BR102018012832A2

BR102018012832A2 - mobile helical capacitive sensor device for fertilizer distribution analysis

Info

Publication number: BR102018012832A2
Application number: BR102018012832A
Authority: BR
Inventors: Ricardo Dalacort; Sergio Luiz Stevan
Original assignee: Universidade Estadual De Ponta Grossa
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-12-24

Abstract

dispositivo sensor capacitivo helicoidal móvel para análise da distribuição de fertilizantes a presente invenção refere-se a um dispositivo sensor capacitivo com formato helicoidal móvel que tem como objetivo o monitoramento da distribuição de fertilizantes. composto por um eletrodo central móvel no formato helicoidal que além de ser parte do sensor atua para dispensar o fertilizante, e um eletrodo externo no formato semicilíndrico, dispostos de tal forma que o fertilizante é alocado entre os eletrodos atuando como dielétrico do sensor capacitivo. um circuito eletrônico baseado em etapas de condicionamento de sinal e microcontrolador é responsável por avaliar as variações do sensor proposto. o dispositivo possibilita minimizar irregularidades na distribuição de fertilizantes, identificando ausência, presença e variações de fluxo ocasionada por obstrução total ou parcial do reservatório, também possibilita a identificação do tipo de fertilizante utilizado.capacitive mobile helical sensor device for analyzing the distribution of fertilizers the present invention relates to a capacitive sensor device with mobile helical format that aims to monitor the distribution of fertilizers. composed of a central mobile electrode in the helical format that in addition to being part of the sensor acts to dispense the fertilizer, and an external electrode in the semi-cylindrical format, arranged in such a way that the fertilizer is allocated between the electrodes acting as the capacitive sensor's dielectric. an electronic circuit based on signal conditioning and microcontroller steps is responsible for evaluating the variations of the proposed sensor. the device makes it possible to minimize irregularities in the distribution of fertilizers, identifying absence, presence and variations in flow caused by total or partial obstruction of the reservoir, it also makes it possible to identify the type of fertilizer used.

Description

DISPOSITIVO SENSOR CAPACITIVO HELICOIDAL MÓVEL PARA ANÁLISE DA DISTRIBUIÇÃO DE FERTILIZANTES [001] A presente invenção refere-se a um DISPOSITIVO SENSOR CAPACITIVO HELICOIDAL MÓVEL PARA ANÁLISE DA DISTRIBUIÇÃO DE FERTILIZANTES, destinado principalmente, porém de maneira não limitativa, ao monitoramento da aplicação de fertilizantes minerais sólidos. Possui capacidade de identificar ausência, presença, variações no fluxo ocasionada por obstrução total ou parcial de fertilizante no reservatório e identificação do tipo de fertilizante presente.MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR ANALYSIS OF FERTILIZER DISTRIBUTION [001] The present invention relates to a MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR ANALYSIS OF FERTILIZER DISTRIBUTION, intended mainly, but in a non-limiting way, to monitor minerals. solids. It has the capacity to identify absence, presence, variations in flow caused by total or partial obstruction of fertilizer in the reservoir and identification of the type of fertilizer present.

[002] O campo de aplicação da presente invenção abrange setores da engenharia industrial, engenharia elétrica, engenharia da computação e mais especificamente engenharia agrícola.[002] The field of application of the present invention covers sectors of industrial engineering, electrical engineering, computer engineering and more specifically agricultural engineering.

[003] Grande parte das atividades agrícolas necessitam da aplicação de insumos e fertilizantes, os quais geralmente são encontrados na forma sólida ou líquida. A aplicação do fertilizante na forma líquida geralmente ocorre após a implantação da cultura, onde a planta absorve os nutrientes pela folha. Já a forma sólida é depositada no solo no formato de grânulos. Em especial o processo de adubação com fertilizantes minerais sólidos é indispensável para a agricultura moderna, devido à alta eficiência e baixo custo operacional, possibilitando melhorar as características químicas do solo, aumentando a disponibilidade de nutrientes para as plantas cultivadas.[003] Most agricultural activities require the application of inputs and fertilizers, which are usually found in solid or liquid form. The application of the fertilizer in liquid form usually occurs after the implantation of the crop, where the plant absorbs the nutrients by the leaf. The solid form is deposited on the soil in the form of granules. In particular, the fertilization process with solid mineral fertilizers is indispensable for modern agriculture, due to its high efficiency and low operating cost, making it possible to improve the chemical characteristics of the soil, increasing the availability of nutrients for cultivated plants.

