WO2019052591A1 - Device for inactivating organisms - Google Patents

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WO2019052591A1
WO2019052591A1 PCT/DE2018/000254 DE2018000254W WO2019052591A1 WO 2019052591 A1 WO2019052591 A1 WO 2019052591A1 DE 2018000254 W DE2018000254 W DE 2018000254W WO 2019052591 A1 WO2019052591 A1 WO 2019052591A1
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Dirk Vandenhirtz
Matthias Eberius
Sergio DE ANDRADE COUTINHO FILHO
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Zasso Gmbh
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
    • A01M21/04—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity
    • A01M21/046—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity by electricity

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Abstract

The invention relates to a device comprising a plurality of applicators and a high-voltage supply for said applicators, wherein the high-voltage supply comprises high-voltage supply modules each of which is associated with one applicator, and the power of a high-voltage supply module is no higher than 50% of the power of the high-voltage supply. In a method for using this device, the voltage and current at the high-voltage supply module are automatically limited or reduced by a microcontroller at certain load resistances between the applicators, or the current strength is set to a maximum value.

Description

Gerät zur Desaktivierung von Organismen  Device for deactivating organisms
[01 ] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mehreren Phasenapplikatoren und einer Hochspannungsversorgung für die Phasenapplikatoren. Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung mit einer integralen, das heißt integrierten hochauflösenden dynamischen Steuerung oder Regelung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung einer derartigen Vorrichtung. [01] The invention relates to a device with multiple phase applicators and a high voltage supply for the phase applicators. It relates in particular to a device with an integral, that is integrated high-resolution dynamic control or regulation. Moreover, the invention relates to a method of using such a device.
[02] Eine derartige Vorrichtung hat den Zweck, Pflanzen und andere Organismen oder gesamte Populationen gezielt und dosiert durch elektrischen Strom zu schwächen oder abzutöten. Dieser Prozess wird auch Kontrolle genannt. Dabei kann es je nach Geräteparametrierung und Ein- satzfeld um die Schwächung oder Abtötung bestimmter Pflanzenteile, der Gesamtpflanze oder anderer Organismen in verschiedenen Entwicklungsstadien gehen. Pflanzen sind hier generell alle im landläufigen Sinne als Pflanzen definierten nichttierischen Organismen, unabhängig davon, ob es sich um Nutzpflanzen, Spontanvegetation oder spezifisches Unkraut handelt. Bei den anderen Organismen kann es sich um Pilze und Kleintiere wie z. B. Nematoden, Schnecken oder Insekten handeln, die in bestimmten Bereichen in ihrer Anzahl und Wirkung kontrolliert, reduziert oder eliminiert werden sollen. [02] Such a device has the purpose of deliberately and dosed by electric current to kill or kill plants and other organisms or entire populations. This process is also called control. Depending on the device configuration and field of application, weakening or killing certain plant parts, the whole plant or other organisms at different stages of development may occur. In general, plants are all, in the common sense, non-animal organisms defined as plants, regardless of whether they are crops, spontaneous vegetation or specific weeds. The other organisms may be fungi and small animals such. As nematodes, snails or insects that should be controlled, reduced or eliminated in certain areas in their number and effect.
[03] Ein wesentlicher Aspekt ist die Steuerung oder Regelung von spezifisch dafür ausgelegten modularen Hochspannungsmodulen. Sie ist ein Kernelement eines mobilen Gerätes, welches sich im Betrieb über Flächen mit potentiell hoher biologischer und elektrophysikalischer Hetero- genität (Widerstand, Pflanzen-/Organismenhöhe, sich dynamisch verändernde Leitfähigkeit von Boden und Pflanzen-/Organismenteilen während der Behandlung etc.) hinwegbewegt. Die Arbeitsparameter (Strom, Spannung, Energieabgabe) zur Beherrschung der physikalischen Folgen dieser Heterogenität (Überschlagsfunken, Abreißfunken, Dosisbegrenzung, permanente Kontaktaufrechterhaltung bei Bewegung) sollten fortlaufend selbstregelnd angepasst werden. [04] Die Vorrichtung mit ihrer Steuerung oder Regelung sollte außerdem schnell auf wechselnde Anforderungen bei begrenzten Ressourcen an Geräteleistung, Gerätegewicht, Datenübermittlungsleistung und Prozesszeit reagieren, um die Effizienz und Funktionsfähigkeit des Gerätes zu erhalten. Die für die Schwächung oder Abtötung der Organismen notwendige elektrische Energie kann in Form von Hochspannung (teilgeglätteter Gleichstrom oder hochfrequenter Wechselstrom) entweder auf einem fahrenden System selbst erzeugt werden oder einem bewegten System durch eine externe teilmobile oder stationären Stromquelle anderweitig zur Verfügung gestellt werden. [03] An essential aspect is the control or regulation of specifically designed modular high-voltage modules. It is a core element of a mobile device that moves in operation over areas with potentially high biological and electrophysical heterogeneity (resistance, plant / organism height, dynamically changing conductivity of soil and plant / organism parts during treatment, etc.). The working parameters (current, voltage, energy output) for controlling the physical consequences of this heterogeneity (rollover sparks, break-off sparks, dose limitation, permanent contact maintenance during movement) should be adapted continuously on a self-adjusting basis. [04] The device with its control should also quickly respond to changing demands for limited resources in device performance, device weight, data transfer performance, and process time to maintain the efficiency and functionality of the device. The necessary for the weakening or killing of the organisms electrical energy can be in the form of high voltage (partially smoothed DC or high-frequency AC) are either generated on a moving system itself or otherwise provided to a moving system by an external partially mobile or stationary power source.
[05] Zur Behandlung, das heißt Kontrolle, Schwächung und/oder Abtötung werden die Orga- nismen oder mit ihnen gut elektrisch leitend verbundene Bereiche mit einem elektrisch leitenden Applikator des Systems berührt. Der Strom wird dann ggf. nach Bodenpassage und möglicher erneuter Organismenberührung durch einen zweiten Applikator zur Hochspannungsquelle zurückgeleitet, um den Stromkreis zu schließen. Nach der Bodenpassage muss der Applikator nicht zwingend auf dem Boden aufliegen, sondern es kann sich auch ein weiterer Organismus zwi- sehen Boden und Applikator befinden. [05] For treatment, that is, control, weakening, and / or killing, the organ- isms or areas with which they are well electrically connected are contacted with an electrically conductive applicator of the system. The current is then possibly returned to ground passage and possible re-organisms contact by a second applicator to the high voltage source to close the circuit. After the passage through the floor, the applicator does not necessarily have to rest on the floor, but there may also be another organism between the floor and the applicator.
[06] Dabei entsteht zunächst das Problem der effizienten und technisch beherrsch baren Leistungsbereitstellung und -Verteilung unter zeitlich hochvariablen Bedingungen. Die zu bearbeitende Fläche verändert ihre Leitfähigkeit und damit ihren Widerstand bei der Behandlung extrem schnell und unvorhersehbar sowohl durch die räumliche Heterogenität der elektrischen Eigen- schatten des Untergrundes und der Organismen als auch durch die dynamische Veränderung der Eigenschaften und Interaktionen zwischen Strom und Organismen während der Kontaktzeit. Die Änderung kann in Sekundenbruchteilen erfolgen, wobei gleichzeitig hohe Leistungen (0, 1 - 10.000 kW), Ströme und Spannungen gezielt geregelt werden müssen, um die Behandlungseffizienz zu maximieren und die Energieversorgung vor Zerstörung der Organismen zu schützen. So können Hochspannungstransformatorensysteme nur dann ein hohes Leistungsgewicht (möglichst wenig Gewicht pro Leistung) haben, wenn sie trotz der stark variierenden Arbeitswiderstände und Energieabgabemöglichkeit immer für eine optimale biologische Wirksamkeit genutzt werden. [06] The problem initially arises of efficient and technically manageable provision and distribution of power under highly variable conditions. The surface to be treated changes its conductivity and thus its resistance in the treatment extremely quickly and unpredictably by the spatial heterogeneity of the electrical properties of the substrate and the organisms as well as by the dynamic change of properties and interactions between electricity and organisms during contact time , The change can be made in fractions of a second, with high levels of power (0, 1 - 10,000 kW), currents and voltages controlled to maximize treatment efficiency and protect the energy supply from damage to organisms. Thus, high-voltage transformer systems can only have a high power-to-weight ratio (as little weight per power) as possible, despite the fact that they are always used for optimal biological effectiveness, despite the widely varying working resistances and energy release possibilities.
[07] Eine technische Lösung sieht vor, dass sich durch die technisch notwendige Nutzung breiter, d.h. großflächiger Applikatoren die Heterogenität der Organismen und Bodenwiderstände auf der großen zu behandelnden Fläche so stark ausmittelt, dass die Geräteparameter durch langsame Steuerungsvorgänge von Hand angepasst werden können. Dies führt jedoch zu folgendem Problem: Da der Strom sich immer den Weg des geringsten Widerstandes sucht, kommt es zu massiven Überdosierungen bei hochleitenden Bereichen und mangelnder Wirkung durch die geringe verbliebene Restleistung bei weniger leitfähigen Teilabschnitten des Applikators. Zur Erreichung einer ausreichenden flächigen Gesamtwirkung muss die Energieabgabe generell weit überdosiert werden, was die Kosten durch Energieverschwendung erhöht und die Flächenleis- tung bei begrenzter Energiebereitstellung drastisch verringert. Die Gewährleistung einer Minimaldosierung der Energieabgabe durch Steuerung oder Regelung auf schmaler segmentierten Arbeitsbreiten mit homogeneren Eigenschaften ist nicht möglich. [07] A technical solution provides that the heterogeneity of the organisms and soil resistances on the large area to be treated is so strongly determined by the technically necessary use of wide, ie large-area applicators, that the device parameters can be adjusted by slow control processes by hand. However, this leads to the following problem: Since the current always seeks the path of least resistance, it comes to massive overdoses in highly conductive areas and lack of effect by the low remaining power at less conductive sections of the applicator. In order to achieve a sufficient overall surface effect, the energy output must generally be widely overdosed, which increases the costs associated with wasting energy and reduces the surface area. drastically reduced energy consumption. Ensuring a minimum dosage of energy output by means of control or regulation on narrow segmented working widths with more homogeneous properties is not possible.
[08] Ein weiteres Problem ist die Funkenbildung: Um die Anzahl unerwünschter Funken (Überschlagsfunken, Abreißfunken), die nicht durch eine optimierte Applikatorgeometrie eliminiert werden kann, doch noch zu minimieren, müssen die Applikatoren in zeitlichen Abständen von oft weniger als 1 s für Zeiträume von 50 bis zu 500 ms abgeschaltet werden. Another problem is the sparking: In order to minimize the number of unwanted sparks (flashover sparks, rupture sparks), which can not be eliminated by an optimized applicator geometry, the applicators must be spaced at intervals of often less than 1 s for periods be switched off from 50 to 500 ms.
