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Dispositif de détection de corps étrangers pour une moissonneuse.
L'invention concerne un dispositif de détection de corps étrangers dans un flux de produit de récolte, qui est transportée par un tambour de transport et un tambour de précompactage qui laissent entre eux une ouverture de transport de largeur adaptée au débit de produit de récolte, comportant un détecteur de métal couvrant l'ouverture de transport, constitué d'au moins un aimant permanent qui s'étend transversalement par rapport à la direction de transport et est disposé avec un pôle à proximité de l'ouverture de transport et dirigé vers celleci,
et autour duquel est disposé un bobinage de détection dont le signal de détection de métal est amené à un contacteur à valeur de seuil dont le signal de sortie attaque un moyen de débranchement qui arrête le tambour de transport lorsque le signal de détection de métal dépasse une valeur de seuil prédéterminée.
Un tel dispositif de détection de corps étrangers est décrit dans DD 247 117 A3, dans lequel un détecteur de métal est disposé dans un tambour de transport qui coopère avec un tambour de précompactage, et donc le signal de détection est en permanence mesuré et comparé à une valeur de seuil prédéterminée avec, en cas de dépassement de celle-ci, l'émission d'un signal de débranchement au dispositif de transport. En outre, une accélération du tambour de précompactage, perpendiculairement à la direction de transport de la récolte, est en permanence mesurée et envoyée en parallèle avec le signal de détection, à un comparateur de valeur de seuil. Ce dispositif de détection de corps étranger convient pour des moissonneuses qui transportent un flux de produit de récolte sensiblement constant à vitesse une sensiblement identique.
Comme une discontinuité déterminée du flux de produit de récolte, provoquée par un corps étranger, provoque une accélération du tambour de compactage correspondant à la vitesse de la matière, la sensibilité de
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la réponse à faible vitesse de la matière est relativement faible.
En outre, les signaux parasites que détecte le détecteur de métal suite à des vibrations et à des inhomogénéités magnétiques dans le tambour de précompactage sont d'autant plus grands que la section transversale du flux de matière, c'est-à-dire la distance du tambour de précompactage au détecteur de métal, est plus petite, et que le transport de matière, c'est-à-dire la vitesse de rotation des tambours, s'effectue plus rapidement, de sorte qu'il faut régler chaque fois la valeur de seuil fixe prédéterminée au-delà de la hauteur de l'amplitude des parasites dans lesdites circonstances, et dans les autres cas on n'obtient qu'une sensibilité de réponse relativement faible.
Comme le détecteur de métal n'est orienté vers l'ouverture de transport que par un pôle, le champ suivant la direction du transport pénètre dans l'ouverture, sur une grande largeur et avec un gradient correspondant relativement petit, et également dans la zone du tambour de précompactage. Pour ces raisons, d'une part la grandeur du signal qui est crée par un corps étranger magnétisable est proportionnellement faible, et des parasites sont en permanence créés par les nervures du tambour de précompactage couvertes par le champs magnétique et par des inhomogénéités du tambour de précompactage, de sorte que la difficulté de séparer les signaux de corps étrangers est doublée.
L'objet de l'invention est, partant du dispositif de détection de corps étrangers décrit au début, de l'améliorer de manière à augmenter sa capacité de discrimination.
La solution de cet objet consiste en ce que l'aimant permanent est disposé au milieu de l'évidement d'une culasse en U en matériau ferromagnétique, les extrémités libres des ailes de la culasse formant des pôles secondaires qui, par rapport à la direction de transport, se terminent en amont et en aval du pôle médian.
Des développements avantageux sont repris dans les
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revendications subsidiaires.
En outre, le signal de position de l'indicateur de position est avantageusement utilisé pour contrôler la sensibilité de réponse en fonction du signal du détecteur du métal de telle sorte que, lorsque l'ouverture de transport de matière entre le tambour de transport et le tambour de précompactage est étroite, de même que lorsqu'intervient un évènement ayant une influence perturbatrice importante sur le détecteur de métal, le seuil de réponse soit abaissé et inversement.
Dans un mode de réalisation, le signal du détecteur de métal est filtré avant le contacteur à valeur de seuil par un filtre de fréquences, qui laisse passer une plage utile de fréquences du signal, et les fréquences de filtrage du filtre de fréquences sont commandées en fonction du signal de vitesse.
La vitesse d'avancement de la récolte est déduite de manière connue directement à partir du tambour de transport ou du tambour de précompactage, par une sonde de vitesse de rotation. Le signal de vitesse ainsi obtenu est si nécessaire redressé et filtré, et ensuite utilisé pour contrôler la sensibilité de réponse en fonction des signaux du détecteur de métal, et éventuellement pour contrôler en plus un signal d'accélération provenant d'un signal de position d'un indicateur de position du tambour de précompactage. Il est ainsi possible de définir une valeur de seuil, chaque fois adaptée à la vitesse de matière, audessus de laquelle un signal de débranchement est émis, et chaque fois légèrement au-dessus du niveau des signaux parasites, ce qui fournit une grande sensibilité de réponse dans toute la plage de travail.
En outre, les signaux du détecteur de métal et le signal d'accélération de l'indicateur de position sont évalués de manière séparée, et les signaux de débranchement apparaissant éventuellement sont amenés ensemble à une fonction OU, tandis qu'une adaptation spécifique aux deux niveaux de signaux parasites chaque fois présents, du
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détecteur de métal et du signal d'accélération, est réalisée et qu'une sensibilité de réponse élevée est ainsi apportée dans toute la plage de travail pour les deux signaux.
La sensibilité de réponse aux signaux utiles du détecteur de métal et/ou de l'indicateur de position est renforcée par un filtrage passe-bande, par lequel les fréquences de filtrage sont modifiées par la vitesse de transport mesurée, et de préférence de manière proportionnelle à cette dernière, de manière à réaliser un filtrage du signal utile qui soit chaque fois adapté au spectre effectif des signaux parasites et du signal utile, et à fournir un meilleur écart constant par rapport aux parasites lorsqu'ensuite la discrimination des valeurs de seuil de l'amplitude s'effectue comme prévu.
