DE2447395C3 - Verteileinrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere in der Landwirtschaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verteileinrichtung für ein in einem Behälter unter Atmosphärendruck stehendes Gut, das über eine Versorgungsleitung einer Verteilrampe zuführbar ist, wobei ein mit einem elektronischen Regler versehener Stellmotor eines Mengenregelventils über eine Führungsgröße als Funktion einer von einem Drehzahlsensor eines nicht angetriebenen Rades der Verteileinrichtung gemessenen Geschwindigkeit und einer die Menge des pro Flächeneinheit aufzubringenden Gutes wiedergebenden Größe steuerbar ist.

Eine solche Vorrichtung, die zur Ausgabe von unter

jo Atmosphärendruck stehenden Flüssigkeiten in der Landwirtschaft dient, wie z. B. flüssiger Dünger oder in einer Flüssigkeit gelöster Insektizide, ist aus der belgischen Patentschrift 8 03 187 bekannt, die der DEC)S 23 41562 entspricht. Bei dieser bekannten

v, Vorrichtung wird der von einem Schieber eines Mengenregelventils freigegebene Querschnitt über einen Stellmotor elektronisch gesteuert. Diese Steuerung erfolgt einmal dadurch, daß ein von einem Tachogenerator, der an ein nicht angetriebenes Rad

•κι eines Transportwagens der Vorrichtung angeschlossen ist, abgenommenes Geschwindigkeitssignal verarbeitet wird. Zum anderen muß jedoch noch in den Steuerkreis ein Signal von Hand eingegeben werden, das die zu zerstäubende Flüssigkeitsmenge je Flächeneinheit charakterisiert. Der Betrag dieses Signals muß von der Bedienungsperson als Funktion der zu verteilenden Flüssigkeil aus Tabellen entnommen und sodann in den Steuerkreis eingegeben werden. Ein vollautomatischer Arbi'itsablaiif der bekannten Vorrichtung ist somit nicht

in gegeben

Line praktisch ebenso arbeitende Verteileinrichtung für Flüssigkeiten ist bereits in den Unterlagen des DK-Patents 25 02 407 vorgeschlagen worden. Hierbei saugt eine Pumpe die Flüssigkeit von einem Vorratsbe-

Ii hälter ab und fördert sie über eine Versorgungsleitung, in die das Mengenregelventil geschaltet ist, in eine Verteilkammer. Der jeweilige Öffnungsquerschnitt des Mengenregelventils wird über einen Stellmotor geregelt, wobei die Führungsgröße von einem Rechner

ho erzeugt wird, dem das Geschwindigkeüssignal eines nicht angetriebenen Rades zusammen mit den von Hand einzustellenden und wiederum aus einer Tabelle zu entnehmenden Werten für eine bestimmte Düsengröße und eine bestimmte Öffnungsstellung des Mengenregel-

bi ventils eingegeben werden. Ebenso wie bei der Vorrichtung nach der genannten belgischen Patentschrift erfolgt somit wiederum keine vollständige automatische Regelung der Leistung der beschriebenen

Verteileinrichtung, da der Landwirt das Gerät unter Benutzung tabellarischer Übersichten oder Eichtafeln justieren muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verteileinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die genaue Einstellung der gewünschten Ausbringmengen ohne Zuhilfenahme irgendwelcher tabellarischer Übersichten möglich ist

