DE2835895C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Körnerver­ lustmessung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aufgrund der vielfältigen Unterschiede, die sich im Hinblick auf zu erntende Güter ergeben, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Vorrichtung zur Körnerverlustmessung vorzu­ sehen. Beim Ernten eines Gutes werden die Stengel oder Halme etwa auf mittlerer Höhe geschnitten und es werden die oberen Stengelteile mit den Köpfen einem Dreschteil zugeführt. Die Schalen oder Hülsen des Dreschgutes werden dabei über ein unterhalb des Dreschteiles angeordnetes Gebläse ausgeblasen. Ergeben sich hierbei zu große Windgeschwindigkeiten, dann wird über den Gebläseluftstrom in Verbindung mit den Schalen und Hülsen ein zu großer Anteil an Körnern ausgeblasen. Aus dem Dreschteil wird des weiteren auch Stroh auf die Stroh­ schüttler des Mähdreschers geworfen und die Strohschüttler tragen dieses Stroh nach hinten über die Maschine aus. Nimmt die Maschine in bezug auf die Kapazität ihres Dreschteiles eine zu große Erntegutmenge auf, so wird der Dreschteil überlastet und drischt das Dreschgut nicht mehr voll aus, so daß noch Körner in den Köpfen verbleiben. Dies führt ebenfalls zu starken Körnerverlusten, wobei nun die Körner über das mit den Strohschüttlern ausgetragene Stroh aus­ geworfen werden.

Aus den US-PS 35 93 720 und 36 06 745 sind Vorrichtungen zur Überwachung des Körnerverlustes bekannt, über die die Anzahl der Körner erfaßt werden soll, die pro Zeitein­ heit das Auswurfende eines Strohschüttlers und die Siebe durchlaufen. Die US-PS 39 39 846 betrifft eine Einrichtung mit einem Meßgrößenumformer zur Erfassung des Körner­ verlustes durch den Drescher und einen weiteren Meß­ größenumformer zur Erfassung der dem Behälter zuge­ führten Körnermenge, wobei die Ausgänge der beiden Meßgrößenumformer an einen Verhältnisanzeiger ange­ schlossen sind. Aus der US-PS 40 04 289 ist eine Ein­ richtung bekannt, bei der über auf einen Sensor auf­ prallende Häcksel ein Signal erzeugt wird, das zwei oder mehr Bandpaßfilter durchläuft, die auf vorgegebene Frequenzen festgelegt sind.

Schließlich ist in der US-PS 39 35 866 eine Einrichtung beschrieben, bei der über einen Monitor ein dem Körner­ verlustverhältnis entsprechendes Signal abgeleitet wird, das der Anzahl der einen Meßgrößenumformer beaufschlagen­ den Körner entspricht. Dieses Signal wird zu einem der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Signal in Verhältnis gesetzt, um eine Angabe über die pro Flächeneinheit auf­ tretenden Körnerverluste zu erhalten.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist dem Korn, das den Sensor beaufschlagt, eine verhältnismäßig große Menge von Häcksel oder Stroh beigefügt, so daß exakte Verlustwerte nur schwer zu erhalten sind.

Nachteilig ist ferner, daß die im Materialfluß angeordneten Sensoren erheblich verschmutzen, wodurch die Sensorsignale ebenfalls verfälschen, da dadurch das Aufprallverhalten der Körner geändert wird.

Um ein den aufprallenden Körner proportionales Signal gleich­ bleibender Amplitude zu erzielen, ist es aus der gattungs­ bildenden DE-OS 22 58 829 bekannt, die Aufprallfläche des von den Körnern beaufschlagten Sensors aus einer Vielzahl von gegeneinander schwingungsisolierten Membranplatten zu bilden, an denen jeweils ein Piezokristall befestigt ist. Es ist offensichtlich, daß neben einem erheblichen Bauteile­ aufwand ein derartig aufgebauter Sensor auch gegen Ver­ schmutzung äußerst empfindlich ist. Verschmutzungen können u. a. dazu führen, daß die Membranplättchen miteinander schwingungsübertragend in Verbindung treten, wodurch sich das Sensorsignal verfälscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art so auszubilden, daß selbst bei Verschmutzungs­ gefahr auf Dauer hochgenaue Sensorsignale und damit eine hochgenaue Anzeige von Körnerverlusten gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Infolge der aus Blech gefertigten Aufprallvorganges und des mit der bewegten Siebgruppe des Mähdreschers verbundenen Sensors wird erreicht, daß auch über lange Betriebszeiten keine Verschmutzungen auftreten. Die erfindungsgemäße Vor­ richtung liefert hochgenaue Ausgangssignale, die eine präzise Anzeige der Körnerverluste über lange Einsatz­ zeiten gewährleistet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können extreme Temperaturen oder mechanische Verformungen des Sensors zu keiner Beschädigung des Meßgrößenumformers führen. Ein einziger Meßgrößenumformer kann auch mit einem groß­ flächigen Sensor, sei es in Form einer Platte oder eines Rohres, eingesetzt werden. Vorzugsweise erstreckt sich der Sensor zumindest über den größten Teil der Breite des Auswurfweges, wodurch genaue Meßwerte erreicht werden können, auch wenn große Strohmengen darübergeleitet werden. Da das Aufprall­ organ als Blechteil ausgebildet ist, ergibt sich im Hin­ blick auf die Weiterleitung des Stoßes ein guter Wirkungs­ grad, so daß lediglich ein Meßgrößenumformer mit dem Sensor verbunden sein muß.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Aus­ führungsbeispiele. Es zeigt

