DE69625914T2 - System zur unabhängigen steuerung vom durchfluss und von der tropfengrösse in einer sprüheinrichtung - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Sprühen und insbesondere das landwirtschaftliche Sprühen mit einer auf einem Fahrzeug angeordneten Sprühanlage, und insbesondere das landwirtschaftliche Sprühen mit einer unabhängigen Steuerung der Sprühtropfengröße und der Zuführrate und mit einem lageabhängigen Steuersystem.
2. Beschreibung des Standes der Technik
• Das Sprühen ist ein bekanntes Verfahren zur Anwendung einer weiten Vielfalt von Grundstoffen, hauptsächlich in Form von Flüssigkeit und Pulver, in einem Flüssigkeitstreibmedium. Derartige Sprühmaterialien können in Luftströmen, unter Flüssigkeitsdruck, durch Schwerkraft oder mit anderen geeigneten Entlademitteln ausgegeben werden.
• Sprühanwendungen von Grundstoffen bieten viele potentielle Vorteile, einschließlich der Effizienz, der Gleichmäßigkeit der Bedeckung und der Flexibilität zur Anpassung einer Sprühanlage an verschiedene Bedingungen speziell für die zu besprühenden Objekte und ihre besonderen Anwendungsgebiete.
• Jedoch betrifft ein Nachteil bei verschiedenen Sprühsystemen die Abtreibung oder die Ableitung, die sogenannte Drift, von Sprühpartikeln und -Tropfen von ihren beabsichtigten Zielen. Eine derartige Drift ist besonders nachteilig in dem Fall einer Übersprühung, die vergeudetes Sprühmaterial darstellt, und in kritischeren Situationen und kann in der Nähe gelegenes Eigentum, die Umgebung und auch Menschen gefährden.
• Zu dem Gebiet des landwirtschaftlichen Sprühens gehört das Anwenden von Pestiziden oder Schädlings-Vertilgungsmitteln für die Behandlung von Ernteschädlingen, die Düngerzuführung und die Wachstumsregler für die Nahrungsverwaltung. Die mit dem landwirtschaftlichen Sprühen beschäftige Industrie ist ziemlich groß, mit Pestiziden oder Schädlingsbekämpfungen alleine derzeit ungefähr 3.000.000.000,00 $ an geschätzten jährlichen Ausgaben. Jedoch erzeugt die Anwendung von Schädlingsbekämpfungsmitteln oder Pestiziden in Landwirtschaftsbereichen beachtliche Vorteile in der Erntegewinnung mit einer geschätzten jährlichen Einsparung von ungefähr 12.000.000.000,00 $ in Ernteerträgen, die anderenfalls durch Schädlinge verloren wären. Die Sprühanwendungen von Düngern und Wachstumsfördermitteln erzeugen ebenso nennenswerte Vorteile in den Ernteerträgen und dergleichen.
• Ungeachtet der nennenswerten Vorteile von Landwirtschafts- Sprühanwendungen von Pestiziden und anderen Sprühmaterialien ist ein landwirtschaftliches Sprühen im allgemeinen ein relativ ineffizienter Vorgang. Faktoren, die zu derartigen Ineffizienzen oder Unzulänglichkeiten beitragen, enthalten die Anfälligkeit von versprühten Materialien gegenüber Abtreibung oder Drift durch Wind, eine Übersprühung und eine ungenaue Aufbringung auf die betroffenen Erntepflanzen. Ungleichmäßigkeiten im Boden und ungleichmäßige Pflanzungen tragen ebenfalls zu der inkonsistenten und ineffizienten Anwendung von landwirtschaftlichen Sprühmitteln bei. Außerdem verringern Änderungen in den Umgebungsbedingungen wie Wind, Feuchtigkeitswerte und Temperatur die Gleichmäßigkeit und die Effizienz, mit der Sprühmaterialien auf ihre betroffenen Ernteprodukte angewendet werden können.
• Zusätzlich zu den Unzulänglichkeiten oder Ineffizienzen bei der Fehlleitung der landwirtschaftlichen Sprühmaterialien können eine Übersprühung oder eine Drift des Sprühmittels nennenswerte Probleme schaffen, wenn die Materialien unbeabsichtigt auf angrenzende Bereiche angewendet werden, für die sie nicht bestimmt sind. Eine derartige Fehlanwendung von landwirtschaftlichen Sprühmaterialien kann eine Erntebeschädigung, eine Verletzung des Viehbestands, eine Kontamination von empfindlichen Umweltbereichen und eine unnötige Aussetzung von Personen gegenüber Giftstoffen bewirken.
• Die Probleme bei der Fehlanwendung von landwirtschaftlichen Sprühmitteln werden durch die Anwendung einer größeren Sprühanlage, die weitere Bereiche abdecken, Fahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit, Gebläseversprühung oder Flugzeugbestäubung verschärft. Die unvermeidbaren Schwierigkeiten von groß angelegten Sprühvorgängen halten sich die Waage gegenüber den relativen Unzulänglichkeiten, die durch die Bedeckung größerer Flächen schneller mit den weitflächigen Sprühanlagen erreicht werden.
• Die US-5 348 226 von Heiniger et al. zeigt ein Sprühauslegersystem mit einer automatischen Steuerung der Endhöhe des Auslegers, das ein Ultraschall- Höhensteuersystem für die Übereinstimmung der Ausrichtungen der Sprühausleger auf die Topographie und die Neigung eines Bereichs benutzt, um die Gleichmäßigkeit der Bedeckung zu erhöhen. Eine ungleichmäßige Höhe der Sprühdüsen kann ein wichtiger Faktor für die Erreichung einer gleichmäßigen Bedeckung mit Sprühmaterial sein.
• Ein anderer wichtiger Faktor in der Steuerung der Aufbringung des Sprühmaterials ist das Spektrum der Tropfengröße der versprühten Flüssigkeit. Es hat sich gezeigt, dass die Tropfengröße des Sprühmittels die Wirksamkeit der Pestizid-Behandlungen und die Möglichkeit für eine Sprühbewegung abweichend von dem Ziel beeinträchtigen. Eine derartige Bewegung und Abweichung des Sprühmittels von dem Zielobjekt wird häufig mit "Sprühmittel-Drift" (spray drift) bezeichnet. Insektizide, Fungizide oder Pilzschutzmittel, Wachstumsförderer und Herbizide sind nach dem Austritt im allgemeinen effektiver, wenn sie mit relativ kleinen Tropfen angewendet werden, die ein besseres Eindringen in Pflanzenoberflächen und eine gleichmäßige Bedeckung von Laubwerkflächen bilden. Kleinere Sprühtropfen mit kürzeren mechanischen Relaxationszeiten haben den Vorteil, dass Luftströme besser in Pflanzenanlagen eindringen, um ein besseres Eindringen und eine gleichmäßigere Bedeckung zu erreichen. Andererseits kann eine derartige Tropfenmobilität bei kleineren Tropfengrößen Probleme mit der Sprühmitteldrift weg von den Anwendungsbereichen verschärfen. Allgemein gesagt, größere Tropfen fallen aufgrund ihrer größeren Masse direkter herunter und sind daher weniger anfällig gegenüber einer Sprühmitteldrift, Verdunstung, usw.
• Eine allgemeine Lösung für die Steuerung der Zuführrate einer Sprühflüssigkeit arbeitet mit einer Einstellung des Sprühflüssigkeitsdrucks, z. B. mit der Anwendung eines Drosselventils in einer Hauptverteilleitung eines Sprühmittelflüssigkeits-Verteilsystems. Jedoch beeinflusst eine Änderung des Flüssigkeitsdrucks im allgemeinen die Tropfengröße und bewirkt somit die Ablage und ihre Anfälligkeit gegenüber Sprühmitteldrift, Verdunstung, usw.
• Die US 5 134 961 von Giles et al. zeigt ein elektrisch betätigtes veränderbares Durchflusssteuersystem, in dem Magnetventile durch Rechteckimpulse betätigt werden, deren Frequenz und Arbeitszyklus oder Tastverhältnis für die Steuerung des Volumenflusses über die Sprühdüsen geändert werden können. Die volumenmäßige Durchflussrate kann dann geändert werden, ohne die Tropfengröße und das Sprühmuster zu ändern, da der Flüssigkeitszuführdruck konstant gehalten werden kann. Jedoch war bisher kein Steuersystem für ein Sprühsystem verfügbar, das die selektive und unabhängige Steuerung der Einstellpunkte für die Durchflussrate und die mittlere Tropfengröße mit den Vorteilen und den Merkmalen der vorliegenden Erfindung kombiniert.
• Zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen der unabhängigen und wahlweisen Steuerung der Einstellpunkte der Zuführrate und der der mittleren Tropfengröße können nennenswerte Vorteile durch Steuerung der Sprühablage relativ zu den Feldlagen eines Sprühfahrzeugs erreicht werden, wie ein Bodenfahrzeug oder ein Flugzeug. Eine derartige lageabhängige Steuerung kann wichtig sein, weil die Sprühbereiche in oder um ein zu besprühendes Feld unterschiedliche Behandlungen durch ein Sprühsystem erfordern können, ausgehend von einer geringen oder keiner Anwendung von Sprühmaterialien (d. h. außerhalb der Grenzen eines gegebenen Bereichs) bis zu einer maximalen Zuführrate in stark verseuchten Bereichen oder Gebieten mit geringer Ergiebigkeit oder Fruchtbarkeit. Die Grenzen für derartige Sprühbereiche mit unterschiedlichen Zuführraten können ungleichmäßig sein, wobei derartige Ungleichmäßigkeiten die Schwierigkeit der manuellen Änderung der Betriebsbedingungen des Sprühsystems durch einen Bediener an Bord erhöhen. Außerdem können Probleme aufgrund der Reaktionszeiten der Bedienperson auftreten, wenn geänderte Feldbedingungen Einstellungen auf die Sprühbedingungen erfordern. Wenn zum Beispiel eine Bedienperson darauf aufmerksam wird, dass er oder sie eine Feldbegrenzung oder eine Grenzlinie gekreuzt hat und einen Vorgang für eine Änderung der Sprühmittelzufuhr auslöst, haben die meisten Sprühsteuersysteme eine unvermeidbare Verzögerung, die Übersprühprobleme bewirken kann.