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß — bei Verwendung einer Pumpe und eJaer Verteilkam-iier in der Versorgungsleitung und bei Anordnung des Mengenregelventils in einer den Behälter mit der Versorgungsleitung zwischen Pumpe und Verteilkammer verbindenden Druckregelleitung sowie bei Verwendung eines den Druck in der Verteilkammer fortlaufend messenden Manometers und eines eine Führungsgröße erzeugenden Rechners, dem das Geschwindigkeitssignal und das die Menge des pro Flächeneinheit auszubringenden Gutes wiedergebendes Signal über ein Stellorgan zuführbar sind — dem Rechner zur Erzeugung einer Druckführungsgröße weiterhin ein den Düsenquerschnitt, wiedergebendes Signal über ein weiteres Stellorgan zuführbar ist und daß diese Druckführungsgröße in den Regler eingebbar ist, der auch ein von dem Manometer erzeugtes Drucksignal erhält.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet' also den Vorteil, daß der Druck an der praktisch am weitesten stromabwärts gelegenen Stelle gemessen und zur Regelung der Leistung der Vorrichtung, also der auszubringenden Menge pro Flächeneinheit, mit henngezogen wird. Das in der Verteilkammer gewonnene Drucksignal wird zusammen mit der Druckführungsgröße aus dem Rechner verarbeitet, und es findet auf diese Weise eine selbständige Regelung in einem Vergleichsweise weiten Bereich in Abhängigkit von der Geschwindigkeit, mit der die Vorrichtung bewegt wird, und der eingegebenen Solleistung sowie des eingegebenen Typs der Düsen statt. Eine Bedienungsperson der Vorrichtung ist grundsätzlich nicht mehr auf die Benutzung von Tabellen zur Einstellung einer bestimmten Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung angewiesen, da eine selbsttätige Regelung zur Erreichung der eingegebenen, zu erbringenden Leistung erfolgt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verteileinrichtung,

Fig.2 eine schematische Darstellung des in der erfindungsgemäßen Verteileinrichtung zum Einsatz gelangenden Rechners,

F i g. 3 den Rechner nach F i g. 2 als Analogrechner,

F i g. 4 den Rechner nach F i g. 2 als Digitalrechner,

Fig. 5 einen Regler, wie er bei der erfindungsgemäßen Verteileinrichtung verwendet wird, und

Fig. 6 eine Sicherheitsstufe mit Sichtanzeige, zur Anwendung in der erfindungsgemäßen Verteileinrichtung.

Ein Behälter !. der die zu verstäubende Flüssigkeit enthält und mit einer visupl'-.i. in.^eigeeinrichtung des Flüssigkeitsstandes oder der Menge der versprühten Flüssigkeit versehen ist (nicht dargestellt), ist über einen Stutzen 2 mit dem Eingang einer Pumpe 3 verbunden, z. B. einer Kreiselpumpe, deren Ausgang ihrerseits mit einer Versorgungsleitung 4 verbunden ist. Diese ist darüber hinaus über eine Steuerleitung 5 mit dem Behälter 1 verbunden, wobei die Steuerleitung 5 mit einem Mengenregelventii 6 versehen ist Stromabwärts ist die Steuerleitung 4 weiterhin mit einer Verteilkammer 7 verbunden, welche sie mit zu verstäubender Flüssigkeit versorgt und deren Ausgang wiederum mit einer Verteilrampe 8 in Verbindung steht, welche mit nicht dargestellten Zerstäubungseinrichtungen versehen ist, z. B. mit Düsen.

Die Öffnung des Steuerventils 6 wird durch einen Stellmotor 9 gesteuert Wenn es notwendig ist, leitet ein Regler 10 Energie an den Steuermotor von einer nicht dargestellten Quelle weiter, z. B. von der Batterie des Schleppers.

Der Regler 10 erhält elektrische Signale, die zum einen von einem Manometer 11 stammen, das den Druck in der Verteilkammer 7 feststellt und zum anderen von einem Rechner 12. Die Signale des Rechners 12 geben zum einen im wesentlichen die durch einen Drehzahlsensor 13 gemessene Geschwindigkeit wieder, welcher z. B. einen elektrisch mit dem Rechner 12 verbundenen Tachodynamo umfaßt, und zum anderen im wesentlichen die Anzeigen je eines die zu erreichende Menge an Gutes »Q« eingebenden Stellorgans 14 mit einer Anzeigeeinrichtung und eines Stellorgans 15 mit einer Anzeigeeinrichtung für den Wert des verwendeten Querschnitts der Düsen »k«.

