-
Die Erfindung betrifft eine Schwingungsaufnehmereinheit für eine landwirtschaftliche Erntemaschine mit einem Gehäuse, in dem ein Schwingungsaufnehmer und eine mit einem Signalausgang des Schwingungsaufnehmers verbundene, digital arbeitende Signalverarbeitungsschaltung angeordnet sind, welche mit einer digitalen Schnittstelle zur Ausgabe von aus den Signalen des Schwingungsaufnehmers abgeleiteten Zustandsinformationen eines rotierenden oder sich bewegenden Maschinenelements verbunden ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Erntemaschine mit einer derartigen Schwingungsaufnehmereinheit.
-
Stand der Technik
-
Bei landwirtschaftlichen Erntemaschinen besteht die Gefahr, dass störende Fremdkörper aufgenommen werden. Dies gilt insbesondere, wenn Erntegut direkt vom Boden aufgenommen wird, beispielsweise wenn ein Schwad mittels einer Pickup aufgenommen wird oder ein Schneidwerk bei geringer Schnitthöhe über den Boden geführt wird. Um Schäden an der Erntemaschine zu vermeiden, sind Nachweiseinrichtungen für derartige Fremdkörper bekannt, die ferromagnetische Eigenschaften der Fremdkörper erkennen (vgl.
EP 0 702 248 A2 ), aber für nicht ferromagnetische Fremdkörper unempfindlich sind. Außerdem wurde vorgeschlagen, innerhalb einer unteren, vorderen Vorpresswalze eines Feldhäckslers ein Mikrofon anzubringen, das mit einer Nachweiseinrichtung verbunden ist, die beim Aufprall eines Steins oder anderen Fremdkörpers an die Vorpresswalze entstehende, vom Mikrofon aufgenommene Geräusche erkennt und ggf. einen Schnellstopp der Vorpresswalzen auslöst, um Schäden an der Häckseleinrichtung zu verhindern (
US 5 092 818 A ).
-
Die
DE 101 00 522 A1 beschreibt eine Überwachungseinrichtung für eine Erntemaschine, die mit Körperschallsensoren, die mechanische Schwingungen angetriebener Elemente der Erntemaschine erfassen und mit einer Rechnereinrichtung ausgestattet ist, welche anhand der Signale der Körperschallsensoren evtl. defekte Elemente der Erntemaschine erkennen kann.
-
In der
DE 10 2006 015 152 A1 wird eine Körperschallsensoreinheit beschrieben, die an unterschiedlichen Stellen einer selbstfahrenden Erntemaschine angebracht werden kann, um beispielsweise Klopfsignale bereitzustellen, wenn die Gegenschneide eines Feldhäckslers mit den rotierenden Messern der Häckseltrommel in Berührung kommt. Diese Körperschallsensoreinheit kann auch einen Stein erkennen, der in die Häckseltrommel gerät und eine Schnellabschaltung veranlassen. Weitere Körperschallsensoreinheiten können rotierenden Förderorganen zugeordnet werden, um Unwuchten zu erkennen. Bei Mähdreschern kann die Körperschallsensoreinheit als Verlustkornsensor genutzt werden. Die Körperschallsensoreinheit umfasst neben einem Signalwandler eine Vorverarbeitungselektronik, die sich aus einem einstellbaren Verstärker, einem programmierbaren Digitalfilter und einem einstellbaren Integrator zusammensetzt. Der Integrator ist schließlich an einen Signalausgang angeschlossen. Die Elemente der Vorverarbeitungselektronik sind ferngesteuert programmierbar, um die Körperschallsensoreinheit durch Übersenden geeigneter Konfigurationsdaten an ihren jeweiligen Verwendungszweck anpassen zu können. Die Signalverarbeitung innerhalb der Vorverarbeitungselektronik erfolgt auf digitale Weise, was auf der einen Seite eine einfache Anpassung an unterschiedliche, aufgrund des Einsatzzwecks zu erwartende Signalverläufe ermöglicht, auf der anderen Seite aber relativ lange Signallaufzeiten mit sich bringt, die einen Einsatz der Körperschallsensoreinheit als Fremdkörperdetektor in Verbindung mit einer Schnellstoppeinrichtung als problematisch erscheinen lassen.
