BR112015004356B1

BR112015004356B1 - Dispositivo de contagem de semente, sistema de detecção de partícula e método para detectar as sementes em um sistema de deposição de semente

Info

Publication number: BR112015004356B1
Application number: BR112015004356-9A
Authority: BR
Inventors: Ronald W. Steffen; Dahu Qi; Gregry C. Miller
Original assignee: Dickey-John
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2022-03-15
Also published as: US9913425B2; ZA201502074B; AU2013309064A1; EP2888614A4; AU2013309064B2; BR112015004356A2; WO2014035949A1; EP2888614A1; US10412880B2; US20160374263A1; EP2888614B1; US20180359911A1

Abstract

DISPOSITIVO DE CONTAGEM DE SEMENTE, SISTEMA DE DETECÇÃO DE PARTÍCULA E MÉTODO PARA DETECTAR AS SEMENTES EM UM SISTEMA DE DEPOSIÇÃO DE SEMENTE. Em uma realização exemplar, um sensor de semente é revelado adaptado para ajustar-se em um local convencional de montagem nos tubos de semente existentes que fornecem desempenho melhorado ao fornecer uma fonte ampla de luz (mais LEDS), um fotodetector amplo e um esquema de perfilagem de corrente para os LEDs que fornece mais luz nas extremidades opostas do arranjo de LED. Um resultado de tal arranjo é para melhorar a resolução de semente e reduzir a variabilidade espacial de semente dentro do tubo de semente.

Description

Histórico

[0001] Conforme é conhecido na técnica, um plantador de semente de campo inclui um grupo de rampas de semente ou tubos de descarga de semente, um para cada fileira para plantação simultânea. Cada uma dessas rampas de semente ou tubos transportam sementes individuais de um dispensador de semente em conjunto com um depósito alimentador ou outro fornecimento de semente aos sulcos individuais formados no solo pelo plantador conforme se movimenta através de um campo. Diversos arranjos de monitoramento e contagem foram utilizados para obter uma contagem do número de sementes dispensadas por tais plantadores de semente. Tal contagem é particularmente útil ao determinar e controlar a densidade ou população das sementes plantadas com a finalidade de otimizar o rendimento de safra. Da mesma forma, mais recentemente, as informações de espaçamento de semente são de interesse, já que o rendimento é positivamente afetado pelo espaçamento uniforme de tais sementes.

[0002] A técnica anterior geralmente utilizou dispositivos fotoelétricos para monitorar a passagem de sementes individuais através das rampas de semente ou tubos. Tais arranjos geralmente têm incluída uma fonte de luz, tal como, um diodo emissor de luz (LED) posicionado em um lado da rampa de semente ou tubo e um elemento responsivo de luz, tal como, um transistor foto-responsivo ou diodo posicionado no lado oposto do tubo. Consequentemente, o elemento foto-responsivo normalmente produz um nível de sinal de estado fixo em resposta à luz incidente sobre o mesmo a partir da fonte de luz. Entretanto, conforme uma semente passa através da rampa e entra entre a fonte de luz e o elemento responsivo de luz, o nível de luz incidente sobre o elemento responsivo de luz momentaneamente diminui. De modo responsivo, o elemento responsivo de luz produz uma alteração momentânea na saída normal ou nível de sinal de estado fixo, que representa potencialmente uma semente.

[0003] Diversos circuitos elétricos e eletrônicos foram inventados para receber o sinal de saída do elemento responsivo de luz e responder as alterações em seu nível devido à passagem de uma semente através da rampa de semente. Idealmente, tais circuitos eletrônicos devem produzir um sinal discreto ou pulso para cada semente passando através da rampa. De modo correspondente, as informações exatas com relação ao número de sementes dispensadas por determinada rampa podem ser obtidas ao contar esses pulsos.

[0004] Entretanto, diversos desafios para a exatidão da contagem de semente são encontrados, incluindo sujeira considerável, poeira e semelhante conforme o plantador movimenta-se através do campo. Além do mais, diversos revestimentos são comumente fornecidos nos grãos de semente, e esses revestimentos frequentemente acumulam-se nas rampas de semente ou tubos. De modo correspondente, os acúmulos precedentes do material no tubo de semente tendem a interferir com a operação adequada do sistema foto-responsivo. Adicionalmente, as características do elemento foto-responsivo e fonte de luz alteram-se de algum modo com o tempo, assim alterando tanto o nível de luz ambiente incidente sobre o elemento foto-responsivo e sua resposta a isso e às alterações no nível de luz devido à passagem das sementes. Essas alterações podem, se não compensadas, muito reduzir a confiabilidade da resposta do elemento foto-responsivo. Um problema relacionado é aquele de desvio ou alterações com o tempo nas características nominais dos elementos de circuito utilizados nos circuitos eletrônicos. Por exemplo, diversos parâmetros de circuito, tais como, ganho, níveis de voltagem ou semelhante, podem variar ou desviar de algum modo com o tempo. Tal desvio pode ocorrer, por exemplo, devido às alterações ambientais, depreciando da operação ideal dos circuitos e, consequentemente, a partir da confiabilidade da contagem obtida disso.