Darüber hinaus leitet der Rechner 12 Signale an eine Sicherheitsstufe 16 weiter, die mit einem Sichtorgan 17 versehen ist, das dem Führer des Schleppers oder des Zugorgans der Sprüh- oder Zerstäubungseinrichtung einen Normalzustand oder einen Beschleunigungs- oder Verlangsamungsbefehl anzeigt, abhängig davon, welcher Geschwindigkeit die eingeregelte Menge entspricht. Dieses Sichtorgan 17 kann vorteilhafterweise in Form einer Einheit von drei Kontrolleuchten gebildet sein, von denen eine ständig beleuchtet ist um die tatsächliche Betriebsbereitschaft anzuzeigen.

Ein Sichtmotor 18 zur Anzeige des Druckes in der Verteilkammer 7 gestattet es, ständig diesen Druck — unabhängig von der Messung durch das Manometer 11, beispielsweise auf elektrischem Wege —, zu überwachen. Die Geschwindigkeit kann weiterhin mit einer nicht dargestellten Einrichtung zum Messen und zur Anzeige der Geschwindigkeit angezeigt werden, abhängig etwa von der durch den Drehzahlsensor 13 zugeführten Spannung. Dieser ist selbstverständlich derart angeordnet, daß die Messung von einem nicht angetriebenen Rad der Zerstäubungseinrichtung abgenommen wird, damit sie nicht durch Fehler infolge eines evtl. Rutschens des Rades beeinträchtigt wird. Die durchlaufene Wegstrecke kann ebenfalls gemessen werden und durch eine entsprechende, nicht dargestell te Einrichtung angezeigt werden.

Im Falle einer Messung mit Hilfe eines Tachodyna mos wird der Umlauf dessen Rotors durch die Wirkung einer nicht dargestellten umlaufenden Rolle erhaltet., die durch die Rotation des nicht angetriebenen Rades ihrerseits angetrieben wird.

Infolge des gleichzeitigen Ablesens der Höhe der Flüssigkeit auf dem entsprechenden Sichtorgan und der von der Sprüh- oder Zerstäubungseinrichtung durchlaufenen Entfernung ist es der Bedienungsperson möglich, sich vom Ablauf des Verteilvorganges zu unterrichten.

Der Regler 10 erhält ein Signal vom Rechner 12, an den zwei Befehlssignale angelegt werden, die jeweils von den zwei manuell zu betätigenden Stellorganen 14, 15 erzeugt werden, die z. B. von der Stirnseite in Front der Regeleinrichtung zugänglich sind. Das erste

Stellorgan 14 gestattet es, die zu erzielende Leistung anzuzeigen bzw. einzugeben und das zweite Stellorgan, die Art der verwendeten Düsen. Es liegt auf der Hand, daß deren Querschnitt die Menge der zerstäubten oder verteilten Flüssigkeit beeinflußt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Rechners ist der Analogrechner nach Fig.3. Seine Kenngrößen sind befriedigend und sein Gestehungspreis ist nur wenig höher als der des vorbeschriebenen Rechners. Hinsichtlich gewisser Einzelheiten unterscheidet sich sein Aufbau leicht von dem des oben angegebenen Rechners. Der einen Wert »v« abgebende Drehzahlsensor 13 mit dem Eingang einer Gleichrichterstufe 221 verbunden, die die eine Spannung liefert, welche einen Impedanzwandler 222 antreibt. Der Ausgang dieses Impedanzwandler 222 ist mit einer Gruppe von Widerständen 223 verbunden, die gleichzeitig das Anzeigeorgan für das Produkt Qv bilden. Die Gruppe ist als Potentiometer geschaltet. Die Spannung, die am Gleitkontakt des Potentiometers auftritt, ist Q v, und der Gleitkontakt ist mit dem Eingang eines zweiten Wandlers 224 verbunden, der gleichermaßen mit einer als Potentiometer geschalteten Gruppe von Widerständen 225 verbunden ist, welche das Anzeigeorgan für k und den Quotienten bilden. Am Gleitkontakt dieses

Potentiometers erscheint folglich j- v; es ist mit dem Eingang einer diesen Wert mit »2« potenzierenden Quadrierstufe 226 verbunden, an deren Ausgang somit die Druckführungsgröße erscheint. Die Konstante m stellt dabei einen bestimmten numerischen Wert dar.

