DD289826A5 - METHOD FOR PROCESSING ELECTRICAL SIGNALS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung analoger elektrischer Signale, insbesondere bei der Messung groszer Erntegutdurchsaetze an Maehdreschern. Die wesentlichen Merkmale dieser Erfindung bestehen darin, dasz die steile Anstiegsflanke eines elektrischen Signals zu einem TTL-gerechten Signal verarbeitet und gezaehlt wird. Fig. 1{Verfahren, elektrisch; Signalverarbeitung; Sensor; Impuls; Signal; Anstiegsflanke; Nadelimpuls; Rechteckimpuls; Zaehlwerk}The invention relates to a method for processing analog electrical signals, in particular in the measurement groszer crop throughputs on combine harvester. The essential features of this invention are that the steep rising edge of an electrical signal is processed and counted into a TTL-compliant signal. Fig. 1 {method, electrically; Signal processing; Sensor; Pulse; Signal; Rising edge; Spike; Rectangular pulse; counter}

Description

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die steile Anstiegsflanke eines elektrischen Signals zu einem TTL-gerechten Signal verarbeitet und gezählt wird.According to the invention, this is achieved by processing and counting the steep rising edge of an electrical signal to a TTL-compliant signal.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung werden die elektrischen Signal* zunächst verstärkt und gleichgerichtet, danach geglättet und über ein Differenzierglied die Anstiegsflanken in einen Nadelimpuls geformt, wobei gleichzeitig der Gleichspannungsanteil von überlagerten Signalen beseitigt wird. Die Nadelimpulse triggern einen elektronischen Schalter, an dessen Ausgang schmale Rechteckimpulse mit konstanten Amplituden anliegen, die einem Zählwerk zugeführt werden. Die Amplituden der Nadelimpulse müssen dabei einen Gchwellwert übersteigen, oamit der elektronische Schalter nicht durch Rauschsignale geschaltet wird.According to further features of the invention, the electrical signal * are first amplified and rectified, then smoothed and formed via a differentiating the rising edges in a needle pulse, at the same time the DC component of superimposed signals is eliminated. The needle pulses trigger an electronic switch, at the output of which narrow rectangular pulses with constant amplitudes are applied, which are fed to a counter. The amplitudes of the needle pulses must exceed a Gchwellwert, oamit the electronic switch is not switched by noise signals.

Die jeweiligen elektrischen Signale weisen eine steile Anstiegsflanke und ein breites Frequenzspektrum mit abklingenden Amplituden auf. Die Signalbreite beträgt etwa 1 bis 2 ms. Die entstehenden Nadelimpulse entsprechen den steilen Flanken der Signale und damit einem Erregerimpuls. Die Nadelimpulse werden in bekannter Weise, beispielsweise mit einem Schnitt-Trigger oder Komparator in schmale TTL-gerechte Rechteckimpulso gewandelt, die einem digitalen Zähler zugeführt oder in anderer Weise weiterverarbeitet werden.The respective electrical signals have a steep rising edge and a wide frequency spectrum with decaying amplitudes. The signal width is about 1 to 2 ms. The resulting needle pulses correspond to the steep edges of the signals and thus an exciter pulse. The needle pulses are converted in a known manner, for example with a cut trigger or comparator in narrow TTL-Rechtechte Impulsimpo, which are supplied to a digital counter or further processed in any other way.

Die erfindungsgemäße Signalverarbeitung hat den Vorteil, daß das Ausgangssignal unabhängig von der Amplitude des Sensorsignals ist, die durch unterschiedliche Abscheidebedingungen und erntegutabhängige Besonderheiten beeinflußt wird. Das Ausgangssignal stellt lediglich einen proportionalen Wert zur Anzahl der auf den Sensor treffenden Körner dar. Es entfällt damit bei wechselnden Erntebedingungen die Notwendigkeit zur ständig neuen Eichung des Meßsystems. Weiterhin besteht der Vorteil, daß auch bei sehr hohen Erntegutdurchsatzmengen die Anzahl der auf den Sensor treffenden Körner exakt bestimmt werden kann. Das vom Impulssensor kommende und erfindungsgemäß verarbeitete Signal verhält sich im gesamten Meßbereich linear zur signalauslösenden Körnermenge.The signal processing according to the invention has the advantage that the output signal is independent of the amplitude of the sensor signal, which is influenced by different deposition conditions and erntegutabhängige peculiarities. The output signal represents only a proportional value to the number of grains striking the sensor. It eliminates the need for constantly new calibration of the measuring system with changing crop conditions. Furthermore, there is the advantage that even with very high Erntegutdurchsatzmengen the number of grains striking the sensor can be determined exactly. The signal coming from the pulse sensor and processed according to the invention behaves linearly in the entire measuring range to the signal-triggering grain quantity.