[09] Dies führt zu folgendem Problem: Die bekannten Geräte arbeiten mit einer oft sehr geringen Anzahl an Applikatoren mit jeweils einem hohen Anteil an der Gesamtleistung. Wird solch ein Applikator abgeschaltet, ändert sich die Leistungsanforderung an den Generator schlagartig sehr stark, was zu starken akustischen Erscheinungen, Vibrationen und einer reduzierten Lebenszeit der Geräte und Antriebsaggregate führt. Dies wäre nur durch sehr aufwändige aber schnell verfügbare Zwischenspeichersysteme wie z. B. Kondensatorbänke zu kompensieren. Zusätzlich führt die Abschaltung auf der gesamten großen Applikatorbreite zu einer verringerten Dosierung und damit Wirkung, auch wenn diese Abschaltung oder Leistungsreduzierung nur auf kleineren Flächen (z. B. bei Funkenbildung auf trockenem unbedecktem oder mit isolierendem Material bedecktem Boden) notwendig wäre. [09] This leads to the following problem: The known devices work with an often very small number of applicators, each with a high proportion of the total power. If such an applicator is switched off, the power demand on the generator abruptly changes greatly, which leads to strong acoustic phenomena, vibrations and a reduced lifetime of the devices and drive units. This would be only by very complex but quickly available cache systems such. B. capacitor banks to compensate. In addition, shutdown across the large applicator width will result in reduced metering and thus efficacy even though this shutdown or power reduction would only be required on smaller areas (eg sparking on dry, uncovered or insulated bottom).
[ 10] Darüber hinaus müssen die benachbarten, nicht abgeschalteten Applikatoren weit entfernt sein, da sonst ein Großteil der Leistung des noch angeschalteten Applikators nach kurzer Boden- passage oder durch direkten Blitzübersprung durch die sekundärseitige Wicklung des abgeschalteten Applikators fließen kann und im besten Fall wirkungslos verpufft, in ungünstigen Fällen jedoch die Wicklung im weiteren Verlauf der Nutzung durch Überspannungsspitzen zerstören kann. [10] In addition, the adjacent, not switched-off applicators must be far away, since otherwise a large part of the power of the applicator still switched on after a brief passage on the ground or by direct lightning jump through the secondary winding of the switched-off applicator can flow and at best ineffective , in unfavorable cases, however, can destroy the winding in the further course of use by overvoltage spikes.
[1 1 ] Um die Kontrolle von Organismen mit Hochspannung noch energieeffizienter zu ma- chen, ist es sinnvoll, den Energiefluss über Sensoren zu steuern und vorzugsweise zu regeln und den Strom abzuschalten bzw. zu erniedrigen , wenn keine oder nur wenige zu kontrollierenden Organismen von den Sensoren erkannt werden oder die Oberfläche von den Sensoren insgesamt als schlecht leitend erkannt wird. So lässt sich Energie sparen und die Funkenbildung bei schlechtem Stromabfluss (hohem Widerstand) minimieren. Diese Abschaltung erfolgt vorzugs- weise primärseitig oder in den Zwischenkreisen, da Schalter für Hochspannung aufwändig und teuer sind. [ 12] Dabei entsteht jedoch das folgende Problem: Wird ein Applikator abgeschaltet kann der Energiefluss des noch arbeitenden Nachbarapplikators durch die sekundärseitige Spule des Transformators des abgeschalteten Applikators fließen und damit die Steigerung an Energieeffizienz zunichtemachen bzw. sogar die Wirkung des angeschalteten Applikators stark vermindern. [ 13] Durch den Einsatz von nicht synchronisiertem hochfrequentem Wechselstrom kommt es immer wieder bei den Spannungsdurchgängen vor, dass benachbarte Applikatoren unterschiedliche Polaritäten aufweisen oder zumindest ein ungeladener Applikator im Nulldurchgang sich neben einem Applikator mit Spannungsspitzen befindet. Benachbarte Applikatoren verschiedener Transformatoren müssen daher weit voneinander entfernt angeordnet werden und dürfen möglichst nicht durch Pflanzen-/Organismenteile oder andere leitende Elemente überbrückt werden. Ansonsten fließt der Strom ohne Wirkung auf die Organismen direkt durch die sekundärseitige Wicklung des Nachbarapplikators und kann dort zu Zerstörungen führen, wenn die Wicklung nicht stark überdimensioniert und damit unerwünscht schwer ausgelegt ist. [1 1] In order to make the control of organisms with high voltage even more energy-efficient, it makes sense to control the flow of energy via sensors and preferably to regulate and shut off or lower the current when no or only a few organisms to be controlled by the sensors are detected or the surface is detected by the sensors as a whole is poorly conductive. This saves energy and minimizes sparking in case of poor current drain (high resistance). This switch-off is preferably on the primary side or in the DC links, as switches for high voltage are complex and expensive. However, the following problem arises: If an applicator is switched off, the energy flow of the still working neighbor applicator can flow through the secondary coil of the transformer of the switched off applicator and thus negate the increase in energy efficiency or even greatly reduce the effect of the switched-applicator. Through the use of non-synchronized high-frequency alternating current it happens again and again during the voltage passes that adjacent applicators have different polarities or at least one uncharged applicator at zero crossing is located next to an applicator with voltage peaks. Adjacent applicators of different transformers must therefore be arranged far apart from each other and, if possible, should not be bridged by plant / organism parts or other conductive elements. Otherwise, the current flows without effect on the organisms directly through the secondary-side winding of the neighboring applicator and can lead to destruction there, if the winding is not greatly oversized and thus designed unwanted heavy.
[14] Die großen Applikatorabstände machen jedoch eine gleichmäßige Dosierung der Energie auf die zu applizierende Fläche sehr schwierig und den Bau auch nur einigermaßen gut handhabbarer Applikatoreinheiten schon beim Einsatz von zwei und mehr Transformatoren praktisch unmöglich. However, the large applicator distances make a uniform dosage of energy to the surface to be applied very difficult and the construction of even reasonably manageable Applikatoreinheiten even with the use of two or more transformers practically impossible.
[ 15] Gleichzeitig können die Erdungsapplikatoren kleinerer Leistungseinheiten nicht elektrisch leitend verbunden werden, um zu jedem Zeitpunkt auch auf komplexen Untergründen einen sicheren Stromrückfluss zu ermöglichen. [15] At the same time, the earthing applicators of smaller power units can not be connected in an electrically conductive manner, in order to ensure safe current return at all times, even on complex undergrounds.
[16] Durch geringe, vom Gerätefilhrer noch überblickbare Arbeitsbreiten und eine Minimierung der Bewegungsgeschwindigkeit der Applikatoren bis hin zur statischen Anwendung auf ausgewählte Einzelbereiche wird die Fluktuation begrenzt und eine einfache empirische Steuerung durch den Geräteführer möglich. Für eine großflächige Anwendung als ökonomische Be- handlungsmethode sind jedoch hohe Fahrgeschwindigkeiten bei hohen Arbeitsbreiten bzw. ein sehr schneller robotischer Wechsel der Applikatorposition auf Zielorganismen mit sehr unterschiedlichen Widerständen notwendig. Die dazu notwendige Steuerungs- und Regelungsleistung kann der Gerätebediener jedoch nicht manuell bereitstellen. [16] Low operating widths that can still be surveyed by the device filer and a minimization of the speed of movement of the applicators up to the static application on selected individual areas, the fluctuation is limited and a simple empirical control by the device operator possible. For a large-scale application as an economic treatment method, however, high travel speeds at high working widths or a very rapid robotic change of the applicator position to target organisms with very different resistances are necessary. However, the necessary control and regulating power can not be provided manually by the device operator.
[17] Durch die Nutzung überdimensionierter Motor-, Generator- und Transformatorsysteme wird ein variabler Teillastbetrieb ermöglicht, der die Gerätetechnik vor Überlassung und Zerstö- rung bewahrt. Überdimensionierte Systeme schmälern jedoch durch ihr für die mobilen Systeme entscheidendes Gewicht die Ersetzbarkeit und haben oft einen auf die Realleistung bezogenen erhöhten Energieverbrauch. [17] By using oversized motor, generator and transformer systems, a variable partial load operation is made possible, which prevents the equipment from being dropped and destroyed. preserved. Oversized systems, however, reduce their substitutability through their weight, which is crucial for mobile systems, and often have increased energy consumption related to real performance.
[18] Eine weitere Möglichkeit liegt darin, zur Vermeidung einer Überlastung der elektrischen Systemkomponenten den Stromfluss durch eine Modulierung des Gleichstroms im Zwischenkreis zu steuern. Die daraus resultierenden Leistungsbegrenzungen führen jedoch durch temporäre Abschaltungen zu unbehandelten Zonen. Dies macht sich besonders bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten und für einen guten Kontakt und die kompakte Bauart sinnvollen kurzen Appli- katorflächen bemerkbar. Die Abschaltungen können insbesondere bei einer kleinen Anzahl von Hochspannungserzeugungseinheiten die Generatoren bzw. die stromversorgenden Netze stark beeinträchtigen, wenn nicht erheblicher Aufwand in Glättungssysteme und eine Kurzzeitspei- cherung gesteckt wird. Die hochenergetischen Schaltvorgänge zur Leistungskontrolle erhöhen an allen Komponenten auch die unerwünschte elektromagnetische Abstrahlung. [18] Another possibility is to control the current flow by modulating the DC current in the DC link to avoid overloading the electrical system components. However, the resulting power limitations result in temporary shutdowns to untreated zones. This is particularly noticeable at high speeds and for good contact and the compact design of useful short applicator surfaces. The shutdowns can severely affect the generators or the power-supplying networks, in particular in the case of a small number of high-voltage generating units, if considerable effort is not put into smoothing systems and short-term storage. The high-energy switching processes for power control also increase the unwanted electromagnetic radiation on all components.
[ 19] Da es auf mobilen Behandlungssystemen nicht die einfache Möglichkeit gibt, die Hoch- spannungsseite des Transformators über die Kabelerdung abzusichern, werden die Applikatoren mit freien Spannungspotentialen betrieben. Die Wicklung des Transformators garantiert zwar die absolute Potentialdifferenz zwischen den beiden Polen, die Lage dieser Potentiale relativ zum Erdpotential bleibt aber Undefiniert. Dies kann sowohl zu unerwünschten und gefährlichen Überschlägen zu geerdeten Teilen des Gesamtsystems führen als auch Menschen, benachbarte Appli- katoreinheiten und deren Energieversorgungssysteme, Infrastruktur und zu schonende Organismen im weiteren Umfeld der Applikatoren schädigen. [19] Since it is not easy to secure the high-voltage side of the transformer via the cable ground on mobile treatment systems, the applicators are operated with free voltage potentials. Although the winding of the transformer guarantees the absolute potential difference between the two poles, the position of these potentials relative to the ground potential remains undefined. This can lead to unwanted and dangerous flashovers to grounded parts of the overall system as well as damage to people, neighboring applicator units and their energy supply systems, infrastructure and organisms to be protected in the wider environment of the applicators.