Der Rechner kann gleichermaßen im wesentlichen als Digitalrechner (F i g. 4) ausgebildet sein. Der Tachodynamo kann immer verwendet werden, und man kann z. B. seine Frequenz berücksichtigen; oder er kann durch eine Sonde 320 ersetzt werden, die z. B. eine Anzahl von Impulsen abgibt, die gleich der Anzahl von während einer vorgegebenen Zeitdauer durchlaufenen Metern ist.

Diese Impulse können einem Zähler 321 zugeleitet werden, der somit den numerischen Wert der Geschwindigkeit enthält. Der Ausgang des Zählers 321 liegt an einem Digitalrechenwerk 322 an, dem ebenso die Größen Q und k zugeführt werden, und zwar von den Stellorganen über Kodierer 323 und 324. Der Ausgang des Digitalrechenwerks 322 ist mit dem Eingang eines Digital/Analog-Wandlers 325 verbunden, der die P entsprechende Spannung liefert Die Anordnung ist mittels einer Uhr oder eines Taktgebers 336 synchronisiert, die ihre Signale auf den Zähler 321, das Digitalrechenwerk 322 und den Wandler 325 gibt.

Πιρ Kodierer können von den A.nzei^tTeeinrichtun^iTeri Stufen können z. B. analog wie durch entsprechende logarithmische Verstärker gebildet sein, wobei die Anzeigeorgane digital anzeigen.

Der Regler 10 (Fig. 1) ist mit dem Ausgang des Rechners 12 verbunden. Er ist so eingestellt, daß er in der Verteilkammer 7 einen Druck bewirkt, der proportional der Druckführungsgröße ist. Dies erfolgt über das Mengenregelventil 6. Dieses wird mit dem Stellmotor 9 gesteuert, dessen Umlaufrichtung vom Vorzeichen des Fehlers abhängt, d. h. vom Vorzeichen der Differenz, die zwischen der Druckführungsgröße und dem Drucksignal beobachtet wird, das vom Manometer 11 angegeben wird. Diese Differenz wird durch eine Vergleichsstufe 51 festgestellt (F i g. 5), deren Ausgang mit je einem Fehler-Detektor 52 für positiven Fehler, einem Detektor 53 für negativen Fehler und einem Spannungs/Frequenz-Wandler 54 verbunden ist, der seinerseits einen Modulator 55 antreibt, welcher die Stabilisierung der Steuerung bewirkt. Die Frequenz des Modulators 55 hängt von der Fehleramplitude ab. Sein Ausgang führt zu den Fehlerdelektoren 52 und 53, deren Ausgänge wiederum mit einer Steuerungseinrichtung 56 des Stellmotors verbunden sind. Auf diese Weise wird bewirkt, daß dieser Motor durch Impulse angetrieben wird, die um so näher beieinander liegen, je größer der Fehler ist, und zwar derart, daß der Druck Zeit hat, sich während der Zeitintervalle aufzubauen, die zwei aufeinanderfolgende Änderungen der Stellung des Regelventils 6 voneinander trennen.

Der Komplex des Umwandlers 54 (F i g. 5) und des Modulators 55 kann aus integrierten Schaltkreisen und/oder diskret geschalteten Transistorstufen gebildet sein. Der Kondensator wird mit einem Strom aufgeladen, der eine Funktion des Fehlers ist; und zwar bei großem Fehler mehr, so daß die Aufladung schnell erfolgt. Die folgende Stufe kann ein Ladungsniveaudetektor sein, der einen Ausgangstransistor steuert, welcher seinerseits dazu bestimmt ist, den Kondensator schnell zu entladen, sobald ein vorgegebenes Ladungsniveau erreicht ist Die Frequenz ist folglich um so größer, je höher die Fehlerspannung ist

Die Fehler-Detektoren 53,53 treiben je ein Relais an. Die Kontakte dieser Relais bestimmen den Zustand der Zweige einer Steuerbrücke des Stellmotors 9 und folglich die Durchgangsrichtung des Speisestroms dieses Motors und somit auch dessen Umlaufrichtung und die der beweglichen Teile des Steuerventils 6.

