DE102020204601A1

DE102020204601A1 - Landwirtschaftlicher feuchtigkeits- und testgewichtssensor mit koplanaren elektroden

Info

Publication number: DE102020204601A1
Application number: DE102020204601.8A
Authority: DE
Inventors: Andy Locken; William Todd; Brian Booth
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2020-10-22
Also published as: BR102020006094A2; US20200333278A1; US11016049B2; CN111830090A

Abstract

[00126] Ein landwirtschaftlicher Dielektrizitätskonstante-Sensor weist eine Ansteuerelektrode und eine separate Erfassungselektrode auf. Beide Elektroden weisen Oberflächen auf, die dem erfassten Material zugewandt sind, und die Oberflächen sind koplanar. Die Ansteuerelektrode empfängt ein Anregungssignal und erzeugt ein elektrisches Feld, das einen Strom in der Erfassungselektrode erzeugt. Der Strom ist ein Indikator für das Prüfgewicht des erfassten Materials.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das US-Patent Nr. 9.494.938 .
GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf landwirtschaftliche Sensoren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Sensoren an einer landwirtschaftlichen Maschine zum Erfassen des Testgewichts eines landwirtschaftlichen Produkts.
HINTERGRUND
Feuchtigkeitssensoren werden in landwirtschaftlichen Erntegeräten eingesetzt, um ein Maß für die Feuchtigkeit des Erntegutes zu erhalten. Einige aktuelle Feuchtigkeitssensoren tasten die Feuchtigkeit ab, indem sie die Dielektrizitätskonstante des Ernteguts bei einer oder mehreren Frequenzen messen und dann eine Kalibrierungsfunktion anwenden, um die Feuchtigkeit aus der gemessenen Dielektrizitätskonstante zu schätzen. Einige solcher Feuchtigkeitssensoren verwenden eine kapazitive Struktur, bei der das geerntete Material das dielektrische Medium in der kapazitiven Struktur bildet.
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Arten von Feuchtigkeitssensoren, die unterschiedliche Geometrien aufweisen. Eine Geometrie besteht darin, dass die kapazitive Struktur als parallele Plattenstruktur ausgebildet ist, in der das zu messende Material zwischen den Platten der kapazitiven Struktur hindurchläuft und das dielektrische Medium bildet. Eine der beiden Platten wird mit einer Erregerspannung angesteuert und die andere Platte tastet Strom ab, der durch ein elektrisches Feld induziert wird, das durch die kapazitive Struktur fließt. Diese Art von Struktur funktioniert gut für viele Materialien, wie beispielsweise Körner.
Einige Feuchtigkeitssensoren sind auch planare Strukturen. Die planaren Strukturen weisen eine Ansteuerelektrode auf, an die eine Erregerspannung angelegt wird, und es wird auch der durch die Ansteuerelektrode fließende Strom gemessen. Die Ansteuerelektrode baut ein elektrisches Streufeld auf, das von ihr durch das zu messende Material hindurch und zurück zu verschiedenen geerdeten leitfähigen Oberflächen in der gleichen Ebene verläuft. Die Ansteuerspannung und der daraus resultierende Strom werden gemessen und zur Berechnung der Dielektrizitätskonstanten des gemessenen Materials verwendet. Diese Arten von Sensoren funktionieren besser mit weichem, komprimierbarem Material (wie Heu, Baumwolle und Futter), das nicht leicht durch eine parallele Plattenstruktur fließt.
Jüngste Entwicklungen wurden in Bezug auf Sensorstrukturen gemacht. Das US-Patent Nr. 9.494.538 beschreibt dies.
Die vorstehende Erörterung dient lediglich allgemeinen Hintergrundinformationen und ist nicht als Hilfsmittel bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands gedacht.
KURZDARSTELLUNG
Ein landwirtschaftlicher Dielektrizitätskonstante-Sensor weist eine Ansteuerelektrode und eine separate Erfassungselektrode auf. Beide Elektroden weisen Oberflächen auf, die dem erfassten Material zugewandt sind, und die Oberflächen sind koplanar. Die Ansteuerelektrode empfängt ein Anregungssignal und erzeugt ein elektrisches Feld, das einen Strom in der Erfassungselektrode erzeugt. Der Strom ist ein Indikator für das Prüfgewicht des erfassten Materials.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, die im Folgenden in der ausführlichen Beschreibung beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist weder dazu bestimmt, wesentliche Merkmale oder grundlegende Funktionen des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet werden. Der beanspruchte Gegenstand ist nicht auf Implementierungen beschränkt, die im Abschnitt Hintergrund aufgeführte Nachteile ganz oder teilweise beseitigen.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Testgewichtsmesssystems an einer landwirtschaftlichen Maschine.
2 ist eine teilweise schematische Teilquerschnittsansicht eines Abschnitts des Testgewichtsmesssystems, wie in 1 dargestellt.
2A ist eine teilweise schematische Teilquerschnittansicht eines Abschnitts eines anderen Beispiels des Testgewichtsmesssystems, wie in 1 dargestellt.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für eine Testgewichtssensorsonde.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Beispiels für eine Testgewi chtssensorsonde.
5 zeigt eine weitere bildliche, perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer Sensorsonde.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für das Identifizieren von Korrelationen zwischen der gemessenen Dielektrizitätskonstante und einer Erntegutcharakteristik zeigt.
Die 7A und 7B (hierin gemeinsam als 7 bezeichnet) zeigen ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der in 1 gezeigten landwirtschaftlichen Maschine beim Identifizieren eines Testgewichts von entnommenem Erntematerial und beim Erzeugen eines Aktionssignals basierend auf dem Testgewicht darstellt.
8 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Computerumgebung, die in der landwirtschaftlichen Maschine verwendet werden kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie im Hintergrundabschnitt erwähnt, weisen einige Feuchtigkeitssensoren eine planare Struktur auf. Bei einer solchen Struktur sind die Elektroden koplanar und das erfasste Material wird mit dem erfassten Material in Kontakt gebracht. Die Ansteuerelektrode empfängt ein Anregungssignal und baut ein elektrisches Streufeld auf, das durch das erfasste Material hindurchläuft. Das elektrische Streufeld fließt in der Ebene der Elektrode auf die verschiedenen geerdeten leitenden Oberflächen zurück. Die komplexe Ansteuerspannung und der daraus resultierende komplexe Strom werden gemessen und zur Berechnung der Dielektrizitätskonstanten des zu prüfenden Materials verwendet.
Bei derartigen planaren Strukturen wird also der durch die Ansteuerelektrode fließende Strom gemessen. Ein wesentlicher Teil dieses Stroms resultiert jedoch aus elektrischen Feldflusslinien, die über andere Medien als das zu messende Material mit Masse verbunden sind. Zum Beispiel können einige der elektrischen Feldflusslinien durch die Luft, durch Isolatorkomponenten an der Struktur und durch andere Elemente mit Masse verbunden sein.
Dieser Strom wird als parasitärer Strom bezeichnet und wird durch parasitäre kapazitive und leitende Effekte verursacht. Der parasitäre Strom kann einen großen Teil des gemessenen Stroms ausmachen (etwa bis zu 75 % des gemessenen Stroms), was zu einem schlechten Signal-Rausch-Verhältnis des gemessenen Stroms führt.
Darüber hinaus wird der parasitäre Strom durch Eigenschaften, insbesondere Temperatur und Feuchtigkeit, verschiedener Materialien beeinflusst, die von dem zu messenden Material verschieden sind. Einige Feuchtigkeitssensoren versuchen, den parasitären Strom im Kalibrierungsprozess zu korrigieren. Es kann jedoch sehr schwierig sein, eine entsprechende Korrektur beizubehalten, da die Temperatur und andere Bedingungen variieren. Daraus ergibt sich eine deutliche Drift bei den Messungen der Dielektrizitätskonstanten.
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf eine Sensorstruktur, die verwendet werden kann, um eine Erntegutcharakteristik zu erfassen. Einige beispielhafte Strukturen wurden in der US-Patentschrift Nr. 9.494.538 zur Verwendung beim Erfassen von Feuchtigkeit offenbart. Diese und andere hierin offenbarte Strukturen und andere hierin offenbarte Verarbeitungen können verwendet werden, um das Testgewicht und andere interessierende Erntegutcharakteristiken zu messen.
1 zeigt ein Beispiel für ein Blockdiagramm eines Testgewichterfassungssystems 100 an einer landwirtschaftlichen Maschine 102. Das System 100 kann verwendet werden, um eine Vielzahl anderer Erntegutcharakteristiken außer dem Testgewicht zu erfassen, die von der Dielektrizitätskonstante abgeleitet werden können, aber das Testgewicht wird hier beispielhaft beschrieben. Das Testgewicht kann ein Maß für das Erntegutgewicht pro Volumeneinheit (z. B. Gewicht pro Scheffel) sein. Die landwirtschaftliche Maschine 102 kann eine Vielzahl von verschiedenen Arten von Maschinen sein, wie etwa ein Mähdrescher (oder eine Erntemaschine), eine Ballenpresse, eine Baumwollerntemaschine oder eine Vielzahl von anderen landwirtschaftlichen Maschinen. Die landwirtschaftliche Maschine 102 kommt beispielsweise mit dem erfassten Material 104 in Kontakt und weist einen Fördermechanismus auf, der das Material 104 durch die Maschine 102 fördert. Als Beispiel kann das erfasste Material 104 Material sein, das von der landwirtschaftlichen Maschine 102 geerntet wird. In einem Beispiel, in dem die landwirtschaftliche Maschine 102 ein Mähdrescher ist, kann das erfasste Material 104 Korn sein. Wenn die landwirtschaftliche Maschine 102 eine Ballenpresse ist, kann das erfasste Material 104 Heu, Baumwolle oder anderes gepresstes Material sein. Dies sind nur Beispiele.