[20] Die Nutzung hochfrequenter Wechselspannung basierend auf einer Transformation aus annährend rechteckförmiger Gleichspannung erlaubt den Einsatz kleinerer Transformatoren und den Einsatz von hochfrequenter Wechselspannung am Applikator. Ein Problem liegt jedoch in der Vermeidung sonst möglicher systemzerstörender Spannungsspitzen und darin, dass Resonanzen im Transformator eine aufwändige Steuerung und Regelung der z. T. sehr speziellen Transformatoren durch besondere zusätzliche Rechtecksignalmodifikationen nötig machen. Die Applikatoren können des Weiteren als hochfrequente Sender erhebliche elektromagnetische Strahlung abgeben. [21 ] Als Problem stellt sich somit heraus, dass der Stand der Technik folgendes nicht erlaubt: Leistung kleinräumig, zielgenau, optimal automatisiert zu dosieren, für die gesamte Fläche eine Minimaldosis an elektrischer Energie sicherzustellen The use of high-frequency AC voltage based on a transformation from approximately rectangular DC voltage allows the use of smaller transformers and the use of high-frequency AC voltage at the applicator. However, a problem lies in the avoidance of otherwise possible system destructive voltage spikes and in that resonances in the transformer complex control and regulation of z. T. make very special transformers required by special additional Rechtecksignalmodifikationen. Furthermore, the applicators can emit considerable electromagnetic radiation as high-frequency transmitters. [21] As a problem it turns out that the state of the art does not allow: Small-scale performance, accurate, optimally automated dosing, to ensure a minimum dose of electrical energy for the entire surface
Überdosierungen zu vermeiden und damit energieeffizient und ökonomisch zu arbeiten, hohe Flächenleistungen mit optimierter und automatischer quasikontinuierlicher Steuerung oder Regelung aller Geräteparameter bei großer Arbeitsbreite oder hoher Geschwindigkeit zu erreichen, die Generator- und die Transformatorengröße zu minimieren und damit das Leistungsgewicht des Gesamtsystems zu maximieren, mit einer größeren Anzahl nicht synchronisierter Hochspannungsquellen die Energie dauerhaft und ohne Beeinträchtigung von sparsam ausgelegten Nachbartransformatoren bei allen Betriebszuständen unter Minimierung von Fehlströmen durch die Zielorganismen zu leiten, die Generatoren und Antriebseinheiten vor massiven, lebensdauerreduzierenden Lastwechseln bei der kurzzeitigen Abschaltung der Applikatoren zur Funkenbekämpfung zu schützen, ohne komplexe Energie-Zwischenspeicher zu benötigen, standardnahe kosteneffiziente Hochspannungstransformatoren ohne besondere Resonanzeigenschaften und teure Materialien oder aufwändige Geometrien zu verwenden, auch bei wechselnden Bodenwiderständen über einen weiten Bereich mit maximaler Leistung und immer ohne relevante Abschaltungen zur Leistungssteuerung und -regelung gleichmäßig ein Mindestmaß an Energie auf die einzelnen Organismen zu übertragen, kompakte Applikatorsysteme mit gleichmäßigem Flächenauftrag der Energie und geringen Abständen zwischen Nachbarapplikatoren herzustellen, ohne dass große Fehlströme entstehen, die Erdungsapplikatoren verschiedener Stromversorgungsmodule miteinander elektrisch leitend zu koppeln, damit eine kompakte und immer sicher den Boden berührende Stromrückführung entsteht, einen der Applikatoren sicher auf ein erdnahes Potential festzulegen und damit alle Spannungsdifferenzen im Gesamtsystem zu kontrollieren und To avoid overdosage and thus to work energy-efficiently and economically, to achieve high area performance with optimized and automatic quasi-continuous control or regulation of all device parameters at high working width or high speed, to minimize generator and transformer size and thus to maximize the total weight of the system a large number of non-synchronized high voltage sources to conduct the energy permanently and without affecting economically designed adjacent transformers in all operating conditions while minimizing leakage through the target organisms, protect the generators and drive units from massive, life-reducing load changes in the short-term shutdown of the applicators for spark control, without to require complex energy buffers, standard-close cost-efficient high-voltage transformers without special resonance properties and d to use expensive materials or elaborate geometries, even with varying ground resistances over a wide range with maximum power and always without relevant shutdowns for power control and regulation evenly transfer a minimum amount of energy to the individual organisms, compact applicator systems with uniform surface application of energy and produce small gaps between neighboring applicators, without generating large fault currents, electrically couple the grounding applicators of different power supply modules with each other, so that a compact and always safely touching the ground current return, To determine one of the applicators safely on a near-Earth potential and thus to control all voltage differences in the overall system and
Erdungsapplikatoren verschiedener Hochspannungseinheiten direkt leitend miteinander zu verbinden, um Spannungsspitzen und sehr stark funkstörfrequenzhaltige Wechsel- spannungsverläufe an den Applikatoren mit einfachen Mitteln ohne besondere Kleinserienkomponenten bei Transformatoren oder Resonanzsteuerungen zu vermeiden. To connect earthing applicators of different high-voltage units directly conductively to each other in order to avoid voltage peaks and very strong radio frequency interference waveforms on the applicators with simple means without special small series components in transformers or resonance control.
[22] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, zumindest einzelne der aufgezeigten Probleme zu lösen. Dafür werden eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Verwendung einer derartigen Vorrichtung vorgeschlagen. Vorteilhafte Wei- terbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. [22] The invention is based on the object of solving at least some of the problems indicated. For this purpose, a device having the features of patent claim 1 and a method for using such a device are proposed. Advantageous developments are the subject matter of the subclaims.
[23] Die patentgemäße Lösung der oben beschriebenen Probleme ist besonders bevorzugt eine integrierte Verbundlösung einer Reihe von elektrotechnischen Einzelkomponenten der Steuerung und Regelung und einer speziellen technischen Ausführung. Durch die gemeinsame Anwendung in einer patentgemäßen Vorrichtung wird der gewünschte Erfolg optimiert. Einzelne Elemente können bei verschiedenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch ausgetauscht werden, wenn ihr äußerer Funktionsrahmen durch Substitution mit anderen funktional gleichwertigen Elementen beibehalten wird. The patent solution of the problems described above is particularly preferred an integrated composite solution of a number of electrical individual components of the control and regulation and a special technical design. By the common application in a patented device the desired success is optimized. Individual elements may also be interchanged in various devices of the invention if their outer functional frame is maintained by substitution with other functionally equivalent elements.
[24] Ein erster Aspekt der Erfindung sieht eine Modularisierung der Hochspannungserzeugung, Steuerung und Regelung vor: Die einzelnen Applikatorsegmente, die auch als Applikatoren bezeichnet werden, und die damit individuell verbundenen, spezifisch dafür ausgelegten Hochspannungsversorgungen werden in ihrer Einzelleistung vorzugsweise auf 1 - 25 % wie beispielsweise 5 bis 20 % oder 10 bis 25 % der Gesamtleistung, bzw. auf Leistungen zwischen 0,1 und 20 kW wie beispielsweise 3 bis 10 kW oder 1 bis 3 kW begrenzt, um die Widerstandshe- terogenität im Bereich des einzelnen Applikators zu minimieren und individuell regeln zu können. Einzelne Applikatorsegmente oder kleine Gruppen von Applikatorsegmenten werden damit mit einfach skalierbaren und in Großserien fertigbaren Hochspannungsmodulen betrieben. Die einzelnen Hochspannungsmodule können mit kostengünstigen Stromversorgungs- und Stromleitungseinrichtungen in einem Bereich unter 600 V und vorzugsweise beispielsweise im Bereich von 1 10 - 600 V, wie beispielsweise bei Modulen mit größer gleich 3 kW 400 V Drehstrom oder bei kleineren Modulen mit kleiner gleich 3 kW 230 V Wechselstrom versorgt werden. Insbeson- dere bei einer Versorgung durch Akkus kann auch von niedrigeren Primärspannungen wie beispielsweise ca. 30 V ausgegangen werden. [24] A first aspect of the invention provides for modularization of high-voltage generation, control and regulation: the individual applicator segments, which are also referred to as applicators, and the individually connected, specifically designed high-voltage supplies, are preferably 1-25% in their individual power. such as 5 to 20% or 10 to 25% of the total power, or limited to powers between 0.1 and 20 kW, such as 3 to 10 kW or 1 to 3 kW, in order to minimize the resistance heterogeneity in the region of the individual applicator and be able to regulate individually. Single applicator segments or small groups of applicator segments are operated with easily scalable and mass-producible high-voltage modules. The individual high-voltage modules can cost-effective power supply and power line devices in a range below 600 V and preferably for example in the range of 1 10 - 600 V, such as modules with greater than or equal to 3 kW 400 V three-phase or smaller modules with less than or equal to 3 kW 230 V AC are supplied. par- dere when supplied by batteries can also be assumed lower primary voltages such as about 30 volts.
[25] Die Arbeitsbreiten der einzelnen Applikatoren richten sich nach den Objektgrößen und dem Heterogen itätsgrad der zu kontrollierenden Organismen und liegen vorzugsweise im Be- reich zwischen 1 und 50 cm, wie beispielsweise bei Kartoffeln 25 bis 75 cm und bei gemischtem Unkraut 10 bis 20 cm . Dies führt zu einer sehr guten Dosierbarkeit für die zu behandelnden Einzelorganismen oder gleichartigen Kleingruppen und damit zu einer Minimierung der Verluste durch Überdosierung und einer Sicherstellung der Behandlung von Bereichen mit höherem Widerstand. Die Leistung wird damit kleinräumig dosierbar, Überdosierungen werden vermieden und die Gleichmäßigkeit der erforderlichen Wirkung wird stark verbessert. The working widths of the individual applicators depend on the object sizes and the degree of heterogeneity of the organisms to be controlled and are preferably in the range between 1 and 50 cm, for example 25 to 75 cm for potatoes and 10 to 20 cm for mixed weeds , This results in a very good dosing for the individual organisms or similar small groups to be treated and thus to minimize the losses due to overdose and to ensure the treatment of areas with higher resistance. The performance is thus small-scale metered, overdoses are avoided and the uniformity of the required effect is greatly improved.
[26] Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht eine elektrophysikalische Separierung der modu- laren Hochspannungsmodule durch Gleichrichtung vor: Die Modularisierung und individuelle Steuerung und Regelung einer größeren Anzahl von Einzelmodulen ist vor allem dann sinnvoll, wenn die funktionsgemäß eng benachbarten Applikatoren verschiedener Hochspannungsmodule elektrophysikalisch getrennt und spezifisch für diese Art der Anordnung und des Einsatzes ausgelegt sind. [26] A second aspect of the invention provides for electrophysical separation of the modular high-voltage modules by rectification: The modularization and individual control and regulation of a larger number of individual modules is particularly useful if the functionally closely adjacent applicators of different high-voltage modules are separated electrophysically and are designed specifically for this type of arrangement and use.