[0005] Ainda outro desafio ocorre conforme as taxas de deposição de semente aumentam a capacidade de confiavelmente contar múltiplas sementes que caem através da rampa de semente em proximidade ou ainda a diminuição parcialmente em sobreposição. Em tais instâncias, ambos o elemento foto- responsivo quanto o circuito eletrônico associado podem ser incapazes de responder rapidamente o suficiente para confiavelmente produzir um pulso separado de contagem para cada semente. Um problema relacionado é frequentemente encontrado com sementes móveis rápidas relativamente pequenas, tais como, favas de soja. Adicionalmente, as favas de soja são geralmente dispensadas em uma taxa ou densidade relativamente alta. Consequentemente, os sistemas atuais de leitura de semente podem ser incapazes de resposta suficientemente rápida para confiavelmente contar cada semente e distinguir entre as sementes e poeira ou outra matéria estranha.

Sumário da invenção

[0006] Em uma realização exemplar, um sensor de semente foi desenvolvido para ajustar o local convencional de montagem nos tubos de semente existentes, porém ainda fornece o desempenho melhorado sobre os sensores atuais de produção ao fornecer uma fonte ampla de luz (mais LEDS), um fotodetector amplo e um esquema de perfilagem de corrente para os LEDs que fornecem mais luz nas extremidades opostas do arranjo de LED. Um resultado de tal arranjo é para melhorar a resolução de semente e reduzir a variabilidade espacial de semente dentro do tubo de semente.

[0007] Em uma realização exemplar, um dispositivo de contagem de semente é fornecido para contar sementes passando através de uma porção longitudinal de um tubo de semente tendo uma parede frontal, traseira e duas paredes laterais, o dispositivo de contagem incluindo uma montagem de sensor adaptada para ser montada em uma parede frontal e traseira do tubo de semente, a referida montagem de sensor incluindo um arranjo de LED (diodo emissor de luz) disposto oposto a um dispositivo fotodetector adaptado para receber a luz a partir do arranjo de LED, o dispositivo fotodetector configurado para gerar os pulsos de sinal em resposta às interrupções na luz recebida a partir do arranjo de LED, o arranjo de LED compreendido por uma pluralidade de LEDs que está disposta em uma linha que é substancialmente perpendicular à porção longitudinal do tubo de semente. O dispositivo de contagem de semente ainda inclui um meio de controlador configurado para controlar uma corrente acionando cada uma da pluralidade de LEDs de modo a gerar um perfil de corrente para um arranjo selecionado de LED, o meio de controlador ainda configurado para aumentar a corrente de acionamento de pelo menos um LED localizado adjacente à parede lateral de tubo de modo a aumentar sua intensidade, assim melhorando a detecção de posição espacial do dispositivo de contagem de semente de uma semente passando através do tubo de semente e permitir os ajustes para melhorar a exatidão de deposição de semente.

[0008] Em outra realização exemplar, um sistema de detecção de partícula é fornecido com a detecção melhorada de posição espacial para substancialmente distinguir entre as partículas, tais como, sementes e poeira, o sistema de contagem de partícula incluindo uma montagem de sensor adaptada para ser montada nos lados opostos de um membro de rampa através do qual as partículas devem passar, a montagem de sensor incluindo um arranjo de LED (diodo emissor de luz) disposto no membro de rampa oposto a um dispositivo fotodetector adaptado para receber a luz a partir do arranjo de LED, o dispositivo fotodetector configurado para gerar os pulsos de sinal em resposta às interrupções na luz recebida a partir do arranjo de LED, o arranjo de LED compreendido por uma pluralidade de LEDs que está disposta em uma linha que é substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal do membro de rampa. O sistema de detecção de partícula também incluindo um meio de controlador configurado para controlar uma corrente acionando cada da pluralidade de LEDs de modo a gerar um perfil de corrente para um arranjo selecionado de LED, o meio de controlador ainda configurado para aumentar a corrente de acionamento de pelo menos dois LEDs localizados em cada extremidade do arranjo de LED de modo a aumentar sua intensidade, assim melhorando a detecção de posição espacial da partícula passando através do membro de rampa e permitir os ajustes para melhorar a exatidão de deposição de partícula. Em uma realização relacionada, em que o meio de controlador é configurado para individualmente pulsar os LEDs no arranjo de modo a melhorar a detecção e deposição de partícula. Em outra realização relacionada, o meio de controlador é configurado para comunicar-se com um sistema de deposição de partícula de modo a modificar uma velocidade de trituração do sistema de deposição como uma função dos dados de detecção de partícula recebidos pelo meio de controlador.

[0009] Em ainda outra realização exemplar, um método para detectar as sementes em um sistema de deposição de semente é fornecido tendo um arranjo de LED e um membro fotodetector adaptado para receber a luz a partir do arranjo de LED, o membro fotodetector gerando um pulso de sinal conforme uma semente interrompe a luz recebida pelo membro fotodetector. O método inclui as etapas de selecionar um arranjo de LED com um número predeterminado de LEDs como uma função do tipo de sementes a ser detectado e a etapa de gerar um perfil de corrente para um arranjo selecionado de LED dependendo do número de LEDs individuais no arranjo e o tipo de sementes a ser detectado. O método também inclui a etapa de acionar a corrente em pelo menos dois LEDs em cada extremidade do arranjo de LED, tal intensidade de pelo menos dois LEDs é superior do que os LEDs dispostos entre os mesmos.

[00010] Em ainda outra realização exemplar, um dispositivo de contagem de semente é aqui fornecido com a detecção melhorada de posição espacial de uma semente passando através de um tubo de semente de modo a permitir os ajustes que melhorarão a exatidão de deposição de semente e rendimento de safra nas aplicações agrícolas de semente. Um sistema de contagem de semente também é aqui fornecido com a detecção melhorada de posição espacial para substancialmente distinguir entre as sementes, múltiplas sementes e material estranho, tal como, poeira nas aplicações agrícolas de semente.