Fig. 1 in schematisierter Darstellung und im Schnitt einen Mähdrescher mit einer Vorrichtung zur Körner­ verlustmessung, bei der ein erster Sensor auswurfseitig hinter Sieben und ein zweiter Sensor auswurfseitig hinter einem Strohschüttler vorge­ sehen sind,

Fig. 2 in Seitenansicht einen Teil des Mähdreschers nach Fig. 1 mit dem ersten Sensor,

Fig. 3 einen anderen Teil des Mähdreschers nach Fig. 1 im Schnitt mit dem zweiten Sensor, der an einer Platte angeordnet ist, die sich zwischen Seitenplatten des Mähdreschers rückseitig anschließend hinter dem Strohschüttler erstreckt,

Fig. 4 den ersten Sensor im Schnitt mit einem als piezoelektrischer Kristall ausgebildeten Meßgrößenumformer,

Fig. 5 ein Diagramm, das die Empfindlichkeits­ kurve des Sensors und die Frequenzen zeigt, mit denen der Sensor über die verschiedenen Arten von Körner beauf­ schlagt ist,

Fig. 6 ein Schaltbild eines Verstärkers, der den Meßgrößenumformer und das Anzeige­ instrument verbindet.

Fig. 1 zeigt einen mit den für seinen Arbeitsablauf wesentlichen Teilen dargestellten Mähdrescher 10. Er weist ein Schneidmeser 11 auf, über das das Mähgut ungefähr auf mittlerer Höhe seiner Stengel abgeschnitten wird. Das abgeschnittene Mähgut wird einem Dreschteil 12 zugeführt und von dort über einen Förderer 13 auf Strohschüttler 14 transportiert. Über ein erstes Gebläse 15 wird ein Luftstrom unterhalb der Strohschüttler 14 durchgeblasen, während ein zweites Gebläse 16 einen zweiten Luftstrom durch eine Siebgruppe 17 bläst. Sie besteht aus drei Siebplatten 18, die in einem Siebrahmen 19 angeordnet sind, dem Rütteleinrichtungen zugeordnet sind. Dem Strohschüttler 14 sind ebenfalls Einrichtungen zum Vor- und Zurückbewegen zugeordnet. Am rückwärtigen Ende des Strohschüttlers 14 ist eine Aussteifungsplatte 20 angeordnet. Am rückwärtigen Ende und hinter dem Siebrahmen 19 ist ein erster rohrförmiger Sensor 21 vorgesehen, der einen piezoelektrischen Meßgrößenumformer 22 enthält. An der Aussteifungsplatte 20 ist über Gummipuffer 23 ein zweiter plattenförmiger Sensor 24 befestigt, der einen zweiten piezoelektrischen Meßgrößenumformer 25 trägt. Abgesehen von den Sensoren 21, 24 und Meßgrößenumformern 22, 25 ist der Mähdrescher 10 in der üblichen, bekannten Art aufgebaut.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, sind am Siebrahmen 19 Arme 30 angebracht, die den Sensor 21 tragen. Er ist durch ein Blechrohr mit geschlossenen Enden 31 gebildet. Wie Fig. 4 zeigt, ist der durch einen piezoelektrischen Kristall gebildete Meßgrößenumformer 22 an der Wand des Sensors 21 über einen Steg 32 gehalten. Der Meßgrößenumformer 22 ist mit einem Ausgang 33 leitungsverbunden, während der Blech­ mantel des Sensors 21 an einen zweiten Ausgang 34 ange­ schlossen ist, der lediglich einen Erdanschluß bildet.