Comme les fréquences parasites apparaissant de manière particulièrement forte dans les signaux de détection viennent des nervures du tambour de transport et du tambour de précompactage, dans un mode de réalisation préféré le filtre du signal de détection présente deux sections de suppression des fréquences parasites, dont les plages d'absorption de fréquence sont chacune contrôlées en fréquence par un indicateur de rotation associé à chacun des deux tambours.
Un autre mode de réalisation consiste à obtenir automatiquement la valeur du seuil d'amplitude à partir du niveau de parasite dans les signaux de détection, en formant cette valeur de seuil chaque fois proportionnellement à, ou à un écart prédéterminé du niveau de parasite redressé et lissé.
Un développement avantageux consiste à fermer la culasse en forme de U qui entourne chaque fois du côté frontal l'agencement à aimant, en protégeant le champ magnétique, la paroi ferromagnétique frontale de la culasse étant de préférence plus écartée de l'aimant permanent que les ailes de la culasse. Cette protection frontale du champ magnétique à l'encontre des pièces magnétisables de la
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machine réduit l'influence parasite de cres dernières.
Un autre développement avantageux du dispositif consiste à agencer à intervalle l'un à la suite de l'autre plusieurs aimants permanents de polarité alternée, transversalement à la direction du transport de la matière coupée, et à les entourer individuellement de bobinages de détection, qui sont branchés ensemble à polarité alternée de préférence en série. Il s'est avéré opportun de choisir l'écartement mutuel des aimants permanents sensiblement en fonction de l'importance de leur dimension dans la direction du transport. L'écartement des ailes de la culasse par rapport aux aimants permanents correspond de manière opportune sensiblement à la moitié de cette dimension.
L'agencement d'aimants de polarité alternée dans une distribution appropriée en longueur compense les perturbations provoquées dans la zone du champ par les pièces de machine en rotation, et pour un choix approprié du dimensionnement du découpage des aimants, il permet une distribution pratiquement régulière de la sensibilité de détection sur toute la largeur de transport de la matière découpée.
Des modes de réalisation avantageux du dispositif sont représentés aux figures 1 à 7.
La figure 1 représente en section transversale un dispositif de transport avec les émetteurs de signaux ;
La figure 2 représente un premier mode de réalisation d'un agencement de détection à aimant, agrandi et en coupe ;
La figure 3 représente un second mode de réalisation d'un agencement de détection à aimant, en coupe ;
La figure 4 représente un schéma bloc du dispositif ;
La figure 5 représente une variante d'un détail du schéma bloc ;
La figure 6 représente en élévation une partie de l'agencement à aimant ; et
La figure 7 représente une partie frontale de l'agencement à aimant.
En figure 1 est représenté en coupe transversale un
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dispositif de transport pour produit de récolte (20), par exemple de la paille qui est amenée par un tambour de transport entrainé (21) et un tambour de précompactage (22) et d'autres tambours, à un mécanisme de hachage (23) duquel est extrait le produit haché (20A). Le tambour de précompactage (22) est poussé par un ressort (F) qui est placé sensiblement perpendiculairement à la direction de transport, en direction du tambour de transport (21), et il est monté coulissant ou pivotant dans le sens de la force du ressort. Le dispositif de détection de corps étrangers sert d'une part à protéger le mécanisme de hachage, en particulier les lames et la contre-lame, et à maintenir des pièces métalliques éloignées de l'aliment haché obtenu.
Pour cette raison, le dispositif de débranchement d'un accouplement et de mise en service d'un frein du tambour de transport est conçu avec une vitesse de réaction sur le système d'entraînement telle que des corps étrangers indésirables, qui ont été découverts lors du passage sur les tambours (21, 22), ne parviennent pas au mécanisme de hachage (23) et puissent être éliminés de la matière transporté après un court fonctionnement en sens inverse du tambour de transport (21). Comme, dans une moissonneuse moderne, les vitesses de transport atteignent de 1 à 4 m/s, on ne dispose que d'une fraction de seconde pour effectuer un débranchement sûr du dispositif de transport.
Comme détecteur de métal (1), il est prévu dans le tambour de transport (21) un agencement d'aimant permanent et de bobinages électriques d'induction, dont la caractéristique commune de détection spatiale correspond sensiblement à la distribution de champ à deux lobes représentée, qui est représentée par des lignes de champ de même sensibilité. La caractéristique du champ de détection, qui est déterminée par les deux pôles secondaires de l'aimant qui sont disposés en amont et en aval du pôle médian, traverse l'ouverture de transport entre les tambours (21,22), dont la largeur (W) peut varier dans une large plage entre par exemple 20 et 150 mm. Cela entraîne
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que, pour une grande largeur d'ouverture, en particulier dans la zone éloignée de l'ouverture, il existe une plus faible sensibilité de détection.
Il est clair que les nervures des deux tambours métalliques de transport, même si elles sont configurées en forme hélichoïdale, créent certaines déformations du champ magnétique qui induisent dans la bobine de détection chaque fois des signaux à fréquence parasite fonction de la vitesse de rotation et du nombre des nervures. Les effets inductifs de sections de nervures entrant et sortant simultanément se compensent ici en grande partie ; ainsi, la forme en double lobe du champ magnétique a un effet de réduction des perturbations. De plus, tant les modifications de largeur de l'ouverture lors des déplacements des tambours provoqués par des variations d'arrivée de matière, que les différences locales du matériau des tambours, fournissent des signaux parasites sporadiques et moins fréquents que les autres signaux.