[27] Da sie jedoch über die naturgemäße Leitfähigkeit von Boden und Pflanzen- /Organismenteilen und ihre räumliche Nähe direkt miteinander wechselwirken könnten, muss dies technisch minimiert werden. Ansonsten kann durch Wechselwirkung die Leistung des Ge- samtsystems verringert werden bzw. Systemkomponenten können zerstört werden. However, since they could interact directly on the natural conductivity of soil and plant / organism parts and their proximity to each other, this must be technically minimized. Otherwise, the interaction of the system as a whole can be reduced or system components can be destroyed.
[28] Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Hochspannung auf der Sekundärseite des Transformators im Stromversorgungsmodul mit einem Brückengleichrichter gleichgerichtet wird. Damit wird der Stromfluss durch abgeschaltete Nachbarmodule auf die Ladekapazität des für die Teilglättung nötigen Kondensators begrenzt. [29] Mit diesem entscheidenden Teilelement werden die funktionsgemäß notwendigen unterschiedlichen Spannungsniveaus und das aus verschiedenen Gründen sinnvolle, notwendige und effiziente zeitweise primärseitige Abschalten einzelner Applikatoren (Funkenunterdrückung, Sensorsignale, Überlastungsschutz etc.) möglich, ohne dass große Fehlströme entstehen. [30] In den Fällen, in denen auch die Verlustleistung durch die periodische Kondensatorladung weiter minimiert werden soll, wird eine weitere Diode optional vor den Applikator geschaltet, was entweder modulseitig oder applikatorseitig erfolgt. This is inventively achieved in that the high voltage is rectified on the secondary side of the transformer in the power supply module with a bridge rectifier. Thus, the current flow is limited by switched-off neighboring modules to the charge capacity of the necessary for the partial smoothing capacitor. With this crucial sub-element, the functionally necessary different voltage levels and for various reasons useful, necessary and efficient temporary primary shutdown of individual applicators (spark suppression, sensor signals, overload protection, etc.) are possible without large fault currents. In cases where the power loss due to the periodic capacitor charge is to be further minimized, another diode is optionally switched in front of the applicator, which takes place either on the module side or on the applicator side.
[31] Die zugrundeliegende Wechselstromfrequenz ist für die Wirkung auf die einzelne Pflanze oder andere Organismen unerheblich. Niedrige Frequenzen können jedoch bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten zu abschnittsweiser Nichtbehandlung führen und Verringern die Möglichkeiten der schnellen Steuerung und Regelung. Durch die Gleichrichtung und Glättung werden jedoch die Gefahren für die Umwelt und den Arbeitsschutz minimiert und auch die elektromagnetische Abstrahlung stark reduziert und die Systemkontrolle durch preiswerte Messtechnikoptionen stark verbessert. [31] The underlying AC frequency is irrelevant to the effect on the individual plant or other organisms. However, low frequencies can result in partial non-treatment at high speeds and reduce the possibilities of fast control. However, the rectification and smoothing minimizes environmental and occupational safety hazards and greatly reduces electromagnetic radiation, greatly improving system control through low cost metrology options.
[32] Ein dritter Aspekt der Erfindung sieht die Verbindung von Erdungsappl ikatoren vor: Die durch die Modularisierung sehr schmal werdenden Applikatoren erhöhen die statistische Wahrscheinlichkeit stark, dass auch bei optimalem Applikatordesign der Stromkreis nicht ausreichend widerstandsarm geschlossen werden kann, weil der Erdungsapplikator wegen seiner geringen Ausdehnung nicht genügend leitfähigen Boden- bzw. Organismenkontakt hat. A third aspect of the invention provides the connection of Erdungsappl ikatoren: The very narrow by the modularization applicators greatly increase the statistical probability that even with optimal applicator design, the circuit can not be closed sufficiently low resistance, because the grounding applicator because of its low Expansion does not have enough conductive soil or organism contact.
[33] Damit dieses Phänomen nicht durch den Bau sehr großer und funktionell störender Applikatoren umgangen werden muss, wird weiter vorgeschlagen, die Erdungsappl ikatoren vieler Hochspannungsversorgungsmodule teilweise oder alle elektrisch leitend miteinander zu verbinden, sodass ein oder mehrere großflächige Applikatoren mit niedrigem Durchgangswiderstand entstehen. Dieser breitere Applikator, berührt dann möglichst viele Pflanzen gleichzeitig und führt deshalb zu einer annähernd kontinuierlichen und niederohmigem Bodenkontakt und einer effektiveren Stromleitung und Funktion. Um die unerwünschte oft aber besonders wegen der Hochfrequenz komplexe Interaktion zwischen benachbarten Leistungsapplikatoren zu vermeiden, besteht erfindungsgemäß der Möglichkeit, zusätzlich zum Gleichrichter, den modul- oder applikatorseitigen zusätzlichen Dioden auch noch die direkt benachbarten Leistungsapplikatoren auf eine kleine Anzahl (2-4) elektrisch getrennter Erdungsapplikatoren zu verteilen, die jedoch die Systemkompaktheit nicht stören. [33] So that this phenomenon does not have to be circumvented by the construction of very large and functionally disturbing applicators, it is also proposed to connect the grounding applicators of many high voltage supply modules partially or all electrically conductively, so that one or more large area applicators with low volume resistance arise. This wider applicator then touches as many plants as possible simultaneously and therefore leads to an almost continuous and low-impedance ground contact and a more effective power line and function. In order to avoid the undesirable but often because of the high frequency complex interaction between adjacent power applicators, according to the invention the possibility, in addition to the rectifier, the module or applicator side additional diodes even the directly adjacent power applicators to a small number (2-4) electrically separated Distribute grounding applicators that do not interfere with system compactness.
[34] Nach einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein sicheres Erdungspotential vorgeschlagen: Vor dem Zusammenschluss mehrerer Hochspannungsversorgungsmodule ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Erdungsapplikatoren modulseitig ein sehr ähnliches und erdnahes Potential haben. Dies kann erfindungsgemäß z. B. über eine hochohmige sekundärseitige Erdung der Transformatoren erfolgen. Diese Maßnahme erlaubt auch die Bereitstellung von Applikatorein- heiten mit lückenarm umlaufenden Erdungsappl ikatoren, die die Systeme sehr sicher gegen Wirkungen außerhalb des geplanten Wirkungsbereiches machen (Kurzschlusssicherung auf hochleitenden Materialien). [35] Besonders vorteilhaft ist auch eine quasikontinuierliche automatische Spannungs- und Stromanpassung der Einzelmodule: Alle Hochspannungsmodule sollten eine quasikontinuierliche Spannungs- und Stromanpassung der einzelnen elektrischen Stromkreise der Einzelmodule an den jeweiligen Widerstand zwischen den Applikatoren im Hochfrequenzbereich aufweisen. Erreicht wird dies durch eine hochfrequente Modulierung des Rechtecksignals im Zwischenkreis durch eine entsprechende mikrocontroller-gesteuerte Systemeinheit wie z. B. eine H-Brücke. According to a fourth aspect of the invention, a secure grounding potential is proposed: Prior to the merger of a plurality of high-voltage supply modules, it is advantageous if the individual grounding applicators on the module side have a very similar and near-earth potential. This can be inventively z. B. via a high-impedance secondary grounding of Transformers take place. This measure also makes it possible to provide applicator units with grounding encircling encircling encoders which make the systems very secure against effects outside the intended range of action (short-circuit protection on highly conductive materials). [35] Particularly advantageous is also a quasi-continuous automatic voltage and current adjustment of the individual modules: All high-voltage modules should have a quasi-continuous voltage and current adjustment of the individual electrical circuits of the individual modules to the respective resistance between the applicators in the high frequency range. This is achieved by a high-frequency modulation of the rectangular signal in the intermediate circuit by a corresponding microcontroller-controlled system unit such. B. an H-bridge.
[36] Durch die fortwährende Nachsteuerung und -regelung der mit dem Untergrundwiderstand korrelierten Spannung und/oder Ströme lässt sich die Leistungsabgabe auf das Auslegungsniveau der elektrischen Schaltung begrenzen. Bei zu hohen oder zu niedrigen Arbeitswiderständen zwischen den Applikatoren wird die Spannung vom Microcontroller limitiert bzw. abgesenkt bzw. die Stromstärke auf einen technischen Wert wie insbesondere den maximal technischen Wert automatisch vorzugsweise durch integrierte Sensoren oder interne Datenauswertung und ohne manuellen Eingriff eingestellt. [36] Due to the continuous readjustment and regulation of the voltage and / or currents correlated with the background resistance, the power output can be limited to the design level of the electrical circuit. Too high or too low load resistance between the applicators, the voltage is limited or lowered by the microcontroller or the current set to a technical value, in particular the maximum technical value automatically preferably by integrated sensors or internal data evaluation and without manual intervention.
[37] Damit kann aus dem normalen optimalen Arbeitspunkt des Transformatorsystems bei einem definierten Widerstand ein für die Anwendung notwendiger weiter Arbeitsbereich für ver- schiedenste Widerstände bei voller Leistung gemacht werden und die Leistung geht nur in Extrembereichen auslegungsbedingt zurück. Zusätzlich kann vorzugsweise durch Sensoren bereitgestellte Informationen über schlechtleitende Bereiche (z. B. trockener unbedeckter Boden, organische Isolationsschicht z. B. Heu oder Stroh) die einzuleitende Zielleistung begrenzt und damit Funkenbildung und Energieverschwendung minimiert werden, bzw. hochleitende Bereiche (Me- tall etc. frühzeitig erkannt und die Leistung herunter bzw. aus Sicherheitsgründen komplett abgeschaltet werden. [37] In this way, from the normal optimum operating point of the transformer system with a defined resistance, a further working range necessary for the application can be made for a wide variety of resistances at full power, and the power is reduced only in extreme areas due to the design. In addition, information provided by sensors about poorly conducting regions (eg dry uncovered soil, organic insulation layer eg hay or straw) may preferably limit the target performance to be introduced and thus minimize sparking and energy waste, or highly conductive areas (metal etc be detected early and the power down or shut down completely for safety reasons.
[38] Ein weiterer Aspekt betrifft eine minimierte übergeordnete Modulsteuerung und Regelung: Basierend auf den oben beschriebenen Vorrichtungen wird jedes Modul autonom mit einem eigenen Mikrocontroller gesteuert und wirkt auch mit minimierter Interaktion. Dementspre- chend tauscht es mit dem Gesamtsystem (Transportfahrzeug, zentrale Sensoreinheiten, Gesamtstromversorgung) und den räumlichen Nachbarmodulen nur ein absolutes Minimum an Informa- tionen z. B. über ein für derartige Fahrzeuge standardisiertes BUS-System aktiv aus. Wo möglich, erfolgt eine Interaktion auf rein mechanisch-physikalischer Ebene ohne aktive Steuerung oder Regelung. Dieses Konzept minimiert die Komplexität der Steuerung und Regelung der Einzelparameter und erlaubt die Nutzung nicht-echtzeitfähiger Standardkontrollsysteme und auch die einfache Skalierung der Gesamtsysteme mit einer beliebigen Zahl an Einzelmodulen auch bei hohen Geschwindigkeiten und Untergrundheterogenitäten. [38] Another aspect concerns a minimized higher-level module control and regulation: Based on the devices described above, each module is autonomously controlled with its own microcontroller and also works with minimized interaction. Accordingly, it exchanges only an absolute minimum of information with the overall system (transport vehicle, central sensor units, total power supply) and the neighboring modules. for example B. on a standard for such vehicles BUS system active. Where possible, an interaction takes place on a purely mechanical-physical level without active control or regulation. This concept minimizes the complexity of the control and regulation of the individual parameters and allows the use of non-real-time standard control systems and the simple scaling of the entire system with any number of individual modules even at high speeds and substrate heterogeneities.