An der Aussteifungsplatte 20 ist der Sensor 24 geneigt angebracht (Fig. 3). Er trägt den piezoelektrischen Meßgrößenumformer 25, der an einen Aus­ gang 35 angeschlossen ist, während der Sensor 24 mit einem Ausgang 36 verbunden ist. Der Neigungswinkel, unter dem der Sensor 24 angeordnet ist, ist kleiner als der Neigungswinkel, unter dem das Stroh abgeworfen wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Stroh lediglich über das untere, stromabwärts liegende Ende des Sensors ab­ geleitet wird, während das obere Ende der Platte vom Stroh im wesentlichen frei bleibt. Dadurch können die vom Stroh freigegebenen Getreidekörner frei auf das obere Platten­ ende fallen, wenn das Stroh den Strohschüttler verläßt.

Die piezoelektrischen Meßgrößenumformer 22, 25 sind durch 40 kHz Keramik-Kristalle gebildet, wie sie von der Firma T. D. K. Electronics, Tokio, Japan, hergestellt werden. Dies sind Kristalle, die für Überschallmeßgrößenumformer ver­ wendet werden. Solche Kristalle haben sich als besonders zweckmäßig erwiesen, da sie im Bereich der hier ange­ sprochenen Frequenzen, also der Frequenzen zwischen un­ gefähr einem und 20 kHz - diese Frequenzen ergeben sich durch die Körnerstöße - eine verhältnismäßig flache Empfindlichkeitskurve aufweisen (Fig. 5).

Beide Sensoren 21, 24 erstrecken sich im wesentlichen über die ganze Breite der Siebgruppe 17 bzw. der Stroh­ schüttler 14. Sie sind auch im Abwurfweg des abgesonderten Teiles des Dreschgutes angeordnet, das über die Siebgruppe bzw. den Strohschüttler ausgeworfen wird. Die exakte Lage der Sensoren 21, 24 läßt sich am besten empirisch be­ stimmen; die Lage der Sensoren variiert für die ver­ schiedenen Mähdrescher nur unwesentlich. Der Sensor 21 wird aufgrund seiner Anordnung fortwährend mit dem Sieb­ rahmen 19 geschüttelt und behält dementsprechend auch eine relativ saubere Oberfläche, gegen die die ausfallenden Körner aufschlagen. Dies führt dazu, daß sich sehr exakte Anzeigewerte ergeben, und zwar insbesondere infolge der Ausbildung des Sensors 21 aus Blech und der Anordnung des Meßgrößenumformers 22 am Steg 32 des Sensors 21. Demzufolge werden Anzeigefehler weitgehend ausgeschlossen.

Wird der piezoelektrische Kristall auf diese Weise am metallischen Sensor befestigt, so läßt sich über einen verhältnismäßig weiten Frequenzbereich ein exaktes An­ sprechen erreichen, wobei dieser Frequenzbereich sogar breiter ist als der, der im Hinblick auf die zu er­ fassenden Stöße der einzelnen Körner notwendig ist.

Fig. 5 veranschaulicht die Sensorempfindlichkeit und annäherungsweise auch die Frequenzen, die sich bei Stößen auf den Sensor bei den verschiedenen Getreide­ arten ergeben. Auf der Abszisse ist in Fig. 5 die Frequenz in kHz aufgetragen, während auf der Ordinate die Signalstärke angezeigt ist, und zwar bei unter­ schiedlichen Erregerfrequenzen, die auf die Blechteile der entsprechenden Sensoren wirken. So veranschaulicht die gestrichelte Linie 40, die bei 8 kHz eingezeichnet ist, die ungefähre Frequenz, die sich beim Aufschlagen von Weizenkörnern auf die Sensoroberfläche ergibt. In gleicher Weise ist durch die Linie 41 die Frequenz für Gerste, die Linie 42 , die Frequenz für Hafer, die Linie 43, die Frequenz für Reis und die Linie 44, die Frequenz für Luzerne angezeigt.

Der in Fig. 6 dargestellte Schaltkreis ist im wesentli­ chen ein Verstärkerschaltkreis 46, der im wesentlichen die beiden Meßgrößenumformer 22 und 25 mit einem Anzeigeinstrument 47 verbindet. Versorgt wird der Schalt­ kreis über Batterien 48, wobei 9 Volt-Pakete vorgesehen sind, von denen das eine gegenüber Erde 9 Volt negativ und das andere gegenüber Erde 9 Volt positiv für zwei Verstärker 49 und 50 abgibt, die Standardverstärker der Type SN 741 sind.