-
Die
DE 102 41 216 A1 beschreibt eine Nachweiseinrichtung für einen Gutstau in einer Erntemaschine, die über einen Schwingungsaufnehmer Vibrationen erfasst, die eine ansprechende Überlastkupplung erzeugt. Die Signalverarbeitung kann analog oder digital erfolgen.
-
Aufgabe
-
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, eine gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik verbesserte Schwingungsaufnehmereinheit bereitzustellen, die sich sowohl zur Zustandsüberwachung von rotierenden Komponenten einer Erntemaschine als auch zur Fremdkörpererkennung einsetzen lässt.
-
Lösung
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 12 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
-
Eine Schwingungsaufnehmereinheit umfasst ein Gehäuse, in dem ein Schwingungsaufnehmer und eine mit einem Signalausgang des Schwingungsaufnehmers verbundene, digital arbeitende Signalverarbeitungsschaltung sowie eine ebenfalls mit dem Signalausgang des Schwingungsaufnehmers verbundene, rein analog arbeitende Signalverarbeitungsschaltung angeordnet sind. Der Schwingungsaufnehmer erfasst Schwingungen wenigstens eines Maschinenelements, bei dem es sich um ein aktiv angetriebenes oder passiv mitlaufendes, rotierendes oder sich anderweitig bewegendes, z. B. hin und her schwingendes Element oder um ein Strukturelement handeln kann, z. B. ein Rahmenteil, auf das Schwingungen von anderen, beweglichen Maschinenelementen und/oder ihren Antriebsteilen und/oder einem Antriebsmotor (insbesondere Verbrennungsmotor) übertragen werden. Die digital arbeitende Signalverarbeitungsschaltung ist mit einer digitalen Schnittstelle verbunden, um aus den Signalen des Schwingungsaufnehmers abgeleitete Zustandsinformationen des Maschinenelements auszugeben, insbesondere an eine Auswerteeinheit. Die Zustandsinformationen können sich auf den Bewegungszustand des Maschinenelements, z. B. seine Drehzahl oder eventuelle Unrundheiten seiner Bewegung bzw. seiner Lagerungen oder andere, aus den aufgenommenen Schwingungen abgeleitete Informationen beziehen, beispielsweise auf den Belastungszustand von Schneidmessern einer Häckseleinrichtung, aus dem wiederum durch zeitliches Hochintegrieren eine Schärfeninformation der Schneidmesser abgeleitet werden kann.
-
Die analog arbeitende Signalverarbeitungsschaltung ist von der digital arbeitenden Signalverarbeitungsschaltung unabhängig aufgebaut und mit einer analogen Schnittstelle verbunden, um an eine Steuereinheit einer Schnellstoppeinrichtung Warnsignale abzugeben, falls die Signale des Schwingungsaufnehmers darauf hinweisen, dass ein Fremdkörper aufgenommen wurde, was anhand der beim Aufprall eines Fremdkörpers vom Schwingungsaufnehmer erfassten Vibrationen erkannt wird. Die Warnsignale können alternativ oder zusätzlich über eine geeignete Schnittstelle an einen Bediener gegeben werden, um ihn darauf hinzuweisen, dass ein Fremdkörper nachgewiesen wurde und um ihm ggf. weitere Anweisungen zu geben, beispielsweise den Vortrieb und/oder den Einzugsförderer der Erntemaschine anzuhalten oder eine Klappe zu öffnen, durch die der Fremdkörper ausgeworfen werden kann.
