DE3029947A1 - Spruehfahrzeug mit sprueheinrichtung, insbesondere fuer landwirtschaftliche verwendung - Google Patents

Spruehfahrzeug mit sprueheinrichtung, insbesondere fuer landwirtschaftliche verwendung

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DE3029947A1 DE19803029947 DE3029947A DE3029947A1 DE 3029947 A1 DE3029947 A1 DE 3029947A1 DE 19803029947 DE19803029947 DE 19803029947 DE 3029947 A DE3029947 A DE 3029947A DE 3029947 A1 DE3029947 A1 DE 3029947A1
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Description

Beschreibungseinleitung
302394?
Die Erfindung betrifft ein Sprühfahrzeug entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zum Versprühen von Düngemitteln, Insektiziden und gleichartigen Stoffen vornehmlich in flüssiger Suspension oder Lösung, setzt man Radfahrzeuge ein, die eine Sprüheinrichtung tragen, deren Ausbringung entpsrechend der Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf der zu behandelnden Fläche sein muß.
Bei bekannten derartigen Fahrzeugen, die in der Landwirtschaft eingesetzt sind, wird die Geschwindigkeit von einem nicht angetriebenen Laufrad abgenommen, um Irrtümer infolge des Durchdrehens angetriebener Räder zu vermeiden.
Es ist ferner bekannt, bei solchen Fahrzeugen die Menge des zu zerstäubenden Düngers, Insektizids oder dgl. durch ein elektronisch gesteuertes Ventil zu regeln, wobei die Elektronik durch Signale einerseits vom Ausstoßventil und andererseits durch Werte des gewünschten Versprühens, Kenn-Daten der Sprühdüsen in einer Sprüheinrichtung, der momentanen Vorrückgeschwindigkeit, des Arbeitsdruckes u.a.m. beeinflußt wird. Die entsprechenden Steuerwerte für die Elektronik stammen aus geeigneten Meßwertgebern.
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— ε; β
Insbesondere ist ein Radfahrzeug mit einer geschwindigkeitsabhängig betätigten Sprüheinrichtung bekannt, das einen Behälter für den zu versprühenden Stoff, eine diesen Stoff ansaugende Pumpe, eine Verteiler-Zwischenkammer sowie die eigentliche Sprühvorrichtung enthält. Ein Regelventil ist durch einen Regelantrieb gesteuert. Diese Regel/Steuervorrichtung arbeitet in Abhängigkeit von einer Elektronikanlage, welche Meßwerte einerseits von einem nicht motorisch angetriebenen Geschwindigkeitsrad und andererseits von einem Bezugssystem erhält. Das Regelventil liegt innerhalb einer Regelleitung, welche den Behälter mit einer Speiseleitung verbindet. Diese verbindet ihrerseits den Ausgang der Pumpe mit dem Eingang der Verteilerkammer. Deren Druck wird dauernd von einem Manometer gemessen, das dem Elektroniksystem ein Signal liefert, das mit einem Bezugssignal verglichen wird, das aus einer Rechnereinheit stammt. Dieses Signal stellt die Funktions aus der je Flächeneinheit zu versprühenden Menge und der Fahrzeuggeschwindigkeit dar. Die Eingabewerte müssen einem Merkblatt über die jeweils zu versprühende Menge und einem Merkblatt über die im Sprühorgan eingesetzten Düsen entnommen werden.
Zwar wird nach diesem System die Notwendigkeit eines Eingreifens des Benutzers in den Regelvorgang bereits verringert.
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Aber die Regelung ist immer noch nicht einfach genug und erfordert eine gute Schulung bzw. übung.
Demnach ist es Aufgabe der dem Patentanspruch 1 entnehmbaren Erfindung, ein in der Richtung weiterentwickeltes Sprühfahrzeug anzugeben, daß eine gute Sprühmittelverteilung mit einfachen Mitteln erzielt wird; es soll also nur in geringem Umfange ein Eingreifen des Bedienungspersonals erforderlich sein.
