BR0202755B1 - sistema de controle automÁtico de altura de partes componentes de um equipamento. - Google Patents

Description

"SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO."

Refere-se a presente invenção, de uma forma geral, a umsistema de controle automático de altura de partes componentes de. umequipamento e, mais especificamente, a um sistema de controle automático dealtura de barras de pulverização que pode ser instalado em um pulverizadorparticularmente projetado para possibilitar uma aplicação eficiente de defensivosquímicos, o qual é, proporcionado com dispositivos de controle que possibilitammanter a altura da barra de pulverização em relação ao solo ou planta o mais constante possível. Cabe salientar que este sistema pode ser instalado emqualquer equipamento composto por partes móveis que necessite de controle dealtura em relação a um plano pré-definido, porém no escopo da presenteinvenção será focalizada sua aplicação em um pulverizador agrícola.

Como é de conhecimento dos técnicos no assunto, no Brasil émuito comum plantação em terrenos inclinados e com curvas de nível paracontrole da erosão causada pela água das chuvas. Esses plantios são,geralmente, feitos em terraços de base larga que acompanham curvas de. níveldo solo. Normalmente, os agricultores plantam e/n linha reta transpondo essascurvas de nível e os pulverizadores devem atravessá-la também, realizando simultaneamente o trabalho de pulverização.

Os equipamentos convencionais dotados de barras depulverização e que realizam esse trabalho de pulverização apresentamsuspensões, sejam elas de mola ou amortecedores ou ambos, as quaisproporcionam às barras alguma estabilidade quando opepam em. terrenosregulares. Assim, o solo que apresenta muitas irregularidades, entre elas ascurvas de nível anteriormente referidas, dificulta o movimento e a estabilidadedo equipamento pulverizador.

É sabido que neste campo da técnica, a qualidade dapulverização depende muito do operador e das condições de operação, onde anão manutenção da altura das barras de pulverização em relação ao soloimplica em queda na eficiência da aplicação.

Atualmente um problema muito comum que ocorre com ospulverizadores agrícolas consiste na dificuldade de manter estável a altura dasbarras de pulverização em relação ao solo ou ν planta e na dificuldade detranspor curvas de nível sem que as barras encostem-se ao solo, o que exigemuita atenção, cuidado e treinamento do operador do equipamento agrícolapara estes problemas, além de sua tarefa de dirigir o equipamento.

Com isso o operador deve ficar atento ao alinhamento dadireção entre as fileiras de plantas e também procura controlar a altura dasseções da barra de pulverização para mantê-la sem tocar no solo e em umaaltura apropriada acima das plantas. Estas operações combinadas sãocomplexas e causam grandes erros e variabilidade de aplicação química,resultando em uma distribuição imprópria e aumento da deriva, que seconcretiza na elevação dos custos da pulverização.

A carta patente Pl 9302507 apresenta um conjunto eletro-mecânico para manter as barras de pulverização de um pulverizador de barrasconvencional a uma altura de trabalho pré-estabelecida com relação ao solo eas plantas. Neste documento, o dispositivo em questão apresenta basicamenteuma pluralidade de sensores de altura dispostos ao longo do comprimento deseções de barras, uma unidade de processamento central eletricamenteconectada aos referidos sensores e uma pluralidade de atuadores mecânicosrespondendo a sinais de comando proveniente da unidade de processamentocentral para abaixar e/ou levantar porções das barras em função dasirregularidades detectadas pelos sensores de altura.

Apesar de amplamente utilizada a solução apresentada nestedocumento, não isenta o operador do gerenciamento do sistema, pois odispositivo apenas monitora o funcionamento do equipamento, medianteparâmetros pré-estabelecidos, cujas informações recebidas são imediatamentetransformadas em comandos que acionam a barra de pulverização para cima oupara baixo, sem uma prévia interpretação da situação de momento doequipamento. Dessa forma, o operador tem que ficar atento ao percurso doimplemento, antevendo situações de eventual desnível brusco do solo, tal comouma curva de nível ou outras irregularidades do solo, que possa fazer com queas barras de pulverização se choquem com o referido solo.

É, pois, um dos objetivos da presente invenção prover umsistema de controle automático de altura de partes componentes de umequipamento que venha gerenciar os sinais provenientes de sensores do tipoultra-som ou similares e que seja capaz de decidir, através de uma rotinainterna, a melhor condição de levante e/ou abaixamento das partes móveis(barras de um pulverizador ou parte dela) de acordo com a interpretação dossinais recebidos.