[004] O processo de deposição de fertilizante é realizado por máquinas que têm como função distribuir os fertilizantes acima ou abaixo do solo. Em especial a distribuição abaixo do solo é realizada por máquinas denominadas semeadorasadubadoras, que dispensam tanto as sementes quanto os fertilizantes em sulcos simultaneamente no solo. Essas máquinas, além de reduzir custos operacionais de produção da cultura, também atendem de melhor maneira aos aspectos agronômicos do posicionamento de sementes e quantidade de fertilizantes no solo.[004] The fertilizer deposition process is carried out by machines whose function is to distribute the fertilizers above or below the ground. Especially the distribution below the ground is carried out by machines called seeders / fertilizers, which dispense both seeds and fertilizers in furrows simultaneously in the soil. These machines, in addition to reducing operating costs of crop production, also better serve the agronomic aspects of seed placement and quantity of fertilizers in the soil.

[005] A regularidade da distribuição de fertilizantes está relacionada principalmente aos mecanismos dosadores presentes nas máquinas semeadoras-adubadoras.[005] The regularity of fertilizer distribution is mainly related to the dosing mechanisms present in seeder-fertilizer machines.

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Muitos desses mecanismos são imprecisos e não fornecem uniformidade na distribuição, ocasionando redução da produtividade, seja pela distribuição em excesso de produto ou pela distribuição em quantidade insuficiente.Many of these mechanisms are inaccurate and do not provide uniformity in distribution, causing a reduction in productivity, either due to excess product distribution or insufficient quantity distribution.

[006] Tendo em vista que a correta distribuição de fertilizante é fator determinante para obter altos índices de produtividade, torna-se importante monitorar sua distribuição, a fim de identificar a obstrução do fluxo de fertilizantes total ou parcial ocasionada pela falta do insumo ou qualquer outro fator que resulte na não homogeneidade na distribuição.[006] Bearing in mind that the correct distribution of fertilizer is a determining factor to obtain high productivity rates, it becomes important to monitor its distribution, in order to identify the obstruction of the total or partial fertilizer flow caused by the lack of input or any another factor that results in inhomogeneity in the distribution.

[007] Nacionalmente existem alguns dispositivos com patente requerida, baseados em diferentes métodos capazes de detectar a presença ou ausência de fertilizantes minerais sólidos.[007] Nationally there are some devices with patent applied for, based on different methods capable of detecting the presence or absence of solid mineral fertilizers.

[008] Em PI 0201720-2 B1 intitulada “Aparelho sensor de fluxo de fertilizantes sólido”, publicada em fevereiro de 2004 e concedida em 09/03/2011, utiliza-se do princípio que um material de massa sólida provoca vibrações e/ou ondas sonoras, que quando captadas de maneira adequada, são proporcionais ao volume e peso da massa sólida em fluxo, possibilitando mensurar o volume e o peso dessa massa em um determinado instante. Constituído de um transdutor que transforma energia mecânica em energia elétrica, que tem como objetivo captar as vibrações ou o som da massa em fluxo, que podem ser realizadas de três maneiras: através das paredes do duto condutor de insumos, pelo contato direto do transdutor com o fluxo de massa ou através da vibração de uma ou mais cordas colocadas no interior ou não do condutor.[008] In PI 0201720-2 B1 entitled “Solid fertilizer flow sensor device”, published in February 2004 and granted on 03/09/2011, it is used the principle that a solid mass material causes vibrations and / or sound waves, which when properly captured, are proportional to the volume and weight of the solid mass in flux, making it possible to measure the volume and weight of this mass at a given time. Consisting of a transducer that transforms mechanical energy into electrical energy, which aims to capture the vibrations or the sound of the mass in flux, which can be carried out in three ways: through the walls of the conductive duct of inputs, by direct contact of the transducer with the mass flow or through the vibration of one or more strings placed inside the conductor or not.