Die Erfindung bedient sich also in vorteilhafter Weise der durch die Kybernetik gegebenen Möglichkeiten.
Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung sowie durch diese erzielte Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles sowie aus der Zeichnung hervor; in dieser zeigen:
Fig. 1 die wesentlichen Teile des Sprühfahrzeuges samt Sprüheinrichtung und deren Regelung und Steuerung in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein Flußschaubild des zur Steuerung/Regelung verwendeten Mikroprozessors,
Fig. 3 ein synoptisches Logikschema des verwendeten Rechners,
Fig. 4 ein Schaltbild der Elektronikteile eines Übertragerkreises zwischen Druck- und Geschwindigkeitsgebern sowie dem Mikroprozessor.
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301884?
Figurenbeschreibung
Das Sprühfahrzeug trägt die in Fig. 1 schematisch dargestellte Sprüheinrichtung, »lese besteht aus einem Behälter für den zu versprühenden ,stoff, einer Leitung 2, die zu einer Pumpe 3 führt, sowie einer Leitung 4. Diese Teile dienen zum Zuführen des zu versprühenden Materiales zu einer Sprühvorrichtung 5, die mit mehreren nicht dargestellten Düsen bestückt ist.
Außerdem ist der Behälter 1 vor der Pumpe 3 über eine Steuer/Regelleitung 6 mit der Leitung 4 verbunden. In dieser Leitung liegt ein Steuer/Regelventil 7, das durch einen elektrischen Antrieb 8, der beispielsweise auch ein Elektro-Motor sein kann, betätigt wird. Die Steuerung erfolgt über eine entsprechende elektronische Vorrichtung 9. Außerdem führt von der Sprühgruppe bzw. Sprühvorrichtung 5 eine Zweigleitung 10 zum Behälter 1 zurück. In diese Leitung mündet die Verbindungs-Leitung 4 von der Pumpe 3 zur Sprühvorrichtung 5 hin. An der Verbindungsstelle beider Leitungen liegt ein Abzweigventil 11. Die Vorrichtung 9 ist einerseits (elektrisch) mit einem Geschwindigkeitsgeber 12 verbunden, der einem nicht angetriebenen Laufrad 13 des Fahrzeuges zugeordnet ist. Außerdem besteht eine (elektrische) Verbindung zu einem Druckgeber 14, der den Druck in der Leitung 4 nach der Pumpe 3 mißt.
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Andererseits besteht eine Verbindung zu einem Speicher 15 für Vorgabedaten, in dem Bezugswerte für die je Flächeneinheit zu versprühende Flüssigkeitsmenge Q gespeichert sind und zu einer Vorrichtung 16, mit der Konstanten k eingegeben werden, die für die jeweils in der Sprühgruppe eingebauten Düsen charakteristisch sind.
Die Vorrichtungen 15 und 16 beinhalten zweckmäßigerweise Kodier-Räder. Schließlich ist die Vorrichtung 9 mit einem Geschwindigkeitsanzeiger 17 und einem Druckanzeiger 18 verbunden; beides sind zweckmäßigerweise numerische Anzeiger.
Beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel dient als Steuer/ Regelvorrichtung 9 vorteilhafterweise ein Mikroprozessor, mit dem die Druck- und Geschwindigkeitsgeber unter Zwischenschaltung eines Übertragerkreises verbunden sind; diese wird später an Hand von Fig. 4 erläutert.
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Wie Fig. 3 zeigt, beinhaltet die elektronische Vorrichtung 9 einen Rechner mit einer zentralen Sammelleitung 20, an die zunächst die Kodiervorrichtungen 15,16 angeschlossen sind. Diese ermöglichen die Eingabe von Größen, die den Parametern Q und k entsprechen. Zwischen den Vorrichtungen 15 und 16 und den Sammelleitern liegen Verstärker 21.
Außerdem ist die Sammelleitung 20 unter Zwischenschaltung von Übergangskreisen 22,23 mit dem Geschwindigkeitsgeber sowie dem Druckgeber 14 und ferner mit dem Ventil 7 bzw. dem Antrieb 8 verbunden.
