BRPI0923975A2

BRPI0923975A2 - microprocessor system and method for detecting the presence of solid input

Info

Publication number: BRPI0923975A2
Application number: BRPI0923975-8A
Authority: BR
Inventors: De Castro Bernardo Francisco Duarte; Naspolini Adriano Correa; Kuhlhoff Igor Ribeiro; De Sousa Daniel Fernandes; Vieira Gustavo Raposo
Original assignee: Arvus Tecnologia Ltda
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2012-09-25

Abstract

"SISTEMA MICROPROCESSADO E MéTODO PARA DETECçãO DA PRESENçA DE INSUMMO SóLIDO", Descreve sistema microprocessado e método utilizado para detectar presença de insumos sólidos, compreendido basicamente por sensor de princípio capacitivo e microcontroladores e outros dispositivos; e o dito sistema processa os dados medidos e emitem sinais para dispositivos externos diversos, como LED<39>s, sirene, computador de bordo, painel de uma máquina e receptor de sinais sem-fio; dito sistema apresenta métodos específicos, que criam parâmetros de detecção que além da realização da detecção dos insumos sólidos, elimina também a possibilidade de alarmes falsos, aqueles que surgem devido a presença de pequenas camadas de sujeira, como poeiras ou crostas de adubo, que eventualmente vão se depositando sobre os sensores e que normalmente são detectados, por estes sensores, como fluxo de insumo e não como sujeira depositada sobre o sensor."MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING THE PRESENCE OF SOLID INPUT", Describes a microprocessed system and method used to detect the presence of solid inputs, basically comprised of a capacitive principle sensor and microcontrollers and other devices; and said system processes the measured data and outputs signals to various external devices, such as LEDs <39> s, siren, on-board computer, machine panel and wireless signal receiver; this system presents specific methods, which create detection parameters that, in addition to the detection of solid inputs, also eliminate the possibility of false alarms, those that arise due to the presence of small layers of dirt, such as dust or manure crusts, which eventually they are deposited on the sensors and are normally detected by these sensors as an input flow and not as dirt deposited on the sensor.

Description

SISTEMA MICROPROCESSADO E MÉTODO PARA DETECÇÃO DA PRESENÇA DE INSUMO SÓLIDOMICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF SOLID INPUT PRESENCE

O presente relatório descreve sistema microprocessado e método utilizado para detectar presença de insumos sólidos, compreendido basicamente por sensor de princípio capacitivo e microcontroladores e outros dispositivos. Dito sistema processa os dados medidos e emitem sinais para dispositivos externos diversos, como LED's, sirene, computador de bordo, painel de uma máquina e receptor de sinais sem-fio. Dito sistema apresenta métodos específicos que realizam a medição de capacitância.This report describes a microprocessor system and method used to detect the presence of solid inputs, basically comprised of capacitive principle sensors and microcontrollers and other devices. This system processes the measured data and outputs signals to various external devices such as LED's, siren, on-board computer, one machine panel and wireless signal receiver. This system presents specific methods that perform the capacitance measurement.

Muitas atividades agrícolas e florestais têm a necessidade de aplicação de insumos sólidos, em geral adubos granulados ou em pó. Esta aplicação se dá de diversas maneiras como por aplicação nas linhas de plantio de grãos, como soja e milho, em filetes contínuos ao longo da linha; aplicação nas linhas de subsolagem em operações florestais ou de preparo de solo de cana-de-açúcar;Many agricultural and forestry activities require the application of solid inputs, usually granular or powdered fertilizers. This application takes place in a variety of ways such as by applying to grain planting lines such as soybeans and corn in continuous fillets along the line; application on subsoil lines in forestry or sugarcane tillage operations;

aplicação intermitente com espaçamentos definidos, por exemplo seguindo os espaçamentos de plantio de mudas de eucalipto; aplicações a lanço, onde um dispositivo transporta o adubo até pratos giratórios que lançam o produto a metros de distância. Diversos tipos de máquinas realizam estas aplicações, algumas máquinas específicas, outras acopladas em máquinas plantadeira de grãos.intermittent application with defined spacing, for example following the planting spacing of eucalyptus seedlings; hauling applications where a device transports the fertilizer to turntables that launch the product from meters away. Several types of machines perform these applications, some specific machines, others coupled in grain planter machines.

Dispositivos de dosagem normalmente são equipamentos instalados em cada linha de plantio, abaixo dos depósitos de adubo das máquinas plantadeiras. O princípio de dosagem de um dosador pode ser por uma rosca sem-fim, ou um prato giratório e uma aleta, ou uma esteira ou mesmo por gravidade. Plantadeiras de grãos e máquinas agrícolas e florestais de distribuição de insumo sólido de maneira geral enfrentam problemas com a interrupção do fluxo da deposição destes insumos, por motivos diversos, como a quebra do dispositivo de dosagem ou de outros dispositivos que o acionam; a obstrução do dispositivo de dosagem por pedras, galhos, etc.; a falta de adubo no depósito; o entupimento da saída do adubo desde o solo. A interrupção do fluxo dos insumos, sem que o operador da máquina perceba, faz as máquinas operarem sem realizar as atividades necessárias; causam desperdícios bem como futuras perdas de produtividade, devido à fertilização indevida do solo, ou altos índices de mortalidade de plantas após o plantio. Para solucionar este problema, foram inventados dispositivos e equipamentos com o objetivo de detectar a interrupção do fluxo do insumo. Em plantadeiras de grãos, estes equipamentos são conhecidos como "Monitores de Plantio". Além de monitorar a saída do insumo sólido ou adubo, eles monitoram a saída de sementes e podem também contar o número de sementes despejadas; são equipamentos eletrônicos instalados nos tratores, que se comunicam com uma série de sensores de adubo e de sementes e que informam ao operador em qual a linha de plantio há algum problema. Os sensores de adubos e de sementes são dispositivos instalados nos bocais de saída de adubo, em cada linha de plantio, para fazer a detecção se há ou não um fluxo do insumo por aquele duto. São conhecidos diversos tipos de sensores, dentre estes alguns que atuam pelo princípio capacitivo.Dosing devices are usually equipment installed on each planting line, below the fertilizer deposits of the planting machines. The dosing principle of a doser may be by a worm thread, or a turntable and a fin, or a mat or even by gravity. Grain planters and solid input agricultural and forestry machines generally face problems with interrupting the flow of deposition of these inputs for various reasons, such as breaking the dosing device or other devices that drive it; obstruction of the dosing device by stones, twigs, etc .; lack of fertilizer in the deposit; clogging the fertilizer outlet from the soil. Interrupting the flow of inputs without the machine operator noticing causes the machines to operate without performing the necessary activities; cause waste as well as future productivity losses due to improper soil fertilization or high plant mortality rates after planting. To solve this problem, devices and equipment were invented to detect the interruption of the input flow. In grain planters, this equipment is known as "Planting Monitors". In addition to monitoring the output of solid input or fertilizer, they monitor seed output and can also count the number of seeds dumped; These are electronic equipment installed on tractors that communicate with a series of manure and seed sensors and inform the operator where the planting line has a problem. Fertilizer and seed sensors are devices installed on the fertilizer outlet nozzles on each planting line to detect whether or not there is an input flow through that duct. Several types of sensors are known, among which some act by the capacitive principle.