[009] A PI 0301241-7 A “Sensor inteligente de sementes e adubo”, concedida em 11 de dezembro de 2012, utiliza-se de emissores e receptores de luz infravermelha para “enxergar” sementes e/ou adubo, permitindo determinar se está ou não saindo produto de cada recipiente de contenção utilizado nas máquinas distribuidoras de múltiplas linhas.[009] PI 0301241-7 The “Intelligent seed and fertilizer sensor”, granted on December 11, 2012, uses infrared light emitters and receivers to “see” seeds and / or fertilizer, allowing to determine if it is or no product comes out of each containment container used in the multi-line dispensing machines.

[0010]A PI 0501914-1 B1 “Método e sistema de detecção de fluxo de material granular ao longo de um tubo condutor”, depositada em maio de 2005, baseia-se em[0010] PI 0501914-1 B1 “Method and system for detecting the flow of granular material along a conducting tube”, deposited in May 2005, is based on

Petição 870180053671, de 21/06/2018, pág. 7/20Petition 870180053671, of 06/21/2018, p. 7/20

3/8 um transmissor ultrassom direcionado no interior de um tubo condutor, onde ondas sonoras percorrem o trajeto que compreende a trajetória dos grânulos. Um receptor de ultrassom posicionado substancialmente oposto no tubo condutor capta as ondas sonoras possibilitando comparar o pulso transmitido e o pulso recebido podendo identificar o fluxo de material granular em um tubo condutor.3/8 an ultrasound transmitter directed inside a conductive tube, where sound waves travel along the path that comprises the trajectory of the granules. An ultrasound receiver positioned substantially opposite the conductive tube captures the sound waves, making it possible to compare the transmitted pulse and the received pulse, being able to identify the flow of granular material in a conductive tube.

[0011] A PI 1002610-0 A2 “Sistema de monitoramento à interrupção do fluxo de sementes e insumos”, depositada em julho de 2010, descreve um sensor eletromecânico que funciona como uma chave elétrica, sendo que na ausência de fluxo de sementes ou insumos, ocorre a passagem de corrente elétrica devido ao contato de duas placas ocasionadas pelo peso do produto, acionando luzes e sirenes em um painel disposto na cabine do trator, alertando o operador para possíveis falhas de distribuição.[0011] PI 1002610-0 A2 “Monitoring system for the interruption of the flow of seeds and inputs”, deposited in July 2010, describes an electromechanical sensor that works as an electrical switch, and in the absence of the flow of seeds or inputs , the passage of electric current occurs due to the contact of two plates caused by the weight of the product, activating lights and sirens in a panel arranged in the tractor cabin, alerting the operator to possible distribution failures.

[0012] Em PI 0923975-8 A2 “Sistema microprocessado e método para detecção da presença de insumos sólidos”, publicada em setembro de 2012, é descrito um sensor de princípio capacitivo e microcontroladores programados com softwares específicos, com objetivo de detectar o fluxo de insumos sólidos por meio da variação da capacitância. O sensor é disposto dentro de um invólucro que possui uma face de transdução, face esta que tem contato com o material a ser identificado. O sensor pode ser acoplado em diversos locais da máquina como, na ponta do dosador de insumos sólidos, no bocal de saída de insumos sólidos ou em outro ponto em que o sensor tenha contato com o material a ser detectado. O princípio utilizado para a medição da capacitância trata-se de uma solução proposta pelo “Sistema Capsense” ou “Tecnologia Capsense Sigma-Delta da Cypress Semicondutor”. O transdutor fornece uma grandeza de saída, neste caso a capacitância, que é correlacionada com uma grandeza de entrada, ou seja, o fluxo do material no duto, possibilitando identificar a presença do insumo sólido.[0012] In PI 0923975-8 A2 “Microprocessed system and method for detecting the presence of solid inputs”, published in September 2012, a capacitive principle sensor and microcontrollers programmed with specific software are described, in order to detect the flow of solid inputs through capacitance variation. The sensor is arranged inside a housing that has a transduction face, which face has contact with the material to be identified. The sensor can be coupled in different locations on the machine, such as at the tip of the solid feeder, at the nozzle of solid inputs or at another point where the sensor has contact with the material to be detected. The principle used to measure capacitance is a solution proposed by the "Capsense System" or "Cypress Semiconductor Capsense Sigma-Delta Technology". The transducer provides an output quantity, in this case the capacitance, which is correlated with an input quantity, that is, the material flow in the duct, making it possible to identify the presence of the solid input.