Descrição dos desenhos

[00011] As figuras 1 e 14 são uma vista de corte superior e uma vista em perspectiva de um tubo de semente com uma semente caindo através do tubo com um arranjo de LED em uma extremidade e um fotodetector na outra (também existe uma janela transparente em frente do fotodetector). Tanto a fonte de LED quanto o fotodetector cobrem toda a largura do tubo;

[00012] As figuras 2A-2B ilustram os diagramas de circuito de um arranjo de 10 LEDs e um fotodetector amplo da figura 1 onde a saída é usada para aquisição de dados durante o processo de teste;

[00013] As figuras 3A-3C ilustram as vistas frontais, laterais e traseiras do arranjo de fonte de LED de uma montagem de sensor de acordo com a invenção;

[00014] A figura 4 ilustra um exercício de alinhamento para um LED da invenção e o fotodetector em um tubo de semente na direção vertical;

[00015] A figura 5 ilustra um gráfico de variabilidade de uma montagem de sensor de 10 LEDs refletida dos dados fornecidos na Tabela 1 da especificação;

[00016] A figura 6 ilustra um gráfico de variabilidade de uma montagem de sensor de 3 LEDs refletida dos dados fornecidos na Tabela 2 da especificação;

[00017] A figura 7 ilustra um diagrama de circuito de uma realização de uma montagem de sensor de acordo com os ensinamentos da invenção;

[00018] As figuras 8A-8C ilustram as vistas superiores, traseiras e laterais de uma haste luminosa ou elemento de lentes para uso com relação a uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção;

[00019] As figuras 9A-9B ilustram as vistas laterais e superiores de uma haste luminosa ou elemento de lentes dentro de um tubo de semente para capturar a luz projetando-se através de lá para uso com relação a uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção (vista superior, múltiplas setas; vista lateral, uma seta);

[00020] A figura 10 ilustra as vistas laterais e superiores de uma haste luminosa com ou sem uma placa de circuito (vista A) e pelo menos duas hastes luminosas com ou sem uma placa de circuito (vista B) para usar com relação a uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção;

[00021] A figura 11 ilustra um LED projetando dois feixes de luz através de um elemento de lentes até dois detectores para detecção potencial de poeira de acordo com os ensinamentos da invenção;

[00022] A figura 12 ilustra uma montagem de haste luminosa ou lentes em uma extremidade e um micro fotodetector em outra extremidade como uma realização de um elemento em uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção; e

[00023] A figura 13 ilustra uma montagem de haste luminosa com uma lente Fresnel em uma extremidade e um micro fotodetector em outra extremidade como uma realização de um elemento em uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção.

Descrição da invenção

[00024] A seguir existe descrições mais detalhadas de diversos conceitos relacionados a, e realizações de, métodos e mecanismo de acordo com a presente revelação. Deve ser apreciado que diversos aspectos do assunto acima introduzido e discutido em maiores detalhes abaixo podem ser implantados em quaisquer de numerosos modos, conforme o assunto não é limitado a qualquer modo particular de implantação. Os exemplos de implantações e aplicações específicas são fornecidos principalmente para fins ilustrativos.

[00025] Com referência agora à figura 1, é mostrada uma realização exemplar de uma montagem de sensor de semente 100 em um tubo de semente 102. Especificamente, é mostrada uma vista de corte superior do tubo de semente 102 com uma semente 104 caindo através do tubo com um arranjo de 10 LEDs 110A-110J em uma extremidade e um membro fotodetector 120 na outra (nesta realização exemplar, também existe uma janela transparente em frente do fotodetector). Esta figura mostra uma vista superior do tubo de semente 102 com uma semente 104 em queda livre. Tanto o arranjo de 10 LEDs quanto o membro fotodetector são espaçados atrás a partir da parede interna do tubo (ou da rampa) levemente e o fotodetector 120 estende-se levemente além da parede interna da rampa em uma direção ortogonal (ortogonal à direção da semente em queda e o comprimento do tubo de semente). Nesta realização exemplar, o fotodetector é a unidade de 880 X 110 (dimensões em milésimos) cobrindo a largura total do tubo de semente 102 (700 milésimos). O arranjo de 10 LEDs também tentou ultrapassar toda a largura do tubo 102 fornecendo os raios de luz sobre toda a área incluindo próximo às paredes laterais 103A-103B. Esta realização exemplar da montagem de sensor 100 consiste em um arranjo de 10 LEDs no passo de 72 milésimos. A figura 14 é um exemplo de uma placa de circuito com o arranjo de 10 LEDs que está disposto atrás de uma placa de janela de plástico transparente que é fixada em um lado do tubo de semente, oposto a um fotodetector. Nas realizações relacionadas, o arranjo de LED não usa uma placa de janela ou é revestida com um revestimento especial para proteger a superfície de arranjo e/ou diminuir a degradação de superfície do arranjo. Nas realizações relacionadas, o arranjo de LED compreende outras combinações, tais como, um arranjo de 3 LEDs ou um arranjo de 5 LEDs, cada um dos quais pode ser otimizado para melhorar a contagem de semente e identificação ao variar o esquema de perfilagem de corrente do arranjo de LED usado.