O documento de patente US4,782,282 com título "capacitive-type seed sensor for planter monitordescreve um aparelho para detecção do fluxo de material ao longo de um duto, através da variação das propriedades dielétricas de uma porção do referido duto, produzida pelo material a ser detectado. As partes sensoras são eletrodos em formas de chapas dispostas no duto, de maneira que a porção do duto por onde existe fluxo de material seja o meio dielétrico de um capacitor formado pelas chapas. A passagem do material a ser detectado causa uma variação nas constantes dielétricas do meio, causando assim variações na capacitância a ser medida. Tais eletrodos estão acoplados a um circuito eletrônico, composto por um oscilador, que excita o circuito a uma freqüência pré-determinada, escolhida para ser próxima à freqüência de ressonância do circuito quando da ausência do material a ser detectado. O circuito inclui também um demodulador AM para a geração de sinais em níveis suficientemente constantes na ausência do material a ser detectado e suficientemente sensíveis para a detecção de variações devido à presença do material. O material a ser detectado possui, em geral, constantes dielétricas maiores do que a do ar, implicando no aumento da capacitância do sensor e um deslocamento para baixo na freqüência de ressonância do circuito u>S. A diferença em tensão devido à presença do material pode ser expressa como a diferença entre as tensões pico-a-pico. A escolha da freqüência de trabalho é feita para que o sistema trabalhe em uma região linear da variação de tensões pico-a-pico a serem medidas. Além disto, esta escolha permite que haja algum deslocamento na freqüência de ressonância após algum período de operação do sensor. Este deslocamento pode ocorrer devido ao uso, a pequenas variações nas propriedades dos componentes ou mesmo variações no ambiente, como sujeira sobre o sensor após a operação. O documento de patente US 6,242,927 com título "method and apparatus measuring parameters of material", descreve método e aparato para medição de pelo menos um parâmetro de material que percorre um caminho em determinado sistema de transporte de materiais em veículos. O método inclui a geração de sinais de múltiplas freqüências, sendo estas selecionadas por controladores. Estes sinais são aplicados a um elemento sensitivo como sinais de excitação. A resposta em freqüência do material a ser medido é determinada para cada uma das múltiplas freqüências, através da leitura dos sinais de saídas do elemento sensitivo. O elemento sensitivo pode incluir um sensor "capaciflector" (Patente US5,166,679) localizado não intrusivamente ao longo do mecanismo de transporte do material. Outros elementos podem ser usados, com princípios capacitivo, resistivo ou indutivo. Os parâmetros a serem medidos podem incluir fluxo de massa e de umidade. O aparato é composto por: (a) um circuito gerador de sinais de múltiplas freqüências; (b) um circuito sensitivo que aplica o sinal gerado por (a) como uma excitação ao elemento sensitivo; (c) um circuito condicionador de sinais, que determina a resposta em freqüência do material nas múltiplas freqüências baseadas nos sinais de saída do elemento sensitivo; (d) um circuito processador de sinais para realizar uma análise de freqüência. O trabalho sugere a medição de diversos parâmetros dos materiais sendo transportados através de algoritmos de análise de freqüência e com a utilização de calibrações θ testes prévios. As calibrações θ testes podem determinar equações que relacionam os parâmetros a serem medidos em função das freqüências de excitação do circuito. O documento de patente DE102004009753 com título "Messvorrichtung zur Ermittlung der Ausbringmenge und/oder Verteilgenauuigkeit", descreve mecanismo de medição da quantidade aplicada ou precisão da distribuição de materiais sólidos partículados dispensados por máquinas de aplicação a lanço, com uso de pratos rotativos. O trabalho sugere a instalação de sensores de princípios diversos, como os baseados em fontes de luz, microondas, radar, instalados nas regiões finais das pás dos pratos rotativos. Os sensores podem ser lidos por dispositivo eletrônico, podendo ser trabalhados por programas virtuais de avaliação dos dados.US4,782,282 entitled "capacitive-type seed sensor for planter monitors" describes an apparatus for detecting material flow along a duct by varying the dielectric properties of a portion of said duct produced by the material to be The sensing parts are plate-shaped electrodes disposed in the duct so that the portion of the duct through which material flows is the dielectric medium of a capacitor formed by the plates. dielectric constants of the medium, thus causing variations in the capacitance to be measured.These electrodes are coupled to an electronic circuit, composed of an oscillator, that excites the circuit at a predetermined frequency, chosen to be close to the resonant frequency of the circuit when absence of material to be detected The circuit also includes an AM demodulator for signal generation. at sufficiently constant levels in the absence of the material to be detected and sufficiently sensitive to detect variations due to the presence of the material. The material to be detected generally has higher dielectric constants than air, resulting in increased sensor capacitance and a downward shift in the resonant frequency of the u> S circuit. The difference in stress due to the presence of material can be expressed as the difference between peak-to-peak stresses. The choice of working frequency is made so that the system works in a linear region of the peak-to-peak voltage variation to be measured. In addition, this choice allows some resonance frequency shift after some period of sensor operation. This displacement may occur due to use, slight variations in component properties or even variations in the environment such as dirt on the sensor after operation. US Patent 6,242,927 entitled "method and apparatus measuring parameters of material" describes method and apparatus for measuring at least one material parameter that travels a path in a particular vehicle material transport system. The method includes the generation of multiple frequency signals, which are selected by controllers. These signals are applied to a sensory element as signals of arousal. The frequency response of the material to be measured is determined for each of the multiple frequencies by reading the sensing element output signals. The sensing element may include a capacitor sensor (US Patent 5,166,679) located non-intrusively along the material transport mechanism. Other elements can be used, with capacitive, resistive or inductive principles. Parameters to be measured may include mass flow and humidity. The apparatus consists of: (a) a multiple frequency signal generator circuit; (b) a sensing circuit that applies the signal generated by (a) as an excitation to the sensing element; (c) a signal conditioning circuit, which determines the frequency response of the material at multiple frequencies based on the sensing element output signals; (d) a signal processor circuit for performing a frequency analysis. The work suggests the measurement of several parameters of the materials being transported through frequency analysis algorithms and the use of calibrations θ previous tests. Calibrations θ tests can determine equations that relate the parameters to be measured as a function of circuit excitation frequencies. Patent document DE102004009753 entitled "Messvorrichtung zur Ermittlung der Ausbringmenge und / oder Verteilgenauuigkeit" describes a mechanism for measuring the amount applied or the precise distribution of particulate solid materials dispensed by hauling machines using rotating plates. The work suggests the installation of sensors of various principles, such as those based on light sources, microwaves, radar, installed in the final regions of rotating plate blades. The sensors can be read by electronic device and can be worked by virtual data evaluation programs.

O documento de patente US 4,079,362 com título "piezo-eletric seed-flow monitor", descreve um aparato de monitoramento que inclui pelo menos: (a) um sensor com um transdutor piezoelétrico que gera um sinal elétrico de saída em resposta à passagem de uma semente; (b) uma estrutura de isolamento de vibração para posicionar o sensor no caminho de fluxo de sementes entre o dispositivo de medição e solo; (c) o circuito para receber o sinal eletrônico do sensor e fazer indicações das condições de fluxo de sementes na máquina.US Patent Document 4,079,362, entitled "piezoelectric seed-flow monitor", describes a monitoring apparatus that includes at least: (a) a sensor with a piezoelectric transducer that generates an electrical output signal in response to the passage of a seed; (b) a vibration isolation structure for positioning the sensor in the seed flow path between the measuring device and ground; (c) the circuit for receiving the sensor electronic signal and making indications of seed flow conditions in the machine.

O documento de patente US 6,208,255 com título "non-resonant eiectromagnetic energy sensor" descreve sensor eletromagnético não-ressonante que gera sinais de saída mediante a detecção qualitativa e/ou quantitativa do fluxo de substâncias diversas, incluindo partículas sólidas de forma discreta ou como um fluxo continuo, assim como o fluxo de gases e líquidos. A invenção consiste de: (a) um invólucro cujas as paredes envolvem o duto ou o meio por qual o material a ser detectado atravessa, com um volume interior para a passagem do tal material; (b) um circuito de energia eletromagnética não ressonante, compreendendo: (b1) uma fonte de tensão; (b2) um regulador de tensão; (b3) pelo menos uma fonte de energia eletromagnética em comunicação com o volume interior do invólucro; (b4) pelo menos um detector de energia eletromagnética em comunicação com o volume interior do invólucro, produzindo sinais de saída mediante a detecção de variações na energia eletromagnética do interior do invólucro.Non-resonant electromagnetic energy sensor US Patent 6,208,255 describes non-resonant electromagnetic sensor that generates output signals by qualitative and / or quantitative detection of the flux of various substances, including discrete solid particles or as a continuous flow, as well as the flow of gases and liquids. The invention consists of: (a) a shell whose walls surround the duct or the medium through which the material to be detected passes through, with an interior volume for the passage of such material; (b) a non-resonant electromagnetic energy circuit comprising: (b1) a voltage source; (b2) a voltage regulator; (b3) at least one source of electromagnetic energy in communication with the interior volume of the enclosure; (b4) at least one electromagnetic energy detector communicating with the interior volume of the enclosure, producing output signals by detecting variations in electromagnetic energy from the interior of the enclosure.

O documento de patente Pl 0301241-7 com título uSensor Inteligente de Semente e Adubo" descreve particularmente um sensor de compensação de corrente e tensão, utilizando para "enxergar" a demanda de sementes e adubo em unidades mecanizadas de distribuição, possibilitando determinar se está ou não está saindo produto de cada um dos recipientes de contenção; é utilizada nas máquinas distribuidoras de múltiplas linhas, evitando a distribuição não homogênea de produto numa determinada linha, comprometendo a qualidade da plantação.Patent Document P0301241-7 titled Intelligent Seed and Fertilizer Sensor "particularly describes a current and voltage compensation sensor utilizing to" see "the demand for seeds and fertilizer in mechanized distribution units, making it possible to determine if it is or is not. Product is not coming out of each containment container, it is used in multi-line dispensing machines, avoiding inhomogeneous product distribution in a given line, compromising the quality of the plantation.

O documento de patente GB 1502947 com título "Mechanical seed or fertiliser drill", descreve uma máquina de aplicação dê fertilizantes/sementes com um circuito simples de detecção do fluxo das sementes/fertilizantes através de um capacitor montado no bocal de saída da mesma, de maneira que a presença do material causa uma variação na capacitância medida pelo circuito. As placas ou eletrodos de tal capacitor podem ser formados pelas próprias paredes do duto de passagem do material. Através do circuito eletrônico, é proposta uma solução para o disparo de alarme no caso de interrupção do fluxo do material. O circuito também dispõe de mecanismos de espera para prevenir o acionamento do alarme quando o tempo decorrido desde o último sinal não exceder um tempo pré-determinado.GB 1502947 patent document entitled "Mechanical seed or fertilizer drill" describes a fertilizer / seed application machine with a simple seed / fertilizer flow sensing circuit through a capacitor mounted on the output nozzle thereof. such that the presence of material causes a variation in capacitance measured by the circuit. The plates or electrodes of such a capacitor may be formed by the material passageway walls themselves. Through the electronic circuit, a solution for alarm triggering in case of material flow interruption is proposed. The circuit also has standby mechanisms to prevent the alarm from triggering when the time elapsed since the last signal does not exceed a predetermined time.