Das Testgewichterfassungssystem 100 beinhaltet veranschaulichend das Korrelationserzeugungssystem 101, den Datenspeicher 103 (der Korrelationen 105 speichern kann), den Prozessor 106, die Testgewichtsidentifizierungslogik 107, die Ansteuerkomponente 108, die koplanare Dielektrizitätskonstante-Sensorsonde 110, die Erfassungskomponente 112, das Kommunikationssystem 280, die Bedienerschnittstellenmechanismen 282, das Steuersystem 284 und die steuerbaren Subsysteme 286 und kann auch andere Komponenten 114 beinhalten. Das Korrelationserzeugungssystem 101 wird veranschaulichend verwendet, um Korrelationen zwischen der Dielektrizitätskonstanten und der interessierenden Erntegutcharakteristik (wie etwa Testgewicht, Feuchtigkeit, Dichte usw.) zu identifizieren. Das Korrelationserzeugungssystem 101 kann sich somit außerhalb der landwirtschaftlichen Maschine 102 befinden oder es kann sich auf der landwirtschaftlichen Maschine 102 befinden. Es nimmt beispielsweise Messungen der Dielektrizitätskonstante des erfassten Materials vor und korreliert diese Messungen dann mit der gemessenen interessierenden Charakteristik (wie dem gemessenen Prüfgewicht, der Dichte usw.) des erfassten Materials, das separat gemessen wird. Basierend auf der erfassten dielektrischen Dielektrizitätskonstante und der gemessenen interessierenden Charakteristik erzeugt das System 101 Korrelationen zwischen den beiden. Die Korrelationen können Gleichungen sein, die eine dielektrische Dielektrizitätskonstante eines bestimmten Materials empfangen und einen Wert für das Testgewicht (oder eine andere interessierende Charakteristik) erzeugen. Die Korrelationen können in einem dynamischen Modell, in einer Nachschlagetabelle usw. verkörpert sein. Die Korrelationen 105 können in dem Datenspeicher 103 gespeichert werden, auf den der Prozessor 106 während der Laufzeit zugreift. Sie können auch auf andere Weise gespeichert und verwendet werden.
Der Prozessor 106 ist veranschaulichend ein Computerprozessor mit zugehörigem Speicher und Zeitsteuerungsschaltungen, die nicht separat gezeigt werden. Er kann die Testgewichtsidentifizierungslogik 107 ausführen oder erleichtern. Er steuert die Ansteuerkomponente 108, um eine Elektrode in der koplanaren Dielektrizitätskonstante-Sensorsonde 110 anzusteuern. Die Erfassungskomponente 112 tastet veranschaulichend einen Parameter (wie etwa Strom) in einer der Elektroden in der koplanaren Dielektrizitätskonstante-Sensorsonde 110 ab und stellt dieses Signal dem Prozessor 106 bereit. Der Prozessor 106 verwendet die Logik 107, um auf Korrelationen 105 zuzugreifen und einen Testgewichtswert (oder einen anderen charakteristischen Wert) zu berechnen, der das Testgewicht (oder die charakteristische Eigenschaft) des erfassten Materials 104 angibt. Das berechnete Testgewicht wird durch Block 116 in 1 angezeigt.
Das berechnete Testgewicht 116 kann auf unterschiedlichste Weise verwendet werden. Beispielsweise kann es mit einem Positionssignal kombiniert werden, um eine Testgewichtskarte zu erzeugen. Es kann auch in Ertragsüberwachungsanwendungen verwendet werden und Informationen liefern, um Entscheidungen über Ernte, Lagerung und zukünftige Verarbeitung zu unterstützen. Es kann in nahezu Echtzeitsteuerung verwendet werden, um ein steuerbares Subsystem der Maschine 102 zu steuern (wie etwa eine Geschwindigkeit oder Richtung der Maschine 102, Einstellungen an der Maschine 102 usw.). Es kann auch auf eine Vielzahl anderer Arten verwendet werden.
Das Kommunikationssystem 280 kann verwendet werden, um die Kommunikation zwischen Gegenständen auf der landwirtschaftlichen Maschine 102 und mit entfernten Systemen zu erleichtern. Daher kann es sich um ein lokales Netzwerkkommunikationssystem, ein Weitverkehrsnetzkommunikationssystem, ein Mobilfunknetz, ein Nahfeldkommunikationssystem, ein Controllerbereichsnetzwerkkommunikationssystem oder eine Vielzahl anderer Systeme oder Kombinationen von Systemen handeln.
Die Bedienerschnittstellenmechanismen 282 ermöglichen einem Bediener 288 die Steuerung und Handhabung der landwirtschaftlichen Maschine 102. Daher können die Mechanismen 282 solche Dinge beinhalten, wie etwa ein Lenkrad, Pedale, Hebel, Tasten, berührungsempfindliche Eingabeanzeigen, Mikrofon und Lautsprecher (wo eine Spracherkennungsfunktionalität bereitgestellt wird), Symbole, Links und andere vom Benutzer betätigbare Elemente, die angezeigt und durch eine Point-and-Click-Vorrichtung oder Berührungsgesten betätigt werden können, sowie eine Vielzahl anderer akustischer, visueller und/oder haptischer Mechanismen.
Das Steuersystem 284 kann Eingaben von verschiedenen Sensoren und Logiken und Eingaben vom Bediener 288 empfangen und steuerbare Subsysteme 286 auf Grundlage dieser Eingaben steuern. Die steuerbaren Subsysteme können solche Dinge beinhalten, wie etwa ein Antriebssystem, das die Bewegung der landwirtschaftlichen Maschine 102 antreibt, ein Lenksubsystem, verschiedene Einstellsubsysteme, die verwendet werden können, um Einstellungen der Maschine 102 anzupassen, oder eine Vielzahl anderer steuerbarer Subsysteme.
2 ist eine teilweise schematische Teilquerschnittsansicht eines Beispiels für eine koplanare Dielektrizitätskonstante-Sensorsonde 110, eine Ansteuerkomponente 108 und eine Erfassungskomponente 112. In dem in 2 dargestellten Beispiel beinhaltet die Sonde 110 eine Ansteuerelektrode 120 und eine Erfassungselektrode 122. Es versteht sich, dass eine Vielzahl unterschiedlicher Elektroden verwendet werden können und die zwei im Beispiel in 2 nur als Beispiel dienen.
Die Ansteuerelektrode 120 weist eine dem Material zugewandte Oberfläche 124 auf, die im Wesentlichen koplanar mit einer dem Material zugewandten Oberfläche 126 der Erfassungselektrode 122 ist. Sie sind beispielsweise koplanar, so dass das zu messende Material 128 mit den Elektroden 120 und 122 auf ihren koplanaren Oberflächen in Berührung kommen kann oder zumindest in unmittelbare Nähe zu den Oberflächen gelangen kann. Jede der Elektroden 120 und 122 weist beispielhaft einen Isolator 128 bzw. 130 auf, der um sie herum angeordnet ist. Somit weisen die Elektroden 120 und 122 Isolatoren 128 bzw. 130 auf, die alle ihre Oberflächen mit Ausnahme der dem Material zugewandten Oberflächen 124 und 126 umfassen.
Die Sonde 110 beinhaltet veranschaulichend auch eine Masseelektrode 132. Die Masseelektrode 132 umgibt zumindest die Erfassungselektrode 122 (und deren Isolator 130). Sie kann beide Elektroden 120 und 122 und beide Isolatoren 128 und 130 umgeben. Sie lässt jedoch das Material, das den Oberflächen 124 und 126 der Elektroden 120 und 122 zugewandt ist, frei.
In dem in 2 dargestellten Beispiel ist die Sonde 110 mit dem strukturellen Maschinengehäuse 134 gekoppelt. Dies kann ein Gehäuse eines Mähdreschers, einer Ballenpresse oder einer anderen landwirtschaftlichen Maschine 102 sein. Wenn beispielsweise die landwirtschaftliche Maschine 102 ein Mähdrescher ist, kann die Sonde 110 an dem Gehäuse 134 an der Komumgehung eines Reinkomelevators an dem Mähdrescher angebracht sein. Außerdem kann sie im unteren Aufnahmebereich des Reinkomelevators montiert werden. Ferner kann der Sensor, wenn er das Testgewicht von anderem Biomassematerial (wie etwa anderem Material als Korn) erfasst, an der Rückseite des Rotors an einem Mähdrescher oder an der Reststoffhaube angrenzend an die Auswurftrommel eines Mähdreschers angebracht sein. Wenn die landwirtschaftliche Maschine 102 eine Ballenpresse oder Baumwollerntemaschine ist, kann er außerdem an einer inneren Seitenwand der Ballenkammer oder Erntemaschine oder an anderen Stellen angebracht sein. Diese sind nur als Beispiel angegeben, und das Maschinengehäuse 134 kann auch ein anderer struktureller Teil einer landwirtschaftlichen Maschine sein.
Die Ansteuerkomponente 108 beinhaltet veranschaulichend einen steuerbaren Oszillator 136. Der Oszillator 136 kann durch den Prozessor 106 gesteuert werden, um ein Wechselstrom (AC) -Ansteuersignal an einen Operationsverstärker 138 bereitzustellen, der selbst eine Wechselstrom (AC) -Ansteuerspannung VD an seinem Ausgang bereitstellt. Die Spannung VD wird als Anregungssignal an die Ansteuerelektrode 120 angelegt.
Die Erfassungskomponente 112 beinhaltet veranschaulichend einen Nulleingangsimpedanz-Stromerfassungsverstärker 140, der mit einer RC-Schaltung verbunden ist, die durch den Widerstand 142 und den Kondensator 144 gebildet wird. Die Erfassungskomponente 112 ist an die Erfassungselektrode 122 gekoppelt, um den Erfassungsstrom IS an ihrem Eingang zu empfangen. Sie stellt an ihrem Ausgang ein Signal 146 zur Verfügung, das den Erfassungsstrom IS angibt.
Wenn die Ansteuerspannung VD an die Ansteuerelektrode 120 angelegt wird, erzeugt die Elektrode 120 veranschaulichend ein elektrisches Streufeld, das durch elektrische Feldflusslinien 146 dargestellt wird. Die Ansteuerspannung VD kann bei einer oder mehreren verschiedenen Frequenzen bereitgestellt werden, um das durch Flusslinien 146 dargestellte elektrische Feld aufzubauen. Das elektrische Feld wird durch die Elektrode 120 durch das erfasste Material 104 aufgebaut. Das elektrische Feld verbindet sich mit allen umliegenden geerdeten Oberflächen in der Ebene des Materials, die den Oberflächen 124 und 126 der Elektroden 120 und 122 zugewandt ist.
Die Erfassungselektrode 126 wird veranschaulichend auf Massepotential gehalten. Der Strom, der in der Erfassungselektrode 122 durch das durch die Erfassungselektrode 122 verlaufende elektrische Feld induziert wird, wird oben als Erfassungsstrom IS bezeichnet.
