CZ20054U1 - Circuit arrangement of ultrasonic sensor for detecting height of straw material layer while passing though harvester - Google Patents

Circuit arrangement of ultrasonic sensor for detecting height of straw material layer while passing though harvester Download PDF

Info

Publication number
CZ20054U1
CZ20054U1 CZ200921460U CZ200921460U CZ20054U1 CZ 20054 U1 CZ20054 U1 CZ 20054U1 CZ 200921460 U CZ200921460 U CZ 200921460U CZ 200921460 U CZ200921460 U CZ 200921460U CZ 20054 U1 CZ20054 U1 CZ 20054U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
harvester
ultrasonic sensor
material layer
circuit arrangement
sensor
Prior art date
Application number
CZ200921460U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Kvíz@Zdenek
Prošek@Václav
Kumhála@František
Original Assignee
Ceská zemedelská univerzita v Praze,
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ceská zemedelská univerzita v Praze, filed Critical Ceská zemedelská univerzita v Praze,
Priority to CZ200921460U priority Critical patent/CZ20054U1/en
Publication of CZ20054U1 publication Critical patent/CZ20054U1/en

Links

Description

Technické řešení se týká měření výšky vrstvy slamnatých materiálů pomocí ultrazvukové apara5 tury. Výšku vrstvy slámy, sena nebo posečené píce lze měřit přímo při sklizni na sklizňovém stroji při vstupu (sběrací zařízení), event. výstupu (u žacího stroje). Kontinuální snímání výšky vrstvy sklízeného materiálu umožní sledování okamžitého výnosu a tvorbu výnosových map.The technical solution relates to the measurement of the height of the layer of straw materials by means of ultrasonic apparatus. The height of the layer of straw, hay or cut forage can be measured directly at harvest on the harvesting machine at the entrance (collecting device), eventually. outlet (for mower). Continuous scanning of the height of the harvested material allows for immediate yield monitoring and yield map creation.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Monitorování výnosu při sklizni plodin je neoddělitelnou součástí systému precizního zeměděl10 ství. Pro sklizeň stébelnatých materiálů, zejména pícnin, jsou známy systémy pracující na principu kontaktního snímače. Užitný vzor CZ 17560 Ul popisuje možnost zjišťování okamžité průchodnosti materiálu žacím strojem pomocí snímání točivého momentu na hřídeli čechrače dynamomentrem. Čechrač žacího stroje je v kontaktu s posečeným materiálem a jeho příkon je úměrný množství procházejícího materiálu.Monitoring crop yield is an integral part of the precision farming system10. Systems operating on the principle of a contact sensor are known for harvesting stalks, especially forage crops. Utility model CZ 17560 U1 describes the possibility of detecting the instantaneous throughput of a material by a mower by sensing the torque on the agitator shaft by a dynamometer. The mower's cutter is in contact with the cut material and its power input is proportional to the amount of material passing through.

Další možností je snímání síly působící na šikmou nárazovou desku tenzometrickými můstky na desce, která je vložena materiálu do cesty při průchodu sklízecím strojem (Kumhála a kol. 2007, Computers and Electronics in Agricuíture). Rovněž kontinuální vážení překládacího dopravníku u žacích strojů je další možnost mapování výnosů při sklizni pícnin (Demmel a kol. 2002, Agricultural Engineering conference, VDI). Žací stroj však musí být tímto dopravníkem vybaven.Another option is to sense the force exerted on the inclined impact plate by the strain gauge bridges on the plate which is inserted into the path as it passes through the harvesting machine (Kumhála et al. 2007, Computers and Electronics in Agricuíture). Also, continuous weighing of the transfer conveyor on mowers is another possibility of yield mapping during forage harvesting (Demmel et al. 2002, Agricultural Engineering conference (VDI)). However, the mower must be equipped with this conveyor.

Používání kontaktních senzorů v zemědělství se však ukazuje jako nevhodné z důvodu vysokého rizika destrukce senzoru cizím předmětem, nejčastěji kamenem. Bezkontaktní senzory pro zjišťování okamžitého výnosu stébelnatých materiálů jsou pro tento účel výhodnější.However, the use of contact sensors in agriculture proves inappropriate due to the high risk of sensor destruction by foreign objects, most often by stone. Non-contact sensors for determining instantaneous crop yield are more advantageous for this purpose.

Gonígeni a kol. 2002, ASAE Paper No. 021169 popisuje možnost snímání množství procházejícího materiálu pomocí kamery a obrazové analýzy. Další snímače založené na optických princi25 pech, např. laser, jsou publikovány ve vědeckých časopisech.Gonigeni et al. 2002, ASAE Paper 021169 describes the possibility of sensing the amount of material passing through the camera and image analysis. Other sensors based on optical principles 25, such as a laser, are published in scientific journals.