O pedido de patente Pl 0501914-1 com título "Método e Sistema de Detecção de Fluxo de Material Granular ao Longo de um Tubo Condutof, descreve método e sistema particularmente adequado ao controle da adubação em equipamentos agrícolas, compreendendo a emissão de um sinal sonoro pulsado numa direção substancialmente perpendicular ao dito fluxo e a medição das variações dos tempos de propagação do sinal sonoro entre um emissor ultra- sônico e um receptor, variações estas induzidas pela interação do sinal sonoro com o dito material granular. Ditas variações são quantificadas em faixas de valores e totalizadas ao longo de um período predeterminado, após o qual as propriedades estatísticas desse conjunto de dados são determinadas, particularmente o seu desvio padrão. Um valor reduzido deste parâmetro indica uma anormalidade no fluxo, sendo então desligada a saída do sensor que indica a presença de material granular no tubo condutor. O equipamento controlador que recebe o sinal do sensor aciona então um alarme para informação do operador. O ciclo de coleta e análise de dados é constantemente repetido, sendo os dados atualizados regularmente, em intervalos de, por exemplo, um segundo.Patent application Pl 0501914-1 entitled "Method and System for Detecting Flux of Granular Material Along a Condutof Tube" describes a method and system particularly suitable for fertilizer control in agricultural equipment, comprising the emission of a pulsed beep. in a direction substantially perpendicular to said flow and the measurement of variations in the sound signal propagation times between an ultrasonic emitter and a receiver, variations induced by the interaction of the sound signal with said granular material. values and totalized over a predetermined period, after which the statistical properties of this data set are determined, particularly its standard deviation.A reduced value of this parameter indicates a flow abnormality, and then the sensor output indicating the presence of granular material in the conductive tube. r receiving the sensor signal then triggers an alarm for operator information. The data collection and analysis cycle is constantly repeated and the data updated regularly at intervals of, for example, one second.

Outros documentos de patentes descrevem alguns outros tipos de sensores como os documentos de patentes US 2,907,015, US 3,527,928, que são patentes de sensores mecânicos citados na patente US 4,782,282; as patentes US 3,537,091, US 3,723,989, US 3,974,377, que são patentes de sensores foto-elétricos citados na patente US 4,782,282; a patente US 3,881,353 que descreve sensor ultra-sonico citado na patente US 4,782,282; as patentes US 4,246,469, US 4,239,010 que descrevem sensores por microondas, citados na patente US 4,782,282.Other patent documents describe some other types of sensors such as US 2,907,015, US 3,527,928, which are mechanical sensor patents cited in US 4,782,282; US 3,537,091, US 3,723,989, US 3,974,377, which are photoelectric sensor patents cited in US 4,782,282; US Patent 3,881,353 which describes ultrasonic sensor cited in US Patent 4,782,282; U.S. Patents 4,246,469, U.S. 4,239,010 which describe microwave sensors, cited in U.S. Patent 4,782,282.

Um dos problemas freqüentes encontrados em sensores disponíveis no mercado diz respeito à sua baixa autonomia com relação a alarmes falsos. Ou seja, a presença de pequenas camadas de sujeira, como poeiras ou crostas de adubo. Isto pode causar a geração de alarmes falsos no sistema, demandando que eles sejam limpados com freqüência e causando paradas e cuidados excessivos para um funcionamento adequado.One of the frequent problems encountered with commercially available sensors is their low autonomy from false alarms. That is, the presence of small layers of dirt, such as dust or manure crusts. This can cause false alarms to be generated in the system, requiring them to be cleared frequently and causing excessive shutdowns and cautions for proper operation.

O objeto, descrito neste relatório, consiste num sistema microprocessado e método para detecção da presença de insumos sólidos. Dito sistema é compreendido por um sensor de princípio capacitivo e um ou mais microcontroladores programados com softwares específicos. O método consiste no sensor que detecta o fluxo do insumo sólido por meio da variação de capacitância que este provoca no meio quando há fluxo. Ditos microcontroladores, programados com softwares específicos, processam os dados medidos e emitem sinais de interface com dispositivos externos diversos, como LED/luz de indicação, sirene, um computador de bordo, um painel de uma máquina, um receptor de sinais sem-fio, etc. Dito microcontrolador, que faz parte do sistema, estabelece os parâmetros de funcionamento dos elementos sensitivos para que estes se adaptem ao meio, especialmente às camadas de sujeira que se criam naturalmente durante a operação do sensor capacitivo, que é parte do sistema desenvolvido.The object described in this report consists of a microprocessor system and method for detecting the presence of solid inputs. Said system is comprised of a capacitive principle sensor and one or more microcontrollers programmed with specific software. The method consists of the sensor that detects the solid input flow through the capacitance variation that it causes in the medium when there is flow. Such microcontrollers, programmed with specific software, process the measured data and output signals from various external devices such as LED / indicator light, siren, an onboard computer, a machine panel, a wireless signal receiver, etc. Said microcontroller, which is part of the system, sets the operating parameters of the sensing elements so that they adapt to the environment, especially the layers of dirt that are naturally created during the operation of the capacitive sensor, which is part of the developed system.

O sistema microprocessado e método para detecção da presença de insumo sólido, objeto do presente relatório, é constituído por um aparato mecânico compreendido por sensor, também chamado de hardware, fonte de tensão, um ou mais transdutor(es), módulos de medições, um ou mais processador(es), módulo de interfaces, comandados por rotinas de software que permitem a utilização das medições realizadas pelo módulo de medições para a desejada detecção do fluxo de material no meio a ser medido. O meio a ser medido pode ser o duto por onde passa o material a ser detectado. As ditas rotinas consistem em métodos de medições que podem estar implementados, através de softwares específicos, nos processadores do sistema ou nos próprios processadores do módulo de medições, que é parte do sistema. Dito sistema possui meios de posicionamento e fixação desta interface nos dispositivos de aplicação ou transporte do material a ser detectado.The microprocessor system and method for detecting the presence of solid input, object of this report, consists of a mechanical apparatus comprised of a sensor, also called hardware, voltage source, one or more transducer (s), measuring modules, a or more processor (s), interface module, controlled by software routines that allow the use of measurements made by the measurement module for the desired detection of material flow in the medium to be measured. The medium to be measured may be the duct through which the material to be detected passes. Said routines consist of measurement methods that can be implemented through specific software on the system processors or the processors of the measurement module itself, which is part of the system. Said system has means of positioning and fixing this interface in the devices of application or transport of the material to be detected.

A vantagem do sistema capacitivo, descrito neste relatório, é detectar o fluxo do insumo sólido mesmo quando houver uma camada de sujeira sobre a área sensível, uma vez que o dito sistema possui métodos para medir a capacitância nominal do sensor, ajustando-se automaticamente. Estas características permitem que o sensor capacitivo tenha uma autonomia maior do que os sistemas já conhecidos e descritos anteriormente. O método de detecção do sistema apresenta mais de uma solução de detecção, aumentando ainda mais a autonomia do sistema.The advantage of the capacitive system, described in this report, is that it detects solid input flow even when there is a layer of dirt on the sensitive area, since the system has methods for measuring the nominal capacitance of the sensor and automatically adjusting it. These features allow the capacitive sensor to have a longer range than the systems already known and described above. The system detection method features more than one detection solution, further increasing system autonomy.