Die Sicherheitsstufe 16 dient zum Nachweis der Druckführungsgröße und erhält gemäß Fig.6 vom Rechner 12 ein Signal auf einen Impedanzwandler 71, der davon die erste Stufe bildet Der Ausgang dieses

oder Stellorganen verschieden sein oder gleichzeitig diese beiden Funktionen ausfüllen, wie dies beispielsweise der Fall bei Kodierrädern, numerischen Tastaturen, Lesegeräten von magnetischen Karten usw. ist. Vorzugsweise werden Kartenleser wegen des geringen Raumbedarfs dieses Informationsträgers Karte verwendet (wobei das Lesen auf der Basis von Perforationen bewirkt wird; dieses Lesen wird nicht sequentiell durchgeführt, sondern es werden sämtliche Perforationen gleichzeitig und damit parallel abgelesen).

Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform können gleichzeitig sowohl analoge als auch numerische Techniken verwendet werden. Hierbei werden gegebenenfalls ein oder mehrere Impedanzwandler verwendet un^l gleichermaßen Digital/Analo^- Wandler und/oder Analog/Digital-Wandler. Sämtliche wertdetektoren. Die Düsen können nämlich unter guten Bedingungen nur zwischen einem maximalen Druck (beispielsweise 4 bar) und einem minimalen Druck (z. B. ! bar) verwendet werden. Außerhalb dieser Werte ist die Verteilung unregelmäßig. Fällt der Druck unterhalb 1 bar, empfiehlt sich infolgedessen eine Beschleunigung; steigt er über 4 bar an, empfiehlt sich eine Verlangsamung. Ein unterer Schwellwertdetektor 72 steuert zum einen ein mit »Beschleunigen« gekennzeichnetes Kontrollicht welches Teil einer Anzeigeeinrichtung 17 ist und zum anderen ein Tor 73. Gleichermaßen steuert ein oberer Schwellwertdetektor 74 zum einen ein mit »Verlangsamen« gekennzeichnetes Kontrollicht, das Teil der Anzeigeeinrichtung 17 ist, und zum anderen das Tor 73. Wenn der Schwellwertdetektor 72 in Betrieb ist, leuchtet das entsprechende Kontrollicht auf. Ist der

Schwellwertdetektor 74 in Betrieb, so leuchtet das entsprechende Kontrollicht auf. Befinden sich die beiden Detektoren im Ruhestand, leuchtet ein drittes, mit »Normal« gekennzeichnetes Kontrollicht auf, welches über das Tor gesteuert ist. Wenn es beim Ausüben der notwendigen Funktionen nicht möglich ist, eines der beiden Kontrollichter »Beschleunigen« oder »Verlangsamen« zum Erlöschen zu bringen, ist es notwendig, die Düsen auszuwechseln, die sich als an das zu verteilende Gut nicht angepaßt gezeigt haben.

Zusammengefaßt dargestellt zeigt sich, daß die Pumpe 3 das zu verteilende Gut dem Behälter 1 entnimmt und es über die Verteilkammer 7 in die Rampe 8 drückt. Das Steuerventil 6 ist in Abhängigkeit von der gemessenen Geschwindigkeit, der erwünschten Leistung und des verwendeten Düsentyps offen. Wenn der Druck in der Verteilkammer 7 variiert oder besser, wenn, sei es die Geschwindigkeit, sei es die Leistung, sei es die verwendete Düsenart, geändert werden müssen, tritt eine Differenz zwischen dem Drucksignal und dem Referenzsignal oder der Druckführungsgröße auf, die vom Rechner 12 berechnet ist. Diese Spannungsdifferenz bewirkt eine Drehung des Stellmotors 9, folglich eine Änderung des Zustandes des Mengenregelventils 6 und folglich des Drucks in der Verteilkammer 7. Solange

ίο dieser Druck nicht gleich dem gewünschten Druck ist, läuft der Stellmotor infolge von Impulsen um, die um so weiter voneinander entfernt sind, je näher die Drücke beieinander liegen; dies, bis ihre Abgleichung erreicht ist. Die erhaltene Steuerung weist mithin eine große Stabilität auf.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