Možné použití má í bezkontaktní metoda měření výnosu sklízených plodin pomocí kapacitního snímače, kde jsou dvě paralelní desky zapojené v elektrickém obvodu, mezi kterými prochází sklízený materiál - Martel a Savoie 1999, ASAE Paper No. 991050, Kumhála a kol. 2009, Biosystems Engineering.The non-contact method of measuring the yield of harvested crops by means of a capacitive sensor, where two parallel plates are connected in the electrical circuit between which the harvested material passes - Martel and Savoie 1999, ASAE Paper No. 1, is possible. 991050, Kumhala et al. 2009, Biosystems Engineering.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Technické řešení spočívá v uspořádání ultrazvukového snímacího elementu ve vstupním nebo výstupním kanálu sklízecího stroje, který kontinuálně měří výšku vrstvy procházejícího materiálu.The technical solution consists in arranging the ultrasonic sensing element in the inlet or outlet channel of the harvesting machine, which continuously measures the height of the layer of passing material.

Laboratorní měření prokázala exponenciální závislost množství materiálu, tedy výšky vrstvy procházející při sklizni strojem, na výstupním napětí ultrazvukového snímacího elementu. Se vzrůstající výškou vrstvy materiálu je zeslabováno procházející ultrazvukové vlnění a tím se snižuje výstupní napětí snímače.Laboratory measurements showed an exponential dependence of the amount of material, ie the height of the layer passing through the machine during harvesting, on the output voltage of the ultrasonic sensing element. As the height of the material layer increases, the ultrasonic wave passing is reduced and the sensor output voltage is reduced.

Podle kalibračních křivek pro určitý sklízený materiál a jeho vlhkost je možné určovat okamžitý výnos plodiny.According to the calibration curves for a particular harvested material and its moisture content, the instant crop yield can be determined.

Data ze snímače spolu s informací o přesné poloze stroje s GPS modulu umožňují tvorbu výnosových map celého pozemku. Datové věty se zaznamenávají do souborů do paměti RAM, ze které je možné data po skončení práce přenést do stolního PC.Data from the sensor together with information about the exact position of the machine with the GPS module enable creation of yield maps of the whole plot. Data records are recorded in RAM files, from which data can be transferred to a desktop PC after work is finished.

- 1 CZ, Ul- 2 CZ, Ul

Přehled obrázkůOverview of pictures

Obr. 1. Blokové schéma technického řešení zapojení snímače.Giant. 1. Block diagram of technical solution of sensor wiring.

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Zapojení ultrazvukového snímače pro zjišťování výšky vrstvy slamnatých materiálů při průchodu 5 sklízecím strojem je vyjádřeno blokovým schématem na obr. 1.The wiring of the ultrasonic transducer for determining the height of the straw material layer as it passes through the harvesting machine 5 is represented by the block diagram in Fig. 1.

Vysílací piezoelement 2 ultrazvukového vlnění a senzor 4 je umístěn ve vstupním, event. výstupním kanálu sklízecího stroje na jeho protilehlých stěnách (piezoelement 2 na horní stěně a senzor 4 na protilehlé spodní stěně). Mezi piezolelementem 2 a senzorem 4 tak prochází sklízený materiál 3 ve vrstvě. Vysílací piezoelement 2 ultrazvukového vlnění je připojen ke generátoru I viněto ní. Ultrazvukové vlny z piezoelementu 2 procházejí vrstvou materiálu 3 a jsou jí podle její velikosti zeslabovány. Prošlé vlnění je zachyceno snímačem 4, který je spojen s operačním zesilovačem 5. Signál ze snímače 4 úměrný intenzitě prošlého ultrazvukového vlnění je v operačním zesilovači 5 zesílen na měřené výstupní napětí 6.The transmitting piezoelement 2 of the ultrasonic wave and the sensor 4 are located in the input, event. the output channel of the harvester on its opposite walls (piezoelement 2 on the top wall and sensor 4 on the opposite bottom wall). Thus, between the piezolelement 2 and the sensor 4, the harvested material 3 passes in the layer. The ultrasonic wave transmit piezoelement 2 is connected to the winding generator 1. Ultrasonic waves from piezoelement 2 pass through the layer of material 3 and are attenuated according to its size. The transmitted wave is detected by the sensor 4, which is connected to the operational amplifier 5. The signal from the sensor 4 proportional to the intensity of the transmitted ultrasonic wave is amplified in the operational amplifier 5 to the measured output voltage 6.