O sistema microprocessado e método para detecção da presença de insumo sólido, objeto do presente relatório, pode ser melhor compreendido através da sua descrição detalhada em acordo com as figuras apresentadas. A figura 1 mostra o invólucro(l), onde fica disposta toda a parte física do sistema; mostra os meios de fixação(11) e a face(12) de transdução que tem contato com o material a ser detectado;The microprocessor system and method for detecting the presence of solid input, object of this report, can be better understood through its detailed description according to the presented figures. Figure 1 shows the housing (1), where the entire physical part of the system is arranged; shows the fastening means (11) and transduction face (12) which have contact with the material to be detected;

As figuras 2, 3, 4 e 5 mostram exemplos de possíveis localizações da montagem do invólucro(l) na máquina ou outro equipamento onde o dito sistema será utilizado, como a ponta do dosador(3), por onde passa os insumos sólidos(5); a ponta do bocal(4) da saída dos insumos sólidos(5), dentre outros locais;Figures 2, 3, 4 and 5 show examples of possible locations of the housing (1) assembly on the machine or other equipment where said system will be used, such as the tip of the feeder (3), through which the solid inputs (5) pass. ); the nozzle tip (4) of the solid inputs outlet (5), among other places;

A figura 6 ilustra, numa disposição construtiva preferencial, um dispositivo físico, sensor(2), também denominado de hardware(2), acondicionado no invólucro(l). O sensor(2) é compreendedido basicamente por transdutores(21), também denominado de malhas(21), módulo de medição(22), processador(es)(23) e módulo de interface(24);Figure 6 illustrates, in a preferred embodiment, a physical device, sensor (2), also called hardware (2), enclosed in the housing (1). The sensor (2) is basically comprised of transducers (21), also called meshes (21), measuring module (22), processor (s) (23) and interface module (24);

A figura 7 mostra diagrama de blocos do "princípio capsense" ou "tecnologia capsense" de medição de capacitância, um dos princípios preferidos utilizados no módulo de medição(22), que é parte do dispositivo físico do sistema; mostra suas partes principais que consiste num capacitor sensitivo chaveado(221), modulador sigma-delta(222), filtro modulador(223), clock(224), fonte de referência(225) e software embarcado no C1(226);Figure 7 shows a block diagram of the "capsense principle" or "capsense technology" of capacitance measurement, one of the preferred principles used in the measurement module (22), which is part of the physical device of the system; shows its main parts consisting of a switched sensing capacitor (221), sigma-delta modulator (222), modulator filter (223), clock (224), reference source (225) and embedded software on C1 (226);

A figura 8 mostra num gráfico sinal(S) em função do tempo(t), a evolução do sinal(S) do transdutor(2) ao longo do tempo(t); mostra a linha "Snn" que corresponde ao sinal referente ao nível nominal do sensor(2), mostra a linha "Ss" que corresponde ao resultado do sensor(2) quando sujo e mostra o resultado emitido pelo sensor(2) quando está sujo e com fluxo de adubo ou insumo sólido(5), que é o denominado de sinal(S), de interesse de detecção;Figure 8 shows in a graph signal (S) as a function of time (t), the evolution of signal (S) of transducer (2) over time (t); shows the "Snn" line that corresponds to the signal at the nominal sensor level (2), shows the "Ss" line that corresponds to the sensor result (2) when dirty and shows the result emitted by the sensor (2) when dirty and with solid fertilizer or input stream (5), which is called signal (S), of interest of detection;

A figura 9 mostra um gráfico que exemplifica uma solução, "solução 1", proposta pelo método de detecção utilizado pelo sistema desenvolvido; mostra o sinal(S), referente ao resultado emitido pelo sensor(2), quando sujo com fluxo de insumo sólido(5), que consiste em medições das diferenças(AS) de valores dos sinais(S);Figure 9 shows a graph exemplifying a solution, "solution 1", proposed by the detection method used by the developed system; shows the signal (S), referring to the result emitted by the sensor (2), when dirty with solid input flow (5), which consists of measurements of the differences (AS) of signal values (S);

A figura 10 mostra um gráfico que exemplifica outra solução, "solução 2", proposta pelo método de detecção utilizado pelo sistema desenvolvido; mostra a baseline(BL), também denominado de linha base(BL) criada pelo sistema, mostra a curva referente ao sinal resultado(SR) e o sinal(S) definido;Figure 10 shows a graph exemplifying another solution, "solution 2", proposed by the detection method used by the developed system; shows the baseline (BL), also called the system-created baseline (BL), shows the result signal (SR) curve and the defined signal (S);

A figura 11 mostra um gráfico que exemplifica a terceira solução, "solução híbrida", proposta pelo método de detecção utilizado pelo sistema desenvolvido, consiste na utilização do método de detecção através da "Solução 2", associado ao método de detecção através da "Solução 1", durante o estado em que o sensor(2) acusa presença de fluxo de insumos sólidos(5).Figure 11 shows a graph that exemplifies the third solution, "hybrid solution", proposed by the detection method used by the developed system, consists of the use of the detection method through "Solution 2", associated with the detection method through "Solution 1 ", during the state that the sensor (2) reports the presence of solid input flow (5).

A figura 12 mostra de forma simples o fluxograma do método para detecção da presença de insumos sólidos, mostrando a Solução 1;Figure 12 shows simply the flowchart of the method for detecting the presence of solid inputs, showing Solution 1;

A figura 13 mostra de forma simplificada o fluxograma do método para detecção da presença de insumos sólidos, compreendido pela solução 2 apresentada. A solução 3 consiste na associação das duas soluções: solução 1 e solução 2. Conforme as figuras apresentadas, o sistema microprocessado e método para detecção da presença de insumos sólidos é compreendido basicamente por um sensor(2) de princípio capacitivo e um ou mais microcontroladores programados com softwares específicos. Dito sensor(2), como também pode ser encontrado denominado no presente relatório, é compreendido por um conjunto de componentes que permitem a sua funcionalidade no sistema. Dito sistema realiza detecção através de método específico. O sensor(2) fica disposto dentro de um invólucro(l). Dito invólucro(l) possui meios de fixação(11) para fixá-lo sobre a máquina ou ao mecanismo onde o sistema trabalhará. Dito invólucro(l) é mostrado na figura 1. O invólucro(l) deve possuir uma face(12) de transdução pela qual os transdutores(21), parte do dito sistema, farão contato com o material a ser identificado/medido, no caso os insumos sólidos(5). A face(12) de transdução do invólucro(l) pode possuir um material protetor, que pode ser o mesmo material do invóucro(1), do tipo plástico ou policarbonato, ou outro material compatível. O invólucro(l) com o sensor(2), que é um sensor capacitivo disposto internamente ao dito invólucro(l), pode ser montado em diversos locais da máquina ou do mecanismo onde o sistema trabalhará, como na ponta do dosador(3) de insumos sólidos(5), no bocal(4) de saída dos insumos sólidos(5), ou em outro ponto em que poderá ter contato com o insumo sólido(5) a ser detectado, conforme mostram as figuras 2, 3, 4 e 5.Figure 13 shows in a simplified way the flowchart of the method for detecting the presence of solid inputs, comprised by the solution 2 presented. Solution 3 consists of the combination of the two solutions: solution 1 and solution 2. According to the figures presented, the microprocessor system and method for detecting the presence of solid inputs is basically comprised of a capacitive principle sensor (2) and one or more microcontrollers. programmed with specific software. Said sensor (2), as can also be found named in this report, is comprised of a set of components that allow its functionality in the system. Said system performs detection by specific method. The sensor (2) is disposed within a housing (1). Said casing (1) has securing means (11) for securing it over the machine or mechanism where the system will work. Said housing (1) is shown in figure 1. The housing (1) must have a transduction face (12) through which the transducers (21), part of said system, will make contact with the material to be identified / measured in the case of solid inputs (5). The transduction face 12 of the housing 1 may have a protective material which may be the same material as the housing 1 of the plastic or polycarbonate type or other compatible material. The housing (l) with sensor (2), which is a capacitive sensor disposed internally to said housing (l), can be mounted at various locations of the machine or mechanism where the system will work, such as at the tip of the doser (3). solid inputs (5), the solid input output nozzle (4) (5), or at another point where you may have contact with the solid input (5) to be detected, as shown in figures 2, 3, 4 and 5.

O sensor(2) é do tipo capacitivo e está representado na figura 6. O sensor(2) é parte do sistema, e é constituído por um conjunto de componentes que podem estar montados em um ou mais circuitos eletrônicos em uma ou mais Placas de Circuito Impresso (PCI). Esses componentes são compreendidos por fonte de tensão contínua, malha ou transdutores(21), módulo de medição(22), processador(es)(23) e módulo de interface(24).Sensor (2) is a capacitive type and is shown in Figure 6. Sensor (2) is part of the system, and consists of a set of components that can be mounted on one or more electronic circuits on one or more Printed Circuit (PCI). These components are comprised of DC voltage source, loop or transducers (21), measuring module (22), processor (s) (23) and interface module (24).

A fonte de alimentação serve para alimentação do circuito eletrônico do sistema e geração dos sinais de saída. A fonte pode ser a bateria da máquina onde o sistema está montado.The power supply is for the system electronic circuit power and output signal generation. The source may be the battery of the machine where the system is mounted.

A malha ou transdutores(21) são os elementos que fornecem uma grandeza de saída, por exemplo uma capacitância, que tenha uma correlação com a grandeza de entrada, que é a presença/ausência do material ou do fluxo do material, o insumo sólido(5) no duto. No caso da utilização de "Tecnologia Capsense" ou "Sistema Capsense", que é uma das soluções utilizadas para a medição de capacitância, um transdutor é uma malha(21) do circuito impresso que forma um volume sensível à capacitância de objetos presentes em tal volume. Esta(s) malha(s)(21) representará(ão) a capacitância de entrada (Cin) para o Módulo de Medições(22). O sistema pode conter um ou mais Transdutores ou malhas(21), de acordo com a aplicação e com os parâmetros e informações a serem extraídas do sistema.The mesh or transducers (21) are the elements that provide an output quantity, for example a capacitance, which has a correlation with the input quantity, which is the presence / absence of material or material flow, solid input ( 5) in the duct. In the case of using "Capsense Technology" or "Capsense System", which is one of the solutions used for capacitance measurement, a transducer is a printed circuit mesh (21) that forms a capacitance-sensitive volume of objects present in such capacitance. volume. These mesh (s) (21) will represent the input capacitance (Cin) for the Measurement Module (22). The system may contain one or more Transducers or meshes (21), depending on the application and the parameters and information to be extracted from the system.