• Zur Berücksichtigung einiger dieser Probleme wurden daher bisher Steuersysteme und eine Methodik entwickelt, die auf Lagen des Sprühfahrzeugs ansprechen. Zum Beispiel zeigt die US 4 630 773 von Ortlip ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen Sprühdünger, in dem ein rechnergesteuertes Steuersystem eine Felddarstellung mit digitalen Informationen über die verschiedenen Bodentypen enthält. Das darin beschriebene Steuersystem verteilt den Dünger entsprechend den optimalen Zuführungen für die verschiedenen, in einem betroffenen Feld angetroffenen Bodenbedingungen. Die Zuführrate der Sprühflüssigkeit wird automatisch für die Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Es sind Sensoren gezeigt zur Ermittlung von Fehlfunktionen der Anwendungs-Hardware. Jedoch erfolgt die durch die Vorrichtung von Ortlip gebildete Zuführsteuerung nur entlang der Fahrrichtung und nicht entlang dem Auslegerabschnitt. Außerdem bewirkt die Vorrichtung von Ortlip keine Steuerung der Tropfengröße, keine Driftsteuerung oder der Modellierung des Sprühmitteltransports für eine Sprühflüssigkeitsablage- Voraussage.
• Neuste Verbesserungen in der Genauigkeit und der Effektivität des sogenannten Global Positioning System (GPS) für zivile Anwendungen haben auch Möglichkeiten für eine bessere Automatisierung von landwirtschaftlichen Sprühvorgängen durch Steuerung der landwirtschaftliche Sprühanlage mit Positioniersystemen geschaffen, die von spezifischen Feldbedingungen abhängig sind. Zum Beispiel zeigt die US 5 334 987 von Teach ein Steuersystem für ein landschaftliches Flugzeug mit Anwendung des Global Positioning System GPS. Das Steuersystem für das landwirtschaftliche Flugzeug von Teach dient zur automatischen Öffnung eines Auslassventils für die Ausgabe von Chemikalien abhängig von dem Flug des Flugzeuges innerhalb der Begrenzungen eines landwirtschaftlichen Feldes. Außerdem ist bei dem System von Teach eine Aufzeichnung von Flugdaten vorgesehen. Das System von Teach bewirkt jedoch keine Steuerung der Tropfengröße, keine Driftverringerung, keine Modellierung des Transports des Sprühmittels und der Gradienten der Zuführraten, um eine Drift in der Kombination der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
• Ein ähnliches System ist verfügbar von Trimble Navigation, Sunnyvale, California 94088 - 3642 unter ihrem Warenzeichen "TrimFlight GPS". Ein anderes, auf GPS basierendes Steuersystem für landwirtschaftliche Sprühvorgänge ist verfügbar von Satloc of Tempe, Arizona.
• Modelle für die Voraussage der Dispersion und der Aufbringung von aus der Luft zugeführtem Material finden sich für ungefähr die letzten 25 Jahren in gemeinsamen Projekten zwischen dem U.S.D:A. Forest Service in Zusammenarbeit mit der U. S. Army in Entwicklung. Computer-Codes, die derzeit verfügbar sind, enthalten AGDISP (Agricultural DISPersal) (Bilanin et al., 1989) und FSCBG (Forest Service Cramer-Barry-Graham) (Teske et al., 1992b). Derartige computerisierte Modelle können nützlich sein für die Voraussage von Dispersionsmustern und verschiedenen Flüssigkeiten unter einer Vielfalt von Umgebungsbedingungen, Höhen usw.
• Die Probleme bei der Übersprühung in landwirtschaftlichen Sprühvorgängen können mit Geräten ermittelt werden, wie ein Detektor für Sprühpartikel, der unter dem Warenzeichen "DRIFT SENTRY" von Custom Farm Services, Stanfield, Arizona 85272 verfügbar ist. Derartige Überwachungseinheiten für die Sprühpartikel können an den Grenzen der zu besprühenden Felder vorgesehen sein und geeignete Warnsignale über eine Hochfrequenzübertragung liefern, die durch ein landwirtschaftliches Sprühflugzeug empfangen werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
• In der Praxis der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem für die Durchflussrate und die Tropfengröße für ein Sprühsystem vorgesehen, das eine Sprühflüssigkeitsquelle, eine Förderpumpe, eine Flüssigkeitsleitung und eine Austrittsdüsen-Anordnung mit einem magnetisch betriebenen Düsenventil und einem Düsenkopf aufweist. Das Steuersystem enthält eine zentrale Zuführsteuereinheit, die den Eingang von einer Vielzahl von peripheren Verarbeitungsgeräten zur Steuerung des Betriebs des Sprühsystems enthält. Ein Unterprogramm für die Umsetzung des Einstellpunktes ist in der zentralen Steuereinheit für die Zuführung für eine unabhängige Steuerung der Durchflussrate und die Tropfengrößen vorgesehen. Das Unterprogramm für die Umsetzung des Einstellpunktes benutzt die Einstellpunkte für die gewünschte Durchflussrate und die mittlere Tropfengröße als Eingänge und liefert Ausgänge, die aus den benötigten Einstellpunkten für den Arbeitszyklus und den Druck des Sprühmaterials bestehen, die durch das Steuersystem durchgeführt werden. Mehrere Düsenanordnungen können wahlweise und individuell durch das Steuersystem gesteuert werden, und jede kann unter einer einzigen Betriebsbedingung betrieben werden, die den Einstellpunkten für eine einzige Durchflussrate und Tropfengröße entspricht. Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Sprühsystems aus den Schritten der Bildung eines Sprühsystems mit einem Steuersystem für die Durchflussrate und die Tropfengröße gebildet, das eine laufende oder erste Betriebsbedingung definiert, die den jeweiligen Einstellpunkten für die Tropfengröße und die Durchflussrate und der Einstellung des Betriebs des Sprühsystems zur Erreichung einer darauffolgenden oder zweiten Betriebsbedingung mit entsprechenden Einstellpunkten für die Tropfengröße und die Durchflussrate entspricht.
• Die Betriebsbedingungen, die mit dem Sprühsystem erreicht werden können, sind in einer besonderen Funktionseinhüllenden für den Sprühvorgang definiert, die einem der mehreren verschiedenen Düsenköpfe entspricht, die durch das Sprühsystem benutzt werden können. Ein lageabhängiges Sprühsteuersystem ist vorgesehen, das unabhängig die Durchflussrate und die Tropfengröße für die Lagen des Fahrzeugs hinsichtlich vorbestimmter Sprühbereiche steuert. Den Sprühbereichen sind verschiedene Sprühsystem-Betriebsbedingungen zugeordnet. Das Steuersystem kann Eingangsdaten verwenden, wie Düsenkopf- Konfigurationen, Sprühfahrzeug-Eigenschaften und Umgebungsbedingungen. Das Global Positioning System (GPS) dient mit dem lageabhängigen Steuersystem zur Lieferung von Lageinformationen für das Steuersystem über einen darin enthaltenen GPS-Empfänger. Ein lageabhängiges Verfahren zur Steuerung eines Sprühsystems enthält die Schritte der Bildung eines Sprühsteuersystems, eine unabhängige Änderung der Einstellpunkte der Durchflussrate und der Tropfengröße und zur Änderung wenigstens eines der Einstellpunkte für die Durchflussrate und die Tropfengröße in Abhängigkeit von der Lage des Sprühgeräts.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Durchflussraten- und Tropfengrößen-Steuersystem für ein Sprühsystem vorgesehen, wie es im Anspruch 1 angegeben ist.
• Vorzugsweise enthält das Steuersystem:
• - mehrere vorbestimmte Wege zur Änderung der Betriebsbedingungen, wobei zu jedem Weg Einstellpunkte für vorbestimmte Änderungen der mittleren Sprühtropfengröße und der Durchflussrate gehören, und
• - Mittel zur Speicherung einer vorbestimmten Stelle für den Sprühbelag.
• - Die Stelle für die Sprühbelagsaufbringung enthält vorzugsweise:
• - eine erste Stelle,
• - eine erste Betriebsbedingung entsprechend einem Einstellpunkt für eine vorbestimmte mittlere Sprühtropfengröße und einem Einstellpunkt für eine erste vorbestimmte Durchflussrate,
• - eine zweite Lage für die Sprühmittelaufbringung,
• - einen zweiten Betriebszustand entsprechend einem Einstellpunkt für eine zweite vorbestimmte mittlere Sprühtropfengröße und einem Einstellpunkt für eine zweite vorbestimmte Durchflussrate, und
• - wobei die Zuführsteuereinheit ein Unterprogramm für die Umsetzung des Einstellpunktes zur Änderung von dem ersten Betriebszustand zu dem zweiten Betriebszustand in Abhängigkeit von dem Sprühsystem enthält, das sich von einer Lage für die Sprühmittelaufbringung zu der anderen Lage der Sprühmittelaufbringung bewegt.
• Vorzugsweise enthält die Zuführsteuereinheit:
• - Mittel zur Bestimmung der Lage des Sprühsystems und Mittel zum Vergleich der Lage des Sprühsystems mit einer vorbestimmten Lage für die Sprühmittelaufbringung, wobei
• - die Mittel zur Bestimmung der Lage des Sprühsystems Mittel enthalten, die auf das Global Positioning System (GPS) ansprechen,
• - einen Sprühtransport und ein Driftmodell,
• - Mittel zur Übertragung von Daten von dem Sprühtransport und dem Driftmodell zu der Zuführsteuereinheit, und
• - einen Datenrecorder zur Aufzeichnung von Daten entsprechend den Betriebszuständen und den Lagen des Sprühsystems.
• Vorzugsweise enthalten die Steuermittel für den Einstellpunkt des variablen Förderdrucks Steuermittel für den Flüssigkeitsdruck mit den Förderdruckmitteln und der Düsenanordnung.
• Vorzugsweise enthält das Steuersystem Zweiweg-Telekommunikationsmittel zur Eingabe von Daten und Ausgabe von Daten in das bzw. aus dem Steuersystem.
• Das Sprühsystem kann mehrere derartige Düsenanordnungen und Mittel zur wahlweisen und unabhängigen Steuerung der Düsenanordnungen enthalten.
• Vorzugsweise enthält ein derartiges System mehrere vernetzte Mikroprozessoren, jeder mit einer jeweiligen Düsenanordnung vor ihrer Steuerung.
• Das Sprühsystem kann auf einem Bodenfahrzeug montiert sein. Das Sprühsystem kann auch in einem Flugzeug enthalten sein.
• Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem für die Durchflussrate und die Tropfengröße für ein Sprühsystem vorgesehen, das einen Sprühflüssigkeitstank, eine strömungstechnisch mit dem Tank verbundene Pumpe, eine strömungstechnisch mit der Pumpe verbundene Sprühflüssigkeitsleitung und mehrere Düsenanordnungen enthält, die strömungstechnisch mit der Sprühflüssigkeitsleitung verbunden sind, von denen jede ein Düsenventil, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung verstellbar ist, und einen Düsenkopf enthält, wobei das Steuersystem für die unabhängige Steuerung der Durchflussrate und der Tropfengröße folgendes enthält:
• - ein Unterprogramm für die Änderung des Einstellpunktes, das Eingaben für einen Durchflussraten-Einstellpunkt und einen Einstellpunkt für eine mittlere Tropfengröße empfängt und als Ausgaben einen Einstellpunkt für den Arbeitszyklus und einen Einstellpunkt für den Flüssigkeitsdruck liefert, wobei das Unterprogramm für die Umsetzung des Einstellpunktes Mittel zur unabhängigen Steuerung der Durchflussrate und der Tropfengröße enthält,
• - ein Steuersystem für die Zuführrate, das den Einstellpunkt für den Arbeitszyklus von dem Unterprogramm für die Umsetzung des Einstellpunktes empfängt und einen Durchflussregler mit Funktionserzeugungsmitteln zur Erzeugung von Steuersignalen für die Düsenventile entsprechend deren Arbeitszyklen und einen Durchflussmesser enthält, der strömungstechnisch mit der Sprühflüssigkeitsleitung verbunden ist,
• - wobei der Durchflussregler, die Düsenventile und der Durchflussmesser ein Untersystem mit einer geschlossenen Rückkopplungsschleife zur Aufrechterhaltung einer relativ konstanten Durchflussrate bilden,
• - ein Untersystem für die Steuerung der Tropfengröße, das den Einstellpunkt für den Flüssigkeitsdruck von dem Unterprogramm für die Umsetzung des Einstellpunktes empfängt und einen Druckregler, Drucksteuermittel in der Sprühflüssigkeitsleitung zur Steuerung des Drucks darin enthält und ein Drucksteuersignal von der Drucksteuereinheit und einem Flüssigkeitsdruckumsetzer in der Sprühflüssigkeitsleitung empfängt, der ein Signal entsprechend einem Flüssigkeitsdruck darin zu dem Druckregler liefert, und
• - der Druckregler, die Drucksteuermittel und der Flüssigkeitsdruckwandler ein Untersystem mit einer geschlossenen Rückkopplungsschleife bilden, um einen relativ konstanten Flüssigkeitsdruck in der Sprühflüssigkeitsleitung aufrechtzuerhalten.
• Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren für die Durchflussrate und die Tropfengröße für ein Sprühsystem vorgesehen, das eine Sprühflüssigkeitsquelle, Steuermittel für den veränderbaren Förderdruck für die Sprühflüssigkeitsquelle und eine Düsenanordnung mit einem Düsenkopf zur Entnahme der Sprühflüssigkeit und ein Düsenventil enthält, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung umstellbar ist, mit folgenden Schritten:
• - Eingabe von Einstellpunkten für die Durchflussrate und die mittlere Tropfengröße,
• - Ausgabe eines Einstellpunktes des Flüssigkeitsdrucks,
• - Einstellung der Drucksteuermittel in Abhängigkeit von dem Einstellpunkt des Flüssigkeitsdrucks,
• - Ausgabe eines Einstellpunktes für den Arbeitszyklus für das Düsenventil,
• - Einstellung der Anordnung des Arbeitszyklus des Düsenventils entsprechend dem Timing, Zyklen zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung in Abhängigkeit von dem Durchflussraten-Einstellpunkt,
• - Bildung eines Unterprogramms für die Umsetzung des Einstellpunkts zum Empfang der Einstellpunkte für die Durchflussrate und die mittlere Tropfengröße als Eingänge und
• - unabhängige Steuerung des Einstellpunktes für den Arbeitszyklus und des Einstellpunktes für den Flüssigkeitsdruck zur Bildung einer unabhängigen Steuerung der Durchflussrate und der Tropfengröße.
• Bevorzugte Verfahren enthalten die folgenden zusätzlichen Schritte:
• - Empfang eines Einstellpunktes für die mittlere Tropfengröße,
• - Korrelation des Einstellpunktes für den Sprühflüssigkeitsdruck und des Einstellpunktes für die mittlere Tropfengröße,
• - Änderung des Einstellpunktes für die Durchflussrate, während der Einstellpunkt für die mittlere Tropfengröße aufrechterhalten wird,
• - Änderung des Einstellpunktes der mittleren Tropfengröße, während der Einstellpunkt für die Durchflussrate aufrechterhalten wird,
• - gleichzeitige Änderung des Einstellpunktes für die Durchflussrate und des Einstellpunktes für die mittlere Tropfengröße von einem ersten Betriebszustand mit Einstellpunkten für eine erste vorbestimmte Durchflussrate und eine Tropfengröße zu einem zweiten Betriebszustand mit Einstellpunkten einer zweiten vorbestimmten Durchflussrate und Tropfengröße,
• - Einstellung des Sprühsystems bei einem ersten vorbestimmten Betriebszustand entsprechend einem ersten Einstellpunkt einer vorbestimmten Tropfengröße und einem ersten Einstellpunkt für eine vorbestimmte Durchflussrate,
• - Einstellung des Sprühsystems auf einen zweiten vorbestimmten Betriebszustand entsprechend einem Einstellpunkt einer zweiten vorbestimmten Tropfengröße und einem zweiten Einstellpunkt für eine vorbestimmte Durchflussrate durch sequentielle Änderung der Einstellpunkte der Tropfengröße und der Durchflussrate,
• - Einsatz eines Wandlers für den Sprühflüssigkeitsdruck,
• - Lieferung eines Signals von dem Umsetzer für den Sprühflüssigkeitsdruck entsprechend einem Sprühflüssigkeitsdruck,
• - Einsatz eines Druckreglers in einer Rückkopplungsschleife mit dem Wandler für den Sprühflüssigkeitsdruck und der Drucksteuermittel zur Steuerung eines Sprühflüssigkeitsdrucks,
• - Einsatz von Zweiweg-Telekommunikationsmitteln,
• - Kommunikation mit dem Steuersystem über die Zweiweg- Telekommunikationsmittel
• - Einsatz eines Durchflussreglers,
• - Erzeugung eines variablen Arbeitszyklussignals mit dem Durchflussregler,
• - sequentielles Öffnen und Schließen des Düsenventils mit dem Arbeitszyklussignal,
• - Einsatz eines Durchflussmessers für die Sprühflüssigkeitsquelle,
• - Erzeugung eines Signals von dem Durchflussmesser,
• - Einsatz eines Unterprogramms mit einer geschlossenen Rückkopplungsschleife mit dem Durchflussmesser und dem Durchflussregler und eine im wesentlichen Aufrechterhaltung eines Einstellpunktes der Zuführrate der Sprühflüssigkeit,
• - Berechnung eines Einstellpunktes der Zuführrate der Sprühflüssigkeit,
• - Eingabe des Einstellpunktes für Betriebseigenschaften des Sprühsystems und einer Durchflussrate in der Berechnung des Einstellpunktes der Zuführrate,
• - Bildung einer Funktionseinhüllenden für den Düsenkopf durch die Parameter der mittleren Tropfengröße und der Durchflussrate,
• - Eingabe einer zusätzlichen Funktionseinhüllenden für einen anderen Düsenkopf,
• - Bildung eines Betriebs mit jedem der Düsenköpfe durch Bezugnahme auf eine jeweilige Funktionseinhüllende,
• - Bildung eines ersten und eines zweiten Betriebszustands mit der Funktionseinhüllenden,
• - Einstellung der Einstellpunkte des Arbeitszyklus und des Flüssigkeitsdrucks von dem ersten Betriebszustand in der Funktionseinhüllenden auf den zweiten Betriebszustand in der Funktionseinhüllenden,
• - Einsatz von Bodensensoren in einem Sprühbereich und
• - Eingabe von Daten von den Bodensensoren in das Steuersystem,
• - Definition eines Sprühbereichs,
• - Zuordnung einer Zuführrate zu dem Sprühbereich,
• - Anbringung des Sprühsystems auf einem Fahrzeug,
• - Durchfahren des Sprühbereichs mit dem Fahrzeug,
• - Steuerung der Sprühzuführrate in dem Sprühbereich,
• - Definition des Sprühbereichs in einem ersten Sprühbereich,
• - Definition eines zweiten Sprühbereichs,
• - Definition einer ersten Sprühbedingung entsprechend einem Einstellpunkt für die erste Durchflussrate und eines ersten Einstellpunktes für die mittlere Tropfengröße mit dem ersten Sprühbereich,
• - Definition einer zweiten Sprühbedingung entsprechend einem Einstellpunkt einer zweiten Durchflussrate und einem zweiten Einstellpunkt der mittleren Tropfengröße,
• - Betrieb des Sprühsystems im wesentlichen bei dem ersten Zustand in dem ersten Sprühbereich,
• - Betrieb des Sprühsystems bei annähernd dem zweiten Zustand in dem zweiten Sprühbereich,
• - Einsatz einer Kamera zur Eingabe von Daten in das zweite Steuersystem von der Kamera,
• - Überwachung der Lage des Sprühfahrzeugs,
• - Steuerung des Sprühsystems durch die Lage des Sprühfahrzeugs,
• - Ermittlung einer Breitengrad- und Längengrad-Lage des Sprühfahrzeugs mit dem Global Positioning System (GPS),
• - Ermittlung einer Fahrrichtung und einer Bodengeschwindigkeit des Sprühfahrzeugs und Eingabe derselben in das Steuersystem,
• - Einsatz eines Einstellpunkt-Berechnungsvorgangs für die Berechnung eines Einstellpunktes für die Zuführrate und eines Einstellpunktes für die mittlere Tropfengröße und Ausgabe derselben zu einem Zuführsteuervorgang,
• - Bildung von Eingaben zu dem Einstellpunkt-Berechnungsvorgang, bestehend aus der Lage des Sprühsystems, der Bodengeschwindigkeit und der Fahrrichtung,
• - Bildung eines Einstellpunktes für einen Berechnungsvorgang für die Eingabe von Informationen, die aus der Lage von Feldbereichen und den Zuführraten für jede bestehen,
• - Auslösung einer Computereingabe des Einstellpunkt-Betechnungsvorgangs mit Betriebsparametern für das Sprühsystem,
• Bildung eines Sprüh-Transport- und Driftmodells für den Einstellpunkt für den Berechnungsvorgang,
• - Eingabe von Informationen über die Umgebungsbedingungen zu dem Einstellpunkt für den Berechnungsvorgang und das Sprüh-Transport- und Driftmodell,
• - Bildung von Informationen über das Sprühsystem und die Fahrzeugkonfiguration als Eingänge zu dem Sprüh-Transport- und Driftmodell,
• - Einsatz eines Datenrecorders und