[0013] Internacionalmente existem descritivos de equipamentos com esta mesma finalidade. Em US 20110035163 A1 “Particulate flow sensing for an agricultural implemente é descrito um sensor de fluxo de massa para semeadores a vácuo, utilizando-se de sensores de impacto e sensores de vibração.[0013] Internationally there are descriptions of equipment for the same purpose. US 20110035163 A1 “Particulate flow sensing for an agricultural implement describes a mass flow sensor for vacuum seeders, using impact sensors and vibration sensors.

Petição 870180053671, de 21/06/2018, pág. 8/20Petition 870180053671, of 06/21/2018, p. 8/20

4/8 [0014] A patente US 4782282 A “Capacitive-type seed sensor for a planter monitor” descreve um dispositivo capacitivo para detecção de fluxo de sementes, utilizando eletrodos na forma de chapas dispostos ao longo do duto formando um capacitor, de tal maneira que o meio onde passa as sementes seja o dielétrico do capacitor. A variação da constante dieléthca do meio ocasionada pela passagem de sementes, altera a capacitância do capacitor e possibilita identificar variações de capacitância com a presença ou ausência de material.4/8 [0014] US patent 4782282 The “Capacitive-type seed sensor for a planter monitor” describes a capacitive device for detecting seed flow, using electrodes in the form of plates arranged along the duct forming a capacitor, so way that the medium where the seeds pass is the dielectric of the capacitor. The variation of the dielectric constant of the medium caused by the passage of seeds, changes the capacitance of the capacitor and makes it possible to identify variations in capacitance with the presence or absence of material.

[0015] A US 6242927 B1 “Method and apparatus measuring parameters of material” descreve um aparelho para medir parâmetros de materiais. O método é composto por um elemento de detecção que inclui um conjunto de sensores capacitivos, com geração de múltiplas frequências selecionadas por controladores. O dispositivo inclui: a) circuito gerador de sinais de múltipla frequência; b) circuito condicionador de sinal; c) circuito processador de sinal, com objetivo de realizar a análise de frequência; d) um circuito sensitivo que aplica o sinal gerado por (a) como uma excitação ao elemento sensitivo. Os parâmetros mensurados incluem fluxo de massa e umidade, sendo possível através de algoritmos de análise de frequência, testes e calibrações a mensuração de diversos outros parâmetros.[0015] US 6242927 B1 "Method and apparatus measuring parameters of material" describes an apparatus for measuring material parameters. The method consists of a detection element that includes a set of capacitive sensors, with generation of multiple frequencies selected by controllers. The device includes: a) multiple frequency signal generating circuit; b) signal conditioning circuit; c) signal processing circuit, with the purpose of performing frequency analysis; d) a sensory circuit that applies the signal generated by (a) as an excitation to the sensing element. The measured parameters include mass flow and humidity, making it possible to measure several other parameters through frequency analysis algorithms, tests and calibrations.