Die Schutzelektrode 132 wird ebenfalls auf Massepotential gehalten und verhindert, dass irgendein Teil des elektrischen Feldes, das durch die Isolatoren 128 und 130 oder andere Pfade als durch das Material 104 geht, die Erfassungselektrode 122 erreicht. Stattdessen wird der parasitäre Strom IP, der durch Flusslinien durch das Isolatormaterial oder durch andere Pfade als das erfasste Material 104 erzeugt wird, durch die Schutzelektrode 132 gegen Masse kurzgeschlossen. Er erreicht die Erfassungselektrode 122 nicht. Somit verhindert oder blockiert die Schutzelektrode 132 Flusswege, die nicht ausschließlich durch das erfasste Material 104 verlaufen. Sie tragen daher nicht zum erfassten Strom IS bei.
Vielmehr wird der erfasste Strom IS, der in der Erfassungselektrode 122 (anstelle der Ansteuerelektrode 120) erfasst wird, nur durch die durch das Messgut 104 hindurchtretenden und zur Erfassungselektrode 122 gelangenden Flusswege induziert. Der Erfassungsstrom IS wird somit nicht durch parasitäre Flusswege durch die Isolatoren oder direkt zur Masse beeinflusst. All dieser Fluss verbindet sich mit dem geerdeten Schutz 132, so dass er den Erfassungsstrom IS nicht beeinflusst.
Die Sonde 110 ist somit dazu konfiguriert, nur die Dielektrizitätskonstante des erfassten Materials 104 zu messen, und ist unempfindlich gegenüber Eigenschaften der Sondenstruktur (einschließlich, ohne darauf beschränkt zu sein, Eigenschaften der Isolatoren 128 und 130, die die Elektroden 120 und 122 umgeben). Durch Erfassen von Strom in der Erfassungselektrode 122 anstelle der Ansteuerelektrode 120 wird eine parasitäre kapazitive und leitfähige Kopplung zwischen der Ansteuerelektrode 120 und Masse im Wesentlichen aus dem erfassten Strom IS eliminiert. Indem sowohl die Schutzelektrode 132 als auch die Erfassungselektrode 122 auf Massepotential gehalten werden, wird die Empfindlichkeit gegenüber parasitärer Kapazität und Leitfähigkeit zwischen der Erfassungselektrode 122 und der umgebenden geerdeten Struktur im Wesentlichen ebenfalls eliminiert.
Es ist zu beachten, dass andere Konfigurationen für die Sensorsonde 110 vorgesehen werden können. Wenn beispielsweise die Ansteuerelektrode 120 und die Erfassungselektrode 122 weiter auseinander bewegt werden (wie etwa in die durch Pfeil 150 angegebene Richtung) oder wenn sie näher zusammen bewegt werden, kann dies den Signalpegel des Erfassungsstroms IS beeinflussen. Denn der Abstand zwischen den beiden Elektroden 120 und 122 beeinflusst die Eindringtiefe der Flusslinien 146 in das erfasste Material 104. Wenn sie weiter auseinander bewegt werden, können die Flusslinien 146 tiefer in das erfasste Material 104 in die durch Pfeil 152 angegebene Richtung eindringen. Wenn sie näher aneinander bewegt werden, dringen die Flusslinien 146 weniger tief ein.
2A zeigt eine weitere beispielhafte Konfiguration einer koplanaren Dielektrizitätskonstante-Sensorsonde 110. Das in 2A dargestellte Beispiel ähnelt dem in 2 dargestellten, und ähnliche Elemente sind ähnlich nummeriert. Es ist jedoch zu sehen, dass in dem in 2A dargestellten Beispiel die Sonde 110 nicht nur die Ansteuerelektrode 120 und die Erfassungselektrode 122 umfasst, sondern sie beinhaltet auch eine zweite Erfassungselektrode 156.
Die Sensorelektrode 156 weist ebenfalls einen Isolator 158 auf, der um sie herum angeordnet ist. Sie ist wie die Isolatoren 128 und 130 um alle Oberflächen der Elektrode 156 herum angeordnet, mit Ausnahme der der Oberfläche 160 zugewandten Materialfläche, die ihrerseits koplanar mit den der Oberfläche 124 und 126 der Elektroden 120 und 122 zugewandten Materialflächen ist. Außerdem ist zu sehen, dass sich die geerdete Schutzelektrode 132 auch um alle Oberflächen der Sensorelektrode 156 (und des Isolators 158) mit Ausnahme der Oberfläche 160 erstreckt.
Während der Betrieb demjenigen ähnlich ist, der im Beispiel von 2 gezeigt ist, beinhaltet das Beispiel von 2A die zusätzliche Erfassungselektrode 156. Die Schutzelektrode 132 verhindert, dass die Flusslinien 146 (mit Ausnahme derjenigen durch das erfasste Material) die Erfassungselektrode 156 erreichen. Daher wird der Strom, der durch die Flusslinien 146 induziert wird, die die Erfassungselektroden 122 und 156 erreichen, als Erfassungsstrom IS dargestellt.
Es ist zu bemerken, dass auch andere Konfigurationen verwendet werden können. Beispielsweise können mehrere Ansteuerelektroden mit einer einzigen Erfassungselektrode verwendet werden, oder es können mehrere Ansteuerelektroden und mehrere Erfassungselektroden vorhanden sein. Alle diese verschiedenen Konfigurationen werden hierin in Betracht gezogen.
3 ist eine perspektivische, bildliche Ansicht eines Beispiels für die in 2A dargestellte Sensorsonde 110. Ähnliche Elemente wie die in 2A gezeigten sind in 3 ähnlich nummeriert. In dem in 3 dargestellten Beispiel weist die Sonde 110 einen Satz von Befestigungsstrukturen 162 und 164 auf, die verwendet werden können, um die Sonde 110 am Maschinengehäuse 134 zu befestigen. In einem Beispiel sind die Oberflächen 124, 126 und 160 der Elektroden 120, 122 bzw. 156 bündig mit dem Maschinengehäuse 134 montiert. In einer anderen Ausführungsform können sie jedoch in Richtung des zu messenden Materials 104 aus dem Maschinengehäuse 134 herausragen oder in die entgegengesetzte Richtung zurückversetzt sein. Alle diese Beispiele werden hierin in Betracht gezogen.
Zusätzlich weist die geerdete Schutzelektrode 132 in einem Beispiel Durchgangslöcher auf. Die Durchgangslöcher nehmen elektrische Verbindungselemente auf, die eine Leiterplatte, die eine Ansteuerkomponente 108 und eine Erfassungskomponente 112 beinhaltet, mit den entsprechenden Elektroden 120, 122 und 156 verbinden. Selbstverständlich kann die jeweilige Konfiguration der Verbindungen in der Sensorsonde 110 mit der Anwendung variieren. Wenn beispielsweise die Sonde 110 in einem Kornelevator, einem Reinkorntank, in der Ballenkammer einer Ballenpresse oder am Auswurf eines Mähdreschers oder einer anderen Erntemaschine angebracht ist, können die Verbindungen, die verwendet werden, um die Sonde 110 mit dem Maschinengehäuse 134 zu verbinden, variieren. Auch kann sich die Konfiguration je nach Art des geernteten Materials ändern. Wenn das geerntete Material Heu, Baumwolle oder ein anderes relativ weiches Material ist, kann sie eine Konfiguration annehmen (wie etwa bündig mit dem Maschinengehäuse 134). Wenn es sich um ein Korn oder ein anderes körniges Material handelt, kann sie eine andere Konfiguration annehmen, wie etwa leicht aus dem Maschinengehäuse 134 hervorstehend. Selbstverständlich sind diese nur als Beispiel angegeben, und die Montagekonfiguration kann auch auf andere Weise variieren.
4 zeigt eine weitere bildliche, perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer Sensorsonde 110. Es ist zu sehen, dass die in 4 dargestellte Sonde 110 vier Elektroden 170, 172, 174 und 176 beinhaltet. Jede der Elektroden weist eine dem Material zugewandte Oberfläche auf, die in 4 zu sehen ist. Alle dem Material zugewandten Oberflächen sind koplanar. Jede der Elektroden ist ebenfalls von einem isolierenden Material 178, 180, 182 bzw. 184 umgeben. Ferner ist der geerdete Schutz 132 um alle Oberflächen der Elektroden mit Ausnahme ihrer dem Material zugewandten Oberflächen (und auch um die Isolatoren herum) angeordnet. In dem in 4 dargestellten Beispiel können einige der Elektroden Ansteuerelektroden sein, während andere Erfassungselektroden sein können. Beispielsweise kann die Elektrode 172 eine Ansteuerelektrode sein, während die Elektroden 170, 174 und 176 Erfassungselektroden sind. In einem weiteren Beispiel ist die Elektrode 176 eine Füllerfassungselektrode. Diese kann zum Erfassen von Korn verwendet werden. Die Sonde ist so ausgerichtet, dass sie in einer vertikalen Ebene liegt und die Elektrode 176 höher als die anderen Elektroden ist. In dieser Orientierung, wenn Strom oberhalb einer minimalen Menge in der Elektrode 176 erfasst wird, sind die anderen Elektroden bekanntermaßen vollständig mit Material (wie Korn) bedeckt, und eine gültige Messung der Dielektrizitätskonstante kann durchgeführt werden. Selbstverständlich können auch die Ansteuerelektroden und Erfassungselektroden unterschiedlich sein. 4 zeigt, dass die bestimmte geometrische Konfiguration der Elektroden eine Vielzahl von verschiedenen Formen annehmen kann.
5 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem die Elektroden eine andere geometrische Konfiguration aufweisen. Einige Elemente sind den in 4 dargestellten ähnlich und ähnlich nummeriert. In 5 ist jedoch zu sehen, dass die Elektroden 170 und 174 nun zu einer im Allgemeinen „U“-förmigen Elektrode 190 verbunden sind. In ähnlicher Weise ist anstelle eines getrennten Isoliermaterials 178 und 182 (um die in 4 gezeigten Elektroden herum) ein einzelnes Isoliermaterial 192 um die Elektrode 190 herum angeordnet.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb des Korrelationserzeugungssystems 101 veranschaulicht. Es erzeugt Korrelationen zwischen verschiedenen Dielektrizitätskonstanten, die von der Sonde 110 gemessen werden, und Erntegutcharakteristiken, die mit diesen Messungen korreliert sind. In dem in 6 beschriebenen Beispiel ist die Erntegutcharakteristik, die mit der Dielektrizitätskonstante korreliert ist, das Testgewicht. Dies ist nur ein Beispiel.
Es wird angenommen, dass eine ausgewählte Materialprobe in Bezug auf die Sonde 110 an Ort und Stelle ist. Dies wird durch Block 200 im Ablaufdiagramm von 6 angezeigt. Das Korrelationserzeugungssystem 101 wählt dann eine erste Ansteuerfrequenz aus, mit der die Ansteuerkomponente 108 angesteuert werden soll. Dies wird durch Block 202 angezeigt. Die Ansteuerkomponente 108 erregt dann die Ansteuerelektroden in der koplanaren Testgewichtssensorsonde 110 mit der ausgewählten Ansteuerfrequenz. Dies wird durch Block 204 angezeigt.