[00026] Embora esta montagem de sensor exemplar forneça diversas melhorias sobre os sensores de corrente (na realização exemplar, pelo menos três), uma ou mais dessas melhorias são combinadas e incorporadas em diversas realizações das montagens de sensor. Uma primeira melhoria de montagem de sensor inclui uma fonte ampla de luz compreendida por arranjo de 10 LEDs 110 (LEDs 110A-110J) dos LEDs que são espaçados regularmente através da dimensão estreita do tubo de semente 102. Os 10 (dez) LEDs de SMD (dispositivos de montagem de superfície) ainda fornecem uma dimensão de passo que permitiria aos LEDs serem “Escolhidos e Colocados” por equipamento de colocação de componente convencional. O arranjo de dez LEDs nesta configuração exemplar também fornece uma fonte de luz regularmente uniforme considerando as dimensões das sementes que caem através do tubo. Os LEDs individuais em cada extremidade do arranjo 110 estavam muito próximos às paredes laterais 103A e 103B do tubo 102, assim fornecendo cobertura de luz através de todo o tubo. Outra melhoria ilustrada na figura 1 inclui o uso de um membro fotodetector amplo 120 que tem largura de 880 milésimos para cobrir toda a largura do tubo de semente versus fotodetectores de corrente que tem largura de 600 milésimos enquanto a dimensão interna do tubo de semente tem largura de cerca de 700 milésimos.

[00027] Com referência agora às figuras 2A-2B, nesta realização exemplar, são mostrados os diagramas de circuito 210 e 220 do arranjo de 10 LEDs 110 e do fotodetector 120 da figura 1, respectivamente. O circuito 210 ilustra o arranjo de LED 110 com o sistema de circuito de acionamento de LED e o circuito 220 ilustra o sistema de circuito de extremidade oposta para o fotodetector e transmissão dos dados (saída 250) para um sistema de aquisição de dados. Nesta realização exemplar, a corrente é aumentada para cada um dos LEDs em cada extremidade do arranjo de LED (p.ex., 110A e 110J) para melhorar mediante a variabilidade espacial de acordo com os ensinamentos do presente. A corrente extra é fornecida aos dois LEDs extremos, bem como, os LEDs adjacentes (p.ex., 110B e 1101) a partir dos LEDs extremos (LEDs 110A e 110J). Os pulsos recebidos no fotodetector 120 são eventualmente emitidos (saída 250) para um sistema de aquisição de dados. Ordinariamente, essa saída iria para um conversor de A/D de um controlador embutido para processamento (tal conforme ensinado na Patente Norte-Americana N° 5.635.911 para Landers et al., e é aqui incorporada por referência em sua totalidade). Este circuito 220 fornece a influência de voltagem “0” ao fotodetector 120 para obter uma vantagem de velocidade e um amplificador de trans-impedância 224 então converte a corrente de fotodetector de curto-circuito para uma voltagem. Além disso, esse amplificador serve como um amplificador de registro que é usado para fornecer um pulso consistente de voltagem para determinada porcentagem de bloqueio não importando a atenuação ótica ambiente. Um comutador de nível 226 também é aqui fornecido para manter o sinal em uma variação dinâmica. Um amplificador de ganho fixo (222) é aqui mostrado para teste experimental. Diversas opções de ganho estariam disponíveis sob a potência do controlador embutido (ver também a figura 7 para a descrição mais completa do sistema de contagem de semente de uma perspectiva de nível de circuito).

[00028] Com referência novamente às figuras 1 e 2, outra melhoria nas montagens de sensor aqui descritas inclui o uso de Perfilagem de Corrente para os LEDs localizados em cada extremidade do arranjo de LED (tal como, 110A, 110B, 1101 e 110J) mais próximo às paredes de tubo (103A e 103B). Nesta realização exemplar (e conforme acima descrito), o arranjo de LED mais amplo 110 e fotodetector mais amplo 120 fornecem a cobertura que auxilia a reduzir a variabilidade espacial entre as sementes. Consequentemente, uma semente caindo (p.ex., semente 104) em qualquer local na área de leitura do tubo de semente (espaço 105 entre as paredes 103A e 103B) fornecerá muito do mesmo formato de sinal. Entretanto, as sementes caindo próximo à parede lateral 103A ou 103B tipicamente não têm o mesmo bloqueio de luz (que gera o pulso de sinal que representa a contagem de semente) conforme as sementes que caem mais próximas ao centro do espaço 105. No circuito de arranjo de LED 210, o LED 110A corresponde ao LED 110A em uma extremidade do arranjo 110 e o LED 110J corresponde ao LED 110J do arranjo 110 na outra extremidade do arranjo na parede do tubo de semente. Para auxiliar a compensar ou corrigir isso, em uma realização exemplar, a corrente de LED em cada um dos dois LEDs de extremidade extrema (LEDs 110A e 110J) é aumentada para um fator de 1,50 vez aquele do nominal. Os próximos dois LEDs são aumentados por um fator de 1,25. Isso tende a pesar as sementes próximas à parede lateral mais pesadamente de modo que elas bloqueiam uma quantia maior de luz. Outras correntes de LED podem exigir o ajuste ainda para obter a variabilidade ideal.

[00029] Um resultado das diversas melhorias acima descritas para reduzir a variabilidade espacial, é que as únicas sementes caindo através do tubo de semente fornecerão muito do mesmo pulso de sinal em termos de amplitude, área e duração. Isso permite a um algoritmo usado diferenciar únicos de triplos para funcionar melhor. Essa consistência nas características de pulso permite uma separação mais limpa entre as únicas sementes e sementes duplas (duas sementes caindo através da área de leitura quase ao mesmo tempo). Isso também se aplica à separação de duplos e triplos, e etc. Essa consistência também auxilia a diferenciar entre sementes e material estranho. As partículas de poeira podem ser mais facilmente segregadas das sementes e assim não contadas.