[39] Dabei ergeben sich unterschiedliche übergeordnete Steuerungs- und Regelungsaufgaben, die die folgenden Maßnahmen bedingen können: [39] This results in different higher-level control and regulation tasks, which can cause the following measures:
[40] Eine automatisierte Applikatorzuordnung: Einzelne Applikatormodule können aufgrund übergeordneter Informationen den Leistungsmodulen unterschiedlich und ohne Programmänderung automatisch räumlich zugeordnet werden. Die Umschaltung erfolgt zur Vereinfachung der Schalttechnik in Abschaltpausen. [40] An automated applicator assignment: Due to higher-level information, individual applicator modules can be spatially assigned to the power modules differently and without program changes. Switching takes place to simplify the switching technology in shutdown breaks.
[41 ] Eine Gesamtleistungsanpassung: Jedes Einzelmodul bekommt Informationen über die noch frei verfügbare Gesamtleistung und reguliert sich selbst dementsprechend entlang vorgege- bener Kennlinien individuell zur Herbeiführung einer akzeptablen Gesamtleistungsanforderung. [41] A total power adjustment: Each individual module receives information about the total power that is still freely available and regulates itself accordingly along given characteristic curves individually to achieve an acceptable total power requirement.
[42] Der Umgang mit Sensor - und Datenbankinformationen: Umweltsensoren mit Untergrund- oder Organismendetektion oder weitere Informationen aus ortsbezogenen Datenbanken werden modulindividuell bereitgestellt. [42] The handling of sensor and database information: Environmental sensors with background or organism detection or further information from location - specific databases are provided on a module - by - module basis.
[43] Eine Funkenbekämpfung: Die notwendigen kurzeitigen Abschaltungen für die Funken- bekämpfung über die geometrischen Erfindungsbestandteile hinaus werden von einem Applikator sensorisch ausgelöst oder von der Zentraleinheit getriggert. Die Initialisierung der Abschaltung der Nachbarapplikatoren erfolgt dann zeitlich verzögert damit Funkenübersprünge zwischen Applikatoren minimiert und gleichzeitig extreme Energieabnahmeschwankungen am Gesamtsystem verhindert werden. [44] Für eine sinnvolle Gesamtauslastungssteuerung und -regelung werden kurzfristige Änderungen in der Gesamtleistungsanforderung möglichst zentral durch eine Anpassung der Generatorleistung, eine Änderung der Fahrtgeschwindigkeit oder kurzzeitige mechanische oder elektrische Energiespeicheroptionen kompensiert. Eine vorausschauende und breit arbeitende Sensorik erhöht die Reaktionszeit auf Veränderungen, die Massenträgheit von Schwungrädern und die physikalisch kurzzeitige Überlastbarkeit von Generatoren in Kombination mit mechanischen dämpfenden oder energiespeichernden Elementen (Federkupplung) und sorgt für eine stabile, geräteschonende Energieversorgung, die mit gängigen elektronischen Methoden (PFC) unterstützt wird. [43] A spark suppression: The necessary short-term shutdowns for the control of sparking beyond the geometric components of the invention are triggered by an applicator or triggered by the central unit. The initialization of the shutdown of the neighboring applicators is then delayed in time so sparks jumps between applicators minimized and simultaneously extreme energy loss fluctuations are prevented in the entire system. [44] For meaningful overall load control and regulation, short-term changes in the total power requirement are compensated as centrally as possible by adjusting the generator power, changing the driving speed or short-term mechanical or electrical energy storage options. An anticipatory and wide-ranging sensor technology increases the reaction time to changes, the inertia of flywheels and the physically short-term overload capacity of generators in combination with mechanical dampening or energy-storing elements (spring clutch) and ensures a stable, device-conserving power supply, which is supported by common electronic methods (PFC).
[45] Ein Ausführungsbeispiel ist ein Modular aufgebautes Gerät zur weitgehend homogenen, sicheren und energiesparenden Deaktivierung von Organismen (hauptsächlich, aber nicht ausschließlich Pflanzen) in der Umwelt, enthaltend mindestens eine Stromquelle, mindestens eine, im Normalfall jedoch zwei oder mehr modulare gesteuerte Hochspannungsversorgungsmodule für die Bereitstellung der Wirkenergie und mindestens eine gemeinsame Applikatoreinheit. [45] One embodiment is a modular device for substantially homogeneous, safe and energy-efficient deactivation of organisms (mainly, but not exclusively plants) in the environment, comprising at least one power source, at least one, but normally two or more modular, controlled high voltage power modules the provision of active energy and at least one common applicator unit.
[46] Dieses Gerät hat vorzugsweise die folgenden Merkmale, wobei auch jede Kombination nur einzelner Merkmale erfindungswesentlich ist. [46] This device preferably has the following features, and any combination of only individual features is essential to the invention.
[47] Die Stromquelle kann, eine Brennstoffzelle, mindestens ein Solarpanel, ein Festnetzan- schluss oder ein Generator sein, deren Strom ggf. mittels eines Akkus oder eines anderen zeitweisen Zwischenspeichers wie z. B. eines Kondensators bereitgestellt wird. Die modularen Hochspannungsversorgungsmodule erzeugen die elektrische Leistung als hochfrequente (> 1 kHz) Hochspannung (> 1000 V) oder Gleichspannung (> 1000 V, gepulst oder stark gleichgerichtet) als Wirkenergie, die dann ggf. noch gleichgerichtet werden kann und sich variabel den Widerstandsbedingungen anpassen kann. [47] The power source, a fuel cell, can be at least a solar panel, a landline connection or a generator whose power may be supplied by a battery or other temporary buffer such as a battery. B. a capacitor is provided. The modular high-voltage supply modules generate the electrical power as high-frequency (> 1 kHz) high voltage (> 1000 V) or DC voltage (> 1000 V, pulsed or highly rectified) as active energy, which can then possibly be rectified and variably adapted to the resistance conditions ,
[48] Die modularen Hochspannungsversorgungsmodule könnten, wenn es sich z.B. um Solarstrom handelt, auch von vorne herein Gleichstrom liefern. Die modularen Hochspannungsver- sorgungsmodule sind vorzugsweise insbesondere mittels Gleichrichtern oder analog wirkender Einheiten so aufgebaut, dass auch bei enger Nachbarschaft der Wirkorte diese unabhängig voneinander und störungsfrei arbeiten. Die einzelnen Hochspannungsversorgungsmodule werden unabhängig von benachbarten Modulen automatisch im Rahmen der Basisparametrierung entlang einer an die veränderlichen Umweltparameter angepassten Kurve gesteuert. [49] Die Applikatoreinheit ist vorzugsweise mit mindestens zwei entgegen gepolten Applikatoren, die Pflanzen oder andere Organismen oder den Boden berühren können, kompakt mit geringen Abständen zwischen den Wirkorten der einzelnen Applikatoren aufgebaut. Applikatoren gleicher Polung können auch mit verschiedenen Modulen einen Abstand von bis hinunter zu nur 5 mm aufweisen. Bei unterschiedlichen Polen liegt der Abstand bei bis zu 5 cm bei mehr als 1000 V Nennspannung. Die Applikatoreinheit sieht für jedes Modul zwei Applikator- Anschlüsse vor, wobei mindestens ein Pol zeitweise durch Boden, Pflanzen oder andere Organismen oder dauerhaft durch elektrische Brücken überbrückt sein darf. [48] The modular high-voltage supply modules could also supply direct current from the outset, for example when it comes to solar power. The modular high-voltage supply modules are preferably constructed in particular by means of rectifiers or analog-acting units in such a way that they work independently of one another and without interference even in the case of close proximity of the active sites. Independently of neighboring modules, the individual high-voltage supply modules are automatically controlled as part of the basic parameterization along a curve adapted to the changing environmental parameters. The applicator unit is preferably constructed with at least two counter-poled applicators that can touch plants or other organisms or the soil, compact with small distances between the sites of action of the individual applicators. Applicators of the same polarity can also have a distance of as little as 5 mm even with different modules. For different poles, the distance is up to 5 cm at more than 1000 V rated voltage. The applicator unit sees two applicator Connections, wherein at least one Pol may be temporarily bridged by soil, plants or other organisms or permanently by electrical bridges.
[50] Vorteilhaft ist es, wenn bei einem derartigen Gerät die einzelnen Module mindestens bestehend aus Hochspannungstransformationseinheit, elektronischer Steuerung und Regelung mit- tels einer Gleichrichtereinheit (Gleichrichter und zusätzlicher Kondensator zur Glättung und optional Dioden zur Verhinderung von Kondensatorentladungen bei abgeschalteten Modulen) so aufgebaut sind und mit eng beieinander liegenden Applikatoren so eingesetzt werden können, dass auch bei großer räumlicher Nähe der Applikatoren mehrerer Module die Einheiten sich nicht gegenseitig negativ beeinflussen. [51 ] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn auch bei beliebigen und unterschiedlichen Spannungs- zuständen (unterschiedliche Leistungsanforderungen, asynchrone Leistung durch teilgeglätteten Gleichstrom) der Applikatoren keine Fehlströme in benachbarte Module entstehen. Daher sollten auch bei gegenseitiger Berührung von Applikatoren, das heißt deren bewusster Überbrückung an mindestens einem Pol oder durch leitfähigen Kontakt durch Pflanzen, Organismen oder den Un- tergrund, die Module weiterhin unabhängig geregelt werden. [50] It is advantageous if, in such a device, the individual modules are composed at least of high-voltage transformation unit, electronic control and regulation by means of a rectifier unit (rectifier and additional capacitor for smoothing and optionally diodes for preventing capacitor discharges when the modules are switched off) and can be used with closely spaced applicators so that even with large spatial proximity of the applicators of several modules, the units do not affect each other negatively. [51] Furthermore, it is advantageous if, even with arbitrary and different voltage states (different power requirements, asynchronous power due to partially smoothed direct current) of the applicators, no fault currents occur in adjacent modules. Therefore, even when applicators touch each other, that is, when they intentionally bypass at least one pole or through conductive contact with plants, organisms or the ground, the modules should continue to be independently regulated.