-
Auf diese Weise kann die Schwingungsaufnehmereinheit für unterschiedliche Zwecke (einschließlich der Zustandüberwachung eines beweglichen Maschinenelements und der Überwachung aufgenommenen Ernteguts auf Fremdkörper) eingesetzt werden, bietet aufgrund der rein analog arbeitenden Signalverarbeitungsschaltung dennoch hinreichend kurze Signallaufzeiten, sodass eine Schnellstoppeinrichtung hinreichend schnell angesteuert werden kann, falls mit dem Erntegut ein Fremdkörper aufgenommen und durch den Schwingungsaufnehmer detektiert wurde.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist oder sind die analoge Signalverarbeitungsschaltung und/oder die digitale Signalverarbeitungsschaltung über die digitale Schnittstelle fernprogrammierbar, um die Schwingungsaufnehmereinheit optimal an den jeweiligen Einsatzort und -zweck anpassen zu können. Dabei können Filterfrequenzen, Schwellenwerte und dergleichen verändert werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinheit mit einem separaten Eingang der analogen Signalverarbeitungsschaltung verbunden, über den Parameter der analogen Signalverarbeitungsschaltung kontinuierlich steuerbar sind, insbesondere abhängig von Ausgangssignalen der analogen Signalverarbeitungsschaltung. Hierbei besteht insbesondere die Möglichkeit, einen Schwellenwert abhängig vom derzeitigen Signalniveau setzen zu können. Es ist aber auch denkbar, die Parameter der analogen Signalverarbeitungsschaltung durch die Steuereinheit unabhängig von den aktuellen Signalen der Signalanalyse zu kontrollieren, sondern sie beispielsweise vom aktuellen Durchsatz, der Drehzahl des Verbrennungsmotors oder anderen Betriebsparametern der Erntemaschine abhängen zu lassen. Es ist auch eine Kombination aus beiden Varianten möglich, d. h. eine Kontrolle der Parameter der analogen Signalverarbeitungsschaltung basierend auf den Signalen der analogen Signalverarbeitungsschaltung und den anderen, erwähnten Parametern. Eine analoge Kontrollmöglichkeit der Parameter der analogen Signalverarbeitungsschaltung besteht auch über die digitale Signalverarbeitungsschaltung, die über eine geeignete Schnittstelle o. ä. mit der analogen Signalverarbeitungsschaltung zusammenwirken kann.
-
Es besteht auch die Möglichkeit, mehrere, in unterschiedlichen Richtungen sensitive Schwingungsaufnehmer im Gehäuse anzubringen. Diese können über einen Multiplexer oder Wahlschalter auswählbar mit der digitalen Signalverarbeitungsschaltung und der analogen Signalverarbeitungsschaltung verbunden werden. Der Multiplexer oder Wahlschalter wird vorzugsweise durch die digitale Signalverarbeitungsschaltung kontrolliert.
-
Die vorliegende Erfindung eignet sich für beliebige Erntemaschinen, bei denen aufgenommenes Erntegut mittels eines Einzugsförderers transportiert wird, dem die Schwingungsaufnehmereinheit zugeordnet wird. Beispiele sind Feldhäcksler, Ballenpressen und Mähdrescher. Die analoge Schnittstelle der analogen Signalverarbeitungsschaltung ist vorzugsweise mit einer Steuereinheit einer Schnellstoppeinrichtung zum Anhalten eines Einzugsförderers der Erntemaschine verbunden, so dass im Fall eines nachgewiesenen, eingedrungenen Fremdkörpers Schäden an der Erntemaschine durch rechtzeitiges Anhalten des Einzugsförderers vermieden werden können. Auch wird vermieden, dass das von der Erntemaschine abgegebene Erntegut durch den Fremdkörper verunreinigt wird.