• - Ausgabe von Informationen für den Betrieb des Sprühsystems von dem Einstellpunkt des Berechnungsvorgangs zu dem Datenrecorder.
Aufgaben und Vorteile der Erfindung
• Die prinzipiellen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung enthalten: Bildung eines Steuersystems für die Durchflussrate und die Tropfengröße für ein Sprühgerät, Einsatz eines Systems, das die wahlweise und unabhängige Steuerung der Einstellpunkte für die Durchflussrate und die mittlere Tropfengröße bildet, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das ein Unterprogramm für eine Umsetzung des Einstellpunktes benutzt, zur Aufrechterhaltung eines der Einstellpunkte für die mittlere Tropfengröße und die Durchflussrate, während der andere geändert wird, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das eine Durchflussrate durch Änderung der Arbeitszyklen der Düsenventile wenigstens teilweise steuert, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das Düsenanordnungen mit magnetbetätigten Düsenventilen benutzt, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das eine programmierbare Steuereinheit benutzt, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das Eingabedaten von einem Operateur empfängt, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das durch einen Benutzer mit verschiedenen Betriebsbedingungsdaten für das Feld und die Ausrüstung, die initialisiert werden kann, Einsatz eines Steuersystems, das unabhängig und wahlweise betreibbare und einstellbare Düsenanordnungen benutzt, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das auf verschiedenen Fahrzeugen angeordnet sein kann, wie Bodenfahrzeugen und Flugzeugen, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das für die Speicherung einer Funktionseinhüllenden vorgesehen ist, für mehrere Düsenköpfe, Einsatz eines derartigen Steuersystems, das Unterprogramme und Verfahren für die Änderung der Betriebszustände der Düsenanordnungen in ihren Funktionseinhüllenden enthält, Einsatz eines Steuersystems, das für die Nachrüstung eines bestehenden Sprühgeräts vorgesehen ist, Einsatz eines Sprühsteuerverfahrens mit Einstellpunkten für wahlweise und unabhängige Steuerungen der Durchflussrate und der mittleren Tropfengröße, Einsatz eines Sprühsteuerverfahrens, das einen Unterprogrammschritt für die Umsetzung des Einstellpunktes benutzt, Einsatz eines derartigen Sprühsteuerverfahrens, das die Schritte der wahlweisen und unabhängigen Steuerung des Ausgangs von mehreren Sprühdüsenanordnungen enthält, und Einsatz eines Sprühsteuerverfahrens, das den Schritt der Auslösung mit den Funktionseinhüllenden für mehrere Sprühdüsenköpfe enthält.
• Weitere Aufgaben und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zusammen mit der beigefügten Zeichnung, in der anhand einer Erläuterung und eines Beispiels bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung angegeben sind.
• Die Zeichnung bildet einen Teil dieser Beschreibung und enthält beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und zeigt verschiedene Aufgaben und Vorteile der Erfindung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
• Fig. 1 ist eine perspektivische Draufsicht eines landwirtschaftlichen Sprühgeräts mit einem Steuersystem für die Durchflussrate und die Tropfengröße mit der vorliegenden Erfindung, dargestellt in einem Feld mit mehreren Sprühbereichen.
• Fig. 2 ist eine perspektivische Draufsicht einer Düsenanordnung des Sprühgeräts.
• Fig. 3 ist ein Schema eines Sprühsystems mit einem Steuersystem für die Durchflussrate und die Tropfengröße.
• Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines Unterprogramms für die unabhängige Änderung der Einstellpunkte für die Durchflussrate und die Tropfengröße auf die Einstellpunkte für den Arbeitszyklus und den Flüssigkeitsdruck.
• Fig. 5 ist eine Kurve, die sich auf den Flüssigkeitszuführdruck und den mittleren Tropfendurchmesser für einen bestimmten Sprühdüsenkopf bezieht.
• Fig. 6 ist eine Kurve für den Prozentsatz des Düsenventil-Arbeitszyklus und den Flüssigkeitszuführdruck für einen bestimmten Sprühdüsenkopf bei spezifischen Durchflussraten.
• Fig. 7 ist eine Kurve für die Durchflussrate und den mittleren Tropfendurchmesser in einer Funktionseinhüllenden für das Sprühsystem mit einem besonderen Düsenkopf.
• Fig. 8 ist eine Kurve, die die Funktionseinhüllenden für andere Düsenköpfe zeigt, und zwar überlagert mit der in Fig. 7 dargestellten Funktionseinhüllenden.
• Fig. 9 ist ein Schema eines Zuführsteuervorgangs, das mit einer unabhängigen Steuerung der Durchflussrate und der Tropfengröße arbeitet.
• Fig. 10 ist ein Schema und zeigt ein lageabhängiges Sprühgerät- Steuersystem mit einer abgewandelten oder alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen I. Einführung und Gebiet
• Wie erforderlich, werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das ist jedoch so zu verstehen, dass die gezeigten Ausführungsformen nur Beispiele der Erfindung sind, die auf verschiedene Weise durchgeführt werden können. Daher sind hier gezeigte, spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend, sondern nur als Basis für die Ansprüche und als eine repräsentative Basis für die Belehrung des Fachmanns auf diesem Gebiet anzusehen, um die vorliegende Erfindung vielfältig in jeder virtuell geeigneten detaillierten Struktur anzuwenden.
• In der folgenden Beschreibung wird zur Vereinfachung und Bequemlichkeit eine bestimmte Terminologie verwendet, die nicht einschränkend sein soll. Zum Beispiel sollen die Wörter "aufwärts", "abwärts", "nach rechts" und "nach links" Richtungen in den Zeichnungen bedeuten, auf die Bezug genommen wird. Die Wörter "innerhalb" und "außerhalb" bezeichnen Richtungen zu und weg jeweils von dem geometrischen Mittelpunkt der beschriebenen Ausführungsform und deren bezeichnete Teile. Die bestimmte Terminologie enthält die speziell erwähnten Wörter, Ableitungen davon und Wörter mit einer ähnlichen Bedeutung.
• Im folgenden wird im Detail auf die Zeichnung Bezug genommen. Die Bezugsziffer 2 bezeichnet allgemein ein Steuersystem für die Durchflussrate und die Tropfengröße und insbesondere ein System, das für die unabhängige und wahlweise Steuerung für die Durchflussrate des Flüssigkeitssprühmaterials und die Tropfengröße vorgesehen ist. Das Steuersystem 2 für die Durchflussrate und die Tropfengröße steuert den Betrieb eines Sprühsystems 3. Ohne Begrenzung bei der Allgemeinheit der nützlichen Anwendung des Steuersystems 2 ist eine landwirtschaftliche Sprühanwendung dargestellt, die mit der Anwendung eines landwirtschaftlichen Sprühgeräts 4 arbeitet.
• Das Sprühsystem 3 ist im Betrieb in einem Feld 5 dargestellt, das einen Nicht- Sprühbereich 5a außerhalb einer ersten Grenze 7a, einen ersten Sprühbereich 5b an der Grenze 7a und einen zweiten Sprühbereich 5c innerhalb einer zweiten Grenze 7b darstellt. Die Sprühbereiche 5b, 5c haben verschiedene Anforderungen an die Sprühaufbringung, die durch das Sprühsteuersystem 2 berücksichtigt werden können. Das Feld 5 ist mit Feldfrüchten 9 bepflanzt.
II. Landwirtschaftliches Sprühgerät 4
• Das landwirtschaftliche Sprühgerät 4 enthält ein Fahrzeug 6 mit einem Tank 8 mit mehreren Auslegern 10. Es sind verschiedene landwirtschaftliche Sprühgeräte kommerziell verfügbar, die ein oder mehrere dieser Merkmale enthalten und daher für die Anwendung mit dem Steuersystem 2 für die Durchflussrate und die Tropfengröße geeignet sind, einschließlich Bodenfahrzeuge und Flugzeuge, die mit mehreren, individuell steuerbaren Auslegern 10 versehen sein können.
• Jeder Ausleger 10 trägt mehrere Sprühdüsenanordnungen 12, von denen jede zum Beispiel einen austauschbaren Düsenkopf 14 und ein Magnetventil 16 enthalten kann, das mit einem Düsenventil 17 verbunden sind, das eine offene und eine geschlossene Stellung einnehmen kann, entsprechend der jeweiligen Speisung oder Nichtspeisung des Magnetventils 16. Ein geeigneter, schnell abnehmbarer Düsenkopf 14 ist verfügbar von Spraying Systems Co. Of Wheaton, Illinois und beschrieben in der US4 527 745. Die Magnetventile 16 können von Kip, Inc. of Farmington, Conneticut bezogen werden und können als ein elektrisches System des Sprühfahrzeugs 6 arbeiten. Eine durch ein Magnetventil betätigte Sprühdüse ist gezeigt in der US 5 134 961 von Giles et al., die hier als Entgegenhaltung eingeführt wird. Pneumatisch oder hydraulisch betätigte Ventile könnten ebenfalls angewendet werden.
• Das landwirtschaftliche Sprühgerät 4 enthält eine Pumpe 19, die strömungstechnisch mit dem Tank 8 und einer Flüssigkeitshauptleitung 18 verbunden ist. Ein Druckregler 20 in der Flüssigkeitshauptleitung 18 kann auf einen vorbestimmten maximalen Betriebsdruck eingestellt werden, wodurch Flüssigkeit 21 im Fall eines Überdrucks in der Hauptleitung 18 durch eine Parallel- oder Rückleitung 22 zu dem Tank 8 zurückgeführt werden kann. Die Pumpe 19 kann eine veränderbare Geschwindigkeit oder einen veränderbaren Durchsatz zur Steuerung des Ausgangs von dem Tank 8 zu der Hauptleitung 18 aufweisen.