Un indicateur magnétique de vitesse de rotation (3), dont la fréquence et l'amplitude du signal correspondent à la vitesse de rotation, est disposé sur le tambour de transport (21). Un détecteur magnétique de vitesse de rotation (30) peut également être disposé sur le tambour de précompactage (22), ce qui présente des avantages lorsqu'apparaît un glissement différentiel relativement élevé entre le tambour de transport et le tambour de précompactage.
Un indicateur de position (4), qui est de préférence un potentiomètre, est disposée sur le tambour de précompactage (22). A partir de la position angulaire de ce potentiomètre de rotation, il est ainsi possible d'obtenir en permanence une mesure de la largeur (W) de l'ouverture de transport, qui sert au contrôle de la sensibilité de réponse.
Les signaux des indicateurs (1,3, 30,4) sont amenés à l'entrée d'un dispositif de commande (ST), dont la sortie commande la mise en et hors service de l'accouplement du tambour de transport (21).
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La figure 2 représente le détecteur de métal (1) en détail, en coupe verticale dans un mode de réalisation préféré. L'aimant (M) est inséré dans une culasse (J) en forme de U, avec un pôle libre et l'autre pôle disposé centralement, les extrémités libres de la culasse étant configurées en forme de corne polaire et formant des pôles secondaires (PZ, PA) de l'agencement à aimant, orientés du côté amont et du côté aval du parcours de transport. La culasse (J) est fabriquée en acier doux coulé, et est dimensionnée en section transversale de façon suffisante pour que pratiquement la totalité du champ y soit dirigée vers les cornes polaires et qu'une protection visàvis de l'extérieur soit assurée.
Les deux pôles secondaires (PZ, PA) sont de préférence quelque peu en retrait par rapport au pôle médian (PM) que forme l'extrémité de l'aimant, et leurs surfaces frontales descendent latéralement, de telle sorte que les trois surfaces polaires de tous les pôles (PZ, PM, PA) soient situées sensiblement à même distance en-dessous de la surface intérieure du tambour de transport (21), sur un cercle intérieur. On obtient ainsi deux lobes de champ magnétique qui sont orientés sous une inclinaison d'environ 10 à 200 dans la direction d'amenée ou de sortie du parcours de transport.
L'écartement mutuel des pôles (PZ, PM, PA) est choisi de manière adaptée à la largeur du parcours de transport (B).
Autour de l'aimant (M) est formé le bobinage de détection (sol) qui, lorsqu'un objet ferromagnétique est déplacé dans le parcours de transport (B), émet un signal de détection changeant deux fois de direction, en fonction de la modification du champ magnétique.
La figure 3 représente un autre mode de réalisation du détecteur de métal (1*), qui présente deux bobinages de détection (SZ, SA), dont chacun est bobinée autour d'une aile de la culasse, et donc d'une aile de pôle secondaire. Cela offre la possibilité tout d'abord d'obtenir la même
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caractéristique de détection qu'avec l'agencement de la figure 2, grâce au fait que les signaux des deux bobinages (SZ, SA) sont évalués dans le même sens, c'est-à-dire additivement. La caractéristique de sensibilité correspond alors environ aux deux distributions de champ magnétique en forme de lobe (NF) dans la zone proche des pôles, qui sont représentées en trait interrompu.
Ensuite, on obtient la possibilité supplémentaire d'évaluer de manière différentielle les signaux des bobinages de détection (SZ, SA). La caractéristique de réception (FF) correspond alors non à la configuration de la distribution du champ magnétique à proximité des pôles, mais à la paire de lignes de champ entourant la culasse (J). Cette distribution de sensibilité présente ainsi une profondeur de pénétration considérablement plus importante dans le parcours de transport (B). Ce mode de raccordement offre donc son utilité particulière lorsque la piste de transport (B) est réglée large. De cette manière, avec les deux types de raccordement, on peut obtenir des résultats optimaux de détection tant lorsque l'ouverture de transport est réglée étroite que lorsqu'elle est réglée large.
La figure 4 donne un schéma bloc du dispositif de commande (ST), avec des touches d'introduction (8,9) raccordées, des indicateurs (2,3, 30,4), des éléments de réglage et d'affichage (6,7, 11,5, 14). Les groupes fonctionnels représentés dans le dispositif de commande (ST) peuvent être des circuits physiques ou être formés par des parties du programme du processeur de commande (STP), tandis que les signaux analogiques des indicateurs (1,4) préamplifiés et filtrés suivant les circonstances, sont repris par le processeur (STP) par l'intermédiaire d'un multiplexeur et d'un convertisseur analogiquenumérique, et sont transformés conformément aux autres fonctions.
Le contrôle du traitement du signal dans le dispositif de commande (STP) s'effectue principalement en fonction d'un signal de vitesse d'avancement (GS, TS). Celui-ci peut en principe être obtenu à partir d'une partie parasite du
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signal du détecteur de métal (MS), qui est produite par les lamelles d'un des tambours. Dans le dispositif représenté, il est cependant prévu un émetteur distinct (3) de vitesse de rotation dont la fréquence et/ou l'amplitude du signal sont proportionnelles à la vitesse de rotation du tambour de transport. Le signal de l'émetteur de vitesse de rotation (3) est converti en un signal de vitesse (GS) par un convertisseur fréquencetension (F/U) ou par un redresseur.
Le cas échéant des circuits correspondants sont également raccordés à la suite du second émetteur de vitesse de rotation (30), de sorte qu'en particulier des signaux de vitesse (GS1, TS1) sont créés qui servent à contrôler une bande filtrante qui élimine les perturbations provoquées par le tambour de précompactage.
L'indicateur de position (4) est raccordé au dispositif de commande (ST) de tel sorte que son signal de position (PS) correspond sensiblement à la largeur de l'ouverture de transport entre les tambours de transport. Ce signal de position (PS) sert d'une part au contrôle du traitement du signal de détection de métal (MS) du détecteur de métal (2), et il est également avantageusement transformé luimême pour la reconnaissance de corps étranger, en particulier nonmétallique, et à cet effet, un signal d'accélération (BS) est formé à partir du signal de position (PS), par les deux différencéateurs (D1, D2) raccordés l'un à la suite de l'autre.