Die Erfassungskomponente 112 erfasst dann das Ergebnis des Anlegens der Erregerspannung. Die Erkennung der Reaktion durch eine Erkennungsplatte (oder Erkennungselektrode) an der Sonde 110 wird durch Block 206 im Ablaufdiagramm von 6 angezeigt.
Wie oben erörtert, kann es sein, dass der Prozessor 106 bestimmt, dass er die Ansteuerkomponente 108 verwenden soll, um die Ansteuerelektroden in der Sonde 110 bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzen anzuregen. Dies wird durch Block 208 angezeigt. Wenn dies der Fall ist, kehrt die Verarbeitung zu Block 202 zurück, in dem eine andere Erregerfrequenz ausgewählt wird.
Sobald die Probe mit der gewünschten Anzahl von Frequenzen angeregt wurde und die Reaktionen auf diese Erregungen erfasst wurden, bestimmt der Prozessor 106, ob mehr Proben erfasst werden sollen. Dies wird durch Block 210 angezeigt. Ist dies der Fall, wird eine nächste Probe erhalten und diese Probe wird relativ zur Sensorsonde 110 an Ort und Stelle bewegt. Dies wird durch Blöcke 212 und 200 in 6 angezeigt. Ferner wird für jedes Beispiel auch der Istwert der zu analysierenden Charakteristik gemessen. Beispielsweise wird entweder vor oder nach der Entnahme der Sensorwerte für eine Probe deren tatsächliches Testgewicht gemessen. Dies kann manuell oder auf andere Weise erfolgen.
Sobald eine ausreichende Anzahl von Proben verarbeitet wurde, identifiziert das Korrelationserzeugungssystem 101 Korrelationen zwischen den Sensormesswerten für die Proben und dem Testgewicht (oder anderen Erntegutcharakteristiken, für die Korrelationen identifiziert werden). Dies wird durch Block 214 angezeigt. Beispielsweise können durch Erfassen einer ausreichenden Anzahl von Messwerten unter Verwendung der Sensorsonde 110 und durch Messen des tatsächlichen Testgewichts dieser Proben Korrelationen zwischen den durch die Sonde 110 erfassten Messwerten und dem tatsächlichen Testgewicht unter Verwendung von maschinellem Lernen 216, unter Verwendung eines Neuronalnetzwerk-Lernsystems 218 oder unter Verwendung einer Vielzahl anderer Mechanismen zum Lernen von Korrelationen zwischen verschiedenen Sätzen von Daten identifiziert werden, wie durch Block 220 angezeigt.
Das Korrelationserzeugungssystem 101 gibt dann die Korrelationen 105 aus. Dies wird durch Block 222 im Ablaufdiagramm von 6 angezeigt. Dies kann auch auf mehrere unterschiedliche Arten erfolgen. Beispielsweise kann das System 101 Korrelationen 105 als einen Satz von Werten in einer Nachschlagetabelle ausgeben. Die Nachschlagetabelle kann unter anderem nach Erntegutart, Wert der Dielektrizitätskonstante und vielem mehr indiziert werden. Wenn also während der Laufzeit die Sonde 110 einen Wert der Dielektrizitätskonstante für eine Erntegutprobe erzeugt, die verarbeitet wird (z. B. während eines Erntevorgangs), kann der Prozessor 106 die Logik 107 ausführen, um auf die Korrelationen 105 in der Nachschlagetabelle zuzugreifen, um einen Testgewichtswert zu identifizieren, der dieser Messung entspricht. Dies wird nachstehend detaillierter mit Bezug auf 7 beschrieben. Die Speicherung der Korrelationen 105 als Werte in Nachschlagetabellen wird durch Block 224 im Ablaufdiagramm von 6 angezeigt.
In einem weiteren Beispiel kann das Korrelationserzeugungssystem 101 Korrelationen 105 als eine oder mehrere Korrelationsgleichungen 226 ausgeben. Variablen in den Gleichungen können der Erntegutart entsprechen, wobei die Werte der Dielektrizitätskonstante unter anderem während der Laufzeit generiert werden. Auf die Korrelationsgleichungen 226 kann dann zugegriffen und diese verwendet werden, um einen Testgewichtswert zu berechnen, wenn Werte für die Variablen eingegeben werden.
Die Korrelationen 105 können ausgegeben und durch ein Modell 228 dargestellt werden. Es können verschiedene Modelle für verschiedene Erntegutarten oder unter verschiedenen Umständen oder nach anderen Kriterien erstellt werden. Das Modell nimmt beispielhaft als eine Eingabe den Wert der Dielektrizitätskonstante, der von der Sonde 110 erfasst wird, und gibt einen Testgewichtswert aus, der dieser Dielektrizitätskonstante-Eingabe entspricht.
Die Korrelationen 105 können auch auf eine Vielzahl anderer Arten 230 ausgegeben werden. Sie können im Datenspeicher 103 gespeichert sein, wo während der Laufzeit auf sie von dem Prozessor 106 und der Logik 107 zugegriffen werden kann, oder sie können direkt in den Prozessor 106 eingegeben und von der Logik 107 weiterverarbeitet oder auf andere Weise ausgegeben werden.
Die 7A und 7B (hierin gemeinsam als 7 bezeichnet), veranschaulichen ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Vorgang zeigt, bei dem die Prozessor 106 die Logik 107 ausführt, um ein Testgewicht für Erntegutproben, die von der Maschine 102 verarbeitet werden, zu bestimmen und ein Aktionssignal auf Grundlage des identifizierten Testgewichts zu erzeugen. Es versteht sich, dass das Testgewicht nur ein Beispiel für eine Erntegutcharakteristik ist, das unter Verwendung der Sonde 110 identifiziert und ausgegeben werden kann. Andere, wie z.B. die Erntegutdichte oder die Feuchtigkeit des Ernteguts können ebenfalls bestimmt werden. In diesen Szenarien sind die Korrelationen 105 Korrelationen zwischen den gemessenen Werten der Dielektrizitätskonstante und Werten für die ausgewählte Erntegutcharakteristik. Sobald die Korrelationen bekannt sind, kann der in Bezug auf 7 beschriebene Prozess jedoch auch für andere Erntegutcharakteristiken durchgeführt werden. Die Durchführung der Vorgänge für das Testgewicht wird beispielhaft beschrieben.
Es wird zunächst angenommen, dass die landwirtschaftliche Maschine 102 ein Erntegut verarbeitet. Dies wird durch Block 240 im Ablaufdiagramm von 7 angezeigt. Irgendwann wird eine Erntegutprobe vorhanden sein, die von der Sonde 110 erfasst wird. Dies wird durch Block 242 angezeigt. Die Erntegutprobe kann sich über die Platten in der Sensorsonde 110 bewegen, wie durch Block 244 angezeigt. In einem weiteren Beispiel kann eine Erntegutprobe vorübergehend aus dem Erntegutstrom durch die Maschine 102 erfasst werden, so dass eine oder mehrere verschiedene Messungen unter Verwendung der Sonde 110 durchgeführt und dann wieder in den Erntegutstrom durch die Maschine 102 freigegeben werden können. Dies wird durch Block 246 angezeigt. Die Erntegutprobe kann so platziert werden, dass sie auch auf eine Vielzahl anderer Arten erfasst werden kann, was durch Block 248 angezeigt wird.
Die Logik 107 kann den Prozessor 106 so konfigurieren, dass er eine Reihe von Vorgängen durchführt. Unter Verwendung der Logik 107 wählt der Prozessor 106 eine Ansteuerfrequenz (oder Erregerfrequenz) aus, wie durch Block 250 angezeigt. Sie verwendet die Ansteuerkomponente 108, um die Sensoransteuerelektroden in der Sonde 110 mit der ausgewählten Ansteuerfrequenz zu erregen. Dies wird durch Block 252 angezeigt. Die Erfassungskomponente 112 erfasst dann eine Antwort auf die Erregung an den Erfassungselektroden in der Sensorsonde 110. Dies wird durch Block 254 angezeigt. Der Prozessor 106 kann eine Dielektrizitätskonstante auf Grundlage der erfassten Reaktion und des angelegten Anregungssignals identifizieren. Dieser Prozess kann bei mehreren verschiedenen Erregungsfrequenzen wiederholt werden, wie durch Block 256 angezeigt.
Sobald der Prozess bei einer gewünschten Anzahl von verschiedenen Frequenzen wiederholt wurde, greift der Prozessor 106 auf die Korrelationen 105 zu, die im Datenspeicher 103 gespeichert werden können. Der Zugriff auf die Korrelationen zwischen den gemessenen Werten und Testgewichtswerten wird durch Block 258 in 7 angezeigt.
Anhand der Korrelationen ermittelt der Prozessor 106 einen Testgewichtswert für die gerade erfasste Probe. Dies wird durch Block 260 angezeigt. Der Prozessor 106 kann eine Ausgabe 116 erzeugen, die das berechnete Testgewicht anzeigt. Dies wird durch Block 262 angezeigt.
Der Prozessor 106 und/oder das Steuersystem 284 erzeugen dann ein Aktionssignal, um eine Verarbeitung und/oder Steuerung auf Grundlage der berechneten Testgewichtsausgabe 116 durchzuführen. Dies wird durch Block 264 im Ablaufdiagramm von 7 angezeigt. Das Aktionssignal kann verwendet werden, um eine Vielzahl von verschiedenen Aufgaben auf Grundlage des gemessenen Testgewichts auszuführen.
In einem Beispiel wird es einem Kartierungssystem bereitgestellt und mit einer geographischen Position korreliert, um eine Testgewichtskarte zu erzeugen, die Testgewichtswerte auf geographische Standorte in dem zu erntenden Feld kartiert. Dies wird durch Block 266 angezeigt. Hiermit können Änderungen bei Folgeoperationen oder bei zukünftigen Pflanz- und Erntevorgängen auf dem abzuerntendem Feld vorgenommen werden.
In einem weiteren Beispiel ist das Aktionssignal eine Ausgabe an das Steuersystem 284, das eines oder mehrere der steuerbaren Subsysteme 286 auf Grundlage des Testgewichts steuert. Dies wird durch Block 268 angezeigt. Beispielsweise kann es Maschineneinstellungen auf Grundlage des Testgewichts steuern, es kann Maschinengeschwindigkeit oder Maschinenrichtung auf Grundlage des Testgewichts steuern oder es kann ein beliebiges aus einer Vielzahl anderer steuerbarer Subsysteme auf der Maschine 102 auf Grundlage der Testgewichtsausgabe 116 steuern.
In einem weiteren Beispiel kann die berechnete Testgewichtsausgabe 116 dem Kommunikationssystem 280 bereitgestellt werden. Das Kommunikationssystem 280 kann den Testgewichtswert an ein entferntes System (wie etwa ein Manager-System für einen landwirtschaftlichen Betrieb oder ein anderes entferntes System) senden, wo dieser an diesem System weiter verarbeitet werden kann. Die Steuerung eines Kommunikationssystems, um das Testgewicht an ein entferntes System zu senden, wird durch Block 270 im Ablaufdiagramm von 7 angezeigt.