Nach vorliegendem Beispiel befindet sich zwischen der Sammelleitung 20 und den Übergangskreisen 22, 23 noch eine Eingabe/Ausgabeeinheit 24.
Ferner beinhaltet die Vorrichtung 9 u.a. einen Mikroprozessor 25, einen "aktiven" Speicher (memoire vive) 26 sowie einen "passiven" Speicher (memoire morte) 27. In die Eingabe/Ausgabeeinheit 24 können Mikroprozessoren des Typs SC/MP II integriert sein.
Der den Geschwindigkeits- und Druckgebern 12 und 14 zugeordnete übertragerkreis ist in Fig. 4 dargestellt. Er beinhaltet einen Modulator 28 zum Modulieren der vom
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Geschwindigkeitsgeber 12 erhaltenen Signale. Der Ausgang des Modulators ist mit dem Eingang eines ersten UND-Gliedes 29 verbunden, dessen zweiter Eingang mit einer Leitung zur Geber-Selektion verbunden ist. Außerdem ist ein Spannungs/Frequenzwandler 31 vorgesehen, dessen Eingang mit dem Ausgang des Druckgebers 14 und dessen Ausgang mit einem Eingang eines zweiten UND-Gatters 32 unter Zwischenschaltung eines Modulators (circuit de mise en forme) 33 verbunden ist. Der zweite Eingang des UND-Gatters 32 ist unter Zwischenschaltung eines Wendegliedes (inverseur) 3 4 mit dem Leiter 30 zur Wahl des Gebers verbunden.
Die Ausgänge der Gatter 29 und 32 sind jeweils mit einem der Eingänge eines dritten Gatters 35 ENTWEDER/ODER verbunden, dessen Ausgang schließlich über einen zwischengeschalteten monostabilen Schwingkreis 36 zur elektronischen Vorrichtung 9 führt.
Der übertragerkreis 23 zur Steuer/Regelvorrichtung 7 mit 8 wird im wesentlichen durch eine einfache Transistor-Leistungsstufe gebildet, die keiner Erläuterung bedarf.
Die Wirkungsweise der gesamten Anlage wird nachfolgend anhand des Programmablaufes nach dem Flußschaubild der
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Fig. 2 beschrieben. Zunächst wird jedoch noch das zu lösende Problem genauer erläutert.
Das Problem besteht im gleichmäßigen Verteilen einer Flüssigkeitsmenge Qe über eine Fläche S unter der Annahme, daß sich das Sprühfahrzeug mit der Geschwindigkeit V bewegt und die Sprühvorrichtung 5 einen Durchsatz D hat.
In einem konkreten Zahlenbeispiel wird vorausgesetzt, daß die Breite des von der Sprühvorrichtung mit Flüssigkeit besprühten Streifens 0,5 m beträgt. Da sich die durchfahrene Distanz L aus dem Produkt V χ t, der Geschwindigkeit multipliziert mit der Zeiteinheit, ergibt, ist die in einer Durchfahrt behandelte Fläche:
S=Vxtx 0,5 c
hieraus ergibt sich: t = r= pr-=■
Der Parameter Q für die je Flächeneinheit versprühte Flüssigkeitsmenge ist durch die Beziehung definiert:
1 ~ S
Hieraus folgt: Qe = D χ t = 5 und Q =
Man kann somit den Parameter Q durch die allgemeine Beziehung anschreiben: Q = K —ψ- worin K eine Konstante darstellt (1).
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Da der Parameter D schwer zu messen ist, wird er häufig durch den Druck in den Leitungen ersetzt, woraus sich der Durchsatz P durch die Formel ergibt: D = kV P k ist ein Koeffizient, der von der benutzten Düse und der Dichte der versprühten Flüssigkeit abhängt. Aus Formel (1) erhält man also:
Q = K (JL-OL) (2)
Es ist zu bemerken, daß die Paramter k und Q, die vom eingesetzten Material, der Sprühflüssigkeit bzw. von der gewünschten Behandlung abhängen, sich während des Sprühens nicht ändern.