O módulo de medições(22), consiste em outra parte do sistema, disposto sobre o sensor(2); consiste num circuito eletrônico de tratamento dos sinais detectados, por meio dos transdutores(21). Dito módulo de medições(22) pode ser opcionalmente microprocessado. 0(s) microprocessador(es) permite(m) a configuração de uma série de parâmetros que regularão o funcionamento do sensor(2) e do(s) transdutor(es)(21) individualmente. Preferencialmente, mas não restritamente, o Módulo de Medições(22) utiliza-se da "Tecnologia Capsense" para a medição de capacitância de objetos à frente do Sistema, utilizando-se dos transdutor(21), ou malha(21) sensitiva e um circuito eletrônico especialmente projetado para ser sensível à capacitância do material a ser detectado. A "Tecnologia Capsense" é composta por três componentes: físico, elétrico e software. O componente Físico é geralmente um padrão condutivo construído em uma placa de circuito impresso (PCI) conectado a um Circuito Integrado (Cl), como um PSoC. Pode ser coberto por uma camada protetora, não metálica, como uma membrana plástica.The measurement module (22) consists of another part of the system disposed on the sensor (2); It consists of an electronic circuit to treat the detected signals by means of transducers (21). Said measuring module (22) may be optionally microprocessed. The microprocessor (s) allows the configuration of a series of parameters that will regulate the operation of the sensor (2) and transducer (s) (21) individually. Preferably, but not limited to, the Measurement Module (22) utilizes "Capsense Technology" for measuring capacitance of objects in front of the System using the transducer (21), or sensitive mesh (21) and a Electronic circuit specially designed to be sensitive to the capacitance of the material to be detected. "Capsense Technology" consists of three components: physical, electrical and software. The Physical component is usually a conductive standard built into a printed circuit board (PCI) connected to an Integrated Circuit (Cl), such as a PSoC. It may be covered by a protective, non-metallic layer such as a plastic membrane.

Dito sensor(2) compreende um ou mais processadores(23), que realiza(m) o tratamento refinado dos dados obtidos pelos transdutores(21). Um ou mais processadores e circuitos acessórios aos mesmos que permitirão a implementação dos métodos de detecção da presença do fluxo de material. Podem ser utilizados, por exemplo, processadores PIC (Microchip), PSOC, 8051, ARM, Altera, dentre outros.Said sensor (2) comprises one or more processors (23), which performs (ref) the refined processing of the data obtained by the transducers (21). One or more processors and accessory circuits thereon that will enable the implementation of material flow detection methods. For example, PIC (Microchip), PSOC, 8051, ARM, Altera processors, among others, may be used.

Dito sensor(2) compreende ainda um Módulo de lnterfaces(24), que faz a comunicação do sensor(2), com dispositivos externos da máquina ou outro sistema, como a comunicação do sensor(2) com sirenes, LED's, CLP's, entre outros. Dito módulo de interface(24) passa os sinais já referentes ao estado dos sensores ou mesmo sinais proporcionais a eventuais medições quantitativas realizadas pelo conjunto transdutor(21) e módulo de medições(22). Os Módulos de lnterfaces(24) são componentes que podem ser implementados pelo próprio circuito integrado do "Sistema Capsense" ou por um circuito integrado externo (Processadores). Receberá os sinais provenientes do Módulo de Medições(22) e/ou dos Processadores(23) e fará os tratamentos necessários para disponibilizá- los na forma de sinais e protocolos conhecidos, permitindo a interface do sensor(2) com dispositivos diversos. Exemplos das interfaces possíveis são sinais seriais (RS232, RS485, USB), protocolos de rede como CANBUS ou sinais sem-fio, como wi-fi, Biuetooth1 ZigBee, etc. Para aplicações de mais baixo custo, o módulo de interface(24) poderá ser eliminado, fazendo com que o sistema gere apenas um sinal binário de presença/ausência do material. Ainda, o módulo de interface(24) pode emular também sinais de sensores convencionais já encontrados no mercado, com a possibilidade de substituição dos mesmos sem necessidade de alteração dos sistemas de recepção destes sinais.Said sensor (2) further comprises an Interface Module (24), which communicates the sensor (2) with external devices of the machine or other system, such as the communication of the sensor (2) with sirens, LEDs, PLCs, among others. others. Said interface module (24) passes the signals already referring to the state of the sensors or even signals proportional to any quantitative measurements made by the transducer assembly (21) and measurement module (22). Interface Modules (24) are components that can be implemented by the "Capsense System" integrated circuit itself or by an external integrated circuit (Processors). It will receive signals from the Measurement Module (22) and / or Processors (23) and make the necessary treatments to make them available in the form of known signals and protocols, allowing the sensor (2) interface with various devices. Examples of possible interfaces are serial signals (RS232, RS485, USB), network protocols such as CANBUS or wireless signals such as wifi, Biuetooth1 ZigBee, etc. For lower cost applications, the interface module (24) may be eliminated, causing the system to generate only a binary presence / absence signal of the material. Furthermore, the interface module 24 can also emulate signals from conventional sensors already on the market, with the possibility of replacing them without changing the reception systems of these signals.

O Princípio preferido de medição de capacitância trata-se de uma solução proposta pelo "Sistema Capsense" ou "Tecnologia Capsense" Sigma-Delta, da Cypress Semiconductor. A figura 7 exemplifica o processo de conversão da capacitância em código. O "Sistema Capsense" é compreendido de cinco componentes principais: capacitar sensitivo chaveado(221); modulador sigma- delta(222); Filtro modulador(223) do trem de bits; fonte de clock(224); fonte de referência(225) para comparação e um software embarcado no Cl(226). A decisão lógica é implementada em firmware, que é o software embarcado no Cl(226). O firmware, específico para cada aplicação, analisa a medição da capacitância, rastreia o seu comportamento de variação devido às influências diversas do meio e toma as devidas decisões sobre a medição/detecção e sinais de saída dos sensores(2). O módulo de medição(22) usando a "Tecnologia Capsense", mostrado na figura 7, é compreendido pelo Capacitar sensitivo chaveado(221), com as chaves "Sw1" e "Sw2" que operam em fases alternadas, não sobrepostas, "Ph1" e "Ph2". As chaves são comandadas pela fonte de clock(224): na fase "Ph1" (enquanto sinal do clock está alto) "Sw1" está ligado; na fase "Ph2" (quando o sinal do clock está baixo) "Sw2" está ligado. Assim, "Sw1" e "Sw2" nunca estão ligadas ao mesmo tempo. O capacitor sensitivo(221) é carregado pela fonte de alimentação "Vdd" durante a fase uPh1" e descarregado para o modulador "Cmod" na fase "Ph2". É compreendido ainda pelo modulador Sigma-Delta(222), ou apenas modulador(222), é formado por um comparador, um comparador uIatch" (que memoriza a última entrada disponibilizando-a continuamente na saída até que um nova entrada seja fornecida), um capacitor de modulação "Cmod" e um resistor de descarga "Rb". Quando a tensão "Vcmod" do capacitor de modulação "Cmod" atinge a tensão de referência do comparador "Vref, o comparador aciona e conecta o resistor de descarga "Rb" através da chave "Sw3". A tensão do capacitor "Cmod" cai e quando atinge valor abaixo da tensão de referência, o resistor de descarga "Rb" é desconectado. A tensão do "Cmod" começa a subir novamente, repetindo seu ciclo de carga/descarga. O ulatch" faz com que a operação de comparação esteja sincronizada com o clock(224) "VC1". Compreende ainda o Filtro modulador(223) do trem de bits: este módulo converte as saídas do uIatchn (trem de bits) em um número "S", aqui denominado de sinal(S), proporcional à capacitância "Cin" do sensor(2). O valor do sinal(S) é gerado a partir de um contador, que faz a leitura do sinal de saída do filtro modulador(223) em uma freqüência determinada, e configurável para diferentes valores, e é incrementado caso a saída esteja em nível alto e mantido caso a saída esteja em nível baixo. O sinal(S) pode ser definido, portanto, como um valor de capacitância relativa, cujo valor máximo, Sinal Máximo(Smáx), é configurado por software. A relação sinal(S)/sinal máximo(S/Smáx) determina um percentual proporcional à capacitância "Cin" do sensor(2). Esta relação fica disponível para o software embarcado, como uma variável de entrada para o método aplicado para detecção dos insumos sólidos.The Preferred Capacitance Measurement Principle is a solution proposed by Cypress Semiconductor's "Capsense System" or "Capsense Technology". Figure 7 exemplifies the process of converting capacitance to code. The "Capsense System" is comprised of five main components: sensitive keyed enabling (221); sigma-delta modulator (222); Bit train modulator filter (223); clock source (224); reference source (225) for comparison and an embedded software in Cl (226). The logical decision is implemented in firmware, which is the embedded software in Cl (226). The application-specific firmware analyzes capacitance measurement, tracks its varying behavior due to various media influences, and makes appropriate decisions about measurement / detection and sensor output signals (2). The measuring module (22) using the "Capsense Technology" shown in Figure 7 is comprised of the Sensitive Keyed Enable (221) with the "Sw1" and "Sw2" switches operating in alternating, non-overlapping phases, "Ph1". "and" Ph2 ". The switches are controlled by the clock source (224): in phase "Ph1" (while clock signal is high) "Sw1" is on; in phase "Ph2" (when clock signal is low) "Sw2" is on. Thus, "Sw1" and "Sw2" are never linked at the same time. The sensitive capacitor 221 is charged by the power supply "Vdd" during the phase uPh1 "and discharged to the" Cmod "modulator in the" Ph2 "phase. It is further comprised by the Sigma-Delta modulator (222), or only modulator ( 222), is formed by a comparator, a uIatch comparator (which memorizes the last input by continuously making it available at the output until a new input is provided), a modulator capacitor "Cmod" and a discharge resistor "Rb". When the voltage "Vcmod" of modulation capacitor "Cmod" reaches the reference voltage of comparator "Vref", the comparator triggers and connects the discharge resistor "Rb" via switch "Sw3". The voltage of capacitor "Cmod" drops. and when it reaches a value below the reference voltage, the discharge resistor "Rb" is disconnected. The "Cmod" voltage starts to rise again, repeating its charge / discharge cycle. The ulatch "makes the comparison operation be synchronized with clock (224) "VC1". It also comprises the Bit Train Modulator Filter (223): This module converts the uIatchn (bit train) outputs to an "S" number, here called a signal (S), proportional to the sensor's "Cin" capacitance (2). ). The signal value (S) is generated from a counter, which reads the modulator filter output signal (223) at a given frequency, and is configurable to different values, and is incremented if the output is at a high level. and maintained if output is low. Signal (S) can therefore be defined as a relative capacitance value whose maximum value, Maximum Signal (Smax), is set by software. The signal (S) / maximum signal (S / Smx) ratio determines a percentage proportional to the "Cin" capacitance of the sensor (2). This relationship is available for embedded software as an input variable for the applied method for solid input detection.

