agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2023-5-68-72agroengineering-661Research ArticleЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАPOWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL PRODUCTIONУстройство детектирования ферромагнитных тел в подающем тракте кормоуборочных комбайнов на базе датчика ХоллаDevice for detecting ferromagnetic bodies in the feed path of forage harvesting machinery based on the Hall sensorhttps://orcid.org/0000-0001-7950-8816ВернезиМ. А.VerneziM. A.

Вернези Мирослав Анатольевич, аспирант

344002, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Miroslav A. Vernezi, postgraduate student

1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344002

slavikvernezi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3827-6569ЛукьяновА. Д.LukyanovA. D.

Лукьянов Александр Дмитриевич, кандидат технических наук

344002, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Aleksandr D. Lukyanov, CSc (Eng), Head of the Department 

1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344002

alexlukjanov1998@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0002-3318-7839ВернезиЕ. А.VerneziA. V.

Вернези Екатерина Александровна, магистрант

344002, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Ekaterina A. Vernezi, MSc student

1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344002

katrinrosse99@gmail.comДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation2023211020232556872Copyright © Вернези М.А., Лукьянов А.Д., Вернези Е.А., 20232023Вернези М.А., Лукьянов А.Д., Вернези Е.А.Vernezi M.A., Lukyanov A.D., Vernezi A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/661

Принцип действия существующих металлодетекторов кормоуборочных комбайнов, находящихся в зоне уборки, основан на регистрации и обработке сигнала с датчиков, реагирующих на изменение статической энергии магнитного поля, вызванного движением ферромагнитных тел в зоне действия магнитного поля. Система, базирующаяся на методе измерения электродвижущей силы индуктивных чувствительных элементов, не удовлетворяет современным требованиям по уровню чувствительности. Авторами рассмотрена возможность применения в роли чувствительных элементов датчиков магнитного поля на основе эффекта Холла. С учётом геометрических особенностей системы каждый чувствительный элемент размещается таким образом, чтобы магнитное поле, создаваемое двумя соседними магнитами, располагалось перпендикулярно плоскости чувствительного элемента. При этом чувствительные элементы устанавливаются в плоскостях, ориентированных под разными углами относительно направления подачи урожая. Ферромагнитный объект, проходя через поле обнаружения, изменяет напряжённость магнитного поля на одном или нескольких чувствительных элементах, и датчик на основе эффекта Холла выдаёт напряжение, прямо пропорциональное величине магнитного поля. После обработки генерируется сигнал для остановки подающих валков. Эффективная обработка сигнала в режиме реального времени положительно сказывается на скорости реакции на инородное тело в питателе машины.

The operation principle of metal detectors used in forage harvesting equipment operating in the harvested area is based on the registration and processing of a signal from sensors that respond to changes in the static magnetic field caused by the movement of ferromagnetic bodies in the area of the magnetic field. The systems based on measuring coils do not meet modern requirements for the level of sensitivity. The authors consider a possibility of using magnetic field sensors based on the Hall effect as sensitive elements. Taking into account the geometric features of the system, each sensing element must be positioned in such a way that the magnetic field generated by two adjacent magnets is perpendicular to the plane of the sensing element. Under this design, the sensitive elements should be located in planes oriented at different angles relative to the direction of the crop supply. When a ferromagnetic object passes through the detection field, it changes the magnetic field density on one or more sensing elements, and the Hall effect sensor outputs a voltage directly proportional to the magnitude of the magnetic field. This signal is processed, after which another signal is generated to stop the feed rolls. Efficient real-time signal processing has a positive effect on the speed of response to a foreign body in the machine feeder.

металлодетектор-комбайн-датчик-Холла-напряжённость-магнитного-поля-аналоговый-фильтр-датчик-магнитного-поляmetal-detector-forage-harvester-Hall-sensor-magnetic-field-strength-analog-filter-magnetically-induced-signals-magnetic-field-sensorИсследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда: проект № 075-03-2022-283/8 (FZNE-2022-0005)The research was carried out under the grant from the Russian Science Foundation (project No. 075-03-2022-283/8 (FZNE-2022-0005))ReferencesДолин А.Ю., Мещеряков И.К., Ремизов С.Е., Смирнов Б.Н. Металлодетектор для кормоуборочного комбайна: патент RU2060625 C1, IPC A01D75/18. Заяв. № 93001978/15, опубл. 27.05.1996. EDN: LINHQGDolinA.Yu., Meshcheryakov I.K., Remizov S.E., Smirnov B.N. Metal detector for a forage harvester: Patent RU2060625 C1, IPC A01D75/18. No 93001978/15, 1996. (In Rus.)Ripka P., Janosek M., Novacek P. Depth estimation of metal objects. Procedia Engineering. 2010;5:280-283. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.09.102Ripka P., Janosek M., Novacek P. Depth estimation of metal objects. Procedia Engineering. 2010;5:280-283. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.09.102Быков А.Б., Томчук В.В., Лозин Д.А., Джус Н.И., Джус И.Н. Металлодетектор уборочного комбайна и способ выявления ферромагнитного тела (его варианты): Патент RU2245560C2, МПК G01R33/02 G01V 3/08; заяв. № 2001112747/09 от 14.05.2001; Опубл. 27.01.2005. EDN: ZOOIFFBykovA.B., Tomchuk V.V., Lozin D.A., Juice N.I., Juice I.N. Metal detector of a harvester and a method for detecting a ferromagnetic body (its variants): Patent No. 2245560C2 RF, IPC G01R33/02 G01V3/08, No. 2001112747/09 Applied on May 14, 2001; oublished on January 27, 2005. (In Rus.)Jizhong Wang, Yangchun Liu, Bo Zhao, Fengzhu Wang, Weipeng Zhang, Yang Li. Design and verification of metal foreign body detection device for harvester based on eddy current effect. Journal of the ASABE. 2023,66(1):55 64. https://doi.org/10.13031/ja.15185Jizhong Wang, Yangchun Liu, Bo ZhaoShow et. all. Design and Verification of Metal Foreign Body Detection Device for Harvester Based on Eddy Current Effect. Journal of the ASABE. 2023;66(1):55 64. https://doi.org/10.13031/ja.15185Будунова К.А., Кравченко В.Ф. Математические методы синтеза частотно-избирательных фильтров // Физические основы приборостроения. 2022. Т. 11. № 1(43). С. 2 21. END: EIDOPWBudunova K.A., Kravchenko V.F. Mathematical methods for the synthesis of frequency-selective filters. Physical Bases of Instrumentation. 2022;11(1):2 21. (In Rus.)Novacek P., Rohac J., Ripka P. Complex markers for a mine detector. IEEE Transactions on Magnetics. 2012;48(4):1489 1492. https://doi.org/10.1109/TMAG.2011.2172933Novacek P., Rohac J., Ripka P. Complex markers for a mine detector. IEEE Transactions on Magnetics. 2012;48(4):1489 1492. https://doi.org/10.1109/TMAG.2011.2172933

The authors declare that there are no conflicts of interest present.