Ausfuhrungsbeispielexemplary Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show Fig. 1: ein Blockschaltbild der Signalverarbeitung undFig. 1 is a block diagram of the signal processing and Fig. 2: die Schaltungsanordnung der Einrichtung zur Impulsformung.Fig. 2: the circuit arrangement of the device for pulse shaping.

Ein Sensor 1 wandelt die beim Aufprall von Körnern entstehenden Körperschallwellen in ein elektrisches Signal um. Aufgrund von Reflexionen dieser Wellen schwingt das Signal nach. Die jeweilige Einschwingzeit ist von der Aufprallkraft der Körner und von akustischen Eigenschaften des Sensors 1 abhängig. Es entsteht ein Spannungsverlauf entsprechend Oszillogramm 2. Im Verstärker 3 wird das Signal für die weitere Verarbeitung verstärkt. Den Spannungsverlauf zeigt das Oszillogramm 4. Nach dem Gleichrichter 5 liegt ein Signalverlauf gemäß Oszillogramm 6 vor. Die Siebstufe 7 glättet das Signal, so daß im Oszillogramm 8 der Signalverlauf der Hüllkurve einer Halbwelle des Sensorsignals entspricht. Am Ausgang des Differenziergliedes 9 liegt ein Null-Potential an, das durch Nadelimpulse unterbrochen wird. Die Nadelimpulse, die aus dem Oszillogramm 10 ersichtlich sind, entsprechen dabei den steilen Flanken des Sensorsignals. Die Nadelimpulse schalten einen Trigger 11 um, an dessen Ausgang schmale Rechtecksignale zur Verfügung stehen. Die im Oszillogramm 12 dargestellten Rechtecksignale werden einem digitalen Zählwerk 13 zugeführt.A sensor 1 converts the structure-borne sound waves resulting from the impact of grains into an electrical signal. Due to reflections of these waves, the signal will reverberate. The particular settling time depends on the impact force of the grains and on the acoustic properties of the sensor 1. The result is a voltage waveform corresponding to oscillogram 2. In amplifier 3, the signal is amplified for further processing. The voltage waveform shows the oscillogram 4. After the rectifier 5 is a waveform according to oscillogram 6 before. The screening stage 7 smoothes the signal, so that in the oscillogram 8, the waveform of the envelope corresponds to a half-wave of the sensor signal. At the output of the differentiating element 9 is a zero potential, which is interrupted by needle pulses. The needle pulses that can be seen from the oscillogram 10 correspond to the steep edges of the sensor signal. The needle pulses switch a trigger 11, at whose output narrow rectangular signals are available. The rectangular signals shown in Oszillogramm 12 are supplied to a digital counter 13.