-
Ausführungsbeispiel
-
In den Zeichnungen ist sind fünf nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine Erntemaschine mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung in Seitenansicht und in schematischer Darstellung,
-
2 eine Explosionsdarstellung einer Förderwalze und einer Schwingungsaufnehmereinheit,
-
3 eine schematische Draufsicht auf die Förderwalze und der Schwingungsaufnehmereinheit,
-
4 ein Schema einer ersten Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltungen der Schwingungsaufnehmereinheit,
-
5 ein Schema einer zweiten Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltungen der Schwingungsaufnehmereinheit,
-
6 ein Schema einer dritten Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltungen der Schwingungsaufnehmereinheit,
-
7 ein Schema einer vierten Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltungen der Schwingungsaufnehmereinheit, und
-
8 ein Schema einer fünften Ausführungsform der Signalverarbeitungsschaltungen der Schwingungsaufnehmereinheit.
-
Eine in 1 gezeigte Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen und rückwärtigen Rädern 14 und 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus eine Erntegutaufnahmevorrichtung 20 in Form einer Pickup einsehbar ist. Mittels der Erntegutaufnahmevorrichtung 20 vom Boden aufgenommenes Gut, z. B. Gras oder dergleichen, wird einer mit Häckselmessern 48 besetzten Häckseltrommel 22 zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung 24 aufgibt. Das Gut verlässt die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Anhänger über einen drehbaren Austragsschacht 26. Zwischen der Häckseltrommel 22 und der Fördervorrichtung 24 befindet sich eine Nachzerkleinerungsvorrichtung 28, durch die das zu fördernde Gut der Fördervorrichtung 24 tangential zugeführt wird.
-
Zwischen der Erntegutaufnahmevorrichtung 20 und der Häckseltrommel 22 wird das Gut durch einen Einzugsförderer mit unteren Förderwalzen 30, 32 und oberen Förderwalzen 34, 36 transportiert, die innerhalb eines Einzugsgehäuses 50 angebracht sind. Die Förderwalzen 30 bis 36 werden auch als Vorpresswalzen bezeichnet, da die oberen Förderwalzen 34, 36 durch Federkraft gegen die unteren Förderwalzen 30, 32 vorgespannt sind, damit das Erntegut zwischen den Förderwalzen 30 bis 36 vorverdichtet wird und besser geschnitten werden kann. Die über den Umfang der Häckseltrommel 22 verteilten Häckselmesser 48 wirken mit einer Gegenschneide 38 zusammen, um das Gut zu häckseln.
-
Die 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der vorderen, unteren Förderwalze 30. Sie umfasst einen Walzenmantel 40 mit kreisförmigem Querschnitt, um dessen Umfang sich axial erstreckende Mitnehmer 42 verteilt sind. An den Stirnseiten ist der Walzenmantel 40 mit radialen Stützscheiben 44 versehen. Die in der 2 rechts eingezeichnete Stützscheibe 44 ist in ihrer Mitte durch Schrauben mit einem kreisförmigen Flansch 46 verbindbar. Der Flansch 46 ist starr mit einer mittigen Welle 54 verbunden, die somit drehfest mit dem zugehörigen Walzenmantel 40 gekoppelt ist. Die Welle 54 ist ihrerseits in einem rechten Lagerbock 56 drehbar abgestützt, der wiederum am Rahmen 12 befestigt ist. Die Welle 54 (und somit die Förderwalze 30) ist an ihrer profilierten Stirnseite außerhalb des Lagerbocks 56 über einen geeigneten Antrieb (nicht gezeigt) in Drehung versetzbar. Ein in der 2 links eingezeichneter Flansch 52 ist mit der ihm benachbarten Stützscheibe 44 (nicht sichtbar) verschraubt und mit einer mittigen, drehbaren Lagerung 88 versehen. Eine im Innenraum des Walzenmantels 40 angeordnete Achse 58 erstreckt sich durch die Lagerung des Flanschs 52 und durch einen linken Lagerbock 56. Die Achse 58 dreht sich nicht mit der Förderwalze 30 mit. Die Achse 58 ist an ihrem rechten Ende in einer weiteren Lagerung 60 gegenüber der Welle 54 und dem Flansch 46 drehbar abgestützt. In der Achse 58 ist am linken Ende eine axiale Bohrung vorgesehen, die in einen Schlitz 62 ausläuft, um ein Kabel 64 durch die Achse 58 in das Innere des Walzenmantels 40 zu führen. Etwa mittig auf der Achse 58 ist ein Gehäuse 66 befestigt, das eine Schwingungsaufnehmereinheit 68 (s. 3) aufnimmt.