[52] Benachbarte Module können durch den Einsatz von Gleichrichtern und Dioden vor den Applikatoren nahezu unabhängig voneinander, fehlerstromarm und selbstregelnd auf der Basis des Arbeitswiderstandes arbeiten. Durch eine Rechteckspannung verursachte Spannungsspitzen mit erheblicher Schadensmöglichkeit für den Transformator können eliminiert werden. Modula- tionsbedingte Hochspannungsinterferenzen zwischen Applikatoren und Modulen können durch Glättung minimiert werden, sofern diese nicht durch das Applikatordesign minimiert werden. [52] Neighboring modules can work almost independently of each other, with low-leakage current and self-regulation based on the load resistance, by using rectifiers and diodes in front of the applicators. Voltage spikes caused by a square-wave voltage and considerable damage to the transformer can be eliminated. Modulation-induced high-voltage interference between applicators and modules can be minimized by smoothing, unless minimized by the applicator design.
[53] Vorteilhaft ist es, wenn bei einem derartigen Gerät die Hochspannungstransformations- einheit eine H-Brücke oder ein anders steuerbares Modul zur gesteuerten Modulierung von Gleichstrom (im Zwischenkreis) pro Modul enthält, die mittels einer Mikroprozessorsteuerung umfassend dazu genutzt wird, eine hochfrequente annähernd rechteckige Wechselspannung für eine Hochspannungstransformation in leichtgewichtigen Transformatoren zu erzeugen, die Leistung einzelner Applikatoren mittels Pulsweitenmodulation zu begrenzen und zu steuern und/oder die am Transformator anliegende Spannung durch eine Kontrolle der Zeit- Wirkfläche zu steuern, um auch bei wechselnden Widerständen zwischen den Applikatoren über einen weiten Wider- Standsbereich eine konstante hohe Leistung abgeben zu können. [54] Mittels der Nutzung von teilgeglätteter Gleichspannung und durch die Überbrückung eines Applikatorpols mehrerer Module können bei einem derartigen Gerät zur Deaktivierung von Organismen Applikatoren näher nebeneinander verbaut werden. Die Gleichrichtung kann die elektromagnetische Verträglichkeit verbessern, indem die relevante Abstrahlung minimiert wird und die Gefährlichkeit der Spannung für Wirbeltiere kann minimiert werden. [53] It is advantageous if, in such a device, the high-voltage transformation unit contains an H-bridge or a differently controllable module for the controlled modulation of direct current (in the intermediate circuit) per module, which is used by means of a microprocessor control comprising approximately a high-frequency To generate rectangular AC voltage for high voltage transformation in lightweight transformers, to limit the power of individual applicators by means of pulse width modulation and / or control the voltage applied to the transformer by controlling the time-effective area, even with changing resistances between the applicators via a wide resistance range to be able to deliver a constant high performance. By means of the use of partially smoothed DC voltage and the bridging of an applicator pole of several modules, applicators can be installed closer together in such a device for deactivating organisms. The rectification can improve the electromagnetic compatibility by minimizing the relevant radiation and the danger to the vertebrate voltage can be minimized.
[55] Ein Glättungskondensator kann kurzfristige irreguläre Lastspitzen automatisch abfangen und damit auch eine Luftionisierung und Überschlagsgefahr/Funkenbildung reduzieren. Die dauerhafte Messbarkeit der realen Spannung direkt am Applikator wird dadurch stark verbilligt. [55] A smoothing capacitor can automatically absorb short-term irregular load peaks and thus also reduce air ionization and risk of flashover / sparking. The permanent measurability of the real voltage directly at the applicator is thereby greatly reduced.
[56] Die Auswahl der für die Hochspannungsherstellung genutzten Hochfrequenz unterliegt somit keinen biologischen Erfordernissen mehr sondern kann einzig nach simplen ökonomisch/technischen Opportunitätskriterien oder der elektromagnetischen Verträglichkeit erfolgen. [56] The selection of the high frequency used for high voltage production is thus no longer subject to biological requirements but can only be based on simple economic / technical opportunity criteria or electromagnetic compatibility.
[57] Die Zusammenkopplung eines Poles aller Module mit erdnah eingestelltem Potential (wie Nullleiter) und dessen großräumige Auflagefläche als Linie hinter oder Kreis um den erdfernen Pol (hohe Spannung relativ zum Erdpotential) kann eine permanente sichere Erdableitung aller Module auch bei wechselnden Bodenverhältnissen nach dem Abschalten ermöglichen und den sicheren Stromkontakt aller Module mit dem Boden auch bei sehr inhomogen leitenden Bereichen sicherstellen, sodass eine gleichmäßige Wirkung auf die Pflanzen/Organismen mittels des zweiten Applikators immer sichergestellt ist. The coupling of a pole of all modules with potential close to the earth (such as neutral) and its large bearing surface as a line behind or around the pole far pole (high voltage relative to ground potential) can permanently safe earth leakage of all modules even in changing ground conditions after the Shutdown and ensure the safe power contact of all modules with the ground even in very inhomogeneous conductive areas, so that a uniform effect on the plants / organisms by means of the second applicator is always ensured.
[58] Generell vorteilhaft ist, wenn bei ausreichendem Bewuchs und vollflächiger Behandlung die permanente sichere Erdableitung durch die Pflanzen-/Organismendecke erfolgt. Bei höhenselektivem Einsatz und nicht geschlossener Pflanzen-/Organismendecke kann es jedoch passieren, dass Pflanzen am vorderen Applikator deshalb nicht mit ausreichend Strom beaufschlagt werden, weil am hinteren Applikator die sichere Erdableitung zu wenig oderkeinen Kontakt hat. Für solche Fälle ist es vorteilhaft, wenn der höhenselektive Erdableitungsappl ikator durch einen schma- len, permanent am Boden befindlichen Applikator ergänzt wird. Dieser permanent am Boden befindliche Applikatorteil wird zur Maximierung des höhenselektiven Applikatorteils entweder über einen entsprechend groß dimensionierten, ggf. variablen, Vorwiderstand permanent zugeschaltet oder sensorgesteuert oder nach interner, ggf. alternierender, Widerstandsprüfung beider Applikatorteile temporär zugeschaltet. [59] Dadurch wird die Nutzung von kleinen, sehr schnellen, robotisch bewegten Applikatoren mit permanentem Kontakt der Module auch bei beengten räumlichen Verhältnissen für den Bodenkontakt des gekoppelten Poles möglich. [58] It is generally advantageous if, with sufficient growth and full-surface treatment, the permanent, safe drainage of the soil takes place through the plant / organism cover. However, with height-selective use and non-closed plant / organism cover, it can happen that plants on the front applicator are not supplied with sufficient current, because at the rear applicator the safe earth discharge has too little or no contact. For such cases, it is advantageous if the height-selective Erdabsitungsappl icator is supplemented by a narrow, permanently on the ground located applicator. This permanently located on the bottom applicator part is to maximize the height-selective applicator either via a correspondingly large, possibly variable, series resistor permanently switched or sensor-controlled or temporarily connected after internal, possibly alternating resistance testing of both applicator. This allows the use of small, very fast, robotic moving applicators with permanent contact of the modules even in confined space conditions for the ground contact of the coupled pole possible.
[60] Der erdferne Pol kann dann den zweiten Pol weitgehend räumlich umschließen, um eine permanente Sicherung einer Systemerdung aus Gründen der Arbeitssicherheit in jeder Arbeitslage zu gewährleisten. Dadurch wird ein sofortiger Anschlag der Systemabschaltung durch Kurz- schluss beim Befahren hochleitfähiger ausgedehnter Bodenbereiche mit dem zweiten Pol mit erdfernem Hochspannungspotential ermöglicht. The remote pole can then enclose the second pole largely spatially to ensure a permanent backup of a system grounding for reasons of safety at work. This allows an immediate shutdown of the system shutdown by short circuit when driving on highly conductive extended ground areas with the second pole with high voltage potential away from the earth.
[61 ] Einzelne Objekte mit sehr hoher Leitfähigkeit können durch den zusammengekoppelten Pol automatisch mit einer weit höheren Durchströmung abgetötet werden als dies einzelne Module leisten könnten, ohne dass eine gleichmäßige Dosierung durch den zweiten Pol beeinträchtigt wird. [61] Individual objects with very high conductivity can be killed by the coupled pole automatically with a much higher flow than could be done by single modules, without a uniform dosage is affected by the second pole.
[62] Die Hochspannungstransformationseinheit kann durch Schaltung im Primär- oder Zwischenkreis, jedoch nicht im Hochspannungskreis, die Stromzufuhr im Hochspannungskreis zeit- weise mit parametrierter Intervall länge unterbrechen oder die Spannung und den Stromfluss schlagartig stark reduzieren, um damit die Luftionisierung und Funkenbildung zu unterbrechen, stromlose Zeiträume für Umschaltvorgänge der Applikatorengeometrie zur Verschiebung von Applikator-Leistungsdichten auf den Applikator-Armen schaffen, sensorgesteuerte Energieeinsparungsmaßnahmen durch Abschaltung einfach ermöglichen und eine sensorgesteuerte Ab- Schaltung zur Schonung von erwünschtem Pflanzenbewuchs oder zur Schonung anderer Organismen einfach zu ermöglichen. Diese Abschaltintervalle können auch genutzt werden um Abreißfunken und frühzeitige Funkenübersprünge bei definierten Applikatorannäherungen bzw. - entfernungen zu vermeiden (z. B. schnelle aktive robotische Applikatorbewegung, bzw. Start- und Landevorgänge von Drohnen, die mit einem Applikatorpol verbunden sind). [63] Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Steuerung und Regelung mittels einer H-Brücke oder einem anders steuerbaren Modul zur gesteuerten Modulierung von Gleichstrom (im Zwischenkreis) die maximal zulässige Transformatorleistung über einen weiten Arbeitsbereich bei einer weiten Spanne an Arbeitswiderständen mittels einer Strom, Spannung und Spannungsverlauf modulierenden Arbeitsweise der Hochspannungstransformationseinheit automatisch auf- rechterhält. [64] Eine Steuerung der Interaktion der einzelnen Module kann vorsehen, dass zum Zwecke der Gesamtleistungskontrolle und der Steuerung oder Regelung der schadensfreien Interaktion zwischen den Modulen mittels zwischen den benachbarten Modulen eine verzögerte dezentrale Weitergabe der Regelinformation durchgeführt wird, indem ein zentraler Taktgeber eine kurzzei- tige Abschaltung räumlich benachbarter Applikatoren sequentiell auslöst, um Funkenübersprünge zu vermeiden und existierende Funken schneller abbrechen zu lassen. [62] By switching in the primary or DC link, but not in the high-voltage circuit, the high-voltage transformation unit can interrupt the power supply in the high-voltage circuit temporarily with a parameterized interval length or abruptly reduce the voltage and the current flow in order to interrupt the air ionization and sparking. to provide de-energized periods of applicator geometry switching to shift applicator power densities to the applicator arms, to facilitate sensor-controlled energy conservation by shutdown, and to facilitate sensor-controlled shutdown to preserve desired plant growth or protect other organisms. These switch-off intervals can also be used to avoid break-off sparks and premature spark surges at defined applicator approaches or distances (eg rapid active robotic applicator movement, or drone launching and landing, respectively, which are connected to an applicator pole). [63] It is also advantageous if the control and regulation by means of a H-bridge or a different controllable module for the controlled modulation of DC (in the intermediate circuit) the maximum allowable transformer power over a wide operating range with a wide range of load resistors by means of a current, Voltage and voltage curve modulating operation of the high voltage transformation unit automatically maintains. [64] Controlling the interaction of the individual modules may provide that, for the purpose of overall performance control and the control or regulation of the damage-free interaction between the modules by means of a delay between the adjacent modules, a distributed decentralized transfer of the control information is performed by a central clock giving a short time. triggers sequential shutdown of spatially adjacent applicators in order to avoid spark surges and to make existing sparks break off faster.