Uma vez disponíveis em software os resultados das medições da capacitância relativa ao sinal(S), é possível tratá-los de maneira a identificar os parâmetros de interesse da aplicação. Propõem-se três formas de tratamento dos valores do sinal(S), para a identificação da presença/ausência de fluxo de material ao longo do duto onde o Sistema é instalado, ou de maneira mais geral, identificação da presença/ausência de fluxo de material à frente do(s) transdutores(21). Primeiramente, é apresentado um modelo do fenômeno a ser observado: conforme pode ser visualizado no gráfico da figura 8, por influência do ambiente onde o sistema atua, é comum o acúmulo de sujeira em cima do transdutor. Este fato é um problema, quando não há um tratamento específico para a filtragem deste sinal da sujeira indicado pela linha uSs". Desta forma com o aumento da sujeira o sinal "Ss" tende a aumentar de forma que num instante "P2", em que o nível de sujeira "Ss" está elevado, o valor do sinal de sujeira, da linha uSs" pode ser igual ao valor de um sinal de fluxo de material, linha "S" num instante aPY, e o sensor pode se confundir e detectar, o nível de sujeira em P2, como fluxo de material, pelo fato de já ter detectado fluxo de material no instante "ΡΓ, que correspondia o mesmo valor do sinal em "P2".Once the results of the signal relative capacitance (S) measurements are available in software, it is possible to treat them in order to identify the parameters of interest of the application. Three ways of treating signal values (S) are proposed to identify the presence / absence of material flow along the duct where the System is installed, or more generally, to identify the presence / absence of material flow. material in front of the transducers (21). First, a model of the phenomenon to be observed is presented: as can be seen in the graph of figure 8, due to the environment where the system operates, the accumulation of dirt on the transducer is common. This is a problem when there is no specific treatment for the filtering of this dirt signal indicated by the uSs "line. Thus with increasing dirt the signal" Ss "tends to increase so that in an instant" P2 "in that the dirt level "Ss" is high, the value of the dirt signal of line uSs "may be equal to the value of a material flow signal, line" S "at aPY instant, and the sensor may be confused and detect the level of dirt in P2 as material flow, because it has already detected material flow at time "ΡΓ, which corresponded to the same value as the signal in" P2 ".

O método de medição e detecção dos insumos sólidos, realizado pelo sistema objeto do presente pedido de patente, pode ser implementado nos processadores(23) ou nos próprios processadores do Módulo de Medições(22), por meio de rotinas de softwares específicos. O método realiza a conversão da capacitância de objetos à frente do transdutor(21) para um formato digital. O sistema de conversão consiste preferencialmente no "sistema capsense" anteriormente descrito, não excluindo a possibilidade de utilização de outros sistemas conversão.The method of measurement and detection of solid inputs, performed by the system object of the present patent application, can be implemented in the processors (23) or in the processors of the Measurement Module (22), by means of specific software routines. The method performs the conversion of the capacitance of objects in front of the transducer (21) to a digital format. The conversion system preferably consists of the "capsense system" described above, not excluding the possibility of using other conversion systems.

O método de detecção, utilizado pelo sistema, pode apresentar três soluções para detecção. A primeira forma de aplicação do método de detecção, "solução 1", cujo gráfico está representado na figura 9 e a seqüência das operações demonstrada na figura 12, é compreendida em:The detection method used by the system can provide three detection solutions. The first application of the detection method, "solution 1", whose graph is shown in figure 9 and the sequence of operations shown in figure 12, is comprised of:

- Estabelecer(A) uma freqüência de leitura(At) dos valores dos sinais(S);- Establish (A) a reading frequency (At) of signal values (S);

Calcular(B) os últimos "n" valores dos sinais(S), de nominados de Sn, exemplo, (S1, S2, etc), conforme figura 9;Calculating (B) the last "n" values of the signals (S) of Sn nominees, eg (S1, S2, etc.), as shown in Figure 9;

Calcular(C) os últimos "n-1" valores de ΔS, que consiste na diferença entre o valor do sinal (S) lido no instante "t" e o valor do sinal (S) lido no instante "t-1"; Estes dados consistirão uma seqüência de sinais ΔS denominada (ΔSn);Calculate (C) the last "n-1" values of ΔS, which is the difference between the value of signal (S) read at time "t" and the value of signal (S) read at time "t-1"; These data will consist of a sequence of signals called ΔS (ΔSn);

Estabelecer(D) um parâmetro THR (threshod); O parâmetro THR é um valor limite para os sinais ΔS. Valores de AS maiores do que THR são considerados indícios da presença do fluxo do material a ser detectado. Valores de ΔS menores do que THR são indícios da ausência do fluxo do material a ser detectado;Set (D) a THR (threshod) parameter; The THR parameter is a limit value for the ΔS signals. AS values greater than THR are considered to indicate the presence of material flow to be detected. ΔS values less than THR are indicative of the absence of material flow to be detected;

Calcular(E) indicadores (numéricos ou estatísticos), chamados IΔS sobre a seqüência de sinais ΔS, como por exemplo: Percentual dos valores de AS da seqüência que apresentam valores maiores do que THR;Calculate (E) indicators (numeric or statistical), called IΔS on the signal sequence ΔS, such as: Percentage of AS values in the sequence that have values greater than THR;

Número de valores de ΔS consecutivos que são maiores do que THR;Number of consecutive ΔS values that are greater than THR;

- Número de variações de sinal sofridas por ΔS;- Number of signal variations suffered by ΔS;

Para cada indicador (IΔS) calculado em (E), estabelecer(F) um valor limite que fará uma indicação sobre a presença ou ausência do fluxo do material;For each indicator (IΔS) calculated in (E), establish (F) a threshold value that will indicate the presence or absence of material flow;

Para cada indicador (IΔS) calculado em (E), comparar(G) seus valores com os valores limite estabelecidos em (F), gerando um conjunto de respostas binárias (Verdadeiro ou Falso);For each indicator (IΔS) calculated in (E), compare (G) its values with the limit values set in (F), generating a set of binary responses (True or False);

Estabelecer critérios(H) lógicos que combinarão todas as respostas binárias calculadas em (G), decidindo sobre a presença ou ausência do fluxo do material.Establish logical (H) criteria that will combine all binary responses calculated in (G), deciding on the presence or absence of material flow.