Outro objetivo da presente invenção é prover um sistema decontrole automático de altura de partes componentes de um equipamento queseja auto-suficiente e capaz de imitar um operador treinado, no que tange aocontrole de inclinação das seções das barras de pulverização, a fim deacompanhar as irregularidades do terreno ou desviar de algum obstáculo quevenha se interpor na direção de caminhamento do equipamento de pulverização,mantendo suas barras sempre estabilizadas.

Esses e outros objetivos e vantagens da presente invençãosão alcançados com um sistema de controle automático de altura de partescomponentes de um equipamento que uma pluralidade de sensores distribuídosao longo da estrutura móvel a ter sua altura monitorada, estando ditos sensoresconectados eletricamente a uma unidade de processamento de altura que, porsua vez, está eletricamente conectada a um painel de controle; sendo que aunidade de processamento de altura recebe os sinais provenientes dosdetectores de medida de altura, constituídos por hastes telescópicas articuladasnas estruturas móveis, as quais através de dispositivos eletro-hidráulicos,sincroniza o acionamento dos sensores ultra-som para medir a distância que asestruturas móveis estão em relação ao solo ou vegetação.

A seguir a presente invenção será descrita com referênciaaos desenhos anexos, nos quais:

A figura 1 representa uma vista esquemática de um conjuntode barras de pulverização provido de sensores adequadamente distribuídos econectados a respectivos elementos eletro-hidráulicos que executam o trabalhode levantar e abaixar as barras de pulverização;

A figura 1a representa um detalhe ampliado do conjuntohidráulico que promove o deslocamento angular relativo das barras depulverização;

A figura 2 representa uma vista esquemática da interação dosistema de controle automático de altura com os demais componentesinstalados nas barras de um pulverizador agrícola; e

A figura 3 representa as diferentes faixas de atuação docontrole de altura das barras de pulverização.

De acordo com estas ilustrações, o sistema de controleautomático de altura de partes componentes de um equipamento, objeto dapresente invenção, é compreendido por apresentar nas barras de pulverização 1e 2 uma pluralidade de sensores 3 do tipo ultra-som conectados eletricamente auma unidade de processamento de altura 4 que por sua vez está eletricamenteconectada a um painel de controle 5. Os sensores de ultra-som 3 estão divididosem igual número para as duas barras 1 e 2.

A unidade de processamento de altura 4 recebe os sinaisprovenientes de detectores de medida de altura, constituídos por hastestelescópicas 6 articuladas nas barras de pulverização 1 e 2, onde através dedispositivos eletro-hidráulicos 7, sincroniza o acionamento dos sensores ultra-som 3 para medir a distância que as barras 1 e 2 estão em relação ao solo ouvegetação.

Dessa forma, a unidade de processamento de altura 4,através de uma rotina própria compara as medidas de altura medida através decada sensor 3 das barras 1 e 2 com um valor de altura pré definido, o qual éfornecido pelo operador do equipamento a unidade de processamento de altura4, através do teclado alfa-numérico 5a presente no painel de controle 5. Caso ovalor de altura medido por algum dos sensores 3 for menor que o valor prédefinido, a unidade de processamento de altura 4 envia sinais de comando aosdispositivos eletro-hidráulicos 7 para corrigir, aumentando a altura da barracorrespondente 1 ou 2.

Em cada barra 1 e 2, o dispositivo eletro-hidráulico 7 em15 questão, comanda um atuador hidráulico 8, que estando conectado a umaválvula reguladora de vazão, é responsável por levantar ou abaixar a respectivabarra 1 e 2, de acordo com a variação do comprimento verificada em cada hastetelescópica 6, que também se encontra interligada à unidade de processamentode altura 4.

20 Para o caso onde o valor de altura medido através dos

sensores 3 esteja maior que o valor pré definido, a rotina da unidade deprocessamento de altura 4 verifica se todos os sensores 3 da barra 1 ou 2correspondente estão medindo alturas maiores também. Caso a medida dealtura de algum sensor 3 já esteja igual ao valor pré definido, a unidade de25 processamento de altura 4 não envia sinais de comando aos dispositivos eletro-hidráulicos 7. Caso contrário os dispositivos eletro-hidráulicos 7 são acionadospara corrigir a variação verificada, diminuindo a altura da barra 1 ou 2correspondente.Para todos os casos de comparação da medida de altura como valor pré definido, a rotina da unidade de processamento automático de altura4 é comparar o erro entre o valor pré definido e o valor medido.

