BRPI0818834A2

BRPI0818834A2 - Fontes de realimentação adaptáveis para controladores de aplicação

Info

Publication number: BRPI0818834A2
Application number: BRPI0818834-3A2A
Authority: BR
Inventors: John Peterson
Original assignee: Agco Corp
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2014-09-23
Also published as: US20090112372A1; BRPI0818834B1; EP2205056B1; WO2009056930A1; EP2205056A1; US7706926B2

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FONTES DE REALIMENTAÇÃO ADAPTÁVEIS PARA CONTROLADORES DE APLICAÇÃO".

A presente invenção refere-se, em geral, a métodos e sistemas de controle de pulverização, para controlar um pulverizador, particularmente, um pulverizador agrícola.

Pulverizadores são amplamente usados na agricultura e horticultura para aplicar produtos químicos (por exemplo, inseticidas e fungicidas) ou fertilizantes a culturas, para proteger as culturas contra doenças, insetos e para facilitar o crescimento e a colheita das culturas.

A maioria dos pulverizadores para agricultura/horticultura está projetada para ser montada em um veículo ou ser rebocada pelo mesmo, no solo, ou transportada por aviões ou helicópteros. Esses pulverizadores incluem, tipicamente, um ou mais recipientes de armazenamento ou forneci15 mento, uma lança esquerda e direita ou outros sistemas coletores, que contem uma pluralidade de bocais espaçados, dispostos geometricamente, ao longo de seu comprimento, uma bomba para pressurizar e distribuir o fluido através de tubos ou mangueiras para bocais de pulverização, e meios para controlar a bomba, lanças e bocais de pulverização.

Sistemas de controle para a aplicação do fertilizante, pesticida

etc., compreende, tipicamente, um mecanismo de realimentação, que existe para fornecer uma fonte de dados para determinar diferenças entre o estado efetivo da saída de pulverização e o estado comandado ou pretendido. Por exemplo, um controlador de velocidade pode transmitir um sinal a um motor, 25 instruindo o motor a girar um eixo de acionamento a 5 rpm, que corresponde a uma velocidade de distribuição de fluido. Um dispositivo de "realimentação", ou sensor(es), monitoram a velocidade de distribuição de fluido e informam um estado de volta ao controlador de velocidade, isto é, rápido demais, lento demais, satisfatório. Em resposta a isso, o controlador modifica 30 sua saída, para corrigir qualquer erro baseado em algum algoritmo predeterminado ou calibração.

Atualmente, duas categorias básicas de controles de realimentação são usadas para controlar a distribuição de fluido de pulverizadores: (i) sistemas de controle de circuito fechado, baseados em volume de corrente, e (ii) sistemas de controle de circuito fechado, baseados em pressão.

Os sistemas de realimentação baseados em volume de corrente 5 medem o volume da corrente da substância que sai da máquina e realimentam esse sinal a um controlador para controlar a velocidade de distribuição. Os sistemas de realimentação baseados em pressão monitoram a pressão do sistema, calculam um volume de corrente esperado, usando dados predeterminados, e realimentam as informações a um controlador, para contro10 Iar a velocidade de distribuição.

Cada um dos sistemas de controle tem suas vantagens e desvantagens. Por exemplo, uma desvantagem do sistema baseado em volume é que um medidor de corrente não reconhece uma ruptura a jusante em um tubo. Portanto, o medidor pode realimentar a corrente correta, mas o líquido 15 pode não estar chegando ao bocal de saída desejado. Em segundo lugar, medidores de corrente contidos nos sistemas baseados em volume são dispositivos mecânicos e, portanto, tem limites de desgaste e operação (velocidade de corrente alta/baixa), que afetam sua capacidade de emitir um sinal estável a um controlador.

