CZ20218U1 - Zařízení pro zjišťování výšky vrstvy slamnatých materiálů - Google Patents

Description

Zařízení pro zjišťování výšky vrstvy slamnatých materiálů

Oblast techniky

Technické řešení se týká měření výšky vrstvy slamnatých materiálů pomocí ultrazvuku. Výšku vrstvy slámy, sena nebo posečené píce lze měřit přímo při sklizni na sklizňovém stroji při vstupu (sběrací zařízení), event. výstupu (u žacího stroje). Kontinuální snímání výšky vrstvy sklízeného materiálu umožní sledování okamžitého výnosu a tvorbu výnosových map.

Dosavadní stav techniky

Monitorování výnosu při sklizni plodin je neoddělitelnou součástí systému precizního zemědělství. Pro sklizeň stébelnatých materiálů, zejména pícnin, jsou známy systémy pracující na princi10 pu kontaktního snímače. Užitný vzor CZ 17560 Ul popisuje možnost zjišťování okamžité průchodnosti materiálu žacím strojem pomocí snímání točivého momentu na hřídeli Čechrače dynamometrem. Čechrač žacího stroje je v kontaktu s posečeným materiálem a jeho příkon je úměrný množství procházejícího materiálu.

Další možností je snímání síly působící na šikmou nárazovou desku tenzometrickými můstky na is desce, která je vložena materiálu do cesty při průchodu sklízecím strojem (Kumhála a kol. 2007,

Computers and Electronics in Agriculture). Rovněž kontinuální vážení překládacího dopravníku u žacích strojů je další možnost mapování výnosů při sklizni pícnin (Demmel a kol. 2002, Agricultural Engineering conference, VDI). Žací stroj však musí být tímto dopravníkem vybaven.

Používaní kontaktních senzorů v zemědělství se však ukazuje jako nevhodné z důvodu vysokého rizika destrukce senzoru cizím předmětem, nejčastěji kamenem. Bezkontaktní senzoiy pro zjišťování okamžitého výnosu stébelnatých materiálů jsou pro tento účel výhodnější.

Gonigeni a kol. 2002, ASAE Paper No. 021169 popisuje možnost snímání množství procházejícího materiálu pomocí kameiy a obrazové analýzy. Další snímače založené na optických principech, např. laser, jsou publikovány ve vědeckých časopisech.

Možné použití má i bezkontaktní metoda měření výnosu sklízených plodin pomocí kapacitního snímače, kde jsou dvě paralelní desky zapojené v elektrickém obvodu, mezi kterými prochází sklízený materiál - Martel a Savoie 1999, ASAE páper No. 991050, Kumhála a kol. 2009, Biosystems Engineering.

Podstata technického řešení

Technické řešení spočívá v uspořádání elektronického obvodu s ultrazvukovou snímací lištou, která se skládá z Části vysílací a části přijímací. Vysílací část s ultrazvukovými vysílači se umísťuje nad měřený materiál a přijímací část s přijímači se umísťuje pod měřený materiál. Ultrazvukové vlny prochází přes měřenou vrstvu materiálu směrem od vysílačů k přijímačům. Laboratorní měření prokázala velmi přesnou exponenciální závislost množství materiálu, tedy výšky vrstvy materiálu, na výstupním napětí ultrazvukové snímací lišty. Se vzrůstající výškou vrstvy materiálu je zeslabováno procházející ultrazvukové vlnění a tím se snižuje celkové výstupní napětí snímací lišty.

Podle kalibračních křivek pro určitý sklízený materiál a z údajů o jeho vlhkosti je možné při aplikaci ultrazvukové snímací lišty do sklizňového stroje určovat okamžitý výnos plodiny.

Data ze snímací lišty spolu s informací o přesné poloze stroje s GPS modulu umožňují tvorbu výnosových map celého pozemku. Datové věty se zaznamenávají do souborů do paměti RAM, ze které je možné data po skončení práce přenést do stolního PC.

- 1 CZ 20218 Ul

Přehled obrázků

Obr. 1 - Blokové schéma technického řešení zapojení ultrazvukové snímací lišty.

Příklad provedení technického řešení

Zapojení ultrazvukové snímací lišty pro zjišťování výšky vrstvy slamnatých materiálů je vyjád5 řeno blokovým schématem na obr. 1.

Vysílací piezoelementy 2 ultrazvukového vlnění a přijímací senzory 4 jsou umístěny nad a pod měřenou vrstvou materiálu (piezoelementy 2 na horní straně a senzory 4 na protilehlé spodní straně). Mezi piezoelementy 2 a senzory 4 je měřená vrstva 3 materiálu. Vysílací piezoelementy 2 ultrazvukového vlnění jsou připojeny ke generátoru 1 vlnění. Ultrazvukové vlny z píezoelei o mentů 2 procházej í vrstvou 3 materiálu a jsou j í podle jej í velikosti zeslabovány. Prošlé vlnění je zachyceno senzory 4, které jsou spojeny s operačním zesilovačem 5. Signál ze senzorů 4 úměrný intenzitě prošlého ultrazvukového vlnění je v operačním zesilovači 5 zesílen na měřené výstupní napětí 6.

Laboratorní měření ukázala, že se vzrůstající výškou vrstvy 3 materiálu je zeslabováno ultrazvu15 kove vlnění a tím se snižuje výstupní napětí 6.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro zjišťování výšky vrstvy slamnatých materiálů, vyznačující se tím, že je tvořeno ultrazvukovou snímací lištou uspořádanou v místě průchodu měřeného materiálu, přičemž její první část obsahuje vysílací piezoelementy (2) pro vysílání ultrazvukových vln do

   20 měřené vrstvy (3) materiálu a druhá část ultrazvukové lišty obsahuje přijímací senzory (4) pro snímání dopadajícího ultrazvukového vlnění.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že vysílací piezoelementy (2)jsou připojeny ke generátoru (1) vlnění a přijímací senzory (4) jsou spojeny s operačním zesilovačem (5) pro zesílení jejich celkového výstupního signálu na celkové výstupní napětí obvodu (6).