O valor do erro em percentagem do valor da altura prédefinido, causa uma tomada de decisão, a qual vai ou não corrigir a altura dasbarras 1 ou 2 e ainda vai determinar o tempo de acionamento dos dispositivoseletro-hidráulicos 7 de correção da altura das barras 1 ou 2, respectivamente.

Para tomar esta decisão, a unidade de processamentoautomático de altura 4 utiliza o valor pré-definido da altura, ilustrado em A nafigura 3, e calcula 3 faixas de controle, utilizando valores de percentagem daaltura pré-definida.

Na faixa que eqüivale a 10% do valor da altura pré-definida,ilustrado em B na figura 3, a unidade de processamento automático de altura 4,através de sua rotina interna, decide que a barra 1 ou 2 está posicionada naposição pré-definida.

A segunda faixa é calculada entre 10 e 25% do valor de alturapré-definido, ilustrado em C na figura 3, e a unidade de processamentoautomático de altura 4, através de sua rotina interna, toma a decisão de corrigira altura das barras 1 e/ou 2 suavemente, criando um atraso para acionar odispositivo eletro-hidráulico 7 da barra 1 ou 2 correspondente.

Nesta faixa, a unidade de processamento automático dealtura 4, através de sua rotina interna, diminui a velocidade de deslocamento dabarra 1 ou 2, utilizando o recurso do controle tipo PWM no dispositivo eletro-hidráulico 7 de controle das barras 1 e 2, respectivamente.

A freqüência foi ajustada para permitir a utilização decomponentes eletro-hidráulicos normalmente utilizados neste tipo de máquina.

A terceira faixa é calculada entre 25% e 50% do valor programado, ilustrado emD na figura 3, e para esta faixa, a unidade de processamento automático dealtura 4, através de sua rotina interna, toma a decisão de controle com menortempo de atraso, em relação à faixa anterior (C). Nesta faixa a velocidade deacionamento da barra correspondente 1 e 2 também é maior.

Para valores que estão fora da última faixa (D), a unidade deprocessamento automático de altura 4 aciona imediatamente os dispositivoseletro-hidráulicos 7 de controle das barras 1 e/ou 2, respectivamente, paracorreção imediata do erro.

Utilizando este recurso de tomada de decisão pelaquantidade de erro associado a filtros do valor da altura medido pelos sensoresde ultrasom 3 é possível obter uma estabilidade de controle de altura das barras1 e 2, retirando de maneira eficaz a responsabilidade do operador com ocontrole de altura das barras 1 e 2, podendo transpor curvas de nível e demaisirregularidades sem a preocupação de as barras baterem no solo ou de mantera altura das mesmas em torno de um valor desejado.

Através de um display 5b presente no painel de controle 5, épossível o operador verificar dados, mensagens do sistema e demaisinformações para mantê-lo informado das operações que estão sendorealizadas. Por meio de uma chave de acionamento 5c é possível desligar ouacionar o sistema, passando do automático para o manual.

Apesar de ter sido descrita e ilustrada uma concepçãoconstrutiva preferida cabe salientar que alterações de projeto são possíveis erealizáveis sem que se fuja do escopo da presente invenção.

Claims (13)

1.-"SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", caracterizado pelo fato deser compreendido por uma pluralidade de sensores (3) adequadamentedistribuídos ao longo de estruturas móveis a serem monitoradas (1 e 2), ditossensores (3) conectados eletricamente a uma unidade de processamento dealtura (4) que por sua vez está eletricamente conectada a um painel de controle(5); sendo que a unidade de-processamento de altura (4) recebe os sinaisprovenientes dos detectores de medida de altura, constituídos por hastestelescópicas (6) articuladas nas estruturas móveis (1 e 2), os quais através dedispositivos eletro-hidráulicos (7), sincroniza o acionamento dos sensores ultra-som (3) para medir a distância que as estruturas móveis (1 e 2) estão emrelação ao solo ou vegetação.

