BR102020026085A2

BR102020026085A2 - Sistema de acionamento eletrômecanico para aplicação de insumos e método de acionamento eletrômecanico para sistema de aplicação de insumos

Info

Publication number: BR102020026085A2
Application number: BR102020026085-5A
Authority: BR
Inventors: Marcelo Luis Sedoski Junior; José Ricardo Masetto
Original assignee: Robert Bosch Limitada
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-28
Also published as: AR124359A1; WO2022126221A1

Abstract

SISTEMA DE ACIONAMENTO ELETRÔMECANICO PARA APLICAÇÃO DE INSUMOS E MÉTODO DE ACIONAMENTO ELETRÔMECANICO PARA SISTEMA DE APLICAÇÃO DE INSUMOS. A presente invenção refere-se a um sistema de acionamento eletromecânico para aplicação de insumos e método de acionamento eletromecânico para sistema de aplicação que, em sua aplicação preferencial, é voltado para utilização em aplicação de insumos agrícolas, mas não é limitado a esse tipo de aplicação. O referido sistema e método realiza sua função de maneira descentralizada, autônoma e robusta.

Description

SISTEMA DE ACIONAMENTO ELETRÔMECANICO PARA APLICAÇÃO DE INSUMOS E MÉTODO DE ACIONAMENTO ELETRÔMECANICO PARA SISTEMA DE APLICAÇÃO DE INSUMOS

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de acionamento eletromecânico para aplicação de insumos e método de acionamento eletromecânico para sistema de aplicação que, em sua aplicação preferencial, é voltado para utilização em aplicação de insumos agrícolas, mas não é limitado a esse tipo de aplicação. O referido sistema e método realiza sua função de maneira descentralizada, autônoma e robusta.

Fundamentos da Invenção

[002] Com o aumento da população mundial, as culturas do campo tiveram de focar na modernização de sua produção para atender à crescente demanda. Diversas técnicas foram desenvolvidas e aprimoradas ao longo do tempo como técnicas de irrigação, observações climáticas precisas, melhoramento genético das culturas, evolução dos defensivos agrícolas e criação de fertilizantes mais eficazes.

[003] Ainda no intuito de otimizar a produtividade, ocorreu, gradativamente, a mecanização do campo, na qual implementos agrícolas cada vez mais avançados foram sendo desenvolvidos. Vale ressaltar que implementos agrícolas são equipamentos capazes de desempenhar diversas funções na agricultura, como arado, semeadura, colheitadeira e pulverização de substâncias.

[004] Entre estes implementos agrícolas, temos as semeadeiras, que são equipamentos responsáveis por distribuir, no solo, certa quantidade de sementes com uma disposição predeterminada para aquela cultura. Assim como qualquer outro equipamento moderno, as semeadeiras também contam com sistemas de controle cada vez mais robustos que são capazes de gerar e fornecer dados precisos de suas operações.

[005] O acionamento eletromecânico consiste em um equipamento empregado em diversas máquinas e equipamentos aplicados nos mais diversos ramos da indústria como, por exemplo, indústria da agricultura, mineração, alimentícia, cosméticos, farmacêuticos e outros tipos de indústria em que se faz necessário o acionamento e consequente funcionamento de uma máquina e/ou equipamento.

[006] O referido acionamento eletromecânico, assim como seu nome já infere, consiste em um conjunto composto por um acionamento elétrico e um acionamento mecânico. Por acionamento elétrico, em suma maioria dos acionamentos eletromecânicos, são empregados motores elétricos, alimentados por eletricidade por meio de cabos ou baterias, a depender do equipamento/maquinário em que é aplicado.

[007] Por acionamento mecânico, comumente são empregados redutores de velocidade que são alimentados por meio do acionamento elétrico, garantindo um maior torque e menor velocidade na saída do acionamento eletromecânico para garantir o pleno funcionamento do maquinário em que se encontra aplicado.