Le signal d'accélération (BS) et le signal de détection de métal (MS) de la bobine de détection (S1) sont chacun traités de manière similaire, en étant conduits chacun successivement à travers un amplificateur (lav, 4V) asservi associé et un filtre de fréquences (1F, 4F) asservi, et sont ensuite envoyés à un circuit de valeur de seuil (lys, 4S) associé. Les signaux de sortie des circuits de valeur de seuil (lys, 4S) sont amenés ensemble à travers une porte OU (G1), et ainsi amenés à l'entrée du processeur du commande (STP), suite à quoi celui-ci actionne l'aimant de
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débranchement (11) qui arrête le transporteur. Pour la commande de l'aimant de débranchement, on utilise de préférence un circuit à excitation rapide connu.
Le contrôle de l'amplificateur de signaux (1V, 4V) s'effectue de telle sorte que son amplification est d'autant plus petite que la vitesse de transport est plus grande, et donc que le signal de vitesse (GS) est plus grand. Sur le plan de la technique de circuit, cela est résolu en ce que le signal de vitesse est envoyé à un amplificateur à rétroaction (RV) dont le signal de rétroaction (RS) attaque un diviseur de tension asservi (R, RT) qui est constitué d'une résistance (R) et d'un transistor MOSFET (RT), de telle sorte que le signal apparaissant sur le diviseur de tension correspond à une tension de référence fixe (UR).
Le signal de rétroaction (RS) ainsi obtenu est envoyé à titre de signal de commande aux amplificateurs de signaux (1V, 4V) ainsi que de même à chaque diviseur de tension (R1, RT1i R4, RT4) configuré de manière correspondante, dont le signal de sortie est alors amplifié.
Le contrôle du filtre de fréquences (1F, 4F) s'effectue suivant le type de filtre immédiatement avec le signal de vitesse analogique (GS) et/ou avec le signal de rétroaction (RS) créé à partir du précédent de la manière décrite, de sorte que les fréquences limites et la largeur de bande du filtre sont proportionnelles à la grandeur du signal de vitesse, en particulier lorsque ce filtre est constitué d'éléments RC à résistances asservies.
En variante, on prévoit des filtres asservis à capacité ; ceuxci (indiqués en trait interrompu) doivent être contrôlés directement par les signaux d'horloge de vitesse (TS, TS1) qui sont obtenus à partir des signaux des sondes de vitesse de rotation (3,30) chaque fois par un redresseur et un amplificateur (SV). De cette manière, l'ensemble des paramètres de filtrage sont toujours proportionnels aux signaux d'horloge et ainsi réglés en fonction de la vitesse de transport de la récolte, qui est
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également proportionnelle à la hauteur des fréquences parasites et à la pente des flancs d'un signal utile que produit un corps étranger.
Il est en outre prévu de renforcer, chaque fois en fonction du signal de position (PS), le facteur d'amplification de l'amplificateur (1V) du signal de détection de métal (MS), pour compenser la réduction de sensibilité du détecteur de métal (1) lorsque la largeur de l'ouverture devient plus grande. De manière simple, ce signal de position (PS) est envoyé par l'intermédiaire d'un diviseur de tension approprié, à un transistor MOSFET (MT) d'un diviseur de tension à contreréaction (RG, MT) de l'amplificateur de signaux (1V), suite à quoi le contreréaction est réduite lorsque le signal de position (PS) augmente.
Dans un autre mode de réalisation, il est prévu de ne pas maintenir constante la valeur de seuil (SW) du contacteur à valeur de seuil (S) du signal de détection de métal (MS), mais de la former automatiquement à partir du niveau des signaux parasites de ce signal (MS). A cet effet, le signal amplifié dans l'amplificateur de signaux (1V) et non filtré est redressé et écrêté par un redresseur écrêteur (SG), et la tension de sortie ainsi obtenue du redresseur de signaux, amplifiée d'un facteur pouvant être prédéterminé dans un amplificateur (v), est envoyée en tant que valeur de seuil (SW) au contacteur à valeur de seuil (lys) du signal de détection de métal (MS). Le facteur d'amplification est facilement déterminé par l'intermédiaire d'une résistance réglable (EP).
Au cas où il existe un niveau élevé de parasites dans le signal d'accélération (BS), un circuit correspondant ou le même circuit de création automatique d'une valeur de seuil peut également être utilisé pour une détermination de la valeur de seuil du second contacteur à valeur de seuil (4S).
Lorsque le tambour de précompactage est relativement large, un indicateur de position peut être disposé
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avantageusement de chacun des deux côtés, leur signaux étant associés l'un à l'autre, de préférence de manière additive.
Les touches d'introduction (8,9) servent à donner un signal de signalisation d'une mise en marche du dispositif de transport et à donner un signal de fonctionnement en sens inverse, lorsqu'un obstacle a été découvert. A cet effet, le processeur de commande commande les aimants de commande (6,7) de manière appropriée. Il est en outre prévu que, chaque fois qu'un corps étranger a été découvert, le processeur de commande (STP) alimente en courant un témoin de signalisation (14) jusqu'à ce que le fonctionnement en sens inverse se produise, lui-même indiqué par le second témoin de signalisation (5).
La configuration avantageuse du détecteur de métal avec une caractéristique en double lobe fournit, lors de l'entrée d'une pièce métallique, chaque fois deux fois une pointe de tension positive et une pointe de tension négative. Pour cette raison, il est avantageusement prévu de soumettre le signal de détection de métal amplifié et filtré à un redressement en onde pleine dans un circuit redresseur (1G), avant de l'envoyer au contacteur à valeur de seuil (1S). Les circuits raccordés en aval de l'amplificateur de signaux (W), à savoir le filtre (1F) le redresseur en onde pleine (1G), le contacteur à valeur de seuil (1S) et le redresseur-écrêteur (5G) avec l'amplificateur (G) sont représentés sous la forme d'un module d'évaluation (AB) encadré.