Um sistema de detectar pressão é muito previsível e funciona

bem quando o tamanho do orifício e propriedades do material permanecem constantes. Mas, na realidade, esse não é o caso em nenhum desses. Assim, para compensar, o operador frequentemente precisa realizar um "teste de captação", no qual ele precisa coletar a saída de um bocal de pulveriza25 ção, a uma determina pressão, por um período de tempo determinado, de modo a determinar o "fator de escala" apropriado a ser usado.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção é posto à disposição um aparelho pulverizador agrícola, que compreende meios de aplicação de fluido, um controlador, um circuito de realimentação baseado em 30 corrente, que compreende um sensor de corrente para detectar um volume de corrente dentro do meio de aplicação de fluido, e um circuito de realimentação baseado em pressão, que compreende um transdutor de pressão, para detectar a pressão de fluido dentro do meio de aplicação de fluido, sendo que o sensor de corrente e o transdutor de pressão estão ligados operacionalmente ao controlador e ao meio de aplicação de fluido, e sendo que o controlador controla o meio de aplicação de fluido em resposta a sinais re5 cebidos de pelo menos um do sensor de corrente e do transdutor de pressão.

Vantajosamente, a previsão dos dois mecanismos de realimentação dá uma flexibilidade maior na maneira pela qual o meio de aplicação de fluido é controlado. Suprimindo o apoio em apenas um único mecanismo de realimentação, também aumenta a confiabilidade e precisão do sistema de controle.

O controlador pode receber entradas do operador através de uma interface de usuário e/ou diversos sinais de realimentação dos sensores do sistema. Depois de processar essas entradas, o controlador pode enviar 15 sinais a outros componentes do pulverizador, tais como a bomba, o meio de armazenamento, as seções de lança e/ou os bocais, para conservar ou mudar suas condições de operação.

De preferência, o controlador está disposto para receber, simultaneamente, entradas tanto do sensor de corrente como do transdutor de pressão.

A fim de aperfeiçoar o rendimento de um pulverizador, é desejável prever um sistema de controle de pulverização para controlar pulverizadores, que possibilita o controle, tanto manual (o operador do pulverizador) como automático (o controlador) do sistema de pulverização, para selecionar 25 um sistema de controle de realimentação, ou para mudar de um lado para outro entre os dois sistemas de controle de realimentação acima mencionados, com base nas necessidades da operação ou condições da operação.

De preferência, o aparelho compreende, ainda, um meio de interface de usuário está ligado operacionalmente ao controlador, que possibiIita ao operador selecionar qual o circuito de realimentação, do qual o controlador receber os referidos sinais de entrada. Vantajosamente, isso dá ao operador do pulverizador a flexibilidade de utilizar um sistema de controle de circuito, baseado em volume de corrente, um sistema de controle de circuito fechado, baseado em pressão, ou ambos desses sistemas de controle de circuito fechado, para controlar o rendimento de um pulverizador.

Em uma modalidade preferida, o controlador da presente invenção pode ignorar a escolha do operador na seleção do método de controle realimentação, por exemplo, quando os limites operacionais da fonte de realimentação selecionada foram excedidos ou quando a fonte de realimentação selecionada falhou (por exemplo, devido a uma falha de componente).

De preferência, o circuito de realimentação baseado em corrente é calibrado por sinais recebidos do transdutor de pressão. De modo particularmente preferido, o circuito de realimentação baseado em pressão é calibrado por sinais recebidos do sensor de corrente.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, está previsto um método para controlar um pulverizador agrícola, que compreende meios 15 de aplicação de fluido par a aplicação de um fluido a um campo de cultura, sendo que o método compreende medir um volume de corrente dentro do meio de aplicação de fluido, medindo uma pressão de fluido dentro do meio de aplicação de fluido, e controlando o meio de aplicação de fluido em resposta ao volume de corrente e pressão de fluido medidos.

Nesse método, o meio de aplicação de fluido é controlado, de

preferência, por um controlador que recebe entradas tanto de um sensor de corrente como de um transdutor de pressão. As entradas podem ser sinais elétricos transmitidos usando tecnologia por fio ou sem fio dos sensores aos controladores. Os sinais são representativos do volume de corrente e da pressão medidos e podem ser digitais ou analógicos em natureza.

Em uma disposição preferida, o controlador pode mudar a fonte de entrada do sensor de corrente para o transdutor de pressão em resposta à satisfação de uma condição predeterminada. Por exemplo, a condição predeterminada pode ser uma falha do sensor de corrente ou, alternativa30 mente, pode ser que a entrada do sensor de corrente exceda um limiar predeterminado, o que pode ser uma indicação de que a medição é imprecisa e, portanto, não confiável. Mudando para o mecanismo de realimentação alternativo automaticamente, a confiabilidade do sistema de controle pode ser aumentada.