[008] Deste modo, o acionamento eletromecânico é, tipicamente, composto por um motor elétrico associado mecanicamente com um redutor de velocidades, sendo essa associação mecânica realizada por meio de um eixo de saída do motor elétrico que é acoplado a um eixo de entrada do redutor ou tratando-se de um único eixo, compondo, em outras palavras, um equipamento conhecido como motoredutor.

[009] Dependendo da aplicação desse acionamento eletromecânico, o mesmo é submetido às situações adversas como, por exemplo, possibilidade de impactos, locais úmidos ou em contato com água, quantidade elevada de pó e contaminantes, elevadas temperaturas e outros tipos de situações em que se faz necessária a compreensão de um revestimento protetivo e/ou carcaça para o mesmo.

[010] Assim, para aplicações de acionamentos eletromecânicos no meio agrícola, é necessário que ele seja robusto de maneira a ser possível utilização de uma eletrônica embarcada.

[011] O documento CN206353953 descreve um modelo de utilidade que utiliza de um controle eletrônico programável para acionamentos eletromecânicos de semeadeira e de fertilizadora, que, através de uma programação local, realiza suas tarefas. Tal aplicação não leva em consideração motores com eficiência energética e baixo custo, não preverem comunicação e paralelismo com outras partes de um sistema de semeadeira afim de que realize técnicas de correções e plantio em determinada área com mais precisão, além de não oferecer um conjunto com mais robustez para resistir a intempéries.

[012] Com base neste cenário e visando mitigar problemas técnicos observados, surge a presente invenção.

Objetivos da Invenção

[013] Assim, a presente invenção tem por objetivo principal revelar um sistema de acionamento eletromecânico para aplicação de insumos e método de acionamento eletromecânico para sistema de aplicação que, em sua aplicação preferencial, é voltado para utilização em aplicação de insumos agrícolas, mas não limitado a esse tipo de aplicação.

[014] Adicionalmente, é objetivo da presente invenção prover um sistema de acionamento eletromecânico para aplicação de insumos e método de acionamento eletromecânico para sistema de aplicação que realiza sua função de maneira descentralizada e autônoma.

[015] Ainda, a presente invenção tem por objetivo revelar um sistema de acionamento eletromecânico para aplicação de insumos e método de acionamento eletromecânico para sistema de aplicação que apresenta robustez contra intempéries do ambiente empregado, e também contra possíveis falhas em um sistema de aplicação que trabalhe de maneira simultânea.

[016] Ademais, é objetivo da presente invenção apresentar um sistema e método que seja capaz de identificar se o acionamento eletromecânico esteja com falhas de atuação.

Sumário da Invenção

[017] Todos os objetivos acima mencionados são alcançados por meio do sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreendido por: pelo menos uma unidade de processamento, pelo menos um conversor elétrico, pelo menos uma unidade de identificação de rotação, pelo menos uma unidade de aferição, pelo menos uma unidade de comunicação, pelo menos um motor elétrico e associados a pelo menos um encapsulamento.

[018] De acordo com as premissas fundamentais da invenção em questão, o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreendido pelo fato de que o motor elétrico compreende um motor de corrente contínua de até 250W

[019] Adicionalmente, é provido um Sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos de acordo compreende ainda o fato de que a unidade de identificação de rotação compreende um sensor magnético de rotação.

[020] Ademais, na presente invenção é proposto um sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreende também o fato de que a unidade de comunicação é um dispositivo de comunicação CAN associado à unidade de processamento.

[021] Ainda, de acordo com a presente invenção, o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreende o fato de que o encapsulamento é composto por pelo menos um polímero.

[022] Adicionalmente, na presente invenção, o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos, o encapsulamento compreende ainda o fato de que pelo menos um polímero aplicado por derramamento no conjunto.