Es ist ferner festzustellen, daß bei Änderungen in der Geschwindigkeit V des Fahrzeuges die Regelvorrichtung den Druck P ändern muß, damit die Formel (2) erfüllt ist.
Bei der Erläuterung des Programmablaufbildes gemäß Fig. 2 werden folgende Größen berücksichtigt: Pcal ist der aus Formel (2) errechnete Druck, der am Ausgang der Pumpe 3 herrschen soll.
Pm ist der momentan vom Druckgeber 14 ermittelte Druck, i/* ist eine geringe Steuerdruck-Regelbreite, durch die ständiges Ansprechen der Druckregelung bei gleichbleibender Geschwindigkeit verhindert wird.
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Folglich muß nach Erreichen des Beharrungszustandes der Druck Pm folgender Beziehung genügen:
Pcal - J~*£ Pm ύ Pcal + if
Nach Fig. 2 werden in die Operation zunächst die Werte für Q und k eingegeben; hierfür stehen die Rechtecke und 41 .
Das Programm läuft weiter zum Rechteck 42, womit die Geschwindigkeit V eingegeben wird. Es folgt bei 43 die
Errechnung des Druckes Pcal = K' ( )2.
Bei 44 wird der momentane Druck eingelesen.
Der tibertragerkreis nach Fig. 4 ermöglicht es, den Geber zu selektieren, dessen Information zum elektronischen Regler gelangen soll. Um dies zu bewirken, wird ein Selektiersignal auf den Leiter 30 in der Art gegeben, daß das Gatter 32 ein Null-Signal erhält, sobald das Gatter eine binäre 1 erhält, und zwar wegen des Wendegliedes In diesem Falle werden also vom Geschwindigkeitsgeber kommende Signale über Gatter 29 zum Gatter 35 und in den monostabilen Schwingkreis 36 gegeben, der die Signale in Impuls-Stöße umsetzt. Hierbei ist die Dauer zwischen zwei Impulsen umgekehrt proportional dem zu messenden Wert.
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Die Impuls-Stöße gelangen zur Eingabe/Ausgabeeinheit (Ausgang 24 des Mikroprozessors 25).
Es versteht sich, daß vom Druckgeber 14 stammende Signale in analoger Weise selektiert werden, sobald das Selektions-Signal im Übertrager 30 den binären Wert Null erreicht; hierdurch wird das Gatter 29 gesperrt sowie das Gatter 32 auf Durchgang geschaltet.
Das Messen der Zeitspanne zwischen zwei Impulsen am Ausgang des monostabilen Schwingkreises 36 erfolgt durch ständiges Zunehmenlassen (Inkrementieren) in einem nicht dargestellten Zählwerk.
Alternativ können an die Stelle des Übertragerkreises gemäß Fig. 4 zwei gesonderte Kreise zum ständigen Erfassen der von den Gebern 12 und 14 gelieferten Daten treten.
Im Programmablaufρlan gemäß Fig. 2 erfolgt nun bei Rhombus 45 eine Überprüfung der Beziehung I Pm - Pcall gegenüber CJ
Sofern die Differenz kleiner ist als C/ wird das Programm angehalten, und es wird erneut V eingelesen.
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Wenn die Differenz größer ist als (/, rückt das Programm zum Rhombus 46 vor, in dem Pm mit Pcal verglichen wird. Wenn Pm Pcal, veranlaßt Rechteck 47 eine Verringerung des Druckes am Ausgang von Pumpe 3 (Fig. 1). Im entgegengesetzten Falle erfolgt gemäß Rechteck 48 eine Erhöhung des zuletzt genannten Druckes. Danach läuft das Programm erneut ab, und zwar mit dem Einlesen der Fahrzeuggeschwindigkeit, gemessen am Laufrad 13.
Demnach ist es ein wesentlicher Vorteil, den die erfindungsgemäße Vorrichtung erbringt, daß der Benutzer des Sprühfahrzeuges sich darauf beschränken kann, einmal die Menge der je Flächeneinheit zu versprühenden Flüssigkeit sowie die Konstante k einzugeben, die dem jeweils verwendeten Düsentyp entspricht.