-
Die 3 zeigt die Schwingungsaufnehmereinheit 68 in einer schematischen Draufsicht. Die an der Achse 58 befestigte Schwingungsaufnehmereinheit 68 umfasst eine durch Federn 72 an einer Halterung 78 aufgehängte. Masse 74, deren Position durch einen an der Halterung 78 angebrachten Schwingungsaufnehmer 76 in Form eines Positionssensors erfassbar ist, der beispielsweise kapazitiv oder induktiv arbeitet. Wird die Achse 58 und die schwingungsleitend damit verbundene Halterung 78 in axialer Richtung der Förderwalze 30 beschleunigt, wird auch der Schwingungsaufnehmer 76 beschleunigt, während die Masse 74 aufgrund ihrer Massenträgheit zunächst stationär bleibt und sich aufgrund der Aufhängung an den Federn 72 erst verzögert in Bewegung setzt. Die Relativbewegung zwischen der Halterung 78 und der Masse 74 wird durch den Schwingungsaufnehmer 76 nachgewiesen. In der dargestellten Ausführungsform erfasst die Schwingungsaufnehmereinheit 68 im Wesentlichen oder nur die in axialer Richtung der Förderwalze 30 fortschreitenden Schwingungen, da die Federn 72 sich in axialer Richtung erstrecken. Die sensitive Richtung der Schwingungsaufnehmereinheit 68 erstreckt sich demnach axial zur Förderwalze 30. Innerhalb des Gehäuses 66, dem Schwingungsaufnehmer 76 benachbart, ist auch eine Signalverarbeitungselektronik 80 angeordnet, von der zwei Leitungen 82, 84 ausgehen. Es sei noch angemerkt, dass die Schwingungsaufnehmereinheit 68 auch außerhalb der Förderwalze 30 beispielsweise an einem der Lagerböcke 56 oder einer anderen, den Lagerungen 60, 88 hinreichend nahe benachbarten Stelle der Erntemaschine 10 angebracht werden könnte. Die Schwingungsaufnehmereinheit 68 kann in axialer Richtung der Förderwalze 30, wie oben beschrieben, oder in radialer Richtung zur Förderwalze 30 sensitiv sein.
-
Die Schwingungsaufnehmereinheit 68 ist in der 3 nur schematisch wiedergegeben. Im Konkreten kann ein beliebiger, kommerziell verfügbarer Schwingungsaufnehmer 76 Verwendung finden, der beispielsweise mittels eines Piezokristalls oder kapazitiv oder induktiv arbeitet.
-
Die 4 zeigt ein Schema einer ersten Ausführungsform einer Signalverarbeitungselektronik 80. Der Schwingungsaufnehmer 76 beaufschlagt eine Signalkonditionierung 86 mit seinen Ausgangssignalen, die durch letztere verstärkt und ggf. bandpassgefiltert werden. Am Ausgang der Signalkonditionierung 86 spaltet sich die Signalverarbeitungselektronik 80 in eine oben eingezeichnete, digitale Signalverarbeitungsschaltung 88 und in eine unten eingezeichnete, rein analog arbeitende Signalverarbeitungsschaltung 90 auf.