[65] Ein beliebiges modulares Taktgebermodul kann aufgrund eingestellter Parameter, Sensorinformationen oder auflaufender Messwerte eine kurzzeitige Unterbrechung auslösen und diese Information an benachbarte Module mit der Option der verzögerten Initialisierung gleicher oder reduzierter Abschaltungen weitergeben und damit zur Vermeidung hoher elektromagnetischer Effekte und Stromlasten beitragen, aber auch das Überschlagsrisiko zwischen benachbarten Applikatoren minimieren. [65] An arbitrary modular clock module can cause a momentary interruption due to set parameters, sensor information or accumulating readings and pass this information to neighboring modules with the option of delayed initialization of equal or reduced shutdowns, thereby contributing to the avoidance of high electromagnetic effects and power loads, as well minimize the risk of rollover between adjacent applicators.
[66] Eine generell gehäuft vorkommende Systemanschaltung oder Systemabschaltung einzelner Module kann sequentiell ausgehend von einem Modul mittels verzögerten Impulsen erfol- gen, um die Generatoren zu entlasten bzw. EMV-Probleme zu minimieren. [66] A generally occurring system connection or system shutdown of individual modules can be carried out sequentially starting from a module by means of delayed pulses in order to relieve the generators or to minimize EMC problems.
[67] Eine getaktete Systemleistungsreduktion kann zur Vermeidung von Überlastungen des Gesamtsystems durch Spannungs- oder Stromreduktion mittels primärseitiger Pulsweitenmodulation in den Einzelmodulen in Abhängigkeit von der Gesamtleistungsverteilung (Glättungsfünk- tion mit Spitzenreduktion ohne Anhebung in Tälern) der einzelnen Module erfolgen, sodass die biologische Wirkung maximal bleibt. [67] A clocked system power reduction can be done to avoid overloading the entire system by voltage or current reduction by means of primary-side pulse width modulation in the individual modules depending on the overall power distribution (smoothing function with peak reduction without elevation in valleys) of the individual modules, so that the biological effect maximum remains.
[68] Vorteilhaft ist es, dass bei einem derartigen Gerät auf Gleichstrombasis eine deutlich einfachere Messung von Informationen aus Prozessparametern (Strom, Spannung, Ladezustand, detektierte Funkencharakteristiken etc.) und sekundären Messparametern von Sensoren (z.B. Organ ismenart, -große, -dichte, Untergrund) mittels Kennlinien oder anderweitigen Algorithmen automatisiert in Steuerungs- und Regelungssignale umgesetzt werden kann, um die Leistung der Applikatoren entsprechend Gerätelimitierungen oder Vorgaben der übergeordneten Steuerung und Regelung zu verändern. [68] It is advantageous that in such a DC-based device a much simpler measurement of information from process parameters (current, voltage, state of charge, detected spark characteristics, etc.) and secondary measurement parameters of sensors (eg organ ismenart, -large, density, Underground) by means of characteristic curves or other algorithms can be automatically converted into control and regulation signals to change the performance of the applicators according to device limitations or specifications of the higher-level control and regulation.
[69] Zur Überbrückung von Spitzenleistungen, Leistungslöchern und zum Ausgleich von Lastwechseln des Gesamtsystems können kurzzeitige Zwischenspeichereinheiten für Energie zur Verfügung stehen, die aus schnell endladbaren Stromspeichern bestehen oder aus mechanischen Speichern (Druckluft, Schwungrädern), die Energie in den Gleich- oder Wechselstrombereich einkoppeln. [69] To bridge peak power, power holes, and to compensate for load changes in the overall system, short-term storage units for energy can be available, which consist of fast-dischargeable power storage units or of mechanical energy Saving (compressed air, flywheels), the energy in the DC or AC range couple.
[70] Zusätzlich können zur Energiespeicherung Aggregate vor dem Generator im mechanischen Teil (hohe Schwungmasse) oder im hydraulischen Teil (Druckbehälter) des Systems ge- nutzt werden. [70] In addition, for energy storage units can be used in front of the generator in the mechanical part (high flywheel mass) or in the hydraulic part (pressure tank) of the system.
[71 ] Zur Überbrückung von Spitzenleistungen kann das Gerät auch eine Schwungmasse enthalten, eine kontrollierte Generatorüberlastung kurzzeitig zulassen oder mittels Federkupplungselementen zwischen Generator und Motor hochfrequente Lastwechsel und Resonanzen ausgleichen. [72] Als Energiequelle kann ein Gerät zur Stromerzeugung genutzt werden, wobei dieses aus den folgenden Komponenten bestehen kann: [71] To overcome peak power, the unit can also include a flywheel, allow a controlled generator overload briefly or compensate for high-frequency load changes and resonances by means of spring coupling elements between the generator and motor. [72] A power source can be used as an energy source, which can consist of the following components:
[73] Einem mittels Verbrennungsmotor und Zapfwelle betriebenen Generator oder einem Hydrauliksystem mit Hydraulikmotor und Generator, wobei der Verbrennungsmotor als Kraftwärmekopplung genutzt sein kann, einem Brennstoffzellensystem mit flüssigem oder gasförmi- gern Brennstoff, einem Solarzellensystem, einem Batterie- oder Akkumulatorsystem oder einer festen elektrischen Verbindung mit einem lokalen oder dem gesamten Stromnetz. [73] A combustion engine and PTO driven generator or hydraulic system with a hydraulic motor and generator, which internal combustion engine can be used as cogeneration, a fuel cell system with liquid or gaseous fuel, a solar cell system, a battery or accumulator system or a fixed electrical connection with a local or the entire power grid.
[74] Zur Ermittlung der sekundären Messparameter zur Leistungssteuerung und -regelung des Gesamtsystems und der einzelnen Applikatoren können räumlich oder/und zeitlich auflösende Sensoren verwendet werden, die mit Radarstrahlung räumliche Objekte ober- und unterirdisch sichtbar machen, mit Röntgenspektroskopie eine Oberflächencharakterisierung erlauben, mit Ultraschall räumliche Strukturen und Dichten von Objekten erkennbar machen, im Bereich von 200 - 3500 nm mit aktiven und passiven Systemen auf Linien oder Matrixbasis die Generierung von zwei- und dreidimensionalen Bildern der Umwelt und der Blitzentladungen erlauben, mit aktiven und passiven Fluoreszenzmesssystemen und kombinierten Fluoreszenz- und Laserhö- henmesssystemen spezifisch Organismen und ihre Verteilung sichtbar machen, im Terahertz- Bereich die Oberflächen und Brechungsindizes erfassen, Umweltparameter wie Temperaturen, Luftfeuchte, Regendichte, Taupunkte und Wasserfilmdicken messen, Applikator-Parameter wie Zugkräfte, Verformung, Verschmutzung messen, mit Induktionssystemen metallische Materialien und Wassergehalte in Boden und Organismen lokalisieren, mit Feldstärkemessgeräten die Potentialdifferenz zwischen der Bodenoberfläche und dem Behandlungsbereich berührungsfrei charakterisieren, das Auftreten von Entladungsfunken mit frequenzaufspaltenden Feldmessgeräten, optischen Sensoren, hochfrequenter Induktionsmessung in den Applikatoren oder Schallsensoren detektieren und/oder durch Abtastung deutlich vor der Wirkzone Reaktionszeiten für die Steuerung und Regelung ermöglichen, um einen zeitlichen Verlauf der zukünftigen Energieabnahme zu prognostizieren, wobei diese Daten dazu geeignet sein sollten, die Organismen und Untergrundstrukturen und Störkonturen in Typen, Materialien, physikalischen Eigenschaften und räumlicher Ausdehnung zu klassifizieren und zu quantifizieren und diese Informationen dem Steuerungs- und Regelsystem zur Schaltung und Dosierung der Applikatoren unter Funktions- und Sicherheitsaspekten des Gesamtsystems einschließlich Aktoren zur Verfügung zu stellen. To determine the secondary measurement parameters for power control and regulation of the overall system and the individual applicators spatially or / and time-resolved sensors can be used, which make spatial objects visible with radar above and below ground, with X-ray spectroscopy allow surface characterization, with ultrasound visualize spatial structures and densities of objects in the range of 200 - 3500 nm with active and passive systems on lines or matrix basis allow the generation of two- and three-dimensional images of the environment and the lightning discharges, with active and passive fluorescence measurement systems and combined fluorescence and Laser elevation systems specifically visualize organisms and their distribution, record terahertz surface and refractive indices, measure environmental parameters such as temperature, humidity, rain density, dew points and water film thickness, applicator parameters such as Measure tensile forces, deformation, contamination, use induction systems to locate metallic materials and water contents in soil and organisms, and use field strength measuring instruments to locate the potential difference between the soil surface and the treatment area without contact to detect the occurrence of discharge sparks with frequency-splitting field meters, optical sensors, high-frequency induction measurement in the applicators or sound sensors and / or by sampling well before the active zone reaction times for the control and regulation to predict a time course of future energy decrease, this Data should be suitable for classifying and quantifying the organisms and background structures and interfering contours in types, materials, physical properties and spatial extent and this information the control and regulation system for switching and dosing of the applicators under functional and safety aspects of the entire system including actuators to provide.
[75] Alle Mess- und Prozessdaten können räumlich zugeordnet gespeichert werden und es können räumlich oder zeitlich zugeordnete Daten aus Datenbanken in die Auswertung der Prozessdaten einbezogen werden, wobei die Daten lokal abgelegt und später übertragen werden können, die Daten direkt per Funk oder anderen Femdatensystemen an eine Zentrale übermittelt und dort gespeichert und offline oder online ausgewertet werden können und auch aktuelle und historische Daten nicht nur zur eigenen Prozessoptimierung, sondern auch ftlr anwendungsfremde Verwendungszwecke wie die Erfassung von Boden, Organismen und Umweltparametern und auch für Abrechnungszwecke zur Verfügung stehen können. [75] All measurement and process data can be stored spatially assigned and it can spatially or temporally associated data from databases are included in the evaluation of the process data, the data can be stored locally and transferred later, the data directly by radio or other Femdatensystemen transmitted to a central office and stored there and can be evaluated offline or online and current and historical data not only for their own process optimization, but also for non-application purposes such as the detection of soil, organisms and environmental parameters and also for billing purposes.