Zwei mit den Meßgrößenumformern 22 und 25 verbundene Leitungen und eine Masseleitung sind an den Eingang des Verstärkerkreises angeschlossen. Ein Zwei-Ebenen-Drei­ stellungsschalter 51 verbindet den Eingang des Kreises je nach Schaltstellung mit dem Meßgrößenumformer 22 oder mit dem Meßgrößenumformer 25 oder schaltet diese parallel für eine Zwischenstellung. Die Impedanz der Meßgrößen­ umformer ist sehr hoch und die zu verstärkende Frequenz liegt zwischen 1 und 25 kHz. Die niedrig-frequenten Schwingungen der Maschine, die zwischen 50 und 100 Hz liegen, werden nicht benötigt. Der Eingang vom Meßgrößenumformer auf den ersten Verstärker 49 läuft über einen 0,47 µF Kondensator 52. Zwischen dem Aus­ gang des Kondensators 52 und Masse liegt ein Wider­ stand 53 mit einem MΩ, um die Kristallimpedanz un­ gefähr anzupassen. Der Verstärker 49 ist ein nicht invertierender Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor 10. Dies ergibt eine Hochfrequenzabrollung von ungefähr 60 kHz. Diese hohe Frequenz ist empfindlich gegen hoch­ frequente Interferenzen und ein kleiner Kondensator 54, der in Serie zum Widerstand 55 liegt, reduziert die Frequenzabrollung auf ungefähr 25 KHz, und macht die über den Verstärker 49 erreichte Verstärkung frequenz­ abhängig. Die Ausgangsleistung des Verstärkers 49 läuft über einen großen Koppelkondensator 57 und einen Wider­ stand 58 zu einem Potentiometer 59, über das eine Empfindlichkeitssteuerung vorgenommen werden kann. Mit dem Kondensator 57 wird vom Verstärker 49 her ein Gleichstrom aufgebaut.

Von dem die Empfindlichkeit steuernden Potentiometer 59 wird das Signal in den zweiten, invertierenden Ver­ stärker 50 von der Type SN 741 eingespeist. Eine Reihe von Widerständen 61 unterschiedlicher Werte sorgt für einen Rückkopplungsbereich und damit auch für einen Verstärkungsbereich. Die Widerstände 61 sind über den Schaltarm eines Zwei-Ebenen-Fünf-Stellungs-Schalters 62 anschließbar. Die Rückkopplungsschleife umfaßt einen Kondensator 63, um eine Gleichstromverstärkung auszu­ schließen. Die Offenstellung des Schalters 62 ist eine Prüfstellung, in der der Nadelausschlag des Anzeige­ instrumentes 47 überprüfbar ist. Da kein Widerstand der Rückkopplungsschleife vorgesehen ist, ergibt sich eine unendliche Verstärkung. Hierdurch ist erkennbar, ob die Sensoren arbeiten oder nicht, und zwar durch Aufnahmen von Sensorbewegungen aller Art. Der Fünf-Stellungs- Schüttler 62 trennt außerdem eine Tieffrequenzfilter­ drossel, die nachfolgend beschrieben wird.

Das vom Verstärker 50 kommende Signal läuft über einen großen Koppelkondensator 64 und einen Widerstand 65, wodurch sich eine Vergrößerung der Zeitkonstante des Meßinstrumentes ergibt, um dessen Nadelbewegung zu dämpfen. Das Signal läuft dann durch den Meßkreis, der die Dioden-Gleichrichter 66 und 67 umfaßt. Ein Kondensator 68 ist diesem Kreis parallel geschaltet, um eine Glättung zu erreichen.

Eine 2,5 mH Drosselspule 69 liegt im Bereich des Wider­ standes 65 zwischen dem Ausgang und Masse, wodurch Maschinenvibrationen bis zu 100 Hz ausgefiltert werden. Dieser Kreis wird aber unterbrochen, wenn der Schalter 62 in der gezeigten Stellung ist, die die Prüfstellung darstellt.

Der Schalter 70 ist ein Drei-Ebenen-Vier-Stellungs­ schalter, der, wie gezeigt, die zwei 9 Volt-Batterie- Pakete über entsprechende Widerstände 71 getrennt zu schalten vermag, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, über die die Zellenspannung jederzeit doppelt überprüf­ bar ist.