2.-"SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato da unidade de processamento de altura(4), através de uma rotina própria, comparar as medidas de altura medidaatravés de cada sensor (3) das estruturas móveis (1 e 2) com um valor de alturapré definido, e promover a correção de qualquer gradiente de altura verificadoentre as estruturas móveis (1 e 2) e o solo.

3.-"SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato do valor pré-definido de altura sercalibrado pelo operador do equipamento junto a unidade de processamento dealtura (4), através do teclado alfa-numérico (5a) presente no painel de controle (5).

4.-"SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1 ou 2 ou 3, caracterizado pelo fato da correção da altura dasestruturas móveis (1 e 2) ser realizada por dispositivos eletro-hidráulicos (7),onde cada estrutura móvel (1 e 2) é provida de um dispositivo eletro-hidráulico(7) que comanda um atuador hidráulico (8) conectado a uma válvula reguladorade vazão e responsável por levantar ou abaixar a respectiva estrutura móvel (1e 2), conforme a variação do comprimento verificada em cada haste telescópica(6), também se encontra interligada à unidade de processamento de altura 4.

5."SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com a reivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4, caracterizado pelo fato de ser prevista umamargem de erro percentual do valor da altura pré definido, que permitirá umatomada de decisão, da correção ou não da altura das estruturas móveis (1 ou2).

6."SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 5, caracterizado pelo fato de ainda determinaro tempo de acionamento dos dispositivos eletro-hidráulicos (7) de correção daaltura das estruturas móveis (1 ou 2), respectivamente,

7."SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DE PARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 5 ou 6, caracterizado pelo fato da unidade deprocessamento automático de altura (4) utilizar valores de percentagem daaltura pré-definida, para determinar a altura efetiva das estruturas móveis (1 e 2)ao longo das faixas de controle definidas ao longo do comprimento das referidas estruturas móveis (1 e 2).

8."SlSTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 5 ou 6 ou 7, caracterizado pelo fato de nafaixa central que eqüivale a 10% do valor da altura pré-definida, a unidade deprocessamento automático de altura (4), através de sua rotina interna, decideque a estrutura móvel (1 ou 2) está posicionada na posição pré-definida; sendoque na segunda faixa, mais afastada do centro, é calculada entre 10 e 25% dovalor de altura pré-definido, a percentagem que a unidade de processamentoautomático de altura (4) toma a decisão de corrigir a altura das estruturasmóveis (1 e/ou 2) suavemente, criando um atraso para acionar o dispositivoeletro-hidráulico (7) da estrutura móvel (1 ou 2) correspondente; sendo queterceira faixa, mais extrema, é calculada entre 25% e 50% do valor da altura pré-definido, a percentagem que a unidade de processamento automático de altura(4) toma a decisão de corrigir com menor tempo de atraso, em relação à faixaanterior.

9. "SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURA DEPARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 5 ou 6 ou 7, caracterizado pelo fato de nasegunda faixa, a unidade de processamento automático de altura (4) diminui avelocidade de deslocamento da estrutura móvel (1 ou 2), utilizando o recurso docontrole tipo PWM no dispositivo eletro-hidráulico (7) de controle das estruturasmóveis (1 e 2), respectivamente.

10. - SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURADE PARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 5 ou 6 ou 7, caracterizado pelo fato de naterceira faixa a velocidade de acionamento da estrutura móvel correspondente(1 e 2) é maior.

11. -"SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURADE PARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1 ou 2 ou 3 ou 4 ou 5 ou 6 ou 7 ou 8 ou 9 ou 10, caracterizadopelo fato de que para valores fora da última faixa, a unidade de processamentoautomático de altura (4) aciona imediatamente os dispositivos eletro-hidráulicos(7) de controle das estruturas móveis (1 e/ou 2), respectivamente, para correção imediata do erro.

12."SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURADE PARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de através de um display (5b) presenteno painel de controle (5) ser possível o operador verificar dados, mensagens dosistema e demais informações para mantê-lo informado das operações queestão sendo realizadas, sendo que por meio de uma chave de acionamento (5c)é possível desligar ou acionar o sistema, passando do automático para o manual.

13. "SISTEMA DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE ALTURADE PARTES COMPONENTES DE UM EQUIPAMENTO", de acordo com aqualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato dasestruturas móveis serem definidas por barras de pulverização (1 e 2).