[023] Também, de acordo com a presente invenção, é proposto um método de acionamento eletromecânico para sistema de aplicação de insumos que compreende as etapas de: obter por meio de pelo menos uma unidade de comunicação identificação de posicionamento relacionado ao sistema de aplicação, obter por meio de uma unidade de comunicação instruções de aplicação relacionado a área de atuação e identificar se há falhas no sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos e disponibilizar por meio da unidade de comunicação.

[024] Ainda, na invenção aqui proposta, adicionalmente o método de acionamento eletromecânico para sistema de aplicação de insumos compreende o fato de que a etapa de obter por meio de uma unidade de comunicação instruções de aplicação relacionado a área de atuação será executada toda vez que houver novas instruções disponíveis.

[025] Por fim, a presente invenção inclui um método de acionamento eletromecânico para sistema de aplicação de insumos compreende ainda o fato de ser executado em um sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreendido por: pelo menos uma unidade de processamento, pelo menos um conversor elétrico, pelo menos uma unidade de identificação de rotação, pelo menos uma unidade de aferição, pelo menos uma unidade de comunicação, pelo menos um motor elétrico e associados a pelo menos um encapsulamento.

Breve Descrição das Figuras

[026] A concretização preferencial da invenção em questão é detalhadamente descrita com base nas figuras listadas, as quais:

[027] A figura 1 ilustra o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos.

[028] A figura 2 ilustra a arquitetura utilizando sistemas de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos.

[029] A figura 3 ilustra de maneira externa um sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos.

Descrição Detalhada da Invenção

[030] De acordo com os objetivos gerais da invenção em questão, sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos é compreendido por: pelo menos uma unidade de processamento 1, pelo menos um conversor elétrico 2, pelo menos uma unidade de identificação de rotação 3, pelo menos uma unidade de aferição 4, pelo menos uma unidade de comunicação 5, pelo menos um motor elétrico 6 e associados a pelo menos um encapsulamento 7. A figura 1 ilustra os componentes do sistema.

[031] A unidade de processamento 1 é a central de “inteligência” do sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos aqui apresentado, e é normalmente dotada de processadores, memória interna, interface física de comunicação e interface entre diferentes dispositivos e elementos. A unidade de processamento 1 é responsável por receber os sinais elétricos dos demais componentes e executar ações de acordo com sua programação.

[032] O conversor elétrico 2 é responsável por transformar os sinais de comando vindos da unidade de processamento 1 em sinais compatíveis com o acionamento do motor elétrico 3. A unidade de identificação de rotação 3 é responsável por detectar a rotação do motor, e pode ser qualquer sensor de detecção, como um sensor de “pick-up” magnético, óptico, ou qualquer dispositivo que detecte rotação e posicionamento do motor. A unidade de aferição 4 é responsável por detectar se houve insumos depositados pelo motor elétrico 3, servindo como retorno e necessário para correções nos comandos enviados ao conversor elétrico 2.

[033] A unidade de comunicação 5 é responsável por comunicar a unidade de processamento com outros dispositivos, disponibilizar e receber informações. Desta maneira, a comunicação utilizando o protocolo de comunicação em série CAN (“Controller Area Network”) possibilita que a distância entre os equipamentos e consequentemente cabeamentos possam ter até 300 metros, além de simplificar as conexões, onde para cada equipamento é necessário que chegue somente um par de fios para alimentação e um par de fios para comunicação. Em um sistema comum centralizado usual a fiação se torna um item de alto custo por ser necessário vários enlaces além de um alto custo com conectores para garantir a robustez, uma vez que existem sinais elétricos analógicos que não podem ter perdas, o que diminui também a distância de trabalho. A figura 2 exemplifica a arquitetura de comunicação serial do sistema.

[034] Alternativamente, a unidade de comunicação 5 pode utilizar de outros protocolos de comunicação, como profibus, ethernet CAN, ou qualquer protocolo que apresente robustez para a aplicação. Alternativamente também unidade de comunicação 5 pode utilizar protocolos de comunicação sem fio como “bluetooth”, wifi, NFC, LoRa, entre outros.