Esta forma de realização do método para detecção, utilizado pelo sistema desenvolvido, filtra o histórico do sensor com relação ao acúmulo de sujeira e independe de o sensor permanecer em um estado limpo para o seu funcionamento. A única condição para o seu funcionamento é que exista uma variação no fluxo do material suficiente para que os critérios de software adotados consigam identificar tal variação. Em geral, os sistemas de dosagem de materiais sólidos apresentam tais características, como dosadores por rosca sem-fim. Ademais, a própria granulometria irregular do material, típica de adubos granulados, que está sendo transportado pode promover as variações necessárias. Existe também restrição quanto à faixa de detecção do sensor(2), por exemplo: caso a sujeira atinja níveis tão altos a ponto de saturarem a faixa de sensibilidade do sensor(2), que passará a não ser mais capaz de identificar as variações necessárias.This embodiment of the detection method used by the developed system filters the sensor history with respect to dirt accumulation and is independent of whether the sensor remains in a clean state for its operation. The only condition for its operation is that there is sufficient variation in the material flow so that the adopted software criteria can identify such variation. In general, solid material dosing systems have such characteristics as wormers. In addition, the very irregular grain size of the material, typical of granular fertilizers being transported, may promote the necessary variations. There is also a restriction on the detection range of the sensor (2), for example: if the dirt reaches levels so high as to saturate the sensitivity range of the sensor (2), it will no longer be able to identify the required variations. .

Os parâmetros como o THR, os valores limites e os critérios lógicos podem também ser ajustados para aplicações específicas como aplicação intermitente de insumos sólidos, em que se deseja detectar a queda de porções limitadas de insumo de forma discreta dos insumos. Aplicação parecida é a detecção da queda de sementes (como milho e soja), que em geral são depositadas individualmente no solo, em intervalos de comprimento constantes, de acordo com o deslocamento da máquina.Parameters such as THR, limit values and logic criteria can also be adjusted for specific applications such as intermittent application of solid inputs, where discrete input portion drops can be discretely detected. Similar application is the detection of seed fall (such as corn and soybeans), which are usually deposited individually in the soil at constant length intervals, according to the machine displacement.

A segunda forma de aplicação do método de detecção, "solução 2", cujo gráfico para exemplificar a explicação está representado na figura 10 e a seqüência das operações está demonstrada na figura 13, consiste emThe second form of application of the detection method, "solution 2", whose graph to exemplify the explanation is shown in figure 10 and the sequence of operations is shown in figure 13, consists of

Estabelecer(l), arbitrariamente, um valor típico de sinal que caracterize o nível de sinal medido pelo sensor(2) em condições ideais, sem presença de material à sua frente. Este nível de sinal será devido, por exemplo, ao invólucro(l) do sensor(2), como uma parede plástica que protegerá a malha(21) sensitiva e o restante da placa de circuito impresso. A este nível de sinal, dar-se-á o nome de Baseline(BL) ou Linha de Base(BL)1 mostrada na figura 10. Em sistemas que usam "Tecnologia Capsense", o BaseIine(BL) pode ser definido, por exemplo, quando o sistema é ligado.Arbitrarily establish (1) a typical signal value that characterizes the signal level measured by sensor (2) under ideal conditions, with no material in front of it. This signal level will be due, for example, to the housing (1) of the sensor (2) as a plastic wall that will protect the sensitive mesh (21) and the rest of the printed circuit board. At this signal level, the name Baseline (BL) or Baseline (BL) 1 will be given in Figure 10. In systems using "Capsense Technology", BaseIine (BL) can be defined by example when the system is turned on.

Estabelecer critérios(J) de definição e atualização do baseline(BL) da medição, de maneira que ele acompanhe o nível de sujeira acumulado no sensor(2); Definir(K) a diferença entre o sinal(S) medido em um determinado instante e o valor do Baseline(BL) daquele mesmo instante como sinal resultado(SR);Establish criteria (J) for defining and updating the measurement baseline (BL) so that it follows the accumulated dirt level in the sensor (2); Define (K) the difference between the signal (S) measured at a given time and the baseline value (BL) of that same time as the result signal (SR);

Classificar(L) os Valores do sinal resultado(SR) acima de um determinado nível (TH) como caracterizando a presença do material;Classify (L) the values of the result signal (SR) above a certain level (TH) as characterizing the presence of the material;

Classificar(M) os Valores do sinal resultado(SR) abaixo deste nível, caracterizando a inexistência de material à frente do sensor.Rate (M) the Result Signal (SR) Values below this level, characterizing the absence of material in front of the sensor.

O critério(J) de definição e atualização do BaseIine(BL) é compreendido das seguintes formas:BaseIine (BL) definition and update criteria (J) are understood as follows:

C1) Se sinal resultado(SR) for maior do que um determinado valor (A), sendo A>TH, por um determinado período de tempo (B), então o valor do BaseIine(BL) é incrementado de um valor (C);C1) If signal result (SR) is greater than a certain value (A), being A> TH, for a certain period of time (B), then the value of BaseIine (BL) is incremented by a value (C) ;

C2) Se o sinal resultado(SR) for negativo e menor do que um determinado valor (D), por um determinado período de tempo (E), então o valor do Baseline(BL) é atualizado pelos valores do sinal(S) ou a média dos últimos valores dos sinais(S);C2) If the result signal (SR) is negative and less than a certain value (D) for a certain period of time (E), then the Baseline value (BL) is updated by the values of the signal (S) or the average of the last signal values (S);

C3) Se o sinal resultado(SR) for negativo e maior do que o valor (D) por um determinado período de tempo (F)1 onde F>E, então o valor do Baseline(BL) é atualizado pelos valores do sinal(S) ou a média dos últimos valores de S);C3) If the result signal (SR) is negative and greater than the value (D) for a certain period of time (F) 1 where F> E, then the Baseline value (BL) is updated by the signal values ( S) or the average of the last values of S);

A idéia principal é de que o critério aCV seja verdadeiro enquanto existir fluxo de material sobre o sensor(2) e que o valor "C" seja pequeno o suficiente para que, durante uma linha de aplicação, o Baseline(BL) não atinja os valores típicos do sinal(S) (Uma linha de aplicação corresponde a um trecho do trajeto da máquina agrícola na área que está sendo cultivada, de modo que este trecho cruze a área de um lado ao outro, num período de tempo denominado de Atiinha, no sentido de orientação que melhor convier à operação. O cultivo desta área corresponderá, portanto, ao percurso de várias linhas consecutivas, sendo que entre uma linha e outra, a máquina faz, geralmente, uma pausa na operação para fazer manobras, levando um determinado tempo denominado de Atmanobra e recolocá-la no sentido e direção da próxima linha). Outra condição pode ser imposta para que isto não ocorra, por exemplo, estipulando um período de tempo máximo em que o Baseline(BL) é incrementado e/ou estipulando uma redução da taxa de incremento (C), de acordo com o intervalo de tempo em que o valor do BaseIine(BL) está crescendo. Este intervalo de tempo pode ser estimado conforme velocidades típicas de máquinas em Operação e tamanhos típicos de talhões ou fazendas em que trabalham.The main idea is that the aCV criterion is true as long as there is material flow over the sensor (2) and that the value "C" is small enough that during a line of application the baseline (BL) does not reach the Typical Signal Values (S) (An application line corresponds to a section of the path of the agricultural machine in the area under cultivation, so that this section crosses the area from side to side, in a period of time called Atiinha, In the direction of orientation that best suits the operation The cultivation of this area will therefore correspond to the course of several consecutive lines, and between one line and another the machine will generally pause the operation for maneuvering, taking a certain amount of time. Atmanobra and reposition it in the direction and direction of the next line). Another condition may be imposed so that this does not occur, for example by stipulating a maximum time period in which the Baseline (BL) is incremented and / or stipulating an incremental rate reduction (C) according to the time interval. where the value of BaseIine (BL) is growing. This time interval can be estimated according to typical operating machine speeds and typical field or farm sizes on which they work.

Quando o fluxo for interrompido, ό valor do srnal(S) sofrerá forte queda, trazendo o sinal resultado(SR) para valores pequenos, menores do que TH, ou negativos, quando deverão ser colocados em prática os critérios "C2" ou "C3". Nota-se no gráfico da figura 10 que, após certo tempo de uso e vários ciclos de incremento e decremento do Baseline(BL), este tende a ter valores mais altos do que no início da operação, quando o sensor(2) encontrava-se limpo, pois deverá haver sujeira acumulada no sensor(2). A capacidade de detecção do sensor(2) somente estará comprometida quando o valor do Baseline(BL) na condição de ausência de fluxo de material atingir níveis tão elevados ao ponto de saturar a medição, mascarando o sinal(SR), que então terá valores menores do que "TH". Os valores tia baseline(BL) também podem ser definidos através de intervenções do usuário ou através de informações advindas de outros módulos do sistema como um todo; outros módulos conectados pelo módulo de interfaces. Exemplos:When the flow is interrupted, the value of srnal (S) will fall sharply, bringing the result signal (SR) to small values, less than TH, or negative, when the criteria "C2" or "C3 should be applied. " It can be seen in the graph of figure 10 that after a certain period of use and several cycles of increment and decrement of the baseline (BL), it tends to have higher values than at the beginning of the operation, when the sensor (2) was if clean, there should be dirt accumulated on the sensor (2). The sensor detection capability (2) will only be compromised when the Baseline value (BL) in the absence of material flow condition reaches levels so high as to saturate the measurement, masking the signal (SR), which will then have values. smaller than "TH". Aunt baseline (BL) values can also be set through user interventions or through information from other system modules as a whole; other modules connected by the interfaces module. Examples:

- O usuário pode indicar o instante em que o sensor não possui fluxo de material, podendo o sistema fazer uma atualização do valor da baseline(BL) pelos valores do sinal(S) ou médias dos últimos valores dos sinais(S), por exemplo;- The user can indicate when the sensor has no material flow, and the system can update the baseline value (BL) by the signal values (S) or averages of the last signal values (S), for example. ;

- O Sistema pode fazer uma atualização da baseline(BL) imediatamente quando é ligado, assumindo que naquele instante não há fluxo de material.- The System can make a baseline update (BL) immediately upon power up, assuming that there is no material flow at that time.