Inversamente, o controlador pode mudar a fonte de entrada do transdutor de pressão para o sensor de corrente, em resposta à satisfação 5 de uma condição predeterminada. Por exemplo, a mesmas pode incluir uma falha do transdutor d pressão ou que a entrada do transdutor de pressão excede um limiar predeterminado.

Outros aspectos e vantagens da presente invenção ficam evidentes da descrição detalhada abaixo. Deve ser entendido, no entanto, que 10 a descrição detalhada e os exemplos específicos, embora indiquem as modalidades preferidas da presente invenção, são dados apenas a título de ilustração, uma vez que diversas mudanças e modificações dentro do espírito e objetivo da presente invenção fiquem evidentes para os que são versados na técnica dessa descrição detalhada, na qual:

A figura 1 mostra uma representação esquemática de um siste

ma de controle de pulverização de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção.

Tal como usada no presente e nas reivindicações anexas, as formas no singular "um", "uma", "o" e "a" incluem referências no plural, a não 20 ser que o teor claramente indique de outra forma. Desse modo, por exemplo, uma referência a "um sensor" inclui uma pluralidade desses sensores e equivalentes do mesmo, conhecidos dos que são versados na técnica, e referência a "o controlador" é uma referência a um ou mais desses controladores e equivalentes do mesmo, conhecidos dos que são versados na técnica, e 25 assim por diante. Todas as publicações, pedidos de patente, patentes e outras referências mencionadas no presente, estão incorporados por referência em sua totalidade.

A presente invenção refere-se, em geral, a métodos e sistemas para controlar o rendimento de pulverizadores, que oferecem a flexibilidade de controlar o rendimento de pulverizadores utilizando sinais de realimentação, tanto de sensores de corrente como de transdutores de pressão, ou para mudar para um segundo sistema de controle de realimentação, quando o sistema de controle de alimentação designado falhou. Em diversas modalidades da presente invenção, o sistema de pulverização pode realizar uma calibração contínua, executando tanto o sistema de controle de realimentação baseado em corrente como o baseado em pressão. Sob essas circuns5 tâncias, como o sistema está constantemente em um estado de calibração relativo, mudar de um lado para outro entre fontes de realimentação não afeta a precisão da velocidade à qual uma substância de interesse é aplicada.

Em um aspecto, o sistema de controle de pulverização da presente invenção pode incluir, sem limitação, um controlador, uma pluralidade de sensores e meios de realimentação e um meio de saída, para controlar o sistema de aplicação do pulverizador. O controlador pode receber entradas do operador através de uma interface de usuário, e/ou diversos sinais de realimentação dos sensores do sistema (por exemplo, um medidor de corrente ou um transdutor de pressão). Depois de processar essas entradas, o controlador pode enviar sinais a outros componentes do pulverizador, tais como a bomba, o meio de armazenamento, as seções de lança e/ou os bocais, para conservar ou mudar suas condições operacionais. Em diversas modalidades da presente invenção, o controlador pode ignorar a escolha do operador na seleção do método de controle de realimentação, por exemplo, quando os limites operacionais da fonte de realimentação selecionada foram excedidos ou quando a fonte de realimentação selecionada falhou (por exemplo, devido a uma falha do componente).

A figura 1 mostra uma representação esquemática, representativa, do sistema de controle de pulverização de acordo com uma modalidade 25 da presente invenção. O sistema de controle de pulverização está incluído em um pulverizador agrícola (não mostrado), usado para a aplicação de material fluido a um campo de cultura. Nesse exemplo, o pulverizador é uma unidade autopropelida, que compreende um motor. Mas, deve ser entendido que o aparelho pulverizador pode incluir um pulverizador que é rebocado 30 atrás de um trator ou montado no mesmo. Nesse caso, parte do sistema de controle de acordo com a invenção pode ser instalada no trator, sendo que a referida parte está em comunicação com o pulverizador por meio de um barramento de comunicação.