La figure 5 représente un schéma bloc détaillé d'un traitement additif et d'un traitement soustractif des signaux de détection (MSZ, MSA) des deux bobinages de détection (SZ, SA) de la figure 3.
Les signaux de détection (MSZ, MSA) sont chacun amplifiés dans un amplificateur de signaux (1V, 2V) asservi. Les signaux de sortie des amplificateurs de signaux (1 V, 2V) sont additionnés dans un circuit de sommation (SW3, SW4) en un signal somme (SS) qui est envoyé
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au premier module d'évaluation (1AB) dont le premier signal de détection (DA1) correspond en pratique à celui du module a d'évaluation de la figure 4.
En outre, le signal de sortie inversé (I) de l'amplificateur de signaux (2V) est repris dans un second circuit de sommation (SW1, SW2) en même temps que le signal de sortie de l'autre amplificateur de signaux (1V) pour fournir un signal différence (DS) qui est envoyé à un second module d'évaluation (2AB). Le second signal de détection (DA2) qu'émet ce second module d'évaluation (2AB) est envoyé avec le premier signal de détection (DA2), en étant éventuellement libéré en alternance par une porte ET, dans la porte OU (G1*) en tant que signal de débranchement au processeur de commande. Une commande de la libération de l'un ou de l'autre signal de détection peut s'effectuer par un signal qui est obtenu pour une largeur d'ouverture prédéterminée, à partir du signal de détection de position.
La sortie du second module d'évaluation (2AB) est de même envoyée à la porte OU (G1*), dont la sortie signale la présence d'un signal de détection significatif au processeur de commande.
La figure 6 représente une partie d'un agencement préféré de plusieurs aimants permanents (Ml, M2) de polarité alternée, l'un à la suite de l'autre dans la direction transversale par rapport au parcours de transport (B). Les bobinages de détection (sol, S2) sont placés autour des aimants permanents individuels (M1, M2) et raccordés électriquement, de préférence en série à polarité alternée, de sorte que les signaux utiles s'additionnent et que les signaux parasites se compensent au moins partiellement. L'écartement (DA) de chacun des aimants permanents voisins (M1, M2) l'un par rapport à l'autre correspond opportunément à sensiblement la largeur (MB) de ces aimants dans la direction de transport de la matière coupée, dans laquelle il faut rechercher des corps étrangers.
Sur le côté frontal de la culasse (J) en forme de U, cette dernière est refermée par une paroi de culasse (JW)
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de protection. Celle-ci est de manière opportune écartée relativement fort de l'aimant permanent (M1) d'extrémité, pour que le champ magnétique ne soit pas considérablement affaibli du côté des extrémités de la zone de transport. L'écartement de la paroi frontale (AS) correspond sensiblement au double de la largeur (MB) de l'aimant permanent (Ml) dans la direction de transport de la matière coupée.
La figure 7 représente une coupe VII-VII dans la zone
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d'extrémité de l'agencement à aimant, avec la paroi frontale de culasse (JW). La paroi de culasse (JW) s'écarte de plus en plus de l'aimant permanent (Ml) en direction de l'extrémité de son aile, car elle est inclinée d'environ 30 vers l'extérieur.
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Device for detecting foreign bodies for a harvester.
The invention relates to a device for detecting foreign bodies in a flow of crop product, which is transported by a transport drum and a precompaction drum which leave between them a transport opening of width adapted to the flow rate of crop product, comprising a metal detector covering the transport opening, consisting of at least one permanent magnet which extends transversely to the direction of transport and is arranged with a pole close to the transport opening and directed towards it ,
and around which is placed a detection coil whose metal detection signal is supplied to a threshold value contactor whose output signal attacks a disconnection means which stops the transport drum when the metal detection signal exceeds a predetermined threshold value.
Such a device for detecting foreign bodies is described in DD 247 117 A3, in which a metal detector is arranged in a transport drum which cooperates with a precompaction drum, and therefore the detection signal is continuously measured and compared with a predetermined threshold value with, if it is exceeded, the emission of a disconnection signal to the transport device. In addition, an acceleration of the precompaction drum, perpendicular to the direction of transport of the crop, is continuously measured and sent in parallel with the detection signal, to a threshold value comparator. This foreign body detection device is suitable for harvesters which transport a substantially constant crop flow at a substantially identical speed.
As a determined discontinuity in the flow of crop product, caused by a foreign body, causes an acceleration of the compacting drum corresponding to the speed of the material, the sensitivity of
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the low speed response of the material is relatively weak.
In addition, the parasitic signals detected by the metal detector following vibrations and magnetic inhomogeneities in the precompaction drum are all the greater as the cross section of the material flow, i.e. the distance from the precompaction drum to the metal detector, is smaller, and the transport of material, i.e. the speed of rotation of the drums, takes place more quickly, so that the fixed threshold value predetermined beyond the height of the amplitude of the parasites in said circumstances, and in other cases only a relatively low response sensitivity is obtained.
As the metal detector is only oriented towards the transport opening by a pole, the field in the direction of transport enters the opening, over a large width and with a corresponding relatively small gradient, and also in the area of the precompaction drum. For these reasons, on the one hand, the magnitude of the signal which is created by a magnetizable foreign body is proportionally small, and parasites are permanently created by the ribs of the precompaction drum covered by the magnetic field and by inhomogeneities of the drum. precompaction, so that the difficulty of separating signals from foreign bodies is doubled.
The object of the invention is, starting from the foreign body detection device described at the beginning, to improve it so as to increase its capacity for discrimination.