É desejáver que o sensor(2) também seja capaz dê identificar quando não existe fluxo de material, porém o material está presente no tluto. Na aplicação agrícola, esta situação pode caracterizar o entupimento do duto e conseqüentemente a falha na deposição do insumo no solo. A "Solução 2" tende a ser mais robusta para a detecção da ausência de fluxo de material, porém no caso da presença de material entupido, a identificação seria muito lenta: seria necessário o crescimento do BaseIine(BL) por um tempo prolongado (consultar o Critério C1), até que o sinal(SR) fique menor do que "TH", disparando o alarme. Durante este tempo, um longo caminho já foi percorrido pela máquina com o duto entupido (sem ter feito a aplicação), o que é uma falha.It is desirable that the sensor (2) also be able to identify when there is no material flow, but the material is present in the process. In agricultural application, this situation may characterize the clogging of the duct and consequently the failure of the deposition of the input in the soil. "Solution 2" tends to be more robust for detecting the absence of material flow, but in the case of clogged material, identification would be very slow: BaseIine (BL) growth would be required for a long time (see Criterion C1) until the signal (SR) is less than "TH", triggering the alarm. During this time, a long way has already been traveled by the machine with the clogged duct (without having made the application), which is a failure.

A terceira forma de aplicação do método de detecção, "solução 3", que pode ser exemplificada através do gráfico representado pela figura(11), consiste na utilização do método de detecção através da "Solução 2", que basicamente consiste em estabelecer uma baseline(BL); definir a diferença entre o sinal(S) medido em um determinado instante e o valor do Baseline(BL) daquele mesmo instante como sinal resultado(SR) classificar os Valores do sinal resultado(SR) acima de um determinado nível (TH) como caracterizando a presença do material; classificar os Valores do sinal resultado(SR) abaixo deste nível, caracterizando a inexistência de material à frente do sensor, associado ao método de detecção através da "Solução 1", compreendido basicamente em estabelecer uma freqüência de leitura(Δt) dos valores dos sinais(S); analisar estatisticamente os últimos "n" valores dos sinais(S), durante o estado em que o sensor(2) acusa presença de fluxo. Assim, durante a presença do fluxo, é necessária uma variação neste fluxo, característica dos sistemas de dosagem de insumos sólidos. Caso não haja variação, dentro das condições definidas na "Solução 1", é caracterizado um entupimento do duto.The third way of applying the detection method, "solution 3", which can be exemplified by the graph represented by figure (11), is to use the detection method through "solution 2", which basically consists in establishing a baseline. (BL); define the difference between the signal (S) measured at a given time and the baseline value (BL) of that same time as the result signal (SR) classify the values of the result signal (SR) above a certain level (TH) as characterizing the presence of the material; to classify the Result Signal Values (SR) below this level, characterizing the absence of material in front of the sensor, associated with the detection method through "Solution 1", basically to establish a reading frequency (Δt) of the signal values. (S); Statistically analyze the last "n" signal values (S) during the state in which the sensor (2) reports the presence of flow. Thus, during the presence of the flow, a variation in this flow is required, characteristic of solid input dosing systems. If there is no variation, within the conditions defined in "Solution 1", a clogged duct is characterized.

Claims

1. MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF THE SOLID INPUT PRESENCE, comprised of a sensor (2) and one or more specific microcontrollers, coupled in a housing (l), which may be mounted at various locations of the machine or mechanism where the system will work, such as at the tip of the solid input feeder (3) (5), the solid input output nozzle (4) (5), or at another point where you may have contact with the solid input (5) to be detected characterized in that the sensor (2) comprises at least one mesh or transducers (21), a measuring module (22), a processor (23) and an interface module (24) interconnected by electronic circuits mounted on one or more Printed Circuit Boards (PCI); and the transducers (21) make contact with the solid input (5) to be identified / measured via a transduction face (12) contained in the housing (1); and by the transducers (21) providing the measuring module (22) with a capacitance-sensitive volume value of the detected material; and said measuring module (22) treating the signals detected by transducers (21); and the processor (23) receives the signals from the measuring module (22) and processes them and sends them to the interface module (24) and said interface module (24) communicates the processed information with external devices;

Microprocessed system and method for detecting the presence of a solid input material according to claim 1, characterized in that the transducer face (12) of the housing (1) has a protective material sufficiently equal to the housing material (1);

Microprocessor system and method for detecting the presence of a solid input according to claim 1, characterized in that the measuring module (22) is microprocessor;

MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF SOLID INPUT PRESENCE according to claims 1, characterized in that the measuring module uses the "capsense capacitance measurement system" for the detection of inputs which converts the volume of solid input into a signal ( S) proportional to the capacitance of the sensor (2);

5. MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF SOLID INPUT PRESENCE, is a specific method for detecting the presence of solid inputs, hereinafter referred to as "solution 1", characterized by: - Establishing (A) a reading frequency (Δt) of signal values (S); - Calculate (B) the last "n" values of signals (S), nominees of Sn, such as Si, S2, etc. - Calculate (C) the last "η-Γ, AS values, which is the difference between the value of the signal (S) read at time" t "and the value of the signal (S) read at time" t-1 " - Establish (D) a THR (threshod) parameter: - Calculate (E) indicators (numerical or statistical), called IΔS on the signal sequence ΔS, Establish (F) a threshold value, for each indicator (IΔS) calculated according to Calculate (E): Compare (G) their values, for each indicator (IΔS) calculated in (E), with the limit values set in (F), generating a set of binary responses (True or False); Establish logical (H) criteria that will combine all binary responses calculated according to the procedure described in the item uComparing (G) ", deciding on the presence or absence of material flow.

Microprocessed system and method for detecting the presence of a solid input according to claim 5, wherein the threshod parameter set forth in (D) is characterized by the following criteria: - If the values of AS are greater than THR consider evidence of the presence of material flow to be detected; - If the AS values are less than THR consider indications of absence of flow of the material to be detected;

7. MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF SOLID INPUT PRESENCE, according to claim 5, the indicators (numeric or statistical) being calculated in (E), characterized by: - Presenting a percentage of the sequence values of signals ΔS greater than THR; - Present number of consecutive AS values greater than THR; - Display the number of signal variations suffered by ΔS;

8. MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF SOLID INPUT PRESENCE, is a second specific method for detecting the presence of solid inputs, hereinafter referred to as "solution 2", characterized by: Arbitrarily (I) setting a typical signal value that characterizes the signal level measured by the sensor (2) under ideal conditions, without the presence of material in front of it, called Baseline (BL) or Baseline (BL); Establish criteria (J) for defining and updating the measurement baseline (BL) so that it follows the accumulated dirt level in the sensor (2); Define (K) the difference between the signal (S) measured at a given time and the value of BaseIine (BL) at that same time as the result signal (SR); Classify (L) the values of the result signal (SR) above a certain level (TH) as characterizing the presence of the material; Rate (M) the Result Signal (SR) Values below this level, characterizing the absence of material in front of the sensor.

Microprocessed system and method for detecting the presence of a solid input according to claim 8, wherein the criterion (J) for defining and updating the baseline (BL) is characterized by the following steps: C1) If signal result ( SR) is greater than a given value (A), where A> TH, for a given time period (B), then the Baseline value (BL) is incremented by a value (C); C2) If the result signal (SR) is negative and less than a certain value (D) for a certain period of time (E), then the BaseIine (BL) value is updated by the values of the signal (S) or the average of the last signal values (S); - C3) If the result signal (SR) is negative and greater than the value (D) for a certain period of time (F) 1 where F> E, then the BaseIine (BL) value is updated by the signal values. (S) or the average of the last values of (S);

10. MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF SOLID INPUT PRESENCE, according to claim 8, wherein the BaseIine (BL) definition and update criterion (J) is characterized by being defined by user interventions;

11. MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF SOLID INPUT PRESENCE, according to claim 8, wherein the BaseIine (BL) definition and update criterion (J) is characterized by being defined through information from other system modules as one all;

12. MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF SOLID INPUT PRESENCE, according to claim 8, wherein the BaseIine (BL) definition and update criterion (J) is defined by information derived from other modules connected by the module. of interfaces (24).

MICROPROCESSED SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF THE PRESENCE OF SOLID INPUTS is a third specific method for detecting the presence of solid inputs, hereinafter referred to as "solution 3" according to claims 6 and 8, characterized in that it applies in a manner associated, the "solution" steps described in claim 6 with the "solution 2" steps described in claim 8.