O pulverizador compreende meios de aplicação 40 de uma disposição conhecida, cujos detalhes não são essenciais para a compreensão da invenção.Em resumo, o meio de aplicação inclui um conjunto de lanças 5 com uma pluralidade de bocais de pulverização fixados em uma lança transversal, em uma disposição espaçada. Cada bocal está conectado a um sistema de distribuição de fluido, que distribuir, sob pressão criada por uma bomba, fluido armazenado em um tanque a cada bocal por uma rede de tubos. O fluido que é aplicado ao campo por cada bocal, ou grupo de bocais, é 10 regulado por válvulas respectivas incluídas na rede de tubos. Além dos orifícios reguladores das respectivas válvulas, a velocidade à qual o fluido é aplicado também é dependente da pressão do fluido.

As válvulas e a bomba e, desse modo, a velocidade de aplicação de fluido, são controladas por um controlador 20 por meio de um barra15 mento de comunicação, representado, em geral, por meios de saída 30 na figura 1. O controlador 20 é um dispositivo computacional, que compreende um meio programável, um meio de cálculo, uma memória e/ou combinações dos mesmos, e recebe entradas/instruções de uma interface de usuário 10. Controladores e interfaces de usuário, apropriados para os fins da presente 20 invenção, são conhecidos na técnica. Por exemplo, uma interface de usuário pode incluir, sem limitação, um painel de LCD, uma tela de toqu4e, um teclado ou um dispositivo de rolagem.

O meio de aplicação 40 pode ser programado e calibrado por um operador do pulverizador, usando interface de usuário 10, controlador 20 e meio de saída 30.

O sistema de controle de pulverização compreende, ainda, dois circuitos de realimentação, que servem para manter uma aplicação confiável e precisa do fluido ao campo. Cada circuito detecta o estado da corrente dentro do sistema de distribuição de fluido e/ou bocais e realimenta essa informação ao controlador 20.

Um primeiro circuito de realimentação está baseado em corrente e compreende pelo menos um sensor de corrente 50, disposto em um tubo do sistema de distribuição de fluido. Durante a operação, o sensor de corrente 50 mede o volume da corrente por um período de tempo, para determinar a velocidade de corrente. Alternativamente, o sensor de corrente pode determinar a velocidade de corrente instantânea dentro do tubo. Essa medição 5 é depois convertida em um sinal elétrico e comunicada ao controlador 20.

Um segundo circuito de realimentação está baseado em pressão e compreende pelo menos um transdutor de pressão 60, disposto em um tubo do sistema de distribuição de fluido (tipicamente, no mesmo tubo como o sensor de corrente 50). Durante a operação, o transdutor de pressão 60 10 mede a pressão de fluido instantânea dentro do tubo. Essa medição é depois convertida em um sinal elétrico e comunicada ao controlador 20, que depois converte o sinal em um que é indicador da velocidade de corrente instantânea, usando um algoritmo predeterminado e dados que representam o tamanho de orifício da válvula reguladora de interesse. Alternativamente, a 15 conversão pode ser executada por um circuito localizado no ou próximo ao transdutor.

Sensores de corrente e transdutores de pressão apropriados para os fins da presente invenção são bem-conhecidos na técnica.

Portanto, há dois mecanismos para fornecer dados de velocida20 de de corrente ao controlador 20. Em resposta aos sinais recebidos, o controlador 20 ajusta as válvulas e bombas de modo correspondente, de modo a ajustar a velocidade de corrente de saída. Pelo uso de dois mecanismos, que usam técnicas de medição diferentes, o controle do fluido aplicado fornece maior precisão e robustez.

O operador do pulverizador pode instruir, através da interface de

usuário 10, o sistema de controle de pulverização a usar um ou os dois sinais de realimentação. O operador também pode ajustar diversos limites operacionais para a fonte de realimentação selecionada, usando a interface de usuário 10. Além disso, o controlador 20 pode mudar automaticamente 30 para o outro sistema de controle de realimentação, quando os limites operacionais da fonte de realimentação selecionada foram excedidos ou quando a fonte de realimentação selecionada falhou (por exemplo, sem limitação, faIha do componente ou fio partido).

O meio de aplicação 40 pode ainda ser calibrado e controlado pelo controlador 20, que utiliza sinais de realimentação do sensor de corrente 50 e/ou transdutor de pressão 60.