[0016] Em US 6208255 B1 “Non-resonant eletromagnetic energy sensor” é relatado um sensor eletromagnético não ressonante para detecção quantitativa e ou qualitativa do fluxo de substâncias sólidas, líquidas e gasosas. Pode ser utilizado para diversas aplicações, entre elas, fluxo de sementes em uma máquina semeadora. O sensor foi projetado para estar disposto ao longo do duto onde ocorre o fluxo do material, e consiste de um invólucro cujas paredes envolvem o meio por onde o material a ser detectado passa e um circuito de energia eletromagnética não ressonante. Um emissor de energia eletromagnética não ressonante propaga a energia com frequência e amplitude definidas para um receptor de energia eletromagnética disposto no duto, assim é possível verificar variações do sinal que ocorrem pela perturbação do campo eletromagnético ocasionado pela passagem de material pelo duto.[0016] US 6208255 B1 “Non-resonant electromagnetic energy sensor” reports a non-resonant electromagnetic sensor for quantitative and or qualitative detection of the flow of solid, liquid and gaseous substances. It can be used for several applications, including seed flow in a seeding machine. The sensor was designed to be arranged along the duct where the material flow occurs, and consists of a housing whose walls surround the medium through which the material to be detected passes and a non-resonant electromagnetic energy circuit. A non-resonant electromagnetic energy emitter propagates the energy with a defined frequency and amplitude to an electromagnetic energy receiver arranged in the duct, thus it is possible to verify variations in the signal that occur due to the disturbance of the electromagnetic field caused by the passage of material through the duct.

Petição 870180053671, de 21/06/2018, pág. 9/20Petition 870180053671, of 06/21/2018, p. 9/20

5/8 [0017] O documento GB 1502947 “Mechanical seed or fertilizer drill’ descreve urn mecanismo de distribuição de sementes e fertilizantes que conta com um circuito capacitivo acoplado no bocal de saída do mecanismo com objetivo de detectar o fluxo de sementes e fertilizantes. As placas do capacitor são formadas pelo duto onde ocorre a passagem do material a ser mensurado, desta forma, através da passagem do material ocorre a alteração da capacitância do capacitor podendo ser mensurada com variação de fluxo de matéria. Circuitos eletrônicos com alarmes sonoros são acionados caso ocorra a interrupção do fluxo do material.5/8 [0017] GB 1502947 "Mechanical seed or fertilizer drill" describes a mechanism for distributing seeds and fertilizers that has a capacitive circuit coupled to the outlet of the mechanism in order to detect the flow of seeds and fertilizers. The plates of the capacitor are formed by the duct where the passage of the material to be measured takes place, thus, through the passage of the material, the capacitance of the capacitor changes and can be measured with variation of matter flow. Electronic circuits with audible alarms are triggered if the material flow is interrupted.

[0018] O pedido AR077711 A1 “Seending and/or fertilizing machine and method of determining flow in such a machine descreve uma máquina de distribuição de sementes e fertilizantes a ar, somado a um método de detecção do fluxo desses materiais. O dispositivo de determinação do fluxo do material é composto de urn primeiro sensor de impacto localizado no sistema de distribuição de ar da máquina com objetivo de proporcionar um sinal indicativo da força do impacto do material; urn segundo sensor localizado no sistema de fornecimento de ar que fornece um sinal indicativo de interferência de variáveis que impactam negativamente na precisão do primeiro sensor; um processador conectado aos sensores determina o fluxo de massa do material em função da resposta dos sensores.[0018] Order AR077711 A1 “Seending and / or fertilizing machine and method of determining flow in such a machine describes a seed and air fertilizer distribution machine, plus a method of detecting the flow of these materials. The device for determining the material flow is composed of a first impact sensor located in the machine's air distribution system in order to provide a signal indicating the force of the material's impact; a second sensor located in the air supply system that provides a signal indicative of interference from variables that negatively impact the accuracy of the first sensor; a processor connected to the sensors determines the mass flow of the material depending on the response of the sensors.

[0019] Já o pedido CA 2944264 A1 “Wireless particulate solid material flow sensor with internal battery retrata um robusto sensor wireless de baixo custo com batería interna que permite operação por longo período de tempo sem necessidade de manutenção, para monitoramento de fluxo de partículas sólidas como fertilizantes químicos, sementes de pequeno tamanho, alimentos granulados, entre outros. O mecanismo possui equipamentos e mecanismos que alertam o operador quando ocorre irregularidade ou interrupção do fluxo do material.[0019] Already the order CA 2944264 A1 “Wireless particulate solid material flow sensor with internal battery depicts a robust low cost wireless sensor with internal battery that allows operation for a long period of time without the need for maintenance, for monitoring the flow of solid particles like chemical fertilizers, small seeds, granulated foods, among others. The mechanism has equipment and mechanisms that alert the operator when irregularity or interruption of the material flow occurs.