[00030] Em outra realização exemplar, a contagem de exatidão do sensor de semente é melhorada pelo uso da Perfilagem de Corrente junto com o arranjo de LED expandido e membro fotodetector maior quando as sementes estão caindo através do sensor em uma alta taxa e não são bem separadas. Isso é particularmente um problema com favas de soja de alta taxa. Essa melhoria na exatidão de contagem é devida à variabilidade espacial reduzida de únicos pulsos de semente que permite a separação mais fácil das sementes caindo em cerca do mesmo tempo. Em ainda outra realização relacionada, a leitura de semente é melhorada ao implantar a técnica de individualmente pulsar os LEDs no arranjo. Foi determinado que um perfil de corrente de 1,5 / 1,25 / 1,0 seria ideal e operacional para as aplicações alvo, porém não é limitado a esta variação.

[00031] Com referência agora às figuras 3A-3C, são mostradas as vistas frontais, laterais e traseiras de um alojamento de sensor para suportar um arranjo de LED de acordo com a invenção. Nesta realização exemplar e com referência à figura 14 também, o arranjo de LED 110 está disposto na placa de circuito 112 e coberto com uma placa de janela transparente 119. Esta montagem é acoplada ao tubo de semente 102 via um membro de fixação 109. Em outras realizações relacionadas, outro meio de fixação pode ser usado dependendo da construção do tubo 102 ou aquela do arranjo de LED, a placa de janela pode ser eliminada.

[00032] Com referência agora à figura 4, é mostrado um exemplo de um exercício de alinhamento para um LED e o fotodetector em um tubo de semente na direção vertical. Já que as paredes do tubo de interesse não são paralelas, é estimado que uma correção de 3 graus é necessária.

[00033] Nesta realização exemplar, o arranjo de 10 LEDs 110 foi configurado para fornecer a mesma intensidade ótica ao membro fotodetector 120 como um arranjo de 3 LEDs. Com a finalidade de obter o arranjo de 10 LEDs para o mesmo nível que um arranjo de 3 LEDs, a corrente de LED foi definida para um nominal (333 / 178) 6 ma = 11,2 ma. Considerar o seguinte: Perna Central = 12 ma Perna Direita = 12 + 6 + 3 = 21 ma Perna Esquerda =12 + 6 + 3 =21 ma Corrente Total = 48 ma (3 ma nas pernas direitas e esquerdas são comuns para dois LEDs)

[00034] As Tabelas 1 e 2, respectivamente, fornecem os dados de um teste de variabilidade do arranjo de 10 LEDs e arranjo de 3 LEDs e ilustram as voltagens do amplificador de trans- impedância de primeiro estágio quando uma haste vertical de 0,48 cm (0,19 polegada) é usada para bloquear a luz entre a fonte de luz (tal como, o arranjo de LED) e o fotodetector. Os dados são coletados a partir de uma vista superior do tubo de semente e mostram a posição da haste para voltagens correspondentes para o arranjo de 10 LEDs (Tabela 1) e também para comparação de um arranjo de 3 LEDs anterior (Tabela 2). A posição dos rótulos de voltagem no tubo corresponde à posição da haste. Tabela 1

[00035] Essas são vistas superiores do tubo com voltagens a partir do 1° amplificador de trans-impedância ao bloquear a luz com uma haste vertical de 0,48 cm (0,19 polegada) de diâmetro. Tabela 2

[00036] As figuras 5 e 6 ilustram o perfil de LED e gráficos de variabilidade de intensidade de luz para as montagens de sensor de 10 LEDs e 3 LEDs, respectivamente, conforme previamente descrito. O perfil de LED refere-se a aumentar a corrente dos LEDs na extremidade distante do arranjo mais próximo às paredes laterais para compensar o bloqueio reduzido de luz de uma semente localizada próxima à parede lateral. Para esses gráficos, a corrente de curto circuito do fotodetector é mostrada em unidades de pa. Essas foram calculadas de modo inverso a parti das voltagens medidas a partir do 1° amplificador de trans-impedância. Observe que com cobertura superior de luz no tubo com o arranjo de 10 LEDs e o uso de perfilagem de corrente que a variabilidade é menor, consequentemente tendo um perfil mais plano ou mais regular então com o arranjo de 3 LEDs.

[00037] Com referência agora à figura 7, nesta realização exemplar, é mostrado um diagrama de circuito 300 de uma realização de uma montagem de sensor de semente que usa um microcontrolador STM32F101C6T6 302 de acordo com os ensinamentos da invenção. A extremidade frontal do circuito 300 inclui o circuito de LED 210 e circuito de fotodetector 220. A saída da extremidade frontal ou circuito de fotodetector 220 fornece a entrada ao conversor embutido A/D (análogo para digital) do controlador 302. As funções de algoritmo de contagem de semente são com base nas informações digitais do A/D. Os circuitos de fornecimento de potência e outros circuitos de suporte são mostrados que ativam a invenção e algoritmos. A montagem de sensor fornece uma saída de única extremidade que também pode ser usada pela montagem de sensor para receber os dados de uma unidade de controle central. Um exemplo de tais comunicações seria uma solicitação pela unidade de controle para a montagem de sensor realizar um auto teste. O controlador embutido pode modular alguns dos LEDs de modo que um auto teste possa ser conduzido pela montagem de sensor com os resultados transmitidos à unidade de controle.