Das Aktionssignal kann auch auf eine Vielzahl anderer Arten ausgegeben werden. Es kann verwendet werden, um eine Vielzahl anderer Aktionen durchzuführen. Dies wird durch Block 272 angezeigt.
Diese Art der Testgewichtsbestimmung und Aktionssignalerzeugung kann so lange fortgesetzt werden, bis der Erntegutverarbeitungsvorgang (z. B. der Erntevorgang) abgeschlossen ist. Dies wird durch Block 274 angezeigt.
Somit ist zu erkennen, dass durch Bereitstellen koplanarer Elektrodenflächen an der Sensorsonde 110 die komplexe Ansteuerspannung und der resultierende komplexe Strom gemessen und verwendet werden können, um die Dielektrizitätskonstante des erfassten Materials 104 zu berechnen. Dies wiederum kann verwendet werden, um ein Maß für das Testgewicht, die Feuchtigkeit, die Dichte usw. des Materials 104 zu erzeugen. Die geerdete Schutzelektrode 132, die einen Teil der Sondenstruktur bildet, ist relativ zu den Erfassungselektroden positioniert, um die Erfassungselektroden von im Wesentlichen dem gesamten elektrischen Feldfluss abzuschirmen, der nicht im Wesentlichen nur durch den Raum verläuft, in dem sich das erfasste Material 104 befindet. Fluss, der von der Ansteuerelektrode erzeugt wird und der durch das Isolatormaterial oder andere Dinge hindurchgeht, verbindet sich mit dem geerdeten Schutz und wird nicht erfasst. Mit dieser Konfiguration misst die Sonde nur die Dielektrizitätskonstante des erfassten Materials 104 und ist relativ unempfindlich gegenüber Charakteristiken der Sondenstruktur (wie etwa den Isolatoren, die die Elektroden umgeben). Ferner wird durch das Erfassen von Strömen in der Erfassungselektrode und nicht in der Ansteuerungselektrode eine parasitäre kapazitive und leitende Kopplung zwischen der Ansteuerungselektrode und Masse im Wesentlichen aus dem erfassten Strom eliminiert. Da die Erfassungselektrode auf Massepotential gehalten wird, wird auch die Empfindlichkeit gegenüber parasitärer Kapazität und Leitfähigkeit zwischen der Erfassungselektrode und der umgebenden geerdeten Struktur weitgehend eliminiert.
8 ist ein Beispiel für eine Computerumgebung, in der Elemente von 1, oder Teile davon, (zum Beispiel) eingesetzt werden können. Unter Bezugnahme auf 8 beinhaltet ein Beispielsystem zur Implementierung einiger Ausführungsformen eine Rechenvorrichtung in Form eines Computers 810. Die Komponenten des Computers 810 können unter anderem, ohne hierauf beschränkt zu sein, eine Verarbeitungseinheit 820 (die Prozessoren aus den vorstehenden FIGUREN beinhalten kann), einen Systemspeicher 830 und einen Systembus 821 umfassen, der verschiedene Systemkomponenten inklusive des Systemspeichers mit der Verarbeitungseinheit 820 verbindet. Der Systembus 821 kann eine von mehreren Arten von Busstrukturen sein, einschließlich eines Speicherbusses oder einer Speichersteuerung, eines Peripheriebusses und eines lokalen Busses mit einer Vielzahl von Busarchitekturen. Speicher und Programme, die in Bezug auf 1 beschrieben sind, können in den entsprechenden Teilen von 8 bereitgestellt werden.
Der Computer 810 beinhaltet typischerweise mehrere computerlesbare Medien. Computerlesbare Medien können alle verfügbaren Medien sein, auf die der Computer 810 zugreifen kann, und umfassen sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Medien, Wechselmedien und nicht entfernbare Medien. Computerlesbare Medien können beispielsweise Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen. Computerspeichermedien unterscheiden sich von einem modulierten Datensignal oder einer Trägerwelle und beinhalten diese nicht. Dazu gehören Hardware-Speichermedien mit flüchtigen und nichtflüchtigen, entfernbaren und nicht entfernbaren Medien, die in einem beliebigen Verfahren oder einer Technologie für die Speicherung von Informationen, wie etwa computerlesbaren Befehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten, implementiert sind. Rechenspeichermedien umfassen, aber sie sind nicht beschränkt auf RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder andere Speichertechnologie, CD-ROM, Digitalversatile-Disks (DVD) oder andere optische Plattenspeicher, Magnetkassetten, - bänder, -plattenspeicher oder andere magnetische Speichergeräte oder jedes andere Medium, das verwendet werden kann, um die gewünschte Information zu speichern, auf die über den Rechner 810 zugegriffen werden kann. Kommunikationsmedien können computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem Transportmechanismus enthalten und umfassen alle Informationslieferungsmedien. Der Begriff „angepasstes Datensignal“ bezeichnet ein Signal, für das ein oder mehrere seiner Merkmale so festgelegt oder geändert sind, dass Informationen in dem Signal codiert sind.
Der Systemspeicher 830 beinhaltet Computerspeichermedien in Form von flüchtigen und/oder nichtflüchtigen Speichern, wie etwa Festspeicher (ROM, Read Only Memory) 831 und Arbeitsspeicher (RAM, Random Access Memory) 832. Ein grundlegendes Ein-/Ausgabesystem 833 (BIOS), das die grundlegenden Programme enthält, die helfen, Informationen zwischen den Elementen innerhalb des Computers 810 zu übertragen, wie etwa beim Starten, wird typischerweise im ROM 831 gespeichert. RAM 832 enthält typischerweise Daten- und/oder Programmmodule, die für die Verarbeitungseinheit 820 unmittelbar zugänglich sind und/oder derzeit betrieben werden. Beispielsweise und nicht als Einschränkung veranschaulicht 8 das Betriebssystem 834, die Anwendungsprogramme 835, andere Programmmodule 836 und Programmdaten 837.
Der Computer 810 kann auch andere entfernbare/nicht entfernbare flüchtige/nichtflüchtige Computerspeichermedien beinhalten. Beispielsweise veranschaulicht 8 ein Festplattenlaufwerk 841, das von einem nicht entfernbaren, nichtflüchtigen magnetischen Medium, einem nicht flüchtigen magnetischen Laufwerk 852, einem optischen Laufwerk 855 und einem nicht flüchtigen optischen Laufwerk 856 liest oder darauf schreibt. Das Festplattenlaufwerk 841 ist typischerweise über eine nicht entfernbare Speicherschnittstelle, wie etwa die Schnittstelle 840, mit dem Systembus 821 verbunden, und das optische Plattenlaufwerk 855 sind typischerweise über eine entfernbare Speicherschnittstelle, wie etwa die Schnittstelle 850, mit dem Systembus 821 verbunden.
Alternativ oder zusätzlich kann die hierin beschriebene Funktionalität mindestens teilweise durch eine oder mehrere Hardware-Logikkomponenten ausgeführt werden. Zu den veranschaulichenden Arten von Hardware-Logikkomponenten, die verwendet werden können, gehören beispielsweise feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), Applikations-spezifische integrierte Schaltungen (z. B. ASICs), Applikations-spezifische Standardprodukte (z. B. ASSPs), System-on-a-Chip-Systeme (SOCs), „Complex Programmable Logic Devices“ (CPLDs) usw.
Die Laufwerke und die dazugehörigen Computerspeichermedien, die vorstehend erläutert und in 8 dargestellt sind, ermöglichen dem Computer 810 die Speicherung computerlesbarer Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodulen und sonstiger Daten. In 8 ist beispielsweise das Festplattenlaufwerk 841 als Speicher für das Betriebssystem 844, die Anwendungsprogramme 845, die anderen Programmmodule 846 und die Programmdaten 847 veranschaulicht. Es ist zu beachten, dass diese Komponenten entweder gleich oder verschieden vom Betriebssystem 834, den Anwendungsprogrammen 835, anderen Programmmodulen 836 und den Programmdaten 837 sein können.
Ein Benutzer kann Befehle und Informationen in den Computer 810 über Eingabevorrichtungen, wie etwa eine Tastatur 862, ein Mikrofon 863 und eine Zeigevorrichtung 861, wie etwa eine Maus, einen Trackball oder ein Touchpad, eingeben. Andere Eingabevorrichtungen (nicht dargestellt) können einen Joystick, ein Gamepad, eine Satellitenschüssel, einen Scanner oder dergleichen beinhalten. Diese und andere Eingabevorrichtungen sind oft über eine Benutzereingabeschnittstelle 860 mit der Verarbeitungseinheit 820 verbunden, die mit dem Systembus gekoppelt ist, aber auch über andere Schnittstellen- und Busstrukturen verbunden sein kann. Eine optische Anzeige 891 oder eine andere Art von Anzeigevorrichtung ist ebenfalls über eine Schnittstelle, wie etwa eine Videoschnittstelle 890, mit dem Systembus 821 verbunden. Zusätzlich zum Monitor können Computer auch andere periphere Ausgabevorrichtungen, wie etwa die Lautsprecher 897 und den Drucker 896 beinhalten, die über eine Ausgabeperipherieschnittstelle 895 verbunden werden können.
Der Computer 810 wird in einer Netzwerkumgebung über logische Verbindungen (wie etwa LAN oder WAN) zu einem oder mehreren entfernten Computern, wie etwa einem entfernten Computer 880, betrieben.
Bei Verwendung in einer LAN-Netzwerkumgebung ist der Computer 810 über eine Netzwerkschnittstelle oder einen Adapter 870 mit dem LAN 871 verbunden. Bei Verwendung in einer WAN-Netzwerkumgebung beinhaltet der Computer 810 typischerweise ein Modem 872 oder andere Mittel zum Aufbauen einer Kommunikation über das WAN 873, wie etwa das Internet. In einer vernetzten Umgebung können Programmmodule auf einer externen Speichervorrichtung gespeichert werden. 8 veranschaulicht beispielsweise, dass sich diese Remote-Anwendungsprogramme 885 auf einem Remote-Computer 880 befinden können.
Es sollte auch angemerkt werden, dass die verschiedenen hier beschriebenen Beispiele auf verschiedene Weise kombiniert werden können. Das heißt, Teile eines oder mehrerer Beispiele können mit Teilen eines oder mehrerer anderer Beispiele kombiniert werden. All dies wird hierin betrachtet.
Beispiel 1 ist ein Testgewichtssensorsystem, umfassend:

eine Ansteuerkomponente, die ein Ansteuersignal erzeugt;
eine Ansteuerelektrode, die an die Ansteuerkomponente gekoppelt ist und eine dem erfassten Material zugewandte Oberfläche aufweist, wobei die Ansteuerelektrode, wenn sie durch das Ansteuersignal angesteuert wird, ein elektrisches Feld erzeugt;
eine Erfassungselektrode mit einer dem erfassten Material zugewandten Oberfläche, wobei die Ansteuerelektrode und die Erfassungselektrode strukturell miteinander gekoppelt sind, so dass die dem erfassten Material zugewandten Oberflächen der Ansteuerelektrode und der Erfassungselektrode im Allgemeinen koplanar sind;
eine Erfassungskomponente, die mit der Erfassungselektrode gekoppelt ist und ein Erfassungssignal erzeugt, das einen Strom anzeigt, der in der Erfassungselektrode durch das elektrische Feld erzeugt wird, das durch die Ansteuerelektrode erzeugt wird und die Erfassungselektrode erreicht; und
einen Prozessor, der einen Testgewichtswert identifiziert, der dem erfassten Material in der Nähe der dem erfassten Material zugewandten Oberfläche der Ansteuerelektrode und der Erfassungselektrode entspricht, basierend auf dem Erfassungssignal.