-
Die digitale Signalverarbeitungsschaltung
88 umfasst einen Analog-Digitalwandler
92, dessen Analogeingang mit dem Ausgang der Signalkonditionierung
86 verbunden ist und dessen Digitalausgang mit einem Mikrocontroller
94 verbunden ist, der auch durch einen Mikroprozessor (nicht gezeigt) ersetzt werden könnte. Der Mikrocontroller
94 ist mit einem Speicher
96 und einer digitalen Schnittstelle
98 verbunden, deren Ausgang wiederum mit, dem Kabel
82 verbunden ist, das eine digitale Busleitung darstellt. Die Schnittstelle
98 kann zum Anschluss eines als CAN, Ethernet, USB oder drahtlos (WLAN, Bluetooth, Zigbee etc.; dann entfällt das Kabel
82) ausgeführten Bus geeignet sein und auch zur Energieversorgung der Signalverarbeitungselektronik
80 dienen. Die digitale Signalverarbeitungsschaltung
88 erfasst und analysiert die vom Schwingungsaufnehmer
76 erfassten Schwingungen, insbesondere um Parameter daraus abzuleiten, die auf den Zustand der Förderwalze
30 und ihrer Lagerungen
60,
88 hindeuten. Hierzu sei auf die Offenbarungen der
DE 101 00 522 A1 und der
DE 10 2006 015 152 A1 verwiesen. Diese aus den Signalen des Schwingungsaufnehmers
76 abgeleiteten Zustandsinformationen werden dann über die Schnittstelle
98 an eine Auswerteeinheit
100 übertragen, die Zustandsinformationen von weiteren Schwingungsaufnehmereinheiten
68 erhalten kann, die über die Erntemaschine
10 verteilt sind. Die Auswertungseinheit
100 kann über das Kabel
82 und die Schnittstelle
98 den Mikrocontroller
94 (re-)programmieren, um die digitale Signalverarbeitungsschaltung
88 an die jeweiligen Aufgaben und Einsatzzwecke anpassen zu können.
-
Die analoge Signalverarbeitungsschaltung 90 umfasst eine analoge Signalverarbeitungsschaltung 102 (beispielsweise eine Verstärker- und/oder Filterschaltung), deren Ausgang mit einer analogen Schnittstelle 106 verbunden ist, die ihrerseits ausgangsseitig mit dem Kabel 84 verbunden ist. Die analoge Schnittstelle 106 ist weiterhin mit einer Schnittstelle 104 verbunden, an der ein Speicher 108 angeschlossen ist. Über die analoge Schnittstelle 106 und das Kabel 84 ist die analoge Signalverarbeitungsschaltung 90 mit einer Steuereinheit 110 verbunden, welche den Antrieb der Förderwalzen 30 bis 36 mit einer sehr kleinen Zeitverzögerung anhält, falls die Signale der analogen Schnittstelle 106 darauf hinweisen, dass ein harter Fremdkörper, beispielsweise ein Stein, gegen die Förderwalze 30 gestoßen ist. Der Speicher 108 kann als EPROM ausgeführt sein. In ihm ist eine Konfigurationsinformation abgelegt, wie die Signale der Signalverarbeitungsschaltung 102 durch die Steuereinheit 110 zu verarbeiten sind, beispielsweise hinsichtlich der zu erwartenden Signalamplituden, -formen und -frequenzen. Dabei kann ein Standard wie IEEE 1451.4 oder das so genannte Transducer Electronic Data Sheet verwendet werden. Die Schnittstelle 104 leitet diese Information über die analoge Schnittstelle 106 auf eine Anfrage durch die Steuereinheit 110 hin an die Steuereinheit 110 weiter. Eine gestrichelte Linie deutet an, dass der Mikrocontroller 94 ebenfalls in der Lage sein könnte, den Speicher 108 abzufragen. Durch die Verwendung des Speichers 108 kann die Signalverarbeitungselektronik 80 bei ihrer Produktion bzw. durch Einsetzen des Speichers 108 entsprechend ihres späteren Einsatzortes programmiert werden, so dass später keine weitere Konfigurationsarbeiten erforderlich sind, um die analoge Signalverarbeitungsschaltung 90 an ihre jeweilige Aufgabe anzupassen.
