DD289826A5 - Verfahren zur verarbeitung elektrischer signale - 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}

Description

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die steile Anstiegsflanke eines elektrischen Signals zu einem TTL-gerechten Signal verarbeitet und gezählt wird.

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.

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.

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.

Ausfuhrungsbeispiel Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1: ein Blockschaltbild der Signalverarbeitung und Fig. 2: die Schaltungsanordnung der Einrichtung zur Impulsformung.

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.

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.

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.

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.

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.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

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.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

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.

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.

ZIeIdGi Erfindung

Das Ziel dor Erfindung bosteht darin, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit dor Signalvorarboitung zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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.