5 Durante a operação, o circuito de realimentação baseado em

corrente pode ser calibrado pelo circuito de realimentação baseado em pressão e vice-versa. Esse processo é, de preferência, contínuo, mas pode ser executado periodicamente. Em outras palavras, a precisão de cada circuito de realimentação é validada por medições realizadas pelo outro circuito de 10 realimentação. Quando essa "cocalibração" é obtida, o sistema de controle de pulverização pode compensar/ajustar automaticamente uma falha de componente ou situações operacionais, nas quais uma fonte é preferível à outra.

Embora essa invenção tenha sido descrita em detalhe com refe15 rência específica a modalidades preferidas, entende-se que variações e modificações podem ser efetuadas dentro do espírito e objetivo da invenção, tal como descrito no presente previamente e tal como definido nas reivindicações anexas. As estruturas, materiais, ações correspondentes e equivalentes de todos os meios mais elementos de função, se os houver, nas reivindi20 cações abaixo, destinam-se a incluir qualquer estrutura, material ou ações para executar as funções, em combinação com outros elementos reivindicados, tais como reivindicados especificamente.

Claims

1. Pulverizador agrícola, que compreende meios de aplicação de fluido, um controlador, um circuito de realimentação baseado em corrente, que compreende um sensor de corrente para detectar um volume de corrente dentro do meio de aplicação de fluido e um circuito de realimentação baseado em pressão, que compreende um transdutor de pressão para detectar a pressão de fluido dentro do meio de aplicação de fluido, em que o sensor de corrente e o transdutor de pressão estão ligados operacionalmente ao controlador e ao meio de aplicação de fluido, e em que o controlador controla o meio de aplicação de fluido, em resposta a sinais recebidos de pelo menos um do sensor de corrente e do transdutor de pressão, em que o circuito de realimentação baseado em corrente é calibrado por sinais recebidos do transdutor de pressão, e em que o circuito de realimentação baseado em pressão é calibrado por sinais recebidos do sensor de corrente.

2. Pulverizador de acordo com a reivindicação 1, em que o controlador está disposto para receber, simultaneamente, entradas tanto do sensor de corrente como do transdutor de pressão.

3. Pulverizador de acordo com a reivindicação 1 ou 2, que compreende, ainda, um meio de interface de usuário, ligado operacionalmente ao controlador, que possibilita a um operador selecionar o circuito de realimentação, do qual o controlador recebe os referidos sinais de entrada.

4. Pulverizador de acordo com a reivindicação 1, em que o pulverizador é um pulverizador de lanças de segmentos múltiplos.

5. Método para controlar um pulverizador agrícola, que compreende meios de aplicação de fluido para a aplicação de um fluido a um campo de cultura, em que o método compreende medir um volume de corrente dentro do meio de aplicação de fluido, medir uma pressão de fluido dentro do meio de aplicação de fluido, e controlar o meio de aplicação de fluido em reposta ao volume de corrente e pressão de fluido medidos, em que o volume de corrente medido é transmitido a um controlador por meio de um circuito de realimentação baseado em corrente, que é calibrado recebendo um sinal indicador da pressão de fluido, e em que a pressão de fluido medida é transmitida a um controlador por meio de um circuito de realimentação baseado em pressão, que é calibrado recebendo um sinal indicador do volume de corrente medido.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, em que o meio de aplicação de fluido é controlado por um controlador, que recebe entradas tanto de um sensor de corrente como de um transdutor de pressão.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, em que o controlador muda a fonte de entrada do sensor de corrente para o transdutor de pressão, em resposta à satisfação de uma condição predeterminada.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, em que a condição predeterminada é uma falha do sensor de corrente ou a entrada do sensor de corrente exceder um limiar predeterminado.

9. Método de acordo com a reivindicação 6, em que o controlador muda a fonte de entrada do transdutor de pressão para o sensor de corrente, em resposta à satisfação de uma condição predeterminada.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, em que a condição predeterminada é uma falha do transdutor de pressão ou a entrada do transdutor de pressão excede um limiar predeterminado.

11. Método de acordo com a reivindicação 5, em que a pressão de fluido medida é convertida em uma entrada, que é representativa de um volume de corrente, usando um algoritmo predeterminado.