Laboratorní měření ukázala, že se vzrůstající výškou vrstvy materiálu 3 je zeslabováno ultrazvu15 kové vlnění a tím se snižuje výstupní napětí 6. Byla prokázána exponenciální závislost množství materiálu 3 na výstupním napětí 6.Laboratory measurements have shown that as the height of the material layer 3 increases, ultrasonic waves are attenuated and thus the output voltage 6 is reduced. The exponential dependence of the amount of material 3 on the output voltage 6 has been demonstrated.

Claims (2)

1. Zapojení ultrazvukového snímače pro zjišťování výšky vrstvy slamnatých materiálů při průchodu sklízecím strojem, vyznačující se tím, že ve vstupním kanálu, event. vý20 stupním kanálu sklízecího stroje je na jeho horní stěně umístěn vysílací piezoelement (2), který je připojen ke generátoru (1) vlnění a na protilehlé spodní stěně je umístěn přijímací senzor (4) pro snímání dopadajícího ultrazvukového vlnění.1. The connection of an ultrasonic sensor for determining the height of a layer of straw materials when passing through a harvesting machine, characterized in that in the inlet channel, event. at the top of the harvester channel, a transmitting piezoelement (2) is mounted on its top wall, which is connected to a wave generator (1), and a receiving sensor (4) for detecting the incident ultrasonic wave is located on the opposite bottom wall. 2. Zapojení ultrazvukového snímače podle nároku 1, vyznačující se tím, že přijímací senzor (4) je spojen s operačním zesilovačem (5) pro zesílení jeho výstupního signálu naThe ultrasonic sensor circuit according to claim 1, characterized in that the receiving sensor (4) is connected to an operational amplifier (5) to amplify its output signal to 25 celkové výstupní napětí (6) obvodu.25 the total output voltage (6) of the circuit.
CZ200921460U 2009-07-17 2009-07-17 Circuit arrangement of ultrasonic sensor for detecting height of straw material layer while passing though harvester CZ20054U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ200921460U CZ20054U1 (en) 2009-07-17 2009-07-17 Circuit arrangement of ultrasonic sensor for detecting height of straw material layer while passing though harvester

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ200921460U CZ20054U1 (en) 2009-07-17 2009-07-17 Circuit arrangement of ultrasonic sensor for detecting height of straw material layer while passing though harvester

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20054U1 true CZ20054U1 (en) 2009-09-14

Family

ID=41078403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ200921460U CZ20054U1 (en) 2009-07-17 2009-07-17 Circuit arrangement of ultrasonic sensor for detecting height of straw material layer while passing though harvester

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ20054U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10356979B2 (en) 2015-08-25 2019-07-23 Cnh Industrial America Llc Monitoring system for an agricultural harvester and agricultural harvester

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10356979B2 (en) 2015-08-25 2019-07-23 Cnh Industrial America Llc Monitoring system for an agricultural harvester and agricultural harvester

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10827667B2 (en) Yield monitor for windrow-collected material
Ehlert et al. Measuring crop biomass density by laser triangulation
Reyns et al. A review of combine sensors for precision farming
US8955402B2 (en) Sugar cane yield mapping
RU2708976C2 (en) Assembly and method for measuring mass flow of baler
Lee et al. Silage yield monitoring system
Fulton et al. Yield monitoring and mapping
US20140262548A1 (en) In-flow weight sensor and methods for the same
US5685772A (en) Acoustic volume and torque weight sensor
US20050085283A1 (en) Crop measuring arrangement
Enciso et al. A ground based platform for high throughput phenotyping
CA2456404A1 (en) Device for measuring and/or checking the distance between a shearbar and a chopping knife
Demmel Site-specific recording of yields
Long et al. Assessment of yield monitoring equipment for dry matter and yield of corn silage and alfalfa/grass
CZ20054U1 (en) Circuit arrangement of ultrasonic sensor for detecting height of straw material layer while passing though harvester
GB2449902A (en) Weighing apparatus
Savoie et al. Evaluation of five sensors to estimate mass–flow rate and moisture of grass in a forage harvester
CZ20218U1 (en) Circuit arrangement of detecting bar for detecting height of straw materials
US8894479B2 (en) Forage harvester with an arrangement for measuring the harvested material throughput
Lee et al. Wagon-based silage yield mapping system
Maguire et al. A dynamic weighing system for determining individual square bale weights during harvesting
Schrock et al. A diaphragm impact sensor for measuring combine grain flow
CZ25210U1 (en) Circuit arrangement of ultrasonic sensor for determining passage of grain through harvesting machine
Iida et al. Measurement of grain yields in Japanese paddy field
Maughan et al. Yield monitoring and mapping systems for hay and forage harvesting: A review

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20090914

MK1K Utility model expired

Effective date: 20130717