[035] Para que o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos se torne robusto suficiente para que seja utilizado em ambientes com intempéries como o ambiente agrícola, o sistema é envolvido em um encapsulamento 7, que o protege de choques mecânicos e de infiltração de líquidos. Desta maneira o encapsulamento 7 é um polímero que é aplicado por derramamento no sistema, protegendo o conjunto e disponibilizando somente o conector de acesso à unidade de processamento 1, por meio de uma unidade de comunicação 5. Alternativamente outros processos de impermeabilização e de proteção do sistema, ou ate mesmo outros envoltórios, podem ser utilizados nessa aplicação. A figura 3 exemplifica um encapsulamento com o conector disponível.

[036] Adicionamente na presente invenção, no sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos o motor elétrico 6 compreende ainda um motor de corrente contínua de até 250W. Tal aplicação permite a utilização de motores assíncronos de corrente contínua e baixa potência, fabricados e comercializados em grande escala, tanto em aplicações de ferramentas quando para aplicações no setor automotivo, possibilitando um sistema que seja barato e robusto. Alternativamente outros motores, síncronos ou assíncronos, corrente contínua ou corrente alternada, e também universais, podem ser utilizados.

[037] Ainda, na presente invenção, o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreende ainda o fato de que unidade de identificação de rotação 3 compreende um sensor magnético de rotação, como um sensor de “pick-up” magnético. Alternativamente ele pode ser um sensor óptico, ou qualquer dispositivo que detecte rotação e posicionamento do motor.

[038] Ademais, na presente invenção, o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreende ainda o fato de que a unidade de comunicação 5 compreende um dispositivo de comunicação CAN associado à unidade de processamento 1. A unidade de comunicação 5 é responsável por comunicar a unidade de processamento com outros dispositivos, disponibilizar e receber informações, onde a utilização do protocolo de comunicação em série CAN (“Controller Area Network”) possibilita que a distância entre os equipamentos e consequentemente cabeamentos possam ter até 300 metros, além de simplificar as conexões conforme ilustrado na figura 2. Alternativamente, a unidade de comunicação 5 pode utilizar de outros protocolos de comunicação, como profibus, ethernet CAN, ou qualquer protocolo que apresente robustez para a aplicação. Alternativamente também unidade de comunicação 5 pode utilizar protocolos de comunicação sem fio como “bluetooth”, wifi, NFC, LoRa, entre outros.

[039] Na invenção aqui proposta, o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreende ainda pelo fato de que o encapsulamento 7 compreende pelo menos um polímero que o protege de choques mecânicos e de infiltração de líquidos.

[040] Desta maneira, na presente invenção, o sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreende ainda o fato de que o encapsulamento 7 compreende pelo menos um polímero aplicado por derramamento no conjunto o encapsulamento 7, protegendo o conjunto e disponibilizando somente o conector de acesso à unidade de processamento 1, por meio de uma unidade de comunicação 5. Alternativamente outros processos de impermeabilização e de proteção do sistema, ou até mesmo outros envoltórios podem ser utilizados nessa aplicação.

[041] Ainda na presente invenção, é proposto um método de acionamento eletromecânico para sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos que compreende as etapas de: obter por meio de pelo menos uma unidade de comunicação 5 identificação de posicionamento relacionado ao sistema de aplicação, obter por meio de uma unidade de comunicação 5 instruções de aplicação relacionado a área de atuação, identificar se há falhas no sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos e disponibilizar por meio da unidade de comunicação 5.

[042] Ao obter por meio de pelo menos uma unidade de comunicação 5 identificação de posicionamento relacionado ao sistema de aplicação, a unidade de processamento 1 identifica através de informações obtidas pela unidade de comunicação 5 qual é o posicionamento do sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos dentro de um sistema de aplicação, como de sementes ou de fertilizantes, onde o sistema se localiza em função de sua linha e coluna.