[0020] É importante destacar que alguns métodos citados acima podem apresentar funcionamento inadequado quando submetido a práticas no campo. Dispositivos que utilizam-se de vibrações ocasionadas pela passagem do material bem como dispositivos que utilizam-se de sensores ultrassônicos podem apresentar[0020] It is important to highlight that some methods mentioned above may present improper functioning when submitted to practices in the field. Devices that use vibrations caused by the passage of material as well as devices that use ultrasonic sensors can present

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6/8 dificuldades de funcionamento devido ao ambiente rústico que essas máquinas são impostas, ocasionando vibrações e sons externos ao sistema.6/8 difficulties of operation due to the rustic environment that these machines are imposed, causing vibrations and sounds external to the system.

[0021] Outro método que pode apresentar dificuldade em detectar o fluxo de matéria, quando submetido ao sistema de plantio no campo, diz respeito a sensores que utilizam a emissão e recepção de luz infravermelha, devido à qualidade da recepção da luz infravermelha quando submetidos em ambiente de plantio. Os grânulos de fertilizantes desprendem poeira, sendo esta acumulada nos receptores infravermelhos, ocasionando erros na indicação de presença ou ausência do fertilizante. Outro problema relacionado a essa técnica é a necessidade de os grânulos de fertilizante obrigatoriamente interceptarem o feixe de luz infravermelha, e, considerando que os grânulos passam pelo duto de forma dispersa, isso dificulta seu monitoramento.[0021] Another method that may have difficulty in detecting the flow of matter, when subjected to the planting system in the field, concerns sensors that use the emission and reception of infrared light, due to the quality of infrared light reception when submitted to planting environment. The fertilizer granules give off dust, which is accumulated in the infrared receivers, causing errors in the indication of the presence or absence of the fertilizer. Another problem related to this technique is the need for the fertilizer granules to necessarily intercept the infrared light beam, and, considering that the granules pass through the duct in a dispersed way, this makes monitoring difficult.

[0022] A técnica utilizando sensores eletromecânicos e sensores de impacto podem apresentar problemas relacionados ao desgaste dos contatos e das placas de impacto, sendo necessária manutenção periódica.[0022] The technique using electromechanical sensors and impact sensors can present problems related to the wear of the contacts and the impact plates, requiring periodic maintenance.

[0023]A presente invenção refere-se a um DISPOSITIVO SENSOR CAPACITIVO HELICOIDAL MÓVEL PARA ANÁLISE DA DISTRIBUIÇÃO DE FERTILIZANTES que tem como objetivo detectar ausência, presença ou variações da aplicação de fertilizantes minerais sólidos, também permite a identificação de diferentes tipos de fertilizantes, por meio da alteração da capacitância do sensor, ocasionada pela variação do volume ou das propriedades químicas do fertilizante.[0023] The present invention relates to a MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR ANALYSIS OF THE DISTRIBUTION OF FERTILIZERS that aims to detect the absence, presence or variations of the application of solid mineral fertilizers, also allows the identification of different types of fertilizers, by by changing the capacitance of the sensor, caused by the variation in the volume or chemical properties of the fertilizer.

[0024] Uma das principais diferenças entre o dispositivo proposto e os dispositivos comercializados atualmente, consiste na capacidade de o sensor ter partes móveis e ser parte do mecanismo de distribuição. Sabe-se que sensores capacitivos são dispositivos cujas características físicas determinam o valor da sua capacitância, que pode ser modificada alterando a distância entre os eletrodos que compõem o sensor, ou alterando a área comum entre as superfícies, ou ainda, alterando o material dielétrico. Os eletrodos no dispositivo proposto são compostos por um[0024] One of the main differences between the proposed device and the devices currently sold, consists in the ability of the sensor to have moving parts and be part of the distribution mechanism. It is known that capacitive sensors are devices whose physical characteristics determine the value of their capacitance, which can be modified by changing the distance between the electrodes that make up the sensor, or by changing the common area between surfaces, or by changing the dielectric material. The electrodes in the proposed device are composed of a