-
Falls ein Stein oder anderer Fremdkörper gegen die Förderwalze 30 prallt, wird die Tatsache ausgenutzt, dass der Fremdkörper beim Aufprall gegen die Förderwalze 30 mechanische Vibrationen erzeugt, die sich über den Walzenmantel 40, die Stützscheiben 44, die Flansche 46 bzw. 52, die Lagerungen 60 und 88, die Achse 58 und das Gehäuse 66 bis zur Halterung 78 ausbreiten. Diese Vibrationen werden durch die analoge Signalverarbeitungsschaltung 102 aufbereitet und durch die Steuereinheit 110 erkannt. Das Anhalten der Förderwalzen 30 bis 36 kann durch eine Sperrklinke erfolgen, die zur mechanischen Arretierung des Antriebs der Förderwalzen 30 bis 36 dient, oder durch Unterbinden bzw. Umkehren der Flussrichtung des hydraulischen Flusses durch einen die Förderwalzen 30 bis 36, antreibenden Hydromotor. Gleichzeitig kann dem Bediener durch eine Anzeigeeinrichtung 112 ein entsprechender Hinweis auf den Fremdkörper gegeben werden.
-
Die 5 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Signalverarbeitungselektronik 80. Mit der ersten Ausführungsform übereinstimmende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Als wesentlicher Unterschied der digital arbeitenden Signalverarbeitungsschaltung 88 ist anzumerken, dass der Mikrocontroller 94 mit einem weiteren Speicher 122 verbunden ist. Außerdem ist der Mikrocontroller 94 mit einer weiteren Schnittstelle 115 verbunden, mit der er umprogrammiert werden dann. Die Schnittstelle 115 kann an eine Buchse 67 im Gehäuse 66 angeschlossen sein, so dass der Mikrocontroller 94 durch ein geeignetes Programmiergerät vor Ort umprogrammiert werden kann, das an der Buchse 67 angeschlossen wird. Die Umprogrammierung kann aber auch drahtlos oder über das Kabel 82 und die Schnittstelle 98 erfolgen. Außerdem kann der Mikrocontroller 94 den optionalen Speicher 108 mit einer Konfigurationsinformation beaufschlagen, die der Mikrocontroller 94 von der Auswerteeinheit 100 über die Schnittstelle 115 oder über die Buchse 67 erhält.
-
Bei der analogen Signalverarbeitungsschaltung
90 ist als wesentlicher Unterschied zur ersten Ausführungsform anzumerken, dass zwei Zweige vorgesehen sind, von denen der obere mit durchgehenden Linien und der untere Zweig gestrichelt dargestellt ist. Der Speicher
108 ist optional, so dass keine Programmierbarkeit oder Änderbarkeit der analogen Signalverarbeitungsschaltung
90 vorgesehen sein muss. Die Parameter der analogen Signalverarbeitungsschaltung
90, die hier aus einem (in der Regel als Bandpass ausgelegten) Analogfilter
114, einer Signalanalyse
116 und der analogen Schnittstelle
106 bestehen, sind demnach fest vorgegeben, obwohl sie ggf. vor Ort durch Potentiometer, Trimmkondensatoren oder dergleichen justiert werden können. Wie dargestellt, können jedoch aus dem Speicher
108 Daten entnommen werden, um Eigenschaften der Signalanalyse
116 über den verändern zu können. Bei diesen Eigenschaften kann es sich um die Verstärkung, obere und/oder untere Grenzfrequenzen, Schwellenwerte eines Komparators oder beliebige andere Eigenschaften handeln. Hierzu wird auf die Offenbarung der
DE 10 2006 015 152 A1 verwiesen, wobei jedoch hier eine rein analoge Signalverarbeitung vorliegt.