Beispiel 2 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele und ferner umfassend:

einen Satz korrelierender Indikatoren, die Korrelationen zwischen Werten des Erfassungssignals und Testgewichtswerten angeben.

Beispiel 3 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um auf einen Korrelationsindikator zuzugreifen, um den Testgewichtswert auf der Grundlage des Werts des Erfassungssignals zu identifizieren.
Beispiel 4 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um ein Positionssignal von einem Positionssensor zu empfangen und ein Aktionssignal zu erzeugen, um eine Testgewichtskarte von Testgewichtswerten an verschiedenen geographischen Orten basierend auf dem Testgewichtswert und dem Positionssignal zu erzeugen.
Beispiel 5 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele und ferner umfassend:

eine Schutzelektrode, die um die Erfassungselektrode herum angeordnet ist, um zu verhindern, dass das elektrische Feld die Erfassungselektrode anders als durch die dem erfassten Material zugewandte Oberfläche erreicht.

Beispiel 6 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller der vorstehenden Beispiele, wobei die Schutzelektrode und die Sensorelektrode auf einem Referenzspannungspotential gehalten werden.
Beispiel 7 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller der vorstehenden Beispiele, wobei die Schutzelektrode angeordnet ist, um einen Schutz um die Sensorelektrode zu bilden und eine Öffnung zu definieren, um die dem erfassten Material zugewandte Oberfläche freizulegen.
Beispiel 8 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller der vorstehenden Beispiele, wobei die Schutzelektrode um im Wesentlichen alle Oberflächen der Sensorelektrode mit Ausnahme der dem erfassten Material zugewandten Oberfläche angeordnet ist.
Beispiel 9 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele und ferner umfassend:

einen Isolator, der zwischen der Erfassungselektrode und der Schutzelektrode angeordnet ist.

Beispiel 10 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele und ferner umfassend:

einen Isolator, der zwischen der Ansteuerelektrode und der Schutzelektrode angeordnet ist.

Beispiel 11 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei die Sensorkomponente Folgendes umfasst:

einen Stromerfassungsverstärker mit einem Eingang, der auf dem Referenzspannungspotential gehalten wird und am Eingang den in der Erfassungselektrode erzeugten Strom empfängt.

Beispiel 12 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei die Ansteuerkomponente Folgendes umfasst:

eine Wechselstromkomponente (AC), die das Ansteuersignal als ein AC-Anregungssignal erzeugt.

Beispiel 13 ist das Testgewichtssensorsystem eines oder aller der vorstehenden Beispiele, wobei der Prozessor das AC-Anregungssignal und das Erfassungssignal misst und das Testgewicht des erfassten Materials in der Nähe der dem erfassten Material zugewandten Oberflächen der Ansteuerelektrode und der Erfassungselektrode auf Grundlage des AC-Anregungssignals und des Erfassungssignals bestimmt.
Beispiel 14 ist eine landwirtschaftliche Maschine, die landwirtschaftliches Material transportiert, umfassend:

einen Materialfördermechanismus, der einen Materialbereich definiert, durch den das landwirtschaftliche Material läuft;
eine Sensorsonde, die eine Ansteuerelektrode mit einer dem Material zugewandten Oberfläche, die dem Materialbereich des Materialfördermechanismus zugewandt ist, und eine Erfassungselektrode die eine dem Material zugewandte Oberfläche aufweist, die koplanar mit der dem Material zugewandten Oberfläche der Ansteuerelektrode ist, wobei die Ansteuerelektrode ein Ansteuersignal empfängt und ein elektrisches Feld erzeugt, das einen Strom in der Erfassungselektrode erzeugt, wobei die Sensorsonde relativ zu dem Materialfördermechanismus montiert ist, um ein Testgewichtssensorsignal basierend auf dem in der Erfassungselektrode erzeugten Strom zu erzeugen, das ein Testgewicht des landwirtschaftlichen Materials anzeigt, das durch den Materialbereich des Materialfördermechanismus fließt; und
einen Prozessor, der das Testgewichtssensorsignal empfängt und das dem landwirtschaftlichen Material entsprechende Testgewicht auf Grundlage des Testgewichtssensorsignals identifiziert.

Beispiel 15 ist die landwirtschaftliche Maschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele und ferner umfassend:

einen Satz von Korrelationen, die Testgewichtswerte mit Werten korrelieren, die einen Strom angeben, der in der Erfassungselektrode fließt.

Beispiel 16 ist die landwirtschaftliche Maschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei der Prozessor auf eine Korrelation in dem Satz von Korrelationen zugreift, um das Testgewicht zu identifizieren.
Beispiel 17 ist die landwirtschaftliche Maschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele und ferner umfassend:

ein steuerbares Subsystem; und
ein Steuersystem, das das steuerbare Subsystem auf Grundlage des Testgewichts steuert.

Beispiel 18 ist die landwirtschaftliche Maschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei die Sensorsonde ferner Folgendes umfasst:

eine Schutzelektrode, die um die Erfassungselektrode herum angeordnet ist, um zu verhindern, dass das elektrische Feld die Erfassungselektrode anders als durch den Materialbereich erreicht.

Beispiel 19 ist die landwirtschaftliche Maschine eines oder aller vorhergehenden Beispiele, wobei die Erfassungselektrode und die Schutzelektrode auf einem Referenzspannungspotential gehalten werden.
Beispiel 20 ist ein Testgewichtssensorsystem, umfassend:

eine Ansteuerelektrode, die dazu konfiguriert ist, ein Anregungssignal zu empfangen und ein elektrisches Feld auf Grundlage des Anregungssignals zu erzeugen, wobei die Ansteuerelektrode eine Elektrodenoberfläche, die dem erfassten Material zugewandt ist, beinhaltet;
eine Erfassungselektrode, die eine dem erfassten Material zugewandte Oberfläche aufweist, die koplanar mit der dem erfassten Material zugewandten Oberfläche der Ansteuerelektrode ist, und relativ zu der Ansteuerelektrode positioniert ist, so dass das elektrische Feld einen Strom in der Erfassungselektrode erzeugt;
eine Schutzelektrode, die um die Erfassungselektrode herum angeordnet ist, um Beiträge zu einem Fluss des elektrischen Felds durch die Erfassungselektrode, anders als durch die dem erfassten Material zugewandte Oberfläche der Erfassungselektrode, im Wesentlichen zu eliminieren; und
einen Prozessor, der eine Anzeige des Stroms in der Erfassungselektrode empfängt und auf eine vorbestimmte Korrelation zugreift, die eine Anzeige des Stroms in der Erfassungselektrode mit dem Testgewicht korreliert und einen Testgewichtswert, der dem erfassten Material entspricht, auf Grundlage der Korrelation identifiziert.