Petição 870180053671, de 21/06/2018, pág. 11/20Petition 870180053671, of 06/21/2018, p. 11/20

7/8 helicoide (1) que, quando em movimento, é utilizado para empurrar o material, e um semicilindro que reveste o interior do mecanismo dosador (2).7/8 helicoid (1) which, when in motion, is used to push the material, and a semi-cylinder that lines the inside of the metering mechanism (2).

[0025] Outro diferencial do dispositivo proposto é a capacidade de identificar o material que está sendo distribuído ou indicar alterações na sua composição durante a distribuição, devido à alteração das propriedades químicas do material.[0025] Another differential of the proposed device is the ability to identify the material being distributed or to indicate changes in its composition during distribution, due to the change in the chemical properties of the material.

[0026]A alteração da quantidade ou da composição química do material presente entre os eletrodos provoca a alteração da capacitância do sensor. A variação da capacitância é transformada em variação de frequência por meio de circuitos de condicionamento de sinal, possibilitando a interpretação, armazenamento e processamento dos dados de forma digital por um sistema microprocessado.[0026] Changing the quantity or chemical composition of the material present between the electrodes causes the change in the capacitance of the sensor. The change in capacitance is transformed into a change in frequency by means of signal conditioning circuits, enabling the interpretation, storage and processing of data digitally by a microprocessed system.

[0027] O pedido DISPOSITIVO SENSOR CAPACITIVO HELICOIDAL MÓVEL PARA ANÁLISE DA DISTRIBUIÇÃO DE FERTILIZANTES pode ser melhor representado pelas figuras abaixo relacionadas:[0027] The request MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR ANALYSIS OF FERTILIZER DISTRIBUTION can be better represented by the figures listed below:

Fig. 1: Vista esquemática do eletrodo helicoidal do sensor capacitivo.Fig. 1: Schematic view of the helical electrode of the capacitive sensor.

Fig. 2: Vista esquemática do eletrodo semicilíndrico do sensor capacitivo.Fig. 2: Schematic view of the semicylindrical electrode of the capacitive sensor.

Fig. 3: Vista esquemática do posicionamento do conjunto de eletrodos.Fig. 3: Schematic view of the positioning of the electrode set.

Fig. 4: Vista esquemática do posicionamento do conjunto de eletrodos, eixo, disposição do circuito e sistema de energização do eletrodo móvel.Fig. 4: Schematic view of the positioning of the electrode set, axis, circuit layout and energization system for the mobile electrode.

Fig. 5: Diagrama de blocos do circuito eletrônico de condicionamento e processamento de sinais.Fig. 5: Block diagram of the electronic conditioning and signal processing circuit.

[0028] O DISPOSITIVO SENSOR CAPACITIVO HELICOIDAL MÓVEL PARA ANÁLISE DA DISTRIBUIÇÃO DE FERTILIZANTES é formado por dois eletrodos: um central, em formato de helicoide (1), utilizado também para empurrar o fertilizante no interior do mecanismo dosador e um semicilindro (2), que fica disposto no interior do mecanismo dosador.[0028] THE MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR ANALYSIS OF FERTILIZER DISTRIBUTION is formed by two electrodes: a central, helicoid-shaped (1), also used to push the fertilizer inside the dosing mechanism and a semi-cylinder (2), which is arranged inside the dosing mechanism.

[0029] As cargas elétricas positivas aplicadas ao eletrodo helicoidal (1) se atraem pelas cargas elétricas negativas aplicadas ao eletrodo semicilíndrico (2) produzindo[0029] The positive electric charges applied to the helical electrode (1) are attracted by the negative electric charges applied to the semi-cylindrical electrode (2) producing

Petição 870180053671, de 21/06/2018, pág. 12/20Petition 870180053671, of 06/21/2018, p. 12/20

8/8 um campo elétrico, que terá maior intensidade onde a distância entre os eletrodos for menor, sendo mais sensível a alteração da capacitância quando o dielétrico (fertilizante) estiver presente.8/8 an electric field, which will have greater intensity where the distance between the electrodes is smaller, being more sensitive to changes in capacitance when the dielectric (fertilizer) is present.