130 218/147

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verteileinrichtung für ein in einem Behälter unter Atmosphärendruck stehendes Gut, das über eine Versorgungsleitung einer Verteilrampe zuführbar ist, wobei ein mit einem elektronischen Regler versehener Stellmotor eines Mengenregelventils über eine Führungsgröße als Funktion einer von einem Drehzahlsensor eines nicht angetriebenen Rades der Verteileinrichtung gemessenen Geschwindigkeit und einer die Menge des pro Flächeneinheit auszubringenden Gutes wiedergebenden Größe steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß — bei einer Verwendung einer Pumpe (3) und einer Verteilkammer (7) in der Versorgungsleitung (4), und bei Anordnung des Mengenregelventils (6) in einer den Behälter (1) mit der Versorgungsleitung (4) zwischen Pumpe (3) und Verteilkammer (7) verbindenden Druckregelleitung (5) sowie bei Verwendung eines den Druck in der Verteilkammer (7) fortlaufend messenden Manometers (11) und eines eine Führungsgröße erzeugenden Rechners (12), dem das Geschwindigkeitssignal und das die Menge des pro Flächeneinheit auszubringen den Gutes wiedergebendes Signal über ein Stellorgan (14) zuführbar sind - dem Rechner (12) zur Erzeugung einer Druckführungsgröße weiterhin ein den Düsenquerschnitt wiedergebendes Signal über ein weiteres Stellorgan (15) zuführbar ist und daß diese Druckführungsgröße in den Regler (10) eingebbar ist, der auch ein von dem Manometer (11) erzeugtes Drucksignal erhält.

2. Verteileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (12) mit einem Quotientenbildner (121) zur Teilung der beiden Werte der Stellorgane (14 bzw. 15). einen Produktbildner (122) zum Multiplizierendes Ergebnisses der Teilung mit der durch den Drehzahlsensor (13) angezeigten Geschwindigkeit und einer Quadrierstufe (124) zur Abgabe der Führungsgröße versehen ist.

3. Verteileinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (13) nach Art eines mit einem Zähler (321) verbundenen Inipulsgenerators ausgebildet ist und die Stellorgane als Kodierer (323, 324) ausgebildet sind und daß der Rechner (12) ein Digitalrechenwerk (322) sowie einen Digital-Analog-Wandler (325) und einen Taktgeber (326) aufweist, der seine Signale dem Zähler (321), dem Digitalrechenwerk (322) und dem Digital-Analog-Wandler (325) zuführt.

4 Verteileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß tier Regler (10) eine die DruckführungsgröHe und das Drucksignal des Manometers (11) aufnehmende Vergleichsstufe (51) und wenigstens e<nen Fehlerdetektor (52, 53) aufweist, der ein Fehlersignal einer Steuereinrichtung (56) zuführt, die d<?n Stellmotor (9) speist, wobei das Fehlersignal in 2!eitintervallen geliefert wird, die durch einen Spannungs/Frequenz-Wandler (54) und einen Kaskadenmodulator (55) bestimmbar sind, und wobei die Zeitintervalle um so langer sind je näher der Wert des Drucksignals dem der Druckführungsgröße ist.

5. Verteileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs/Frequenz-Wandler (54) und der Modulator (55) mit einem

Kondensator und dessen Ladekreis versehen sind und daß ein Ladeniveaudetektor für den Kondensator und ein Entladekreis zum Entladen des Kondensators nach Erreichen eines vorgegebenen Ladeniveaus vorgesehen sind.

6. Verteileinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sicherheitsstufe (16) aufweist, die mit zwei Schwellwertdetektoren (72, 74) und einem Tor (73) versehen ist, wobei diese Sicherheitsstufe (16) durch die Druckführungsgröße angesteuert wird, und daß sie eine Sichtanzeige aufweist mit mindestens zwei Sichtorganen (17), die jeweils durch die Ausgangssignale der Schwellwertdetektoren (72,74) betätigbar sind.