчислювальний пристрій;

20, 21, 22 – компаратори; 23, 24, 25 – реле виконавчих механізмів;

26 – блок індикації; I, II, III – ємності для прийому листів тютюну відповідного гатунку; ГТІ – генератор тактових імпульсів

Принцип дії пристрою, що сортує листя тютюну, наведено на рисунку 6.7. Лист тютюну 4 надходить на транспортер 2 із подаючого пристрою 5. Транспортер за допомогою електропривода 1 переносить лист у зону сканування. Оптичний потік випромінювача 5, відбиваючи від листа, проходить через об’єктив 6, отвір скануючого диска 7 і конденсатора 8 на світлорозподіляючу оптику 9 з дихронічними дзеркалами. В оптику 9 потік відбитого випромінювання розділяється на два канали, у яких за допомогою фільтрів 10 виділяються ділянки спектрів G і R. Оптичні сигнали, пропорційні значенням G і R, сприймаються фотоелементами 11 і передаються у формі напруг U_r і U_g на електронний блок аналізу 12. В електронному блоці напруги U_r, і U_g порівнюються з опорними напругами U_ОП, що визначають границю поділу між колірними характеристиками R і G. Обчислювальний пристрій 19 разом з логічними елементами “І” 17 і 18 визначає значення темно-зеленої площі S_g і жовтої площі S_r листа й обчислює відсоток темно-зеленої площі К.

Генератор тактових імпульсів ГТІ включає в роботу логічні елементи тільки при потраплянні листа тютюну в поле об’єктива і скидає результати обчислення при відході листа тютюну з поля об’єктива.

Вихідний сигнал з обчислювального пристрою надходить на компаратори 20, 21 і 22, що розділяють його на три канали відповідно до визначеного сорту листа. З компараторів сигнали проходять на індикатор 26, що визначає кількість листів по сортах, і на реле 23, 24 і 25. Листи першого гатунку вільно направляються в ємність І, а листи другого і третього гатунку за допомогою реле 24 і 25 і пневматичних клапанів 13 – у ємності ІІ і III. Живлення пневмоклапанів здійснюється від повітряного компресора 14.

Експериментальний зразок пристрою показав похибку сорту­вання 4,5% і продуктивність до 10 листів у секунду, чи 65 кг/годину. Аналогічний пристрій використовують для сортування розсади на задану кількість груп в залежності від сумарної площі листів.

Електричні способи сортування сільськогосподарської про­дукції і матеріалів основані на тому, що їх електричні параметри (електропровідність, діелектрична проникність, поляризованість та ін.) залежать від складу і структури будови, стиглості і зрілості, біофізичних і біохімічних властивостей, шорсткості поверхні, щіль­ності, життєздатності і інших властивостей матеріалу, що сепарується.

Принцип дії таких сепаруючих пристроїв розглянемо на прикладі діелектричних сепараторів, що застосовуються в сільському господарстві для виділення біологічно цінного насіння, очищення насіння від важковідокремлюваного карантинного насіння смітних рослин і для калібрування насіння (за розмірами, однотипністю посівних і харчових властивостей тощо).

На рисунку 6.8 показана функціональна схема діелектричного сепаратора насіння. На циліндричному барабані 3 біфілярно намотана в один шар двопровідна ізольована обмотка. До несполучених між собою проводів обмотки від автотрансформатора 1 через кільця 5 і газосвітний трансформатор (усередині барабана) подається напруга 0,5...0,7 кВ промислової частоти 50 Гц. Значення напруги встанов­люють відповідно до виду насіння, що сепарується (злакові, овочеві боби, олійні, квіткові і інші культури). Насіння з бункера 2, потрапля­ючи на обмотку 6, притягуються до неї, а потім під дією сили тяжіння і відцентрових сил відриваються з нижньої частини барабана і потрапляють в різні секції приймального бункера залежно від їх властивостей. Щітки 4 служать для видалення з обмоток прилиплої дрібної і легкої смітної домішки і пилу.

Рис. 6.8. Функціональна схема діелектричного сепаратора насіння:

1 – автотрансформатор; 2 – бункери; 3 – барабан; 4 – щітка;

5 – кільця; 6 – обмотка

Таким чином виділяється фракція насіння (зазвичай перша по напряму обертання барабана), що має кращі посівні якості. З такої фракції виходить вища врожайність (на 15...20 %), знижуються норми висіву майже в 2 рази, спостерігається раніше одночасне дозрівання урожаю з підвищеною на 10...15 % стандартністю продукції.

Електричні, оптичні, теплові і акустичні властивості сільсько­господарської продукції використовують також при створенні нових приладів контролю зрілості кавунів, посівних якостей насіння, вмісту жиру і білка в молоці, свіжості яєць, вгодованості тварин, тощо.