[0030] O eletrodo (1) pode ser movimentado (girado no sentido horário) pelo eixo (5) por meio de motores, polias ou outro método conveniente. Para energizar o eletrodo móvel (1), anexou-se um anel metálico (3) em uma de suas extremidades, possibilitando por meio de escovas de carvão (4) que fixadas em determinada posição do mecanismo, “escorrega” sobre o anel metálico (3) mantendo contato quando o mesmo está em movimento.[0030] The electrode (1) can be moved (rotated clockwise) along the axis (5) by means of motors, pulleys or another convenient method. To energize the mobile electrode (1), a metal ring (3) was attached to one of its ends, making it possible by means of carbon brushes (4) that fixed in a certain position of the mechanism, “slide” over the metal ring ( 3) maintaining contact when it is in motion.

[0031] Um circuito eletrônico (6) composto por um circuito de condicionamento de sinais (8) foi desenvolvido e fixado em uma placa próximo ao mecanismo dosador com finalidade de conectar os eletrodos (1) e (2) por meio de (7) de forma a reduzir capacitâncias parasitas. O circuito consiste em converter a alteração da capacitância proveniente da presença, ausência, variação de fluxo ou tipo de fertilizante (dielétrico) em um sinal de onda quadrada com frequência proporcional.[0031] An electronic circuit (6) composed of a signal conditioning circuit (8) was developed and fixed on a plate next to the dosing mechanism in order to connect the electrodes (1) and (2) by means of (7) in order to reduce parasitic capacitances. The circuit consists of converting the change in capacitance from the presence, absence, flow variation or type of fertilizer (dielectric) into a square wave signal with proportional frequency.

[0032] Este sinal é captado pelos eletrodos (1) e (2), e passa por diferentes etapas de condicionamento de sinais (8), como filtragem (10), amplificação (11) e conversão de grandeza física (12). Posteriormente, o sinal sofre conversão analógico digital (13) e análise, processamento e interpretação (14) por um sistema microprocessado (9) que disponibiliza informações tanto por barramento serial, quanto barramento de comunicação do implemento agrícola.[0032] This signal is captured by the electrodes (1) and (2), and goes through different stages of signal conditioning (8), such as filtering (10), amplification (11) and conversion of physical quantity (12). Subsequently, the signal undergoes analog to digital conversion (13) and analysis, processing and interpretation (14) by a microprocessor system (9) that provides information both through the serial bus and the agricultural implement communication bus.

Claims

1. MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR FERTILIZER DISTRIBUTION ANALYSIS, characterized by having a pair of electrodes and an electronic conditioning circuit and analysis of the capacitive sensor variation.

2. MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR FERTILIZER DISTRIBUTION ANALYSIS, according to claim 1, characterized by having an electrode in the helical format (1) and an electrode in the semi-cylindrical format (2), the mobile helical electrode being used also to dispense the material.

3. MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR FERTILIZER DISTRIBUTION ANALYSIS, according to claims 1 and 2, characterized by connected fixed and mobile electrodes featuring a capacitive sensor, which uses granulated fertilizer as a dielectric material.

4. MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR FERTILIZER DISTRIBUTION ANALYSIS, according to claims 1, 2 and 3, characterized by using a signal conditioning circuit to supply the sensor and process the signal from it, converting the capacitance variation in a frequency variation, enabling the interpretation, storage and digital processing of data by a microprocessed system.

5. MOBILE HELICOIDAL CAPACITIVE SENSOR DEVICE FOR FERTILIZER DISTRIBUTION ANALYSIS, according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized by the ability to identify the absence or presence of fertilizers, variations in the flow of granulated material, as well as identification of the formulation chemical or type of fertilizer caused by the change in capacitance.