The solution of this object consists in that the permanent magnet is placed in the middle of the recess of a U-shaped cylinder head made of ferromagnetic material, the free ends of the wings of the cylinder head forming secondary poles which, relative to the direction transport, end upstream and downstream of the middle pole.
Advantageous developments are included in the
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subsidiary claims.
In addition, the position signal of the position indicator is advantageously used to control the response sensitivity as a function of the metal detector signal so that when the material transport opening between the transport drum and the Precompaction drum is narrow, just as when an event having a major disturbing influence on the metal detector occurs, the response threshold is lowered and vice versa.
In one embodiment, the metal detector signal is filtered before the threshold contactor by a frequency filter, which passes a useful range of signal frequencies, and the filtering frequencies of the frequency filter are controlled by speed signal function.
The speed of advance of the harvest is deduced in a known manner directly from the transport drum or the precompaction drum, by a rotation speed sensor. The speed signal thus obtained is if necessary rectified and filtered, and then used to control the response sensitivity as a function of the signals from the metal detector, and optionally to additionally control an acceleration signal originating from a position signal d '' a precompaction drum position indicator. It is thus possible to define a threshold value, each time adapted to the speed of the material, above which a disconnection signal is emitted, and each time slightly above the level of the parasitic signals, which provides a high sensitivity of response throughout the working range.
In addition, the signals from the metal detector and the acceleration signal from the position indicator are evaluated separately, and any disconnection signals that may appear are brought together to an OR function, while a specific adaptation to both parasitic signal levels whenever present, from
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metal detector and acceleration signal, is achieved and a high response sensitivity is thus provided throughout the working range for the two signals.
The sensitivity to response to useful signals from the metal detector and / or the position indicator is enhanced by bandpass filtering, by which the filtering frequencies are modified by the measured transport speed, and preferably in a proportional manner to the latter, so as to carry out a filtering of the useful signal which is each time adapted to the effective spectrum of the parasitic signals and of the useful signal, and to provide a better constant deviation with respect to the parasites when then the discrimination of the threshold values of the amplitude is performed as expected.
As the parasitic frequencies appearing particularly strongly in the detection signals come from the ribs of the transport drum and the precompaction drum, in a preferred embodiment the filter of the detection signal has two parasitic frequency suppression sections, the frequency absorption ranges are each frequency controlled by a rotation indicator associated with each of the two drums.
Another embodiment consists in automatically obtaining the amplitude threshold value from the noise level in the detection signals, by forming this threshold value each time in proportion to, or to a predetermined deviation from the rectified noise level and smooth.
An advantageous development consists in closing the U-shaped cylinder head which surrounds each time on the frontal side the magnet arrangement, by protecting the magnetic field, the front ferromagnetic wall of the cylinder head being preferably further away from the permanent magnet than the breech wings. This frontal protection of the magnetic field against the magnetizable parts of the
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machine reduces the parasitic influence of last cres.
Another advantageous development of the device consists in arranging at intervals one after the other several permanent magnets of alternating polarity, transverse to the direction of transport of the cut material, and in surrounding them individually with detection coils, which are connected together with alternating polarity preferably in series. It has proved appropriate to choose the mutual spacing of the permanent magnets substantially according to the importance of their dimension in the direction of transport. The spacing of the cylinder head wings with respect to the permanent magnets corresponds in a timely manner substantially to half this dimension.
The arrangement of magnets of alternating polarity in an appropriate length distribution compensates for the disturbances caused in the field area by the rotating machine parts, and for an appropriate choice of the dimensioning of the cutting of the magnets, it allows a practically regular distribution. detection sensitivity over the entire transport width of the cut material.
Advantageous embodiments of the device are shown in Figures 1 to 7.
Figure 1 shows in cross section a transport device with the signal transmitters;
FIG. 2 represents a first embodiment of a magnet detection arrangement, enlarged and in section;
FIG. 3 shows a second embodiment of a magnet detection arrangement, in section;
FIG. 4 represents a block diagram of the device;
FIG. 5 represents a variant of a detail of the block diagram;
Figure 6 shows in elevation part of the magnet arrangement; and
Figure 7 shows a front part of the magnet arrangement.
In Figure 1 is shown in cross section a
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transport device for harvesting product (20), for example straw which is conveyed by a driven transport drum (21) and a precompaction drum (22) and other drums, to a chopping mechanism (23) from which the chopped product (20A) is extracted. The precompaction drum (22) is pushed by a spring (F) which is placed substantially perpendicular to the direction of transport, towards the transport drum (21), and it is mounted sliding or pivoting in the direction of the force of the spring. The foreign body detection device serves on the one hand to protect the chopping mechanism, in particular the blades and the counter blade, and to keep metal parts away from the chopped food obtained.
For this reason, the device for disconnecting a coupling and activating a brake on the transport drum is designed with a reaction speed on the drive system such as undesirable foreign bodies, which have been discovered during of passage on the drums (21, 22), do not reach the chopping mechanism (23) and can be removed from the transported material after a short operation in the opposite direction of the transport drum (21). Since transport speeds reach 1 to 4 m / s in a modern harvester, there is only a fraction of a second to safely disconnect the transport device.
As a metal detector (1), there is provided in the transport drum (21) an arrangement of permanent magnet and electric induction coils, the common characteristic of spatial detection of which corresponds substantially to the field distribution with two lobes. represented, which is represented by field lines of the same sensitivity. The characteristic of the detection field, which is determined by the two secondary poles of the magnet which are arranged upstream and downstream of the middle pole, crosses the transport opening between the drums (21,22), the width of which ( W) can vary in a wide range between for example 20 and 150 mm. This implies
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that, for a large opening width, in particular in the zone remote from the opening, there is a lower detection sensitivity.
