DD265702A1 - Kapazitive erfassungsanordnung fuer vereinzelte objekte, insbesondere knollenartige pflanzliche produkte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kapazitiven Erfassung von vereinzelten Objekten, insbesondere knollenartigen Pflanzenprodukten, und wird zu deren zahlenmaessigen Erfassung, insbesondere in der Land-, Forst- und Nahrungsgueterwirtschaft, angewendet. Ein exzentrisch ausgebildeter kapazitiver Sensor (10), bestehend aus Fallrohr (11), Streifenelektrode (12) und Mantelelektrode (14), ist mit einem verstimmbaren VHF-Oszillator (1) verbunden. Dessen durch die Objekte beeinflussbare Frequenz wird mittels einer Mischstufe (3) sowie einem nachfolgenden FM-Demodulator (5) mit einer um eine Zwischenfrequenz verstimmten Frequenz eines AFC-nachstimmbaren VHF-Oszillators (2) verglichen und mittels einer Auswerteschaltung (6, 7) in ein verwertbares Erfassungssignal umgeformt. Die Anordnung reagiert dadurch sicher und schnell auf durch den Sensor (10) in stark unregelmaessigen bis kurzen Abstaenden durchfallende Objekte und ist unempfindlich gegenueber stoerenden Umweltbedingungen. Figur

Description

Kapazitive Erfassungsanordnung für vereinzalte Objekte, insbesondere knollenartі%е pflanzliche Produkte

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kapazitiven Erfassung von kleineren Objekten, insbesondere knollenartigen landwirtschaftlichen Produkten, die vor der Erfassung vereinzelt werden. Die Anwendung liegt auf vielen 'Wirtschaftsgebieten, vorzugsweise in der Land-, Forst- und Nahrungsgüterwirtschaft, wo feste Körper zwecks Zählung, beispielsweise in der Produktionsüberwachung, bei der Zusammenstellung technologischer Losgrößen oder im Versand, diskret zu erfassen sind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist eine Anzahl Lichtschrankenanordnungen zum Zählen von vereinzelten Objekten bekannt, beispielsweise DE-OS 22 49 616, deren Nachteil darin besteht, daß sie bei stark verschmutzten Objekten, was insbesondere in der Landwirtschaft die Regel ist, versagen.

Ein bekannter kapazitiver Näherungsschalter für eine Ausgabevorrichtung nach EP-PA 152 735 enthält zwei in Ruhestellung im wesentlichen mit gleicher Frequenz schwingende Oszillatoren, wovon der eine durch Kapazitätsänderung einer gegen Erde liegenden, großflächigen Sensorplatte infolge Annäherung verstimmbar ist, eine Mischstufe zur Erzeugung eines niederfrequenten Signals, welches nach Bandbegrenzung, Gleichrichtung und Verstärkung einem Schwellwertschalter zugeführt wird, und eine AFC-Rückführung vom Kischerausgang zum anderen Oszillator, um langfristige Kapazitätsänderungen auszugleichen, wie sie beispielsweise bei Verschmutzung des kapazitiven Sensors auftreten. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß sie für die kurzzeitige^ rasch und unregelmäßig erfolgende Erfassung von Objekten nicnt geeignet ist.

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Ziel der Erfindung

Daher zielt die Erfindung auf die bei rauhen Umweltbedingungen zuverlässige Erfassung von unregelmäßig geformten Objekten, die sich in rascher und unregelmäßiger Folge innerhalb eines sowohl kurzzeitigen als auch kurzwegigen Erfassungsabschnitts bewegen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Daraus ergibt sich als Aufgabe, eine kapazitive Erfassungsanordnung für vereinzelte Objekte zu schaffen, die reaktionsschnell sowie empfindlich gegenüber zu erfassenden Objekten, dagegen unempfindlich gegenüber störenden Umweltbedingungen ist.

Ausgehend von einer Anordnung der vorstehend als bekannt beschriebenen Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der kapazitive Sensor aus einer geerdeten zylindrischen riantelelektrode , einem innerhalb derselben exzentrisch angeordneten nichtleitenden Fallrohr sowie einer außenseitig desselben, zur Mantelelektrode am weitesten beabstandet angeordneten Streifenelektrode besteht, daß die Oszillatoren gegeneinander um eine Zwischenfrequenz verstimmte YHF-Oszillatoren sind und daß zwischen Mischstufe und Auswerteschaltung ein FM-Demodulator mit vorgeschaltetem Zwischenfrequenzverstärker angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Lösung bestehen darin, daß einerseits zur Erhöhung der zielgemäßen Empfindlichkeit die Streifenelektrode parallel bis spitzwinklig zur Fallrichtung angeordnet ist und daß andererseits zur Signalisierung unzulässiger Betriebszustände dem FK-Demodulator ein Verstimmungsindikator nachgeschaltet ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des kapazitiven Sensors erlaubt eine kurzwegige und damit schonende Ob jekterfassung bei