Obwohl der Gegenstand in einer für strukturelle Merkmale und/oder methodische Handlungen spezifischen Sprache beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den beigefügten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht unbedingt auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Vielmehr werden die oben beschriebenen besonderen Merkmale und Handlungen als beispielhafte Formen der Implementierung der Ansprüche offenbart.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9494938 [0001]
US 9494538 [0006, 0014]

Claims

Testgewichtssensorsystem, umfassend: eine Ansteuerkomponente, die ein Ansteuersignal erzeugt; eine Ansteuerelektrode, die an die Ansteuerkomponente gekoppelt ist und eine dem erfassten Material zugewandte Oberfläche aufweist, wobei die Ansteuerelektrode, wenn sie durch das Ansteuersignal angesteuert wird, ein elektrisches Feld erzeugt; eine Erfassungselektrode mit einer dem erfassten Material zugewandten Oberfläche, wobei die Ansteuerelektrode und die Erfassungselektrode strukturell miteinander gekoppelt sind, so dass die dem erfassten Material zugewandten Oberflächen der Ansteuerelektrode und der Erfassungselektrode im Allgemeinen koplanar sind; eine Erfassungskomponente, die mit der Erfassungselektrode gekoppelt ist und ein Erfassungssignal erzeugt, das einen Strom anzeigt, der in der Erfassungselektrode durch das elektrische Feld erzeugt wird, das durch die Ansteuerelektrode erzeugt wird und die Erfassungselektrode erreicht; und einen Prozessor, der einen Testgewichtswert identifiziert, der dem erfassten Material in der Nähe der dem erfassten Material zugewandten Oberfläche der Ansteuerelektrode und der Erfassungselektrode entspricht, basierend auf dem Erfassungssignal.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 1 und ferner umfassend: einen Satz korrelierender Indikatoren, die Korrelationen zwischen Werten des Erfassungssignals und Testgewichtswerten angeben.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 2, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um auf einen Korrelationsindikator zuzugreifen, um den Testgewichtswert basierend auf dem Wert des Sensorsignals zu identifizieren.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 3, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um ein Positionssignal von einem Positionssensor zu empfangen und ein Aktionssignal zu erzeugen, um eine Testgewichtskarte von Testgewichtswerten an verschiedenen geographischen Positionen basierend auf dem Testgewichtswert und dem Positionssignal zu erzeugen.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 1 und ferner umfassend: eine Schutzelektrode, die um die Erfassungselektrode herum angeordnet ist, um zu verhindern, dass das elektrische Feld die Erfassungselektrode anders als durch die dem erfassten Material zugewandte Oberfläche erreicht.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 5, wobei die Schutzelektrode und die Erfassungselektrode auf einem Referenzspannungspotential gehalten werden.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 6, wobei die Schutzelektrode so angeordnet ist, dass sie einen Schutz um die Erfassungselektrode bildet und eine Öffnung definiert, um die dem erfassten Material zugewandte Oberfläche freizulegen.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 7, wobei die Schutzelektrode um im Wesentlichen alle Oberflächen der Erfassungselektrode mit Ausnahme der dem erfassten Material zugewandten Oberfläche angeordnet ist.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 7 und ferner umfassend: einen Isolator, der zwischen der Erfassungselektrode und der Schutzelektrode angeordnet ist.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 7 und ferner umfassend: einen Isolator, der zwischen der Ansteuerelektrode und der Schutzelektrode angeordnet ist.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 6, wobei die Erfassungskomponente Folgendes umfasst: einen Stromerfassungsverstärker mit einem Eingang, der auf dem Referenzspannungspotential gehalten wird und am Eingang den in der Erfassungselektrode erzeugten Strom empfängt.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 11, wobei die Ansteuerkomponente Folgendes umfasst: eine Wechselstromkomponente (AC), die das Ansteuersignal als ein AC-Anregungssignal erzeugt.
Testgewichtssensorsystem nach Anspruch 9, wobei der Prozessor das AC-Anregungssignal und das Erfassungssignal misst und das Testgewicht des erfassten Materials in der Nähe der dem erfassten Material zugewandten Oberflächen der Ansteuerelektrode und der Erfassungselektrode auf der Grundlage des AC-Anregungssignals und des Erfassungssignals bestimmt.
Landwirtschaftliche Maschine, die landwirtschaftliches Material transportiert, umfassend: einen Materialfördermechanismus, der einen Materialbereich definiert, durch den das landwirtschaftliche Material läuft; eine Sensorsonde, die eine Ansteuerelektrode mit einer dem Material zugewandten Oberfläche, die dem Materialbereich des Materialfördermechanismus zugewandt ist, und eine Erfassungselektrode die eine dem Material zugewandte Oberfläche aufweist, die koplanar mit der dem Material zugewandten Oberfläche der Ansteuerelektrode ist, wobei die Ansteuerelektrode ein Ansteuersignal empfängt und ein elektrisches Feld erzeugt, das einen Strom in der Erfassungselektrode erzeugt, wobei die Sensorsonde relativ zu dem Materialfördermechanismus montiert ist, um ein Testgewichtssensorsignal basierend auf dem in der Erfassungselektrode erzeugten Strom zu erzeugen, das ein Testgewicht des landwirtschaftlichen Materials anzeigt, das durch den Materialbereich des Materialfördermechanismus fließt; und einen Prozessor, der das Testgewichtssensorsignal empfängt und das dem landwirtschaftlichen Material entsprechende Testgewicht auf Grundlage des Testgewichtssensorsignals identifiziert.
Landwirtschaftliche Maschine nach Anspruch 14 und ferner umfassend: einen Satz von Korrelationen, die Testgewichtswerte mit Werten korrelieren, die einen Strom angeben, der in der Erfassungselektrode fließt.
Landwirtschaftliche Maschine nach Anspruch 15, wobei der Prozessor auf eine Korrelation in dem Satz von Korrelationen zugreift, um das Testgewicht zu identifizieren.
Landwirtschaftliche Maschine nach Anspruch 1 und ferner umfassend: ein steuerbares Subsystem; und ein Steuersystem, das das steuerbare Subsystem auf Grundlage des Testgewichts steuert.
Landwirtschaftliche Maschine nach Anspruch 14, wobei die Sensorsonde ferner Folgendes umfasst: eine Schutzelektrode, die um die Erfassungselektrode herum angeordnet ist, um zu verhindern, dass das elektrische Feld die Erfassungselektrode anders als durch den Materialbereich erreicht.
Landwirtschaftliche Maschine nach Anspruch 14, wobei die Erfassungselektrode und die Schutzelektrode auf einem Referenzspannungspotential gehalten werden.
Testgewichtssensorsystem, umfassend: eine Ansteuerelektrode, die dazu konfiguriert ist, ein Anregungssignal zu empfangen und ein elektrisches Feld auf Grundlage des Anregungssignals zu erzeugen, wobei die Ansteuerelektrode eine Elektrodenoberfläche, die dem erfassten Material zugewandt ist, beinhaltet; eine Erfassungselektrode, die eine dem erfassten Material zugewandte Oberfläche aufweist, die koplanar mit der dem erfassten Material zugewandten Oberfläche der Ansteuerelektrode ist, und relativ zu der Ansteuerelektrode positioniert ist, so dass das elektrische Feld einen Strom in der Erfassungselektrode erzeugt; eine Schutzelektrode, die um die Erfassungselektrode herum angeordnet ist, um Beiträge zu einem Fluss des elektrischen Felds durch die Erfassungselektrode, anders als durch die dem erfassten Material zugewandte Oberfläche der Erfassungselektrode, im Wesentlichen zu eliminieren; und einen Prozessor, der eine Anzeige des Stroms in der Erfassungselektrode empfängt und auf eine vorbestimmte Korrelation zugreift, die eine Anzeige des Stroms in der Erfassungselektrode mit dem Testgewicht korreliert und einen Testgewichtswert, der dem erfassten Material entspricht, auf Grundlage der Korrelation identifiziert.