Bei der beschriebenen Vorrichtung wird der mit dem Siebrahmen 19 verbundene Sensor 21 stets sauber gehalten und kann damit auch unter schwersten Bedingungen auf von Körper ausgeübte Stöße jederzeit ansprechen. Auch für den ausgangsseitig hinter den Strohschüttlern 14 vorgesehenen plattenförmigen Sensor 24 ergibt sich aufgrund seiner Größe, seiner Neigung und weil das über die Strohschüttler ausgeworfene, abgesonderte Material über ihr fliegen muß, ebenfalls eine gute Wirkungsweise. Der dargestellte elektrische Stromkreis umfaßt Einrichtun­ gen, die jederzeit eine Prüfung der Sensoren zulassen (Schalter 62). Schließlich ermöglichen die Sensoren 21, 24 auch einen sehr breiten Steuerbereich (Fig. 5), und zwar unter Verwendung sehr einfacher Verstärker­ techniken. Ausgefiltert werden in diesem Schaltkreis nur sehr hohe und sehr tiefe Frequenzen.

In einzelnen Fällen kann der Sensor 24 auch so ange­ ordnet werden, daß er sich bei einer Lage unterhalb des Strohschüttlers 14 nach vorne und unten erstreckt. Wenn der Mähdrescher als axial durchflossener Mähdrescher ausgeführt ist, liegt ein Sensor direkt im Auswurfweg von Stroh und Körnern.

Der Sensor 21 erhält über alle Körner, die vom Mäh­ drescher ausgeworfen oder anderweitig nicht erfaßt werden, einen Stoß, wodurch ein elektriches Signal ausgelöst wird, das vom Meßgrößenumformer 22 ausge­ sandt wird. Dieses Signal wird dabei verstärkt und einer Meßdaten-Empfangsstation zugeführt, die es einer Be­ dienungsperson ermöglicht, sofort festzustellen, wenn Körner verloren gehen. Der Meßgrößenumformer ist nicht unmittelbar am Sensor 21 befestigt, sondern über einen metallischen Steg 32 gehalten, der den Meßgrößenumformer und den Sensor verbindet und dabei den Sensor vor Be­ schädigungen schützt. Der Sensor 21 wird zusammen mit der Siebgruppe 17 geschüttelt und behält deshalb auch eine saubere Beaufschlagungsfläche für das Korn. Ver­ unreinigungen des Sensors durch Spreu und andere aus­ gesonderte Materialien werden somit vermieden, was zu höherer Meßgenauigkeit und besserer Erfassung etwaiger Kornverluste führt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Körnerverlustmessung in einem mit einem Schüttler (14) und einer bewegten Siebgruppe (17) versehenen Mähdrescher (10), mit einem sich über die ganze Breite am abgabeseitigen Ende der Siebgruppe (17) erstreckenden Sensor (21), der aus einem im Weg des von der Siebgruppe ausgeworfenen Materials angeordneten Aufprallorgan und einem mit dem Aufprallorgan verbundenen Meßgrößenumformer (22) in Form eines piezoelektrischen Kristalls besteht, dessen Ausgangssignale elektrisch ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (21) mit der be­ wegten Siebgruppe (17) verbunden ist und mit dieser Rüttelbewegungen ausführt und daß das Aufprallorgan des Sensors (21) aus Blech besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufprallorgan über einen Steg (32) mit dem Piezokristall verbunden ist, der den Piezokristall in Abstand zum Aufprallorgan hält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufprallorgan ein Blech­ rohr ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, mit einem sich über die ganze Breite des Schüttlers (14) erstreckenden Sensor (24) mit einem eine ebene Fläche bildenden Aufprallorgan, mit dem ein Meßgrößen­ umformer (25) in Form eines piezoelektrischen Kristalls verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufprallorgan eine Blechplatte ist, die sich vom Schüttler (14) unter einem Winkel schräg nach hinten und unten erstreckt, wobei der Winkel kleiner als der Neigungswinkel des Abwurfweges des vom Schüttler (14) abgeworfenen strohigen Materials ist, derart, daß der untere Teil der Blech­ platte den Materialfluß ablenkt und der obere Teil der Blechplatte von dem Materialfluß frei bleibt und eine Aufprallfläche für die aus dem strohigen Material fallen­ den Körner bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (21, 24) mit einem Verstärkerkreis (46) aus zwei hintereinander liegenden Verstärkern (49, 50) verbunden sind, und daß zwischen dem Ausgang des ersten und dem Eingang des zweiten Verstärkers (50) ein veränderlicher, die Empfindlich­ keit steuernder Widerstand (61) liegt.

6. Mähdrescher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker (50) eine Anzahl von Rückkoppel-Widerständen zur Änderung des Verstärkungsgrades und einen Mehrstellungsschalter aufweist, durch den die unterschiedlichen Widerstände wahlweise in den Kreis einschaltbar sind, und daß der Mehrstellungsschalter eine Offenstellung aufweist, in der sich zur Überprüfung der Anzeigevorrichtung (47) eine unendliche Verstärkung für den zweiten Verstärker eingestellt.