-
Zusätzlich oder alternativ kann jedoch eine Veränderbarkeit in der analogen Signalverarbeitungsschaltung 90 vorgesehen sein, wie im unteren, mit gestrichelten Linien dargestellten Zweig der analogen Signalverarbeitungsschaltung 90 dargestellt ist. Dort erfolgt über eine Leitung 118 eine Rückkopplung von der Steuereinheit 110 an die Signalanalyse 116', die beispielsweise die aktuelle Signalamplitude oder andere, aus den aktuellen Signalen abgeleitete Werte enthalten kann. Anhand der aktuellen Signalamplitude kann beispielsweise ein Schwellenwert eines Komparators in der Signalanalyse 116' auf einen Wert gesetzt werden, der einige 10% über der derzeitigen Signalamplitude liegen kann. Die Signale auf der Leitung 118 können jedoch alternativ oder zusätzlich von den aktuellen Signalen der Signalanalyse unabhängig sein und beispielsweise vom aktuellen Durchsatz, der Drehzahl des Verbrennungsmotors oder anderen Betriebsparametern der Erntemaschine 10 abhängen.
-
Die 6 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform einer Signalverarbeitungselektronik 80. Mit der zweiten Ausführungsform übereinstimmende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Als wesentlicher Unterschied der digital arbeitenden Signalverarbeitungsschaltung 88 ist anzumerken, dass der Mikrocontroller 94 nicht direkt in die Signalverarbeitung eingeschleift ist, sondern ein zwischen dem Ausgang des Analog-Digitalwandlers 92 und dem Eingang der digitalen Schnittstelle 98 angeordnetes FPGA 120 (Field Programmable Gate Array, d. h. durch ein elektrisches Feld programmierbare Gatteranordnung) enthält, das durch den Mikrocontroller 94 angesteuert wird und eine Signalanalyse durchführt. Die analog arbeitende Signalverarbeitungsschaltung 90 ist identisch mit der nach 5.
-
Bei der Ausführungsform nach 7, die ist als wesentlicher Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach 5 anzumerken, dass insgesamt drei Schwingungsaufnehmer 76, 76', 76'' und jeweils zugehörige Schwingungsaufnehmereinheiten 68 vorhanden sind, die vorzugsweise in jeweils zueinander orthogonalen Richtungen sensitiv sind. Die Schwingungsaufnehmer 76, 76', 76'' sind jeweils mit einer zugehörigen Signalkonditionierung 86, 86', 86'' verbunden, an deren Ausgang ein Multiplexer oder Wahlschalter 124 angeschlossen ist. Der Multiplexer oder Wahlschalter 124 hat zwei Ausgänge, von denen jeweils einer mit der digital arbeitenden Signalverarbeitungsschaltung 88 und einer mit der analog arbeitenden Signalverarbeitungsschaltung 90 verbunden ist. Der Multiplexer oder Wahlschalter 124 wird durch den Microcontroller 94 angesteuert. Durch Bereitstellung der in drei Richtungen sensitiven Schwingungsaufnehmereinheiten 68 und den Multiplexer oder Wahlschalter 124 besteht bei dieser Ausführungsform die Möglichkeit, die in einer Richtung erfassten Schwingungen nur analog zu verarbeiten, beispielsweise die in axialer Richtung der Vorpresswalze 30 verlaufenden Schwingungen, um eventuell im Erntegut aufgenommene Fremdkörper mit minimaler Verzögerung zu erfassen und einen Schnellstopp der Vorpresswalzen 30–36 zu veranlassen, während die Schwingungen in den beiden dazu orthogonalen Richtungen, d. h. in radialer Richtung zur Achse der Vorpresswalze 30, durch die digitale Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet werden, um Lagerschäden oder Unrundheiten im Lauf der Vorpresswalze 30 detektieren zu können.
-
Die Ausführungsform nach 8 entspricht der nach 7, jedoch erfolgt analog zur Ausführungsform nach 6 die digitale Signalverarbeitung durch ein FPGA 120.