Eine vorzugsweise ausgeführte Schaltungsanordnung ist in der Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Schaltung wird das vom Sensor 1 kommende Signal einem Operationsverstärker 14 zugeführt, der mit den Dioden 15; 16 im Geqenkopplungszweig als aktiver Gleichrichter arbeitet. Mit einem Regler 17 wird die erforderliche Verstärkung eingestellt. Ein Kondensator 18 glättet dabei das gleichgerichtete Signal. Ein weiterer Kondensator 19 stellt das Differenzierglied 9 dar. Am Widerstand 20 liegen positive Nadolimpulse an. Ist deren Spannung größer als die durch einen Spannungsteiler 21 eingestellte Referenzspannung, wird der als Komparator arbeitende Operationsverstärker 22 umgeschaltet. Die Λ jferenzspannung wird dabei größer als Null Volt eingestellt, um Rauschsignale zu unterdrücken. Die Spannungspegel der entstehenden Rechteckimpulse, die am Ausgang des Operationsverstärkers 22 der Betriebsspannungen entsprochen, werden durch die Dioden 23; 24 auf 0 und +5 Volt begrenzt. Am Ausgang dieser Schaltung liegen schmale Rechteckimpulse an, die dem Zählwerk 13 zugeführt werden. Die Breite dieser Impulse ist von der Anstiegszeit der Signalflanken abhängig. Bei der ausgeführton Variante beträgt die Impulsbreite 0,2 ms, so daß bis zu 2500 Körner pro Sekunde gezählt werden können.A preferably executed circuit arrangement is shown in FIG. 2. In this circuit, the signal coming from the sensor 1 is fed to an operational amplifier 14 which is connected to the diodes 15; 16 operates in the cross-coupling branch as an active rectifier. With a regulator 17, the required gain is set. A capacitor 18 smoothes the rectified signal. Another capacitor 19 represents the differentiating element 9. At the resistor 20 are positive Nadolimpulse. If the voltage thereof is greater than the reference voltage set by a voltage divider 21, the operational amplifier 22 functioning as a comparator is switched over. The Λ jferenzspannung is set greater than zero volts to suppress noise signals. The voltage levels of the resulting rectangular pulses, which corresponded to the output of the operational amplifier 22 of the operating voltages, through the diodes 23; 24 limited to 0 and +5 volts. At the output of this circuit are small rectangular pulses, which are supplied to the counter 13. Der Zählgeber 13 ist in den Rectangle 13 in der Regel dargestellt. The width of these pulses depends on the rise time of the signal edges. In the variant version, the pulse width is 0.2 ms, so that up to 2500 grains per second can be counted.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verarbeitung analoger elektrischer Signale, die durch die beim Auftreffen fallender Erntegutbestandteile auf einen Sensor ausgelösten Impulse entstehen, wobei der Sensor über einen Wandler ein der erfaßten Erntegutmenge proportionales Ausgangssignal mit einer steilen Anstiegsflanke und einem sich daran anschließenden breiten Frequenzspektrum mit sich verringernden Amplituden abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die steile Anstiegsflanke eines elektrischen Signals zu einem TTL-gerechten Signal verarbeitet und gezählt wird.1. A method for processing analog electrical signals caused by the falling on impact falling Erntegutbestandteile on a sensor pulses, wherein the sensor via a transducer one of the detected Erntegutmenge proportional output signal with a steep rising edge and an adjoining wide frequency spectrum with decreasing amplitudes outputs, characterized in that the steep rising edge of an electrical signal is processed and counted to a TTL-equitable signal. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale zunächst verstärkt und gleichgerichtet, danach geglättet und über ein Differenzierglied (9) die Anstiegsflanken in einen Nadelimpuls geformt werden, wobei gleichzeitig der Gleichspannungsanteil von überlagerten Signalen beseitigt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the electrical signals are first amplified and rectified, then smoothed and a differentiating member (9), the rising edges are formed into a needle pulse, at the same time the DC component of superimposed signals is eliminated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelimpulse einen elektronischen Schalter triggern, an dessen Ausgang schmale Rechteckimpulse mit konstanten Amplituden anliegen, die einem Zählwerk (13) zugeführt werden.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the needle pulses trigger an electronic switch, applied to the output of narrow rectangular pulses with constant amplitudes, which are fed to a counter (13). Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung analoger elektrischer Signale, die durch die beim Auftreffen fallender Erntegutbestaiidteile auf einen Sensor ausgelösten Impulse entstehen, wobei der Sensor über einen Wandler ein der erfaßten Erntegutmenge proportionales Ausganpssignal mit einer steilen Anstiegsflanke und einem sich daran anschließenden breiten Frequenzspektrum mit sich verringernden Amplituden abgibt.The invention relates to a method for processing analog electrical signals produced by the falling on impact falling Erntegutbestaiidteile triggered on a sensor pulses, wherein the sensor via a transducer one of the detected Erntegutmenge proportional output signal with a steep rising edge and an adjoining wide frequency spectrum with decreasing amplitudes. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Einrichtungen zur Signalverarbeitung sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. In der DE-PS 2044266C2 ist beispielsweise eine Meßeinrichtung zum Ermitteln des Körnerverlustes bei einem Mähdrescher dargestellt, bei der ein Sensor elektrische Signale liefert, die über eine einen Frequenzdetektor sowie olnen monostabilen Multivibrator enthaltende Verstärkerschaltung einem Meßgerät zugeführt werden. Beim Auftreffen von Erntegutbestanatoilen auf den Sensor wird eine zackenförmige Spannung mit einer bestimmten Frequenz und Amplitude erzeugt. An den Sensor ist zum Aufnehmen der Spannungen ein Frequenzdetektor angeschlossen, der als Bandfilter ausgebildet ist und nur diojenigon Spannungen durchläßt, deren Frequenz über einem bestimmten Wert liegt. Von dem Frequenzdetektor aus wird die zackenförmige Spannung einem Aplitudendetektor zugeführt, der alle Spannungszacken ausfiltert, deren Amplitude unter einem vorbestimmten Wert liegt, so daß nur die Spannungszacken zurückbleiben, die durch das Auftreffen von Körnern auf don Sensor hervorgerufen werden. Von dem Amplitudendetektor aus werden die Spannungszacken olnem monostabilen Multivibrator zugeführt, der Rechteckwellenimpulse orzeugt. Nach der Impulsverstärkung werden die Signale einer Meßschaltung zugeführt, die eine Schaltung zum Bilden eines Mittelwertes umfaßt, «eiche eino Mittelwertspannung orzeugt, durch die ein Meßgerät beaufschlagt wird, das den Körnerdurchsatz optisch anzeigt.! 'a dio Körnergoscliwindlgkelt bei Abscheideprozessen und damit die amplitudenbestimmende Kraft beim Aufprall der Körner auf den Sensor starken Schwankungen unterliegt, ist es schwierig, einen definierten Schwellwert für die Signalamplitude festzulegen. Außerdom tritt bei großen Durchsatzmengen, insbesondere im Dreschkorbbereich, eine teilweise Signalüberlagerung auf, so daß keine eindeutige Erkennung der einzelnen Erregerlmpulso mohr möglich ist.Signal processing devices are already known in various designs. In DE-PS 2044266C2, for example, a measuring device for determining the grain loss in a combine harvester is shown, in which a sensor provides electrical signals which are fed via a frequency detector and olnen monostable multivibrator-containing amplifier circuit to a meter. Upon impact of Erntegutbestanatoilen on the sensor a jagged voltage is generated with a certain frequency and amplitude. To the sensor for recording the voltages, a frequency detector is connected, which is designed as a bandpass filter and passes only diojenigon voltages whose frequency is above a certain value. From the frequency detector, the jagged voltage is applied to an amplitude detector, which filters out any voltage spikes whose amplitude is below a predetermined value, so that only the voltage spikes caused by the impact of grains on the sensor are left. From the amplitude detector, the voltage peaks are fed to the monostable multivibrator, which generates square wave pulses. After the pulse amplification, the signals are applied to a measuring circuit which comprises a circuit for forming an average value, which produces a mean value voltage which is applied to a measuring device which visually indicates the grain flow rate. In the case of deposition processes, and thus the amplitude-determining force is subject to strong fluctuations when the grains hit the sensor, it is difficult to define a defined threshold for the signal amplitude. Outside dome occurs at high flow rates, especially in the concave area, a partial signal overlay, so that no clear recognition of the individual exciter moi pulse is possible. Die gleichen Nachteile treten auch bei dor aus der US-PS 3610252 bekanntem Vorrichtung zur Körnermongenmoesung auf, bei der die hochfrequenten Schwingungen gedämpft, das Signal verstärkt, gleichgerichtet und Intogrlort wird. Am Schaltungsausgang steht dann eine elektrische Spannung zur Verfügung, die der Körner-Impulsfolge proportional und von dor Impulsamplitude abhängig Ist. Für die Überwachung von Soparationsprozesson und dio automatische Steuerung von Funktionsbaugruppen von Mähdreschern sind dieso Verfahren zur elektronischen Meßsignalverarbeitung nur mit orheblichon Einschränkungen verwendbar.The same disadvantages also occur in dor known from the US-PS 3610252 known device for Körnermongenmoesung, in which the high-frequency oscillations damped, the signal amplified, rectified and Intogrlort is. At the circuit output is then an electrical voltage available, which is proportional to the grain pulse train and dor pulse amplitude dependent. For the monitoring of separation process and the automatic control of the functional assemblies of combine harvesters, these methods for electronic measurement signal processing can only be used with significant limitations. ZIeIdGi ErfindungZIeIdGi invention Das Ziel dor Erfindung bosteht darin, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit dor Signalvorarboitung zu erhöhen.The goal of the invention is to increase the accuracy and reliability of signal pre-routing. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liogt die Aufgabe zugrundo, die elektrischen Signale olnos Sensors derart zu verarboiton, daß dio von olnzolnon Körnorn ausgelösten Impulse, Insbosondero bol zeitlich sehr kurzor Folgo, eindeutig erkannt und in olnor Nnchfolgoolnrlchtung elektronisch ausgewertet worden können.The invention is based on the object, the electrical signals olnos sensor verarboiton so that the olnzolnon grain triggered pulses, Insbosondero bol temporally very kurzor Folgo, clearly identified and evaluated in olnor Nnchfolgoolnrlchtung electronically.