[00038] Em uma realização relacionada, uma montagem de sensor de semente é fornecida que substitui um único fotodiodo discreto para o fotodetector amplo. Esse detector reside em uma placa de circuito e um cano de luz ou tubo de luz ou luz de canais de prisma dos LEDs ao diodo de fotodetector. Em outra realização relacionada, uma lente Fresnel 800A é usada no lugar da placa de janela em frente do fotodetector (PD) 920 com a finalidade de capturar mais luz dos LEDs (ver as figuras 13 e 14).

[00039] Com referência agora às figuras 8-14, as figuras 8A- 8C e 12 ilustram diversas vistas de uma haste luminosa ou elemento de lentes 800 (ou adaptador ótico) para uso com relação a uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção. Nesta realização exemplar, o membro de haste luminosa 800 inclui uma superfície frontal 802 para receber a luz que é enfocada para uma extremidade traseira 804. Ao invés de diretamente acoplar a luz ao fotodetector, nesta realização exemplar, o elemento de adaptador ótico 800, que é feito de vidro ou/e plástico, é inserido antes do fotodetector.

[00040] Com referência agora às figuras 9A-9B, são mostradas as vistas laterais e superiores de uma haste luminosa ou elemento de lentes 800 localizado dentro do tubo de semente 102 tendo o arranjo de LED 110 que gera a luz 111. A haste luminosa 800 captura a luz 111 projetando-se através de lá do arranjo 110 para uso com relação a uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção. Particularmente, é mostrada uma montagem de detector 920 de um detector de área pequena acoplado a um adaptador ótico (ou haste luminosa). Neste exemplo, o adaptador ótico transforma a área de detecção em uma fenda longa que é desejável nas aplicações de leitura/contagem de semente. A extremidade traseira 804 (saída) do adaptador ótico é conectada ao sensor ótico por cola, rosca, estalo, contato direto ou outro meio. A extremidade frontal 802 (entrada ou extremidade de recepção de luz) do adaptador ótico assenta onde o sensor ótico estava, como um sensor ótico efetivo. A luz é primeiramente coletada pela extremidade frontal (extremidade ampla) 802 do adaptador ótico, transportada por reflexão e reflexão interna total (TIR), e eventualmente acoplada via a extremidade traseira 804 ao sensor ótico. Esse mecanismo forma um guia de onda de visão ou cano de luz. Em uma realização alternativa, uma janela de vidro pode ser anexada à extremidade frontal do adaptador, para proteger o adaptador de contaminação, raspagem mecânica ou corrosão química. A outra parte do sistema de leitura de semente funcionará conforme habitual.

[00041] Uma configuração semelhante é proposta para o emissor de luz, neste caso, tal como, um LED ou diodo de Laser, é acoplada no guia de onda em uma extremidade e percorre através do guia de onda à extremidade de saída onde a luz emergirá ao local desejado, tal como, o tubo de semente voltado à abertura de detector. Os sensores óticos de área grande anteriores normalmente cobririam a largura da tubulação de semente, assim aumentando o preço da montagem de sensor geral. O adaptador ótico aqui descrito transforma uma área de sensor pequena muito mais barata (extremidade traseira do adaptador) em uma área de coleção efetivamente grande (extremidade frontal do adaptador). A combinação de pequeno sensor e adaptador funciona exatamente como o sensor de área grande, porém custo muito menos e oferece mais flexibilidade no layout mecânico já que o adaptador pode ter dobras e gira nas mesmas. Os adaptadores podem ter partes usinadas ou moldadas de modo a reduzir ainda seu custo. Usar o adaptador ótico, a área de leitura pode ser efetiva e facilmente remodelada sem ter que reconfigurar outros componentes de hardware do sensor de semente. Os adaptadores óticos aqui ensinados se aplicam, porém sem limitação, aos sensores de semente.

[00042] Com referência agora às figuras 10A-10D, são mostradas as vistas laterais e superiores de uma haste luminosa 800 (e 800A e 800B) com ou sem uma placa de circuito 112A e pelo menos duas hastes luminosas 800A, 800B com ou sem uma placa de circuito para usar com relação a uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção. Particularmente, as vistas na esquerda (figuras 10A e 10B) ilustram diferentes configurações dos detectores óticos 800 enquanto as visões na direita (figuras 10C e 10D) ilustram a flexibilidade de design da placa de circuito impressa 112A devido aos adaptadores óticos 800A e 800B. Os dois detectores podem estar muito próximos (A’) ou em alguma distância de separação (B’) usando a mesma placa de detector 112.

[00043] Os adaptadores óticos fornecem o design flexível da placa de circuito, tal como, quando múltiplos sensores são usados, devido ao tamanho e distância dos sensores serem limitados pela área da placa elétrica. No design convencional, pode ser muito abarrotado colocar dois sensores muito próximos. Usar os adaptadores óticos de sensor, múltiplos sensores podem ser colocados juntos para formar um arranjo de sensor sem nenhum limite físico pelo tamanho individual de sensor e área de placa, e sem usar um detector de arranjo.