• Ein verstellbares Drosselventil 24 ist zur Steuerung des Drucks in der Hauptleitung 18 vorgesehen. Die Durchflussrate und der Druck der Flüssigkeit werden durch einen Durchflussmesser 26 bzw. einen Druckgeber 28 überwacht. Die Hauptleitung 18 kommuniziert mit mehreren Auslegerrohren 30, von denen jedes an einen jeweiligen Ausleger 10 befestigt ist und sich entlang dieses Auslegers erstreckt. Jedes Auslegerrohr 30 enthält mehrere Düsenanordnungen 12 in Abständen entlang der Ausleger 10. Es könnten verschiedene alternative Befestigungsanordnungen für die Düsenanordnungen 12 benutzt werden, die mit den Rohren 30 über Abzweigleitungen geeigneter Länge verbunden sein könnten. Die Auslegerrohre 30 kommunizieren wahlweise strömungstechnisch mit den Düsenköpfen 14 über die durch Magnetventile betätigten Düsenventile 17.
• Die Düsenanordnungen 12 könnten zur individuellen Steuerung des Sprühmaterialdrucks mit mehreren Drosselventilen 24 verbunden sein, wodurch jede Düsenanordnung 12 das Sprühmittel 15 mit einem bestimmten Spektrum der mittleren Tropfengröße ausgeben kann. Das Sprühsystem 3 kann einen oder mehrere Ausleger 10 enthalten, von denen jeder unabhängig gesteuert werden kann. Das landwirtschaftliche Sprühgerät 4 kann zum Beispiel ein Sprühgerät "EAGLE" oder "EAGLE II" sein, die von RHS, Inc. of Hiawatha, Kansas verfügbar sind.
• Wenngleich ein Bodenfahrzeug 6 dargestellt ist, könnte eine weite Vielfalt von anderen Bodenfahrzeugen bei dem Sprühsystem 3 angewendet werden.
• Außerdem könnte das Fahrzeug 6 ein Flugzeug sein, insbesondere ein Flugzeug, das für landwirtschaftliche Sprühvorgänge vorgesehen und ausgerüstet ist. Es wären ein sogenannter Starrflügler und ein Hubschrauber für eine Anwendung mit einer adaptierten Version des Sprühsystems 3 und daher für das System 2 für die unabhängige Steuerung der Durchflussrate und der Tropfengröße geeignet. Das Fahrzeug 6 könnte auch eine Kombination aus einem Sprühgerät in Form eines Anhängers oder Trailers und eines Antriebsfahrzeugs sein.
III. Steuersystem 2 für die Durchflussrate und die Tropfengröße
• Das System 2 für die unabhängige Steuerung der Durchflussrate und der Tropfengröße ist allgemein in Fig. 3 dargestellt und enthält eine zentrale Zuführsteuereinheit 32 mit einem Mikroprozessor-Chip (CPU) und notwendigen zusätzlichen Bauteilen. Die Steuereinheit 32 dient zur Durchführung der normalen Funktionen für einen Mikrocomputer, einschließlich mathematische Berechnungen, logische Operationen, Datenverarbeitung, Lese/Schreib- Vorgänge in eine geeignete Lese/Schreib-Datenspeichereinheit oder ein Bauteil 34 und zur Durchführung verschiedener Programmanweisungen.
• Eine Initialisierungs-Schnittstelle 36 ist zur Verbindung der Steuereinheit 32 mit einem Initialisier-Computer 37 verbunden, der zum Beispiel ein tragbarer Computer ist, der auf dem Gebiet der Datensammlung und dergleichen benutzt wird. Ein Benutzer-EingangslAusgangs-Modul 38 ist für den Empfang verschiedener Eingaben von einem Benutzer auf eine Vielfalt von Eingangsgeräten und zur Ausgabe von Daten von Ausgangsgeräten in einen ähnlichen weiten Bereich vorgesehen. Eine Telekommunikationseinheit mit einem Zweiweg-Funkgerät 39 ist in Fig. 3 dargestellt und dient zum Senden und zum Empfangen von Hochfrequenzsendungen mit Betriebsinformationen, (z. B. Umweltwetterbedigungen, usw.), die über eine übertragene Schnittstelleneinheit 41 in eine zentrale Zuführsteuereinheit 32 eingegeben oder aus dieser entnommen werden. Die soweit beschriebenen Bauteile sind allgemein verfügbar und in vielen Microcomputer-Systemen zu finden.
• Die Steuereinheit 32 kommuniziert mit den Magnetventilen 16 der Düsenanordnungen über einen Düsen-Betätigungsbus 40 mit mehreren elektrischen Düsenleitungen 42, die von dem Bus ausgehen und elektrisch mit den jeweiligen Magnetventilen 16 verbunden sind. Die Düsenanordnungen 12 könnten auch interaktiv und vernetzt sein zum Austausch von Daten zwischen ihnen und mit der zentralen Zuführsteuereinheit 32, indem sie mit geeigneten Microprozessor-Komponenten oder Chips versehen werden. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten könnte das Steuersystem 2 für die unabhängige Steuerung der Durchflussrate und die Tropfengröße verschiedene andere Bauteile enthalten, wie sie für bestimmte Anwendungen benötigt werden.
IV. Unabhängiger Einstellpunkt für die Durchflussrate und die mittlere Tropfengröße Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunktes
• Die Betriebsparameter des Sprühsystems 3 für die Durchflussrate und die mittlere Tropfengröße werden bestimmt durch ein Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunkts für die Durchflussrate und die Tropfengröße (Fig. 4), das eine unabhängige Steuerung der Durchflussrate und der Tropfengröße mit dem Sprühsteuersystem 2 ermöglicht. Die Durchflussrate ist definiert als die Rate (z. B. in Gallonen je Minute, Liter je Minute, usw.), mit der die Flüssigkeit 21 durch das Sprühsystem 3 fließt, gemessen durch den Durchflussmesser 26. Wie Fig. 4 zeigt, können die Einstellpunkte für die Durchflussrate und die Tropfengröße als "Eingänge" zu dem Unterprogramm für die Einstellpunkt-Änderung oder den Vorgang 66 angesehen werden, wobei die Einstellpunkte für den Arbeitszyklus und den Betriebsdruck die "Ausgänge" darstellen.
• Das Tropfengrößen-Spektrum eines Durchflussdüsenkopfes 14 ist im allgemeinen abhängig von dem Zuführdruck der Flüssigkeit, der durch das Drosselventil 24 gesteuert wird, und den Eigenschaften des Düsenkopfs 14. Derartige Daten sind normalerweise verfügbar von den Herstellern, den chemischen Herstellern für die Sprühflüssigkeit und unabhängigen Prüforganisationen. Fig. 5 zeigt zum Beispiel eine Leistungsfähigkeitskurve für den mittleren Tropfendurchmesser in Mikrometer gegenüber einem Flüssigkeitszuführdruck in Kilopascal für eine landwirtschaftliche Sprühdüse, Modell "TeeJet" XR8004, die von Spraysystems, Inc. of Wheaton, Illinois verfügbar ist, wie beschrieben in deren Datenblatt Nr. 37543-5.
• Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, steht die mittlere Tropfengröße in einem nichtlinearen Zusammenhang mit dem Druck und nimmt ab, wenn der Druck zunimmt. Dadurch können relativ kleine Druckänderungen die mittlere Sprühtropfengröße in Bereichen eines relativ niedrigen Drucks erhöhen (d. h. zur linken Seite auf der Kurve von Fig. 5).
• Die mittlere Tropfengröße ist besonders wichtig im Betrieb des Sprühsystems 3, weil sie direkt die Drifteigenschaften des Sprühmittels 15 beeinträchtigt, wobei größere Tropfen direkter herunterfallen und dadurch weniger anfällig gegenüber einer Winddrift sind. Der Einstellpunkt der volumengewichteten Tropfengröße kann einen Schwellwert enthalten, wie 10% oder ein anderer fester Prozentsatz, wobei ein vorbestimmter Prozentsatz des durch das System 3 ausgegebenen Sprühvolumens gleich oder größer wäre als eine vorbestimmte minimale Tropfengröße.
• Der Arbeitszyklus oder das Tastverhältnis kann ausgedrückt werden als der Prozentsatz der Zeit, wenn die Düsenventile 17 offen sind, verglichen mit der Gesamtzeit, (d. h. der Einzeit + Auszeit), was einem Prozentsatz an Zeit entspricht, während der ein Magnetventil 16 gespeist wird. Der Ausgang des Arbeitszyklus des Unterprogramms 66 für den Einstellpunkt der Umsetzung (Fig. 4) kann in geeignete Signale für die Magnetventile 16 umgesetzt werden, zum Beispiel durch einen Rechteckgenerator, wie er beschrieben ist in der oben genannten US 5 134 961 von Giles et al., sowie durch alternative Funktionserzeugungsschaltungen.
• Fig. 6 bezieht sich auf die Einstellpunkte für den Flüssigkeitszuführdruck, den Arbeitszyklus und die Durchflussrate und zeigt den nichtlinearen Zusammenhang der Einstellpunkte für den Flüssigkeitszuführdruck und der Einstellpunkte für den Arbeitszyklus bei bestimmten, festen Durchflussraten-Einstellpunkten für die beispielhafte Düse vom Modell XR8004. Somit entsprechen spezifische Durchflussraten, wie diejenigen, die durch sogenannte Isoquantlinien in Fig. 6 dargestellt sind, Einstellpunkten für einen spezifischen Flüssigkeitszuführdruck und Arbeitszyklus. Um eine bestimmte Durchflussrate aufrechtzuerhalten, wenn ein Einstellpunkt geändert wird, muss der andere Einstellpunkt ebenfalls geändert werden.
• Die Flüssigkeitsdurchflussrate ist abhängig von dem Arbeitsdruck und dem Arbeitszyklus, wie in Fig. 6 gezeigt. Somit erzeugt eine vorbestimmte mittlere Tropfengröße einen bestimmten Flüssigkeitszuführdruck, wodurch eine Durchflussrate dann mit dem einzigen Arbeitszyklus-Einstellpunkt erreicht wird, der die gewünschte Durchflussrate liefert. Für eine typische Düse ist die Durchflussrate dadurch nichtlinear proportional zu dem Flüssigkeitsdruck in die Düse.
• Eine wichtige Aufgabe des Unterprogramms oder des Vorgangs 66 für die Änderung des Einstellpunktes (Fig. 4) besteht darin, eine wahlweise und unabhängige Steuerung der Einstellpunkte der Durchflussrate und der Tropfengröße zu bilden, die ihre Eingaben enthalten. Somit können die Einstellpunkte für die Durchflussrate und die Tropfengröße unabhängig durch Auslösung geeigneter Änderungen in den Einstellpunkten des Arbeitszyklus und des Flüssigkeitsdrucks durch das Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunktes geändert werden. Die Methodik für das Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunktes benutzt die Leistungsdaten für den Düsenkopf 14 und kann begleitet sein durch Bezugnahme auf vorangehenden Eingangs-Look-Up-Tabellen und dergleichen, die in der Daten- Speichereinheit 34 gespeichert sein können.