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einem günstigen Verhältnis der Kapazitätsänderung infolge durchfallender Objekte zur Kapazitätsänderung infolge sich ändernder Umweltbedingungen (z. E. Verschmutzung, die IJähe von Maschinen oder Personen). Durch die Anordnung des kapazitiven Sensors in einem VHF-Oszillator und der Vergleich dessen Frequenz mit dem anderen VHF-OszilІатог wird mit geringer zeitlicher Verzögerung ein ausreichender Frequenzhub erreicht, der das Durchfallen von Objekten in stark unregelmäßigen bis kurzen Abständen signalisiert und über den FM-Demodulator sowie an sich bekannten Kitteln zu einem zuverlässigen Erfassungssignal verarbeitet wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Ein erster VHF-Oszillator 1 mit einer Oszillatorfrequenz um beispielsweise 90 XHz ist mit einem kapazitiven Sensor 10 verbunden, der als frequenzveränderndes Element wirkt. Fin zweiter VIIF-Os zillat or 2 mit einer Cszillatorf requenz von beispie 1 sv/eise 100,7 ΓΗζ , der um eine Zwischenfrequenz - im Feispiel 10,7 1!Hz - gegenüber dem ersten Oszillator 1 verstimmt ist, ist gemeinsam mit diesem an eine 'üschstufe 3 geführt. Der Ausgang der Kischstufe 3 ist über einen Zwischenfrequenzverstärker 4 mit Bandpaß-Charakteristik an einen F"-Demodulator 5 geführt. Im Rhythmus der vom Sensor 10 wahrgenommenen Objekte erscheinen am Ausgang des FIT—Demodulators von der Ruhespannung abweichende Spannungsänderungen, die über eine Auswerteschaltung, bestehend aus einem Niederfrequenzverstärker 5 und einem Schwellwertschalter 7, zu weiterverarbeitbaren Frfassungsimpulsen geformt werden.

Geringfügige langzeitliche Frequenzverstimmungen infolge von Umwelteinflüssen (z. B. Temperaturänderungen, kapazitiven Einwirkungen von Fremdobjekten oder Verschmutzung des Sensors 1С) oder Alterungsprozessen wirken sich als Gleichspannungsänderung

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am Ausgang des FK-Demodulators 5 aus. Dieser ist daher zum Ausgleich der langzeitlichen Frequenzverstimmungen innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches über einen AFC-Verstärker geeigneter Zeitkonstante an einen AFC-Eingang des zweiten Oszillators (2) zurückgeführt. Sollte die langzeitliche Frequenzverstimmung außerhalb eines zulässigen Bereiches gelangen, dann wird über einen Yerstimmungsindikator 9, beispielsweise einen Schwellwertschalter mit genügend großer eingangsseiter Zeitkonstante, die Nichtfunktionsfähigkeit der Erfassungsanordnung alarmiert.

Der kapazitive Sensor 10 besteht aus einem kurzen, zylindrischen Fallrohr fi aus Plast, durch das die zu erfassenden Objekte, beispielsweise Zwiebeln, von einer nicht dargestellten Vereinzelungseinrichtung herabfallen. Am Außenmantel des Fallrohres 11 ist eine Streifenelektrode 12 in spitzem Winkel zur Fallrichtung befestigt und über eine Anschlußleitung 13 mit dem ersten Oszillator 1 verbunden. Exzentrisch um das Fallrohr ist eine geerdete, zylindrische Kantelelektrode 14 in der V/eise angeordnet, daß sich ihr größter Abstand zum Fallrohr 11 gegenüber der Mitte der Streifenelektrode 12 befindet. Zwischen Fallrohr 11 und Mantelelektrode 14 befindet sich Luft als Dielektrikum, und beide sind in geeigneter, jedoch nicht dargestellter Vieise stirnseitig mittels ausgesparter Plastdeckel gegeneinander fixiert. Beim Hindurchfallen von Objekten verändern diese durch ihre dielektrischen Eigenschaften das elektrische Feld zwischen den beiden Elektroden 12 und 14, insbesondere im Bereich zwischen der Streifenelektrode 12 und dem zum Fallrghr 11 nahe liegenden Teil der I'ant e lelektrode 14, in der V/eise, daß sich die Kapazität des Sensors 10 meßbar verändert.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   1. Kapazitive Erfassungsa-nordnung für vereinzelte Objekte, insbesondere knollenartige pflanzliche Produkte, mit einem durch einen kapazitiven Sensor verstimmbaren Oszillator, einem AFC-naehstimmbaren Oszillator, einer Mischstufe und einer niederfrequenten Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet ,

   - daß der kapazitive Sensor (10) aus einer geerdeten zylindrischen Mantelelektrode (14), einem innerhalb derselben exzentrisch angeordneten nichtleitenden Fallrohr (11) sowie einer außenseitig desselben, zur Mantelelektrode (14) am weitesten beabstandet angeordneten Streifenelektrode (12) besteht,

   - daß die Oszillatoren gegeneinander um eine Zwischenfrequenz verstimmte VHF-Oszillatoren (1; 2) sind und

   - daß zwischen lüsohstufe (3) und Auswerteschaltung (6, 7)

   ein FM-Demodulator (5) mit vorgeschaltetem Zwischenfrequenzverstärker (4) angeordnet ist.
2. 2. Kapazitive Erfassungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Streifenelektrode (12) parallel bis spitzwinklig zur Fallrichtung angeordnet ist.
3. 3. Kapazitive Erfassungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem FM-Demodulator (5) ein Verstimmungsindikator (9) nachgeschaltet ist.

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