It is clear that the ribs of the two metal transport drums, even if they are configured in helichoidal form, create certain deformations of the magnetic field which induce in the detection coil each time signals with parasitic frequency depending on the rotation speed and the number of ribs. The inductive effects of sections of ribs entering and leaving simultaneously are largely offset here; thus, the double lobe shape of the magnetic field has an effect of reducing disturbances. In addition, both the changes in width of the opening during movements of the drums caused by variations in the material arrival, as well as the local differences in the material of the drums, provide sporadic and less frequent spurious signals than the other signals.
A magnetic speed indicator (3), the frequency and amplitude of the signal of which corresponds to the speed, is arranged on the transport drum (21). A magnetic speed sensor (30) can also be arranged on the precompaction drum (22), which has advantages when there is a relatively high differential slip between the transport drum and the precompaction drum.
A position indicator (4), which is preferably a potentiometer, is arranged on the precompaction drum (22). From the angular position of this rotation potentiometer, it is thus possible to permanently obtain a measurement of the width (W) of the transport opening, which is used to control the response sensitivity.
The indicator signals (1,3, 30,4) are brought to the input of a control device (ST), the output of which controls the coupling of the transport drum coupling (21) .
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Figure 2 shows the metal detector (1) in detail, in vertical section in a preferred embodiment. The magnet (M) is inserted in a U-shaped yoke (J), with one free pole and the other pole centrally arranged, the free ends of the yoke being configured in the shape of a polar horn and forming secondary poles ( PZ, PA) of the magnet arrangement, oriented upstream and downstream side of the transport route. The cylinder head (J) is made of cast mild steel, and is dimensioned in cross section enough so that almost the entire field is directed towards the pole horns and that protection from the outside is ensured.
The two secondary poles (PZ, PA) are preferably somewhat set back from the middle pole (PM) formed by the end of the magnet, and their front surfaces descend laterally, so that the three polar surfaces of all the poles (PZ, PM, PA) are located substantially the same distance below the interior surface of the transport drum (21), on an interior circle. Two magnetic field lobes are thus obtained which are oriented at an inclination of about 10 to 200 in the direction of arrival or departure from the transport route.
The mutual spacing of the poles (PZ, PM, PA) is chosen to suit the width of the transport path (B).
Around the magnet (M) is formed the detection coil (ground) which, when a ferromagnetic object is moved in the transport path (B), emits a detection signal changing direction twice, depending on the modification of the magnetic field.
FIG. 3 shows another embodiment of the metal detector (1 *), which has two detection coils (SZ, SA), each of which is wound around a wing of the cylinder head, and therefore of a wing of secondary pole. This first offers the possibility of obtaining the same
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detection characteristic only with the arrangement of FIG. 2, thanks to the fact that the signals of the two windings (SZ, SA) are evaluated in the same direction, that is to say additively. The sensitivity characteristic then corresponds approximately to the two lobe-shaped magnetic field distributions (NF) in the region near the poles, which are shown in broken lines.
Then there is the additional possibility of differential evaluation of the signals from the detection coils (SZ, SA). The reception characteristic (FF) then corresponds not to the configuration of the distribution of the magnetic field near the poles, but to the pair of field lines surrounding the yoke (J). This sensitivity distribution thus presents a considerably greater penetration depth in the transport path (B). This connection method therefore offers its particular utility when the transport track (B) is set wide. In this way, with both types of connection, optimal detection results can be obtained both when the transport opening is set narrow and when it is set wide.
Figure 4 gives a block diagram of the control device (ST), with input keys (8,9) connected, indicators (2,3, 30,4), adjustment and display elements (6 , 7, 11.5, 14). The functional groups represented in the control device (ST) can be physical circuits or be formed by parts of the program of the control processor (STP), while the analog signals of the indicators (1,4) preamplified and filtered according to the circumstances, are taken over by the processor (STP) via a multiplexer and an analog-to-digital converter, and are transformed in accordance with the other functions.
The signal processing control in the control device (STP) is mainly controlled according to a forward speed signal (GS, TS). This can in principle be obtained from a parasitic part of the
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signal from the metal detector (MS), which is produced by the slats of one of the drums. In the device shown, however, there is provided a separate speed transmitter (3) whose frequency and / or amplitude of the signal are proportional to the speed of rotation of the transport drum. The signal from the speed transmitter (3) is converted into a speed signal (GS) by a frequency converter (F / U) or by a rectifier.
If necessary, corresponding circuits are also connected following the second speed transmitter (30), so that in particular speed signals (GS1, TS1) are created which are used to control a filter band which eliminates the disturbances caused by the precompaction drum.
The position indicator (4) is connected to the control device (ST) so that its position signal (PS) corresponds substantially to the width of the transport opening between the transport drums. This position signal (PS) is used on the one hand to control the processing of the metal detection signal (MS) of the metal detector (2), and it is also advantageously transformed itself for the recognition of foreign bodies, in particular nonmetallic , and for this purpose, an acceleration signal (BS) is formed from the position signal (PS), by the two differentiators (D1, D2) connected one after the other.
The acceleration signal (BS) and the metal detection signal (MS) of the detection coil (S1) are each treated in a similar way, being each driven successively through an associated servo amplifier (lav, 4V) and a frequency filter (1F, 4F) controlled, and are then sent to an associated threshold value circuit (lys, 4S). The output signals of the threshold value circuits (lys, 4S) are brought together through an OR gate (G1), and thus brought to the input of the control processor (STP), whereupon the latter activates the '' magnet
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disconnection (11) which stops the transporter. For the control of the disconnection magnet, a known rapid excitation circuit is preferably used.
The signal amplifier (1V, 4V) is controlled so that its amplification is smaller the higher the transport speed, and therefore the higher the speed signal (GS) . In terms of circuit technology, this is resolved in that the speed signal is sent to a feedback amplifier (RV) whose feedback signal (RS) drives a servo voltage divider (R, RT) which is consisting of a resistor (R) and a MOSFET transistor (RT), so that the signal appearing on the voltage divider corresponds to a fixed reference voltage (UR).