• Es sei erwähnt, dass die Einstellpunkte für die Durchflussrate und die mittlere Tropfengröße selbst automatisch durch eine Vielzahl von Dateneingangsquellen erzeugt werden können, zusätzlich zu einer manuellen Eingabe. Die Eingabe kann auch von Quellen geliefert werden, wie Bodensensoren, Kameras usw. Somit kann der Initialisier-Computer 37 so programmiert werden, dass er Einstellpunkte über eine Initialisier-Schnittstelle 36 (Fig. 3) in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen in dem Feld 5 bildet. Außerdem kann, wie Fig. 3 zeigt, die zentrale Zuführsteuereinheit 32 Eingangsdaten über das Zweiweg- Funkgerät 39 durch die übertragene Datenschnittstelle 41 empfangen.
• Wenngleich ein Zweiweg-Funkgerät als ein Beispiel der Telekommunikationsmittel zum Empfang von Daten für die Eingabe zu der zentralen Zuführsteuereinheit 32 und für die Übertragung der Ausgangsdaten davon gezeigt ist, könnten andere Telekommunikationseinheiten für den Empfang und/oder die Sendung von Daten angewendet werden, wie ein drahtloses Modem-Produkt, hergestellt von John Fluke, Incorporated. of Beaverton, Oregon. Auf diese Weise könnte das landwirtschaftliche Sprühgerät 4 laufende, von einer entfernten Stelle gesendete Daten empfangen, wodurch seine Arbeitsparameter zur Berücksichtigung derartiger Änderungsbedingungen, wie der Temperatur, der Windgeschwindigkeit, der Windrichtung, usw. ständig aktualisiert werden könnten.
• Fig. 7 zeigt eine Funktionseinhüllende 44a für die Flachstrahldüse der Sprühsysteme "TeeJet" Modell XR8004, in der Parameter für den mittleren Tropfendurchmesser und die Durchflussrate gebildet werden können. Die Arbeitsbedingungsparameter in der Funktionseinhüllenden 44a werden durch Änderung der Einstellpunkte für den Arbeitszyklus und den Arbeitsdruck gebildet, die die Ausgänge des Einstellpunkt-Umsetzprogramms 66 enthält.
• Als ein Beispiel des Umsetzvorgangs 66 für den Arbeits-Einstellpunkt ist ein erster Betriebszustand C1 in Fig. 7 dargestellt und entspricht ungefähr einem mittleren Tropfendurchmesser von 450 Mikrometer und einer Durchflussrate von ungefähr 0,3 Liter je Minute. Fig. 7 zeigt Beispiele der Vorgänge und der Folgen der Einstellpunktänderung zur Änderung der Betriebsparameter gegenüber denen, die bei C1 für einen durch den zweiten Punkt identifizierten Zustand identifizieren, bei dem der mittlere Tropfendurchmesser 275 Mikrometer und der Einstellpunkt der Durchflussrate 1,6 Liter je Minute beträgt. Ein derartiger Übergang kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Zum Beispiel zeigt der Weg P1 einen direkten Weg, wobei die Einstellpunkte für den Arbeitszyklus und den Flüssigkeitsdruck gleichzeitig geändert werden, um den Übergang von dem Zustand C1 zu dem Zustand C2 zu erreichen.
• Alternativ zeigt der Weg P2 zuerst die Einstellung der Durchflussrate durch den Arbeitszyklus und danach die Einstellung der Tropfengröße durch Änderung des Flüssigkeitsdrucks. Der Arbeitszyklus wird dann eingestellt, um die Betriebszustände (Einstellpunkte) für den Zustand C2 zu erreichen.
• Ein weiterer alternativer C1-zu-C2-Weg ist mit P3 bezeichnet und zeigt sequentielle Einstellungen der mittleren Tropfengröße, die sich mit den Einstellungen der Durchflussrate ändert. Verschiedene andere Wege könnten für die Einstellung des Sprühsystems 3 zwischen den Zustände C1 und C2 und zwischen verschiedenen anderen Zustandspunkten innerhalb der Funktionseinhüllenden 44a benutzt werden. Sequentielle Einstellungen in den Einstellpunkten der Tropfengröße und der Durchflussrate könnten für eine Systemstabilität vorzuziehen sein und können mit zu P2 und P3 ähnlichen Wegen erreicht werden, jedoch mit kleineren inkrementalen Änderungen.
• Fig. 8 zeigt Betriebseinhüllende 44b, 44c des Düsenbetriebs für landwirtschaftliche Sprühdüsen für Sprühsysteme "TeeJet" Modell XR8005 bzw. Modell XR8006, zusätzlich zu dem vorangehend beschriebenen Einhüllenden der Betriebszustände 44a für die Düse gemäß dem Modell XR8004.
V. Anwendung des Steuervorgangs 60
• Fig. 9 zeigt eine beispielhafte Anwendung des Steuervorgangs 60 unter Anwendung der zentralen Steuereinheit 32 für die Erreichung eines Einstellpunktes für die gewünschten Zuführrate und eines Einstellpunktes für die mittlere Tropfengröße (VMD = volume median droplet). Das Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunktes für die Durchflussrate und die Tropfengröße, wie es oben beschrieben wurde, enthält ein Verfahren oder ein Unterprogramm 60 in dem in Fig. 9 dargestellten Vorgang zur unabhängigen Steuerung der Durchflussrate und der Tropfengröße.
• Der Zuführsteuervorgang 60 enthält im Allgemeinen ein Untersystem 62 für die Steuerung der Tropfengröße, ein Steuer-Untersystem für die Zuführrate und das Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunktes. Die Eingangsdaten zu dem Zuführsteuervorgang 60 enthalten den Einstellpunkt für die mittlere Tropfengröße und den Einstellpunkt für die Zuführrate.
• Das Untersystem 62 für die Steuerung der Tropfengröße empfängt einen Einstellpunkt für den Flüssigkeitsdruck von dem Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunktes, wie oben beschrieben, das dann in einen Druckregler 68 eingegeben wird. Ein Drosselventil-Steuersignal wird von dem Druckregler 68 zu dem Drosselventil 24 übertragen, das in der notwendigen Weise für die vorbestimmte Einstellung öffnet oder schließt, was eine Annäherung an den gewünschten Einstellpunkt für den Flüssigkeitsdruck darstellt, wie er durch das Unterprogramm 66 für die Einstellpunkt-Änderung bestimmt ist. Das Untersystem 62 für die Steuerung der Tropfengröße ist mit einem Korrigierzyklus mit einer geschlossenen Schleife versehen, das den Flüssigkeitsdruckgeber 28, den Druckregler 68 und das Drosselventil 24 zur Durchführung der benötigten Korrekturen enthält, um einen gewünschten Flüssigkeitsdruck zu erreichen und aufrechtzuerhalten.
• Der Zuführsteuervorgang 60 könnte mehrere Einstellpunkte für die Zuführrate und Einstellpunkte für die mittlere Tropfengröße (VMD) empfangen, entsprechend mehreren Auslegern 10 oder mehreren Düsenanordnungen 12. Ein derartiges Steuervorgangssystem könnte durch Anwendung mehrerer Untersysteme 62 für die Steuerung der mittleren Tropfengröße und mehrere Untersysteme 64 für die Zuführrate durchgeführt werden, wobei jedem von ihnen ein entsprechender Ausleger 10 oder eine Düsenanordnung 12 zugeordnet wäre. Weitere Komponenten, Untersysteme und Unterprogramme des Sprühsystems 3 und des Steuersystems 2 könnten daher mehrfach vorgesehen sein, um eine unabhängige und wahlweise Steuerung der Einstellpunkte für die Zuführrate und die Einstellpunkte für die mittlere Tropfengröße (VMD) der entsprechenden mehreren Ausleger 10 oder Düsen 12 durchzuführen.
• Wie in Fig. 9 gezeigt, ist die mittlere Tropfengröße abhängig von dem Flüssigkeitsdruck und den Systemeigenschaften, die bei 70 in Faktoren zerlegt werden und derartige Faktoren enthalten könnten, wie die Eigenschaften des Düsenkopfes 14, die Eigenschaften der Flüssigkeit 21 und verschiedene andere Faktoren wie Eigenschaften des landwirtschaftlichen Sprühgeräts 4 und der Umweltbedingungen. Daten für die Berechnung der Wirkungen der Eigenschaften 70 des Sprühsystems auf die Tropfengröße können in dem Steuersystem 2 für die Durchflussrate und die Tropfengröße gespeichert sein, zum Beispiel in deren Lese/Schreib-Datenspeichereinheit 34, und können mit dem Eingabe/Ausgabe-Modul 38 des Benutzers eingegeben werden.
• Der Einstellpunkt für die Zuführrate wird in eine Berechnung 76 für die Zuführrate eingegeben, die außerdem Eingangsdaten mit einer Messung 72 für die Geschwindigkeit über dem Boden des Sprühfahrzeugs 6, zum Beispiel von einem Messgerät für die Bodengeschwindigkeit auf dem Fahrzeug 6 oder von einer GPS-Quelle (wie später beschrieben), und Betriebseigenschaften 74 für das Sprühsystem wie die Anzahl, der Abstand und der Aufbau des Düsenkopfes 14, der Breite und der Höhe des Auslegers 10 und anderen Bedingungen enthalten. Die Betriebseigenschaften 74 für das Sprühsystem sind besonders wichtig, wenn das Fahrzeug 6 ein Flugzeug ist, das sich bei unterschiedlichen Höhen über dem Feld 5 befinden kann. Derartige Sprühsystem-Eigenschaften 74 können von der Lese/Schreib- Datenspeichereinheit 34 abgeleitet oder in einer anderen geeigneten Weise geliefert werden. Die Feldbedingungen 75 werden ebenfalls in die Berechnung 60 für die Zuführrate eingegeben.
• Die Berechnung 76 für die Zuführrate überträgt ein Signal zu dem Durchflussregler 78 und einen Einstellpunkt für die Durchflussrate zu dem Unterprogramm 66 für die Einstellpunkt-Änderung, wie oben beschrieben. Der Durchflussregler 78 kann einen Funktionsgenerator und ein Verstärkersystem, wie sie beschrieben sind in der US 5 134 961 von Giles, oder einem anderen geeigneten Funktionsgenerator enthalten. Die von dem Durchflussregler 78 ausgegebenen Signale werden durch die einzigen Düsenleitungen 42 zu den Düsen-Magnetventilen 16 verteilt, die zusammen einen Düsenbus 40 bilden.