[043] Depois, ao obter por meio de uma unidade de comunicação 5 instruções de aplicação relacionado a área de atuação, a unidade de processamento 1 identifica através de informações obtidas pela unidade de comunicação 5 qual será as informações de funcionamento dentro de determinada área de atuação, como espaço e topologia área, ainda em função de sua posição em um sistema de aplicação.

[044] A etapa de identificar se há falhas no sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos e disponibilizar por meio da unidade de comunicação 5, a unidade de processamento 1 identifica no funcionamento do sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos se há falhas em alguma unidade ou se houve alguma falha durante a aplicação do insumo, dentre o que foi recebido de instrução e o retorno gerado pelo conversor elétrico 2, pela unidade de identificação de rotação 3, pela unidade de aferição 4 e pelo motor elétrico 6.

[045] É valido citar que o método de acionamento eletromecânico para sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreende ainda o fato de que a etapa de obter por meio de uma unidade de comunicação 5 instruções de aplicação relacionado a área de atuação será executada toda vez que houver novas instruções disponíveis. Isto ocorre sempre que ocorrer algum acidente de percurso do sistema de aplicação, seja por alguma falha em outro sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos, algum obstáculo ou somente correção da instrução.

[046] É valido citar também que o método de acionamento eletromecânico para sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreende ainda o fato de ser executado em um sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreendido por: pelo menos uma unidade de processamento 1, pelo menos um conversor elétrico 2, pelo menos uma unidade de identificação de rotação 3, pelo menos uma unidade de aferição 4, pelo menos uma unidade de comunicação 5, pelo menos um motor elétrico 6 e associados a pelo menos um encapsulamento 7.

[047] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa a concretização particular da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.

Claims

Sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos CARACTERIZADO pelo fato de compreender:
pelo menos uma unidade de processamento (1);
pelo menos um conversor elétrico (2);
pelo menos uma unidade de identificação de rotação (3);
pelo menos uma unidade de aferição (4);
pelo menos uma unidade de comunicação (5);
pelo menos um motor elétrico (6);
associados a pelo menos um encapsulamento (7).
Sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos de acordo com a reinvindicação 1 CARACTERIZADO pelo fato de que o motor elétrico (6) compreende um motor de corrente contínua de até 250W.
Sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos de acordo com a reinvindicação 1 CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de identificação de rotação (3) compreende um sensor magnético de rotação.
Sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos de acordo com a reinvindicação 1 CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de comunicação (5) compreende um dispositivo de comunicação CAN associado à unidade de processamento (1).
Sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos de acordo com a reinvindicação 1 CARACTERIZADO pelo fato de que o encapsulamento (7) compreende pelo menos um polímero.
Sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos de acordo com a reinvindicação 1 e 5 CARACTERIZADO pelo fato de que o encapsulamento (7) compreende pelo menos um polímero aplicado por derramamento no conjunto.
Método de acionamento eletromecânico para sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:
- i. Obter por meio de pelo menos uma unidade de comunicação (5) identificação de posicionamento relacionado ao sistema de aplicação;
- ii. Obter por meio de uma unidade de comunicação (5) instruções de aplicação relacionado a área de atuação;
- iii. Identificar se há falhas no sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos e disponibilizar por meio da unidade de comunicação (5).
Método de acionamento eletromecânico para sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos de acordo com a reinvindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato que a etapa ii. será executada toda vez que houver novas instruções disponíveis.
Método de acionamento eletromecânico para sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos de acordo com a reinvindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de ser executado em um sistema de acionamento eletromecânico de aplicação de insumos compreendido por:
pelo menos uma unidade de processamento (1);
pelo menos um conversor elétrico (2);
pelo menos uma unidade de identificação de rotação (3);
pelo menos uma unidade de aferição (4);
pelo menos uma unidade de comunicação (5);
pelo menos um motor elétrico (6);
associados a pelo menos um encapsulamento (7).