The feedback signal (RS) thus obtained is sent as a control signal to the signal amplifiers (1V, 4V) as well as to each correspondingly configured voltage divider (R1, RT1i R4, RT4), the the output signal is then amplified.
The frequency filter (1F, 4F) is checked according to the type of filter immediately with the analog speed signal (GS) and / or with the feedback signal (RS) created from the previous one as described, so that the limiting frequencies and the bandwidth of the filter are proportional to the magnitude of the speed signal, in particular when this filter consists of RC elements with controlled resistors.
As a variant, capacity-controlled filters are provided; these (indicated in dashed lines) must be controlled directly by the speed clock signals (TS, TS1) which are obtained from the signals of the rotational speed probes (3.30) each time by a rectifier and an amplifier (SV). In this way, all the filtering parameters are always proportional to the clock signals and thus adjusted as a function of the transport speed of the crop, which is
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also proportional to the height of the parasitic frequencies and to the slope of the sides of a useful signal produced by a foreign body.
It is also planned to reinforce, each time as a function of the position signal (PS), the amplification factor of the amplifier (1V) of the metal detection signal (MS), to compensate for the reduction in sensitivity of the detector. metal (1) when the width of the opening becomes larger. In a simple manner, this position signal (PS) is sent via an appropriate voltage divider to a MOSFET transistor (MT) of a feedback negative voltage divider (RG, MT) of the amplifier. signals (1V), as a result of which the feedback is reduced when the position signal (PS) increases.
In another embodiment, provision is made not to keep the threshold value (SW) of the threshold value contactor (S) of the metal detection signal (MS) constant, but to automatically form it from the level parasitic signals of this signal (MS). For this purpose, the signal amplified in the signal amplifier (1V) and unfiltered is rectified and clipped by a clipping rectifier (SG), and the output voltage thus obtained from the signal rectifier, amplified by a factor which can be predetermined in an amplifier (v), is sent as a threshold value (SW) to the threshold value contactor (lys) of the metal detection signal (MS). The amplification factor is easily determined via an adjustable resistance (EP).
If there is a high level of noise in the acceleration signal (BS), a corresponding circuit or the same circuit for automatic creation of a threshold value can also be used for determining the threshold value of the second threshold value contactor (4S).
When the precompaction drum is relatively large, a position indicator can be arranged
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advantageously on each of the two sides, their signals being associated with each other, preferably in an additive manner.
The input keys (8, 9) are used to give a signal to signal that the transport device has been started and to give an operating signal in the opposite direction when an obstacle has been discovered. To this end, the control processor controls the control magnets (6,7) appropriately. It is further provided that, each time a foreign body has been discovered, the control processor (STP) supplies current with a warning lamp (14) until operation in the opposite direction occurs. even indicated by the second signal lamp (5).
The advantageous configuration of the metal detector with a double lobe characteristic provides, when entering a metal part, each time twice a positive voltage spike and a negative voltage spike. For this reason, it is advantageously planned to subject the amplified and filtered metal detection signal to full wave rectification in a rectifier circuit (1G), before sending it to the threshold value contactor (1S). The circuits connected downstream of the signal amplifier (W), namely the filter (1F) the full wave rectifier (1G), the threshold value contactor (1S) and the rectifier-clipper (5G) with l amplifier (G) are represented in the form of a framed evaluation module (AB).
FIG. 5 represents a detailed block diagram of an additive processing and of a subtractive processing of the detection signals (MSZ, MSA) of the two detection coils (SZ, SA) of FIG. 3.
The detection signals (MSZ, MSA) are each amplified in a signal amplifier (1V, 2V). The output signals of the signal amplifiers (1 V, 2V) are added in a summing circuit (SW3, SW4) into a sum signal (SS) which is sent
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to the first evaluation module (1AB) whose first detection signal (DA1) corresponds in practice to that of the evaluation module a in FIG. 4.
In addition, the inverted output signal (I) of the signal amplifier (2V) is taken up in a second summing circuit (SW1, SW2) at the same time as the output signal of the other signal amplifier (1V ) to provide a difference signal (DS) which is sent to a second evaluation module (2AB). The second detection signal (DA2) emitted by this second evaluation module (2AB) is sent with the first detection signal (DA2), possibly being released alternately by an AND gate, in the OR gate (G1 * ) as a disconnection signal to the control processor. A command to release one or the other detection signal can be carried out by a signal which is obtained for a predetermined opening width, from the position detection signal.
The output of the second evaluation module (2AB) is likewise sent to the OR gate (G1 *), the output of which signals the presence of a significant detection signal to the control processor.
FIG. 6 shows part of a preferred arrangement of several permanent magnets (Ml, M2) of alternating polarity, one after the other in the transverse direction relative to the transport path (B). The detection coils (ground, S2) are placed around the individual permanent magnets (M1, M2) and electrically connected, preferably in series with alternating polarity, so that the useful signals add up and the parasitic signals compensate for each other. less partially. The spacing (DA) of each of the neighboring permanent magnets (M1, M2) relative to each other conveniently corresponds to substantially the width (MB) of these magnets in the direction of transport of the cut material, in which you have to look for foreign bodies.
On the front side of the U-shaped cylinder head (J), the latter is closed by a cylinder wall (JW)
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protection. This is conveniently spaced relatively high from the end permanent magnet (M1), so that the magnetic field is not considerably weakened on the side of the ends of the transport zone. The spacing of the front wall (AS) corresponds substantially to twice the width (MB) of the permanent magnet (Ml) in the direction of transport of the cut material.
Figure 7 shows a section VII-VII in the area
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end of the magnet arrangement, with the cylinder head front wall (JW). The breech wall (JW) deviates more and more from the permanent magnet (Ml) towards the end of its wing, because it is inclined about 30 outward.