• Das Untersystem 64 für die Steuerung der Zuführrate enthält ein Korrektursystem für die Durchflussrate mit einer geschlossenen Schleife mit dem Durchflussregler 78, Düsenmagnetventilen 16 und dem Durchflussmesser 26, wobei der Durchflussregler 78 einen anfänglichen oder vorangegangenen angenäherten Arbeitszyklus-Einstellpunkt von dem Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunktes enthält. Es erfolgen ständige Korrekturen für die Durchflussrate durch Änderung der Signale zu den Magnetventilen 16 für den Arbeitszyklus. Es sei erwähnt, dass die durch den Durchflussregler 78 übertragenen Arbeitszyklus-Signale zwischen einem relativ niedrigen oder Null- Prozentsatz der Zeit "offene Düse" und einem relativ hohen Prozentsatz oder sogar einem ständig offenen Zustand der Düsenventile 17 liegen können.
• Die Wirkungen der zusätzlichen Faktoren auf die Zuführrate, wie die Bodengeschwindigkeit des Sprühfahrzeugs 6, die Eigenschaften der Düsen 14 und der Ausleger 10, die Feldbedingungen 75 und die Umgebungsbedingungen, werden bei der Berechnung der Zuführrate bei 80 berücksichtigt.
• Es sei bemerkt, dass die Einstellpunkte für die Zuführrate und die Tropfengröße mit der zentralen Zuführsteuereinheit 32 und insbesondere ihr Unterprogramm 66 für die Änderung des Einstellpunktes wahlweise und unabhängig voneinander eingestellt werden können, das die erforderlichen Einstellungen für die Einstellpunkte des Drucks und des Arbeitszyklus mittels des Drosselventils 24 bzw. des Durchflussreglers 78 liefert. Es sei erwähnt, dass der Zuführsteuervorgang 60 mit dem Steuersystem 2 einschließlich der Zuführsteuereinheit 32 oder mit einem anderen geeigneten Steuersystem durchgeführt werden kann, wie ein anderer Typ einer programmierbaren Steuereinheit.
VI. Erste alternative Ausführungsform eines lageabhängigen Sprühsteuersystems 202
• Ein lageabhängiges Sprühgerät-Steuersystem mit einer ersten modifizierten oder alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 10 dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 202 bezeichnet. Was das vorangehend beschriebene Steuersystem 2 für die Durchflussrate und die Tropfengröße betrifft, enthält das lageabhängige Sprühgerät-Steuersystem 202 die beispielhafte Anwendung des Steuervorgangs 60, der als Eingänge die Einstellpunkte für die Zuführrate und die Tropfengröße empfängt und die benötigten Steuersignale für die unabhängige Steuerung der Durchflussraten und der Tropfengrößen liefert. Außerdem ist, wie in Fig. 10 gezeigt, die Bodengeschwindigkeit des Sprühgeräts 4 ein weiterer Faktor, der in dem Zuführsteuervorgang in der Bestimmung des Einstellpunktes für die Zuführrate berücksichtigt werden muss.
• Der Einstellpunkt für die Tropfengröße und der Einstellpunkt für die Zuführrate können automatisch aus den vom Benutzer bestimmten Eigenschaften eines vorbestimmten Betrags und Lage des Sprühbelags auf einem besonderen Feld ermittelt werden. Derartige, vom Benutzer bestimmte Eigenschaften können der Nicht-Sprühbereich 5a, der außerhalb einer ersten Grenze 7a liegt, und der erste Sprühbereich 5b sein, wobei eine vorbestimmte Zuführrate und ein Spektrum der Tropfengröße benötigt werden. Das Feld 5 kann auch einen zweiten Sprühbereich 5c enthalten, in dem eine verringerte Sprühzuführrate benötigt wird. Die Anzahl der Bereiche des Feldes 5, die sich ändernden Mengen von Sprühmaterial je Flächeneinheit und unterschiedliche Tropfengrößen empfangen sollen, ist praktisch unbegrenzt und kann an eine weite Vielfalt von unterschiedlichen Feldbedingungen angepasst sein.
• Jeder Sprühbereich kann vorbestimmten Betriebszuständen entsprechen, die in dem Steuersystem 202 gespeichert sind. Zum Beispiel können Zustände C1 und C2 (Fig. 7) Sprühbereichen 5b, 5c entsprechen, wobei das Steuersystem 202 automatisch eine Zustandsänderung auslöst, wenn das Fahrzeug einen der Sprühbereiche verlässt und in einen anderen hineinfährt. Das Steuersystem 202 kann individuell die Düsenanordnungen 12 steuern. Wenn zum Beispiel das Fahrzeug 6 eine Sprühbereichsgrenze mit einem Teil der Sprühschwade in einem ersten Sprühbereich und einem Teil in einem anderen überfährt, könnte mehrere Betriebszustände gleichzeitig durch das Steuersystem 202 durchgeführt werden. Als ein weiteres Beispiel kann ein relativ niedriger Prozentsatz der Tropfengröße (z. B. 10%) neben dem Nicht-Sprühbereich 5a notwendig sein, um die Probleme mit einer möglichen Sprühmitteldrift zu minimieren.
• Das Steuersystem 202 enthält eine Computereingabe 204, die eine Eingabe von dem Benutzer-Eingabe/Ausgabe-Modul 38 und der Initialisierungsschnittstelle 36 empfängt. Zum Beispiel kann eine derartige Eingabe die Zuführdurchflussrate für einen bestimmten Bereich des Feldes 5, das Spektrum der Tropfengröße des Sprühmaterials und die Lagen der Sprühbereichsgrenzen 7a, 7b enthalten.
• Die Lage des Sprühgeräts 4 kann durch die geographische Breite und die geographische Länge oder durch andere geeignete Mittel für die Identifizierung der geographischen Lagen ermittelt werden.
• Ein typisches, erwünschtes Steuerergebnis für das Sprühgerät, das gleichzeitig mit dem System 202 gebildet werden könnte, könnte folgendes enthalten:
• (1) Die Zuführung einer vorbestimmten Menge an Sprühmaterial in einem bestimmten geographischen Bereich, d. h. etwa bei dem Einstellpunkt der Zuführrate für die verschiedenen Feldbereiche 5b, 5c,
• (2) Ein Gradient des Sprühbelags mit verringerter Menge und einem weiteren Größenspektrum mit verringerter Drift in Randbereichen des Feldes, wie neben der Grenze 7a des Nicht-Sprühbereichs 5a und
• (3) Eine geringere oder keine Aufbringung von Sprühmaterial in Nicht- Sprühbereichen, wie 5a unterhalb der Grenze 7a.
• Ein mathematisches Modell für den Transport und die Drift des Sprühmaterials wird angewendet und empfängt als einen Eingang Daten 210 für das Sprühsystem und den Fahrzeugaufbau, die die Luftströmungseigenschaften des Sprühfahrzeugs 6, die Richtung und die Fahrgeschwindigkeit des Sprühfahrzeug 6 und das Gewicht und die Schwankung des Sprühfahrzeugs 6 enthalten können. Umgebungsbedingungen 214 können Windgeschwindigkeit, Turbulenz, Windrichtung, relative Feuchtigkeit, usw., sein und werden in das Modell 206 für den Transport und die Drift des Sprühmittels eingegeben. Außerdem können die Ausrichtung, die Höhe und der Abstand der Sprühausgabe 15 von den Düsenköpfen 14, Feldbedingungen, wie die Topographie und die Vegetation in den zu sprühenden Bereichen und umgebenden Bereichen und die Flüssigkeitseigenschaften der Sprühmischung den Transport und die Ablage des Sprühmittels 15 beeinflussen. Das Steuersystem 202 kann einige oder alle diese Faktoren zur unabhängigen Steuerung der Zuführsteuerung, der Einstellpunkte für die Zuführdurchflussrate und die Tropfengröße benutzen. Das Modell 206 für den Transport und die Drift des Sprühmittels kann ein Modell FSCBG (Forest Service Cramer-Barry- Graham) sein, das durch den U.S. Forest Service entwickelt wurde.
• Ein Einstellpunkt-Berechnungsvorgang 212 ist für die Erzeugung der Einstellpunkte für die Zuführrate und die Tropfengröße für den Vorgang 60 für die Zuführsteuerung durch Berechnung der Menge und der Lage des Sprühbelags vorgesehen, wie bei 218. Es erfolgt eine Prüfung für die gewünschte Leistungsfähigkeit bei 220 und eine geeignete Einstellung für die Einstellpunkte. Die Einstellpunkte für die Zuführrate und die Tropfengröße werden danach bei 222 berechnet.
• Eine GPS-Einheit 208 ist vorgesehen zur Ermittlung der Lage, der Bodengeschwindigkeit und der Trajektorie (Kurvenfahrten) des Fahrzeugs 6 und überträgt Daten zu den Einstellpunkt-Berechnungsvorgang 212. Wenn sich das Sprühfahrzeug 6 bewegt, werden die laufende Zuführrate des Sprühmaterials und das Spektrum der Tropfengröße durch das Sprühtransportmodell 206 zusammen mit den vorangehend beschriebenen Modelleingängen zur Voraussage der Lage, der Menge und der Verteilung und der Aufbringung des derzeit ausgegebenen Sprühmittels ausgewertet. Derartige Voraussagen werden zu dem Einstellpunkt des Berechnungsvorgangs 212 für die Zuführrate und die Tropfengröße übertragen, der die tatsächliche Wirkung mit der gewünschten Wirkung vergleicht und die Einstellpunkte für die Zuführrate und die Einstellpunkte für die Tropfengröße im Bedarfsfall einstellt.
• Ein Datenrecorder 216 ist vorgesehen für die Überwachung, die Protokollierung und die Aufzeichnung der Fahrzeugbedingungen, der Fahrzeuglage, der Fahrzeug-Bodengeschwindigkeit, der Sprühmaterial-Zuführrate, des Tropfengrößenspektrums, des Auslegerdrucks, der Ausleger-Durchflussrate und anderen relevanten Betriebsdaten.
• Im Betrieb, insbesondere mit einer schnellen Fahrzeugbewegung, wird die Zeit für den Sprühmitteltransport von den Düsen zu den Sprühbereichen 5b, 5c, zusammen mit den Zeitverzögerungen in der Betätigung der Düsenventile 17 und der Drosselventile 24 häufig erfordern, dass der Einstellpunkt- Berechnungsvorgang 212 vorausgesagte zukünftige Einstellpunkte erzeugt. Das Steuersystem 202 kann auf diese Weise sich im voraus an unterschiedliche Bedingungen anpassen, im Gegensatz zu einem reinen Reagieren auf die Bedingungen. Das Steuersystem 202 benutzt automatisch Informationen, wie die Geschwindigkeit des Sprühfahrzeugs 6, zur Bestimmung der künftigen Trajektorie des Fahrzeugs 6, während das Transportmodell 206 zur Bestimmung der Einstellpunkte der künftigen Zuführrate und der Einstellpunkte der zukünftigen Tropfengröße benutzt wird.
• Das ist so zu verstehen, dass, wenngleich bestimmte Formen der vorliegenden Erfindung hier dargestellt und beschrieben wurden, die Erfindung nicht auf hier beschriebene und dargestellte spezielle Formen oder eine Anordnung von Teilen beschränkt sein soll.