Alle weiteren Operationen laufen dann vollautomatisch ab.
Ein weiterer Vorteil ist in der Feinfühligkeit der Regelung zu sehen, die es erlaubt, bis auf einen Zentiliter genau die erwünschte Flüssigkeitsmenge zu versprühen. Dies ist Dank der numerischen Elektronik möglich, mit der sich die diversen Variablen numerisch kodiert eingeben lassen. Damit ist in der eigentlichen Sprühvorrichtung sowohl die Anzahl
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als auch der wirksame Durchmesser der Düsen sehr feinfühlig anpaßbar.
Demgegenüber mußten nach dem Stand der Technik seither die Variablen durch Drücken von Druckknöpfen eingegeben werden, deren Anzahl natürlich begrenzt war und demgemäß kein feinfühliges Anpassen erlaubte. Im Endergebnis konnte mit nur sehr wenigen unterschiedlichen Düsen gearbeitet werden. Bei der Lieferung bisheriger Anlagen konnten Druckknöpfe zum Anpassen an rund 10 Düsentypen oder Anordnungen berücksichtigt werden/ wobei man von vornherein auf bestimmte Düsenarten festgelegt war. Wollte man auf andere Düsenarten oder Düsenanbringungen übergehen/ als vom Fabrikaten vorgesehen, dann war dies wegen der usprünglichen Eingabeknöpfe praktisch unmöglich. Dies war vor allem beim Export in Länder mit anderen Normen und Einsatzbedingungen äußerst störend, wenn völlig abweichende Düsen eingesetzt werden mußten.
Demgegenüber erlaubt die Erfindung das Einführen einer praktisch unbegrenzten Anzahl von Koeffizienten, womit man sich an alle denkbaren Düsenarten und -zahlen sowie deren Anordnung anpassen kann.
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Wenn man trotz allem bei bekannten Anlagen andere Düsen anwenden wollte, dann mußte man nicht nur das System der Eingabe-Knöpfe anpassen, sondern darüber hinaus das Verteilersystem selbst umrüsten. Beispielsweise mußten völlig neue Regelpotentiometer eingebaut werden. Vielfach war sogar eine vollständig neue Steuer/Rege!vorrichtung erforderlich.
Zwar wurde beim beschriebenen Ausführungsbeispiel vom Versprühen von Flüssigkeiten gesprochen. Bei Anwendung entsprechend dimensionierter Düsen können aber mit dem Erfindungsgegenstand beispielsweise auch diverse in Suspension befindliche Düngemittel ausgestreut werden.
Zusammenfassend kann die Erfindung nochmals wie folgt dargestellt werden.
Es handelt sich um eine landwirtschaftliche Sprüheinrichtung auf einem Radfahrzeug, die aus einem Behälter 1 für den zu versprühenden Stoff, einer Pumpe 3 zwischen dem Behälter und der eigentlichen Sprühvorrichtung 5, einem von einem Antrieb 8 betätigten Ventil 7 und einem elektronischen Steuersystem 9 besteht, das in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie von eingegebenen Vorgabedaten geregelt wird. Das Regelventil liegt in einer zur Pumpe parallelen Leitung 6,
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Um die versprühte Flüssigkeitsmenge feinfühliger sowie selbsttätig den wechselnden Bedingungen anpassen zu können, beinhaltet das elektronische System außer der Steuer/ Regelvorrichtung 9 einen Mikroprozessor 25. Dieser ist außer mit Geschwindigkeits- und Druckgebern 12,14 einerseits noch mit Kodiervorrichtungen 15,16 zur Eingabe von Parametern, nämlich der je Flächeneinheit zu versprühenden Flüssigkeitsmenge Q und einer von der jeweiligen Düse abhängigen Konstanten k, andererseits mit einem übertragerkreis 22 zur selektiven Eingabe der momentanen Geschwindigkeits- und Druckwerte sowie einem übertragerkreis 23 zum elektrisch betätigten Regelventil 7,8 verbunden (Fig. 1).