[00044] Em uma realização exemplar, uma placa de PCB (placa de circuito impressa) pode ser compartilhada por múltiplas geometrias de leitura ótica ao alterar os adaptadores óticos para diferentes configurações óticas. Isso reduz o custo nos designs de placa. Os adaptadores óticos também fornecem o design mais flexível de detector de arranjo, de modo que, quando um detector de arranjo é desejado, o número de elementos pode não sempre estar disponível. Consequentemente, ele efetivamente acopla a luz aos arranjos de sensor de diferentes formatos com perda muito inferior do que uma máscara. Todo o acima se aplica ao uso do adaptador como um emissor de luz, bem como o detector.

[00045] Com referência agora à figura 11, ela ilustra um LED 1110 projetando dois feixes de luz 1111A-1111B através de um elemento de lentes dentro de um tubo de semente 102 até dois detectores 1120A-1120B para detecção potencial de poeira de acordo com os ensinamentos da invenção. Particularmente, os feixes próximos de luz fornecem atenuações semelhantes para a poeira com cada detector sendo vertical entre si. Uma semente 104 cai de cima para baixo (seta) enquanto a poeira pode vir de ambas as direções, a qual pode ser detectada e rejeitada como contagens de poeira. As distribuições de tempo de voo também podem ser usadas para rejeitar os eventos sem semente.

[00046] Os dois detectores acima mencionados podem ser colocados na extremidade frontal de um detector ótico conforme mostrado na figura 12, que é uma montagem de haste luminosa ou lentes em uma extremidade e um micro fotodetector em outra extremidade, em uma realização exemplar de um elemento em uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção. Particularmente, a luz é acoplada aos detectores mais eficientemente, melhorando a operação do sensor sem aumentar o custo substancialmente.

[00047] Com referência agora à figura 13, ela ilustra uma montagem de haste luminosa 800A com uma lente Fresnel 810 em uma extremidade e um micro fotodetector em outra extremidade como uma realização de um elemento em uma montagem de sensor de semente de acordo com os ensinamentos da invenção. Nesta realização exemplar, a lente Fresnel auxilia a canalizar a luz ainda mais no adaptador ótico.

[00048] As seguintes patentes que se relacionam aos dispositivos de sensor de semente são aqui incorporadas por referência em sua totalidade e constituem parte da revelação do presente: Patente Norte-Americana N°s 4.163.507; 4.307.390; 4.555.624; 4.496.211; 5.307.430 e 5.635.911.

[00049] Tendo assim descrito diversas realizações ilustrativas, deve ser apreciado que diversas alterações, modificações e melhorias prontamente ocorrerão para aqueles com habilidade na técnica. Tais alterações, modificações e melhorias são pretendidas para ser parte desta revelação, e são pretendidas para estar dentro do espírito e escopo desta revelação. Enquanto alguns exemplos aqui apresentados envolvem combinações específicas de funções ou elementos estruturais, deve ser entendido que tais funções e elementos podem ser combinados de outros modos de acordo com a presente invenção para realizar os mesmos ou diferentes objetivos. Particularmente, os atos, elementos e recursos discutidos com relação a uma realização não são pretendidos para serem excluídos de papéis semelhantes ou outros papéis em outras realizações. De modo correspondente, a descrição precedente e desenhos anexos são somente por meio de exemplo e não são pretendidos para serem limitantes.

Claims

1. Dispositivo de contagem de semente, para contar sementes passando através de uma porção longitudinal de um tubo de semente (102), tendo uma parede frontal, traseira e duas paredes laterais (103A, 103B), dito dispositivo de contagem, caracterizado pelo fato de compreender: - uma montagem de sensor (100) adaptada para ser montada em uma parede frontal e traseira do tubo de semente (102), a referida montagem de sensor (100) incluindo um arranjo de LED (diodo emissor de luz) disposto oposto a um dispositivo fotodetector adaptado para receber luz a partir do arranjo de LED, o referido dispositivo fotodetector configurado para gerar os pulsos de sinal em resposta às interrupções na luz recebida a partir do arranjo de LED, o referido arranjo de LED compreendido por uma pluralidade de LEDs (110A-110J) que está disposta em uma linha que é perpendicular à porção longitudinal do tubo de semente (102); e - um controlador configurado para controlar uma corrente acionando cada da referida pluralidade de LEDs (110A-110J) de modo a gerar um perfil de corrente para um arranjo selecionado de LED tendo uma perna esquerda, uma perna central e uma perna direita, o referido controlador ainda configurado para mudar o perfil da corrente do arranjo de LED selecionado de modo a reduzir a variabilidade da intensidade óptica no tubo através do aumento da corrente de acionamento de um LED da parede lateral da perna direita e esquerda localizada adjacente a cada parede lateral do tubo (103A, 103B) e aumentando a corrente de acionamento de um segundo LED da perna direita e esquerda adjacente, cada um dos LEDs da parede lateral para um valor de corrente de acionamento menor do que a corrente de acionamento do LED da parede lateral de modo a aumentar a intensidade óptica das pernas direita e esquerda nas paredes laterais do tubo, sendo que um LED da perna central tem um valor de corrente de acionamento menor do que o valor de corrente de acionamento do segundo LED das pernas direita e esquerda, melhorando assim a detecção da posição espacial do dispositivo de contagem de semente de uma semente (104) passando através do tubo de semente (102) e permitir os ajustes para melhorar a exatidão de deposição de semente (104).

2. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o referido controlador ser configurado para melhorar a detecção da posição espacial por individualmente pulsar os LEDs (110A-110J) no arranjo para distinguir entre as sementes (104), múltiplas sementes (104) e material estranho, tal como, poeira nas aplicações de cultivo de semente.

3. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o referido controlador ser configurado para melhorar a detecção da posição espacial para sementes (104) de diferentes tamanhos e formatos através da alteração do perfil de corrente do arranjo de LED dependendo conforme uma função do número de LEDs no arranjo e do tamanho de semente (104) sendo detectado.

4. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o arranjo de LED incluir 10 LEDs (110A-110J) e o referido controlador aumentar a corrente de acionamento dos dois LEDs da parede lateral localizados adjacentes a cada uma das paredes laterais maior do que a corrente de acionamento dos segundos LEDs.

5. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma dimensão lateral do dispositivo fotodetector ser igual a ou superior do que a linha de LEDs (110A-110J), maximizando assim a luz coletada a partir do arranjo de LED.

6. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a corrente de acionamento dos LEDs (110A-110J) da parede lateral nas extremidades opostas ser aumentada para um fator de 1,50 vezes aquele de um valor nominal.

7. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a corrente de acionamento dos próximos dois LEDs opostos (110B-110I), a partir dos primeiros dois LEDs (110A-110J) da parede lateral, ser aumentada por um fator de 1,25 do valor nominal.

8. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender um membro de haste luminosa configurado para coletar a luz a partir do arranjo de LED e direcionar a luz ao membro fotodetector (120).

9. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o membro fotodetector (120) incluir um micro detector.

10. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o membro de haste luminosa ser uma lente Fresnel.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma placa transmissiva de luz disposta adjacente ao arranjo de LED.

12. Dispositivo de contagem de semente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os LEDs da parede lateral serem aumentados para um fator de 1,50 vezes daquele de um valor nominal, e o segundo LED da perna direita e esquerda ser aumentado por um fator de 1,25 do valor nominal.

13. Sistema de detecção de partícula, com detecção da posição espacial melhorada para distinguir entre as partículas, tais como, sementes e poeira, dito sistema de contagem de partícula, caracterizado pelo fato de compreender: - uma montagem de sensor (100) adaptada para ser montada em lados opostos de um membro de rampa através do qual as partículas devem passar, a referida montagem de sensor (100) incluindo um arranjo de LED (diodo emissor de luz) disposto no membro de rampa oposto a um dispositivo fotodetector adaptado para receber a luz a partir do arranjo de LED, o referido dispositivo fotodetector configurado para gerar os pulsos de sinal em resposta às interrupções na luz recebida a partir do arranjo de LED, o referido arranjo de LED compreendido por uma pluralidade de LEDs (110A-110J) que está disposta em uma linha que é perpendicular a um eixo longitudinal do membro de rampa; e - um controlador configurado para controlar uma corrente acionando cada um da referida pluralidade de LEDs (110A-110J) de modo a gerar um perfil de corrente para um arranjo de LED selecionado tendo uma perna esquerda, uma perna central e uma perna direita, o referido controlador configurado ainda para alterar o perfil de corrente do arranjo de LED selecionado de modo a reduzir a variabilidade da intensidade óptica na rampa, aumentando a corrente de acionamento de um LED da parede lateral da perna direita e esquerda localizada adjacente a cada parede lateral da rampa, e aumentando a corrente de acionamento de um segundo LED da perna direita e esquerda adjacente a cada um dos LEDs da parede lateral para um valor de corrente de acionamento menor do que a corrente de acionamento do LED de parede lateral de modo a aumentar a intensidade óptica das pernas direita e esquerda nas paredes laterais da rampa, sendo que um LED da perna central tem um valor de corrente de acionamento menor do que o valor de corrente de acionamento do segundo LED das pernas direita e esquerda, o referido controlador configurado para pulsar individualmente os LEDs no arranjo melhorando assim a detecção da posição espacial da partícula passando através do membro de rampa e permitir os ajustes para melhorar a exatidão de deposição de partícula.

14. Sistema de detecção de partícula, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o referido controlador ser configurado para comunicar-se com um sistema de deposição de partícula de modo a modificar uma velocidade de trituração do sistema de deposição como uma função de um dado de detecção de partícula recebido pelo controlador.

15. Método para detectar as sementes em um sistema de deposição de semente, tendo um arranjo de LED e um membro fotodetector (120) adaptado para receber a luz a partir do arranjo de LED, o membro fotodetector (120) gerando um pulso de sinal conforme uma semente (104) interrompe a luz recebida pelo membro fotodetector (120), dito método, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - selecionar um arranjo de LED com um número predeterminado de LEDs (110A-110J) como uma função do tipo de sementes (104) a ser detectado; - processar o pulso de sinal recebido como interrupções de semente (104) e gerar um perfil de corrente para o arranjo de LED dependendo do número de LEDs individuais predeterminado no arranjo de LED e o tipo de sementes (104) a ser detectado; e - usar o perfil de corrente para acionar uma primeira corrente em pelo menos dois LEDs em cada extremidade do arranjo de LED que reduz a variabilidade de intensidade óptica conforme a primeira corrente de acionamento de pelo menos dois referidos LEDs é maior do que uma segunda corrente de acionamento dos LEDs dispostos entre elas, melhorando assim o posicionamento e detecção espacial de uma semente (104) e permitindo ajustes para melhorar a precisão de deposição de sementes (104).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de modificar uma velocidade de trituração do sistema de deposição como uma função de um dado de detecção de partícula recebido por um controlador operativamente acoplado ao membro fotodetector (120).

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de ainda compreender a etapa de fornecer um membro de haste luminosa para coletar a luz a partir do arranjo de LED e direcionar a luz ao membro fotodetector (120).