Claims (10)

1. Steuersystem für die Strömungsgeschwindigkeit und die Tropfengröße für ein Sprühsystem mit einer Sprühflüssigkeitsquelle (8), Förderdruckmitteln (19) für die Sprühflüssigkeitsquelle und einer Düsenanordnung (12), die mit der Sprühflüssigkeitsquelle verbunden ist und einen Düsenkopf (14) und ein Düsenventil (17) aufweist, das zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Lage verstellbar ist, mit:

- Steuermitteln (16) für den Einstellpunkt des veränderbaren Arbeitszyklus zum Öffnen und Schließen des Düsenventils zur Änderung des Timing derer Öffnungs- und Schließ-Arbeitszyklen,

- Steuermitteln (24) für den Einstellpunkt des veränderbaren Förderdrucks durch Änderung des Förderdrucks der Sprühflüssigkeit und einer Zuführsteuereinheit (32) mit:

(1) Mitteln zum Empfang eines Einstellpunktes für die Strömungsgeschwindigkeit,

(2) Mitteln zum Empfang eines Einstellpunktes für das Volumen der mittleren Tropfengröße und

(3) einem Unterprogramm (66) für die Umsetzung des Einstellpunktes zum Empfang der Einstellpunkte für die Strömungsgeschwindigkeit und das Volumen der mittleren Tropfengröße als Eingänge und zur unabhängigen Steuerung der Steuermittel für den Einstellpunkt des veränderbaren Arbeitszyklus und der Steuermittel für den Einstellpunkt des veränderbaren Förderdrucks zur Bildung einer unabhängigen Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit und der Tropfengröße.

2. Steuersystem nach Anspruch 1 mit:

einem Druckregler (68), der den Einstellpunkt für den Sprühflüssigkeitsdruck empfängt und wirkungsmäßig mit den Steuermitteln für den Druckeinstellpunkt verbunden ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 2 mit:

einem Druckgeber (28) für die Sprühflüssigkeit zur Lieferung eines Signals, das dem Druck der Sprühflüssigkeit entspricht, wobei der Druckgeber für die Sprühflüssigkeit mit der Drucksteuereinheit in einem Unterprogramm mit einer geschlossenen Rückkopplungsschleife mit der Drucksteuereinheit und den Steuermitteln für den Einstellpunkt des Drucks der Sprühflüssigkeit verbunden ist, um den Einstellpunkt für den Förderdruck der Sprühflüssigkeit zu steuern.

4. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche mit Mitteln zur Eingabe der Düseneigenschaften in die Zuführsteuereinheit.

5. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei:

die Zuführsteuereinheit Berechnungsmittel (76) für die Zuführgeschwindigkeit aufweist zum Empfang eines Einstellpunktes für die Zuführungsgeschwindigkeit und zum Liefern eines Eingangs zu dem Unterprogramm für die Einstellpunkt-Umsetzung zu Bestimmung eines Einstellpunktes für die Strömungsgeschwindigkeit, und einem oder mehreren Mitteln aus der Gruppe, die aus folgenden Merkmalen besteht: ein Durchflussregler (78), der mit den Berechnungsmitteln für die Zuführgeschwindigkeit und mit dem Unterprogramm für die Einstellpunkt- Umsetzung verbunden ist, zur Lieferung eines Arbeitszyklus-Signals zu dem Düsenventil aufgrund der Eingänge von der Berechnung der Zuführgeschwindigkeit und dem Unterprogramm für die Einstellpunkt- Umsetzung, ein Durchflussmesser (26), der mit der Sprühflüssigkeitsquelle verbunden ist und ein Signal zu dem Durchflussregler liefert, ein Rückkopplungs-Unterprogramm mit einer geschlossenen Schleife, das zur Aufrechterhaltung einer relativ konsistenten Strömungsgeschwindigkeit der Sprühflüssigkeit durch die Düse mit dem Durchflussmesser verbunden ist, und Mittel (74) zur Eingabe der Betriebseigenschaften des Sprühsystems in die Berechnungsmittel für die Zuführgeschwindigkeit.

6. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei:

die Düsenanordnung eine Funktionseinhüllende (44a) aufweist, die durch die Parameter für das Volumen der mittleren Tropfengröße und die Strömungsgeschwindigkeit definiert ist.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, wobei die Zuführsteuereinheit Mittel zur Änderung eines ersten Betriebszustandes des Sprühsystems in einen zweiten Betriebszustand in der Funktionseinhüllenden der Düsenanordnung enthält.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, wobei:

die Zuführsteuereinheit Mittei zur gleichzeitigen Einstellung des mittleren Tropfengrößen-Durchmessers und der Strömungsgeschwindigkeit, wenn die Steuereinheit die Betriebszustände des Sprühsystems von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand ändert, und optional Mittel zur Speicherung der Funktionseinhüllenden für mehrere Sprühdüsen aufweist.

9. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche mit Mitteln zur Steuerung der Zuführsteuereinheit in Abhängigkeit von einer Lage des Sprühsystems relativ zu der Lage der Sprühbelagsaufbringung.

10. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei:

die Zuführsteuereinheit Mittel zur Bestimmung der Lage des Sprühsystems und/oder Mittel zur Kommunikation von Daten zu und von dem Steuersystem enthält.