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Claims (1)

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    Anmelder: Maurice, Cyril, -.Justin LESTRADET, 291 avenue du Marechal de L.?.ttre de Tassigny, F 51230 FERE CHZ1 IPENOISE, Frankreich
    Titel; Sprühfahrzeug mit Sprüheinrichtung, insbesondere für landwirtschaftliche Verwendung
    Patentan s ρ r ü c h e
    1. Sprühfahrzeug mit Sprüheinrichtung, insbesondere für die landwirtschaftliche Verwendung, mit einem Behälter für den zu versprühenden Stoff, mit einer in einer den Behälter mit einer Sprühgruppe verbindenden Leitung liegenden Pumpe, mit einem von einem Regelantrieb durch ein Elektroniksystem gesteuert angetriebenen Regelventil, das in Funktion von der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie von eingegebenen Bezugswerten arbeitet, wobei das Regelventil in eine parallel zur Pumpe liegende Regelleitung einbezogen ist, dadurch gekennzeichnet,
    - daß das Elektroniksystem durch eine einen Mikroprozessor (25) beinhaltende Steuer/Regelvorrichtung (9) gebildet ist,
    - daß dieser einerseits mit Kodiervorrichtungen (15,16) zur Eingabe von einem Parameter Q der je Flächeneinheit zu versprühenden Stoffmenge und von einem vom jeweiligen Düsentyp in der Sprühgruppe (5) abhängigen Parameter K und
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    - daß dieser andererseits mit wenigstens einem übertragerkreis (22) zur Verbindung des Mikroprozessors (25) mit einem Geschwindigkeitsgeber (12) und mit einem Druckgeber (14) ebenso wie mit einem übertragerkreis (23) zur Verbindung mit dem angetriebenen Regelventil (7,8) verbunden ist.
    2. Sprühfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - daß der zwischen dem Mikroprozessor (25) und den Druck- sowie Geschwindigkeitsgebern (14,12) liegende übertragerkreis selektierende Gatter (z.B. 29,32; 35) beinhaltet und
    - daß diese Gatter (29,32; 35) lediglich eine einzige zufolge eines auf einen Eingang (30) gegebenen Selektionssignals entweder vom Geschwindigkeitsgeber (12) oder vom Druckgeber (14) stammende Information zum Mikroprozessor (25) durchlassend geschaltet sind.
    3. Sprühfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    - daß der zwischen den Geschwindigkeits- und Druckgebern (12,14) und dem Mikroprozessor (25) liegende übertragerkreis zwei Kanäle aufweist,
    - daß von diesen Kanälen einer mit dem Geschwindigkeits geber (12) und der andere mit dem Druckgeber (14) in Verbindung steht und
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    - daß vor den Gattern (29,32; 35) in jedem der Kanäle von den Gebern (12;14) stammende Signale umformende Kreise liegen.
    4. Sprühfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckgeber (14) und einem Modulator (33) ein Spannungs/Frequenzwandler (31) liegt.
    5. Sprühfahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Selektionskreise je ein UND-Gatter (29,32) beinhalten,
    - daß von jedem UND-Gatter je ein Eingang mit dem zugehörigen Geber (12 ; 14) und der andere Eingang mit einem Geber-Selektions-Leiter (30) verbunden ist,
    - daß in dem Geber-Selektions-Leiter zwischen den Eingängen der Gatter (29;32) ein Wendeglied (Inverseur 34) liegt,
    - daß die Ausgänge der Gatter (29;32) mit je einem Eingang eines ODER-Gatters (35) und
    - daß der Ausgang des Gatters (35) unter Zwischenschaltung eines monostabilen Schwingkreises (36) mit dem Mikroprozessor verbunden ist.
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    7.8.80 - 4 -
    13 0 017/0518
    ORIGINAL INSPECTED
DE19803029947 1979-10-15 1980-08-07 Spruehfahrzeug mit sprueheinrichtung, insbesondere fuer landwirtschaftliche verwendung Granted DE3029947A1 (de)

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