[76] Die funktionalen Einheiten können auf einer beweglichen Plattform montiert sein, wobei diese sich autonom auf dem Boden bewegen kann, über einen eigenen Antrieb verfügen oder von einem mit ihr verbundenen Fahrzeug bewegt werden, wobei der Weg durch direkte Steuerung oder Fernsteuerung festgelegt werden kann oder die Plattform sich komplett oder teilweise (z. B. ein Applikatorpol mit Kabel verbunden an einer Drohne) durch die Luft bewegt. [76] The functional units may be mounted on a mobile platform, which may autonomously move on the ground, have their own propulsion or be moved by a vehicle connected to it, the path being determined by direct control or remote control or the platform is moving through the air in whole or in part (eg, an applicator pole connected to a drone cable).
[77] Die Applikatorform kann durch elektrisch isolierende aber bevorzugt thermisch gut lei- tende Abstandshalter gegenüber dem Boden, flexible, seitlich und hinten überkragende Funkenlöschelemente und auch dynamisch erhaltene Abstände gegenüber den Nachbarn (z. B. Schrägform mit variabler Abdeckung) die Interaktionsminimierung unterstützen. [77] The applicator shape can help minimize interaction by providing electrically insulating but preferably thermally well-conducting spacers relative to the floor, flexible spark-extinguishing elements protruding laterally and rearwardly, and also dynamically obtained distances to the neighbors (eg oblique shape with variable coverage).
[78] Vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt die Figur 1 einen Gesamtüberblick über die modularen Einheiten, Figur 2 ein Einzelmodul mit dessen Aufbau, Figur 3 den Fluss von großen Fehlströmen, [78] Advantageous embodiments are shown in the drawing. FIG. 1 shows an overall view of the modular units, FIG. 2 shows a single module with its construction, FIG. 3 shows the flow of large fault currents,
Figur 4 die Wirkungsweise des Gleichrichters auf die Minimierung von Fehlströmen, FIG. 4 shows the mode of action of the rectifier on the minimization of fault currents.
Figur 5 die Wirkungsweise zusätzlicher optionaler Dioden, FIG. 5 shows the mode of action of additional optional diodes;
Figur 6 die Minimierung der Interaktion von Modulen an Phasenapplikatoren, FIG. 6 the minimization of the interaction of modules with phase applicators,
Figur 7 die Verschaltung der Erdungsapplikatoren, FIG. 7 the connection of the earthing applicators,
Figur 8 die Kontrolle der Spannung, FIG. 8 shows the control of the voltage,
Figur 9 die Steuerung der verzögerten Signalausbreitung zwischen Modulen, FIG. 9 shows the control of the delayed signal propagation between modules,
Figur 10 die Verschiebung von Leistung auf besonders stark mit Organismen besetzte Flächen, FIG. 10 shows the shift of power to particularly heavily occupied areas with organisms,
Figur 1 1 die Umsetzung besonders kompakter Applikatoren, FIG. 11 shows the implementation of particularly compact applicators,
Figur 12 wie durch Schneidscheiben ein Pol sehr schmal umgesetzt wird, FIG. 12 shows how a pole is very narrowly implemented by cutting disks,
Figur 13 die Funktion eines Ringapplikators, FIG. 13 shows the function of a ring applicator,
Figur 14 die Auswirkungen verschiedener Modulverschaltungen und FIG. 14 shows the effects of different module interconnections and
Figur 15 die Behandlung mit Applikatoren bei verschiedenen Pflanzenhöhen. Figure 15 shows the treatment with applicators at different plant heights.
[79] Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist eine Vorrichtung 1 mit mehreren Applikatoren 2 vorne an einem Traktor 3 befestigt. Der vom Generator 4 (hinten am Traktor) erzeugte Strom wird als normaler Wechselstrom zu den einzelnen kompakten Applikatormodu- len 5 nach vorne geleitet und dort in einer Hochspannungsversorgung 6 in Hochspannung umgesetzt und jeweils einem Applikator zugeordneten Hochspannungsversorgungsmodul 7 zugeführt. Das Fahrzeug fährt über sehr unterschiedlich mit Organismen besetzte Flächen 8, 9, wobei in Fahrtrichtung rechts eine kontinuierlich sehr dicht besetze Fläche 10 besteht. Bei größeren Arbeitsbreiten sind Applikatoren auch seitlich und hinter dem Traktor sinnvoll. [79] In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a device 1 with a plurality of applicators 2 is fastened to the front of a tractor 3. The current generated by the generator 4 (rear of the tractor) is forwarded as normal alternating current to the individual compact applicator modules 5 to the front and converted there into high voltage supply 6 into high voltage and supplied to an applicator associated high-voltage supply module 7. The vehicle travels over very differently occupied with organisms surfaces 8, 9, wherein in the direction of travel on the right a continuously very densely occupied surface 10. For larger working widths applicators are also useful on the side and behind the tractor.
[80] Bei dem in Figur 2 gezeigten Hochspannungsversorgungsmodul 7 werden die 1-3 Phasen (hier nur eine gezeigt) der Energieversorgung nach Schadfrequenzeliminierung (EMI Filter) 1 1 und Phasenkorrektur (PFC) 12 mit dem Gleichrichter 13 gleichgerichtet. Danach erfolgt über einen Kondensator 14 die Glättung von starken Schwankungen, welche im Beispiel auf eine Ii- Brücke zur Erzeugung der Hochfrequenz zurückgeführt werden können. Je nach Betriebszustand und Modulierungsart kann die durch einen Mikrocontroller 23 gesteuerte, ggf. zusätzlich an ein externes Kontrollsystem angeschlossene H-Brücke des Brückengleichrichters 15, mit der von ihr erzeugten annähernden Rechteckspannung sowohl die Spannung als auch die mittlere Stromstärke über einen Frequenzfilter 16 an den Widerstand des Applikatorsystems anpassen. Im Transformator 17 wird die hochfrequente Rechteckspannung in Hochspannung umgesetzt und anschließend nach einer Gleichrichtung und Teilglättung in einem Gleichrich- ter/Kondensatormodul 18 auf den Phasenapplikator 19 und den Erdungsapplikator 20 gegeben, die die Organismen 21 und ggf. den Boden 22 berühren. Der schematisch geerdete Erdungsapplikator 20 ist bei allen Hochspannungsversorgungsmodulen 7 durchverbunden und hat annähernd Erdpotential. Der Transformator 17 ist hochohmig auf der Sekundärseite geerdet. [80] In the case of the high-voltage supply module 7 shown in FIG. 2, the 1-3 phases (here only one shown) of the energy supply after damage frequency elimination (EMI filter) 1 1 and phase correction (PFC) 12 rectified with the rectifier 13. Thereafter, via a capacitor 14, the smoothing of strong fluctuations, which can be attributed in the example to an Ii bridge for generating the high frequency. Depending on the operating state and Modulierungsart controlled by a microcontroller 23, possibly additionally connected to an external control system H-bridge of the bridge rectifier 15, with the approximate square-wave voltage generated by it, both the voltage and the average current through a frequency filter 16 to the resistor of the applicator system. In the transformer 17, the high-frequency square-wave voltage is converted into high voltage and then, after a rectification and partial smoothing in a rectifier / capacitor module 18, applied to the phase applicator 19 and the grounding applicator 20 which touch the organisms 21 and possibly the bottom 22. The schematically grounded grounding applicator 20 is interconnected in all high voltage power supply modules 7 and has approximately ground potential. The transformer 17 is grounded high impedance on the secondary side.
[81 ] Die Figur 3 zeigt den Fluss von großen Fehlströmen von einem Phasenapplikator 31 eines unter Spannung stehenden Moduls 30 (unten 5000 V) durch die benachbarten Phasenapplikato- ren 32 mit sehr kurzer Bodenpassage 34 durch die gut leitende Sekundärwicklung 35 des Nachbarmoduls 36 (0 V) und sein Applikatorpaar 37, 38, welches zurzeit abgeschaltete ist oder wegen eines Nulldurchgang des Wechselstroms als weitgehend spannungsfrei angesehen werden kann. Es fließt kein bis kaum Strom durch den Boden 40 (offener Pfeil 39). [82] Die Figur 4 zeigt die Wirkungsweise von Gleichrichtern 50, 51 auf die Minimierung von Fehlströmen bei benachbarten Applikatoren52, 53. Durch den Gleichrichter 50 kann durch ein zurzeit abgeschaltetes oder wegen der Pulsation weitgehend spannungsfreies Applikatorpaar (0 V) nur wenig Leistung bis zur Höhe des generell klein gehaltenen Glättungskondensators fließen. Der Hauptstrom fließt durch den Boden zwischen den Applikatoren des unter Spannung stehenden Applikatorpaares (fett schraffiert). [81] FIG. 3 shows the flow of large fault currents from a phase applicator 31 of a voltage-carrying module 30 (below 5000 V) through the adjacent phase applicators 32 with a very short ground passage 34 through the well-conducting secondary winding 35 of the neighboring module 36 (FIG V) and its applicator pair 37, 38, which is currently switched off or because of a zero crossing of the alternating current can be regarded as largely de-energized. There is hardly any current flowing through the bottom 40 (open arrow 39). FIG. 4 shows the mode of action of rectifiers 50, 51 for the minimization of fault currents in adjacent applicators 52, 53. The rectifier 50 can produce only a small amount of power up to the moment when the applicator pair (0 V) is currently switched off or due to the pulsation Height of the generally small smoothing capacitor flow. The main stream flows through the bottom between the applicators of the pair of applicators under tension (bold hatched).
[83] Die Figur 5 zeigt die Wirkungsweise zusätzlicher optionaler Dioden 60, 61 insbesondere bei für mehrere Module elektrisch leitend verbundener Erdungsapplikatoren 62, 63 zur Eliminierung von allen Rückströmen 64 in den Kondensator 65. In vielen Fällen kann auf eine der Dioden 60, 61 verzichtet werden. [84] Die Figur 6 zeigt die Minimierung der nichttrivialen elektrischen Interaktion von Modulen 70, 71 an direkt benachbarten Phasenapplikatoren 72, 73 und 74, 75 durch den Einsatz von höhenselektiven Applikatoreinheiten. Nur wenn Pflanzen/Organismen in einem Stromkreis direkt oder indirekt von beiden Phasenapplikatoren 72 und 73 oder 74 und 75 kontaktiert werden, kann ein Stromfluss stattfinden. In diesem Fall wirkt der scheinbare Fehlstrom jedoch auf die berührten Pflanzen/Organismen 76, 77. [85] Die Figur 7 zeigt die Verschaltung der Erdungsapplikatoren 80, 81 benachbarter Phasenapplikatoren 82 bis 89 mit in dieser Abbildung zwei räumlich getrennten und nicht leitend verbundene Erdungsapplikatoren 80, 81 zur Minimierung von nicht-trivialen, oft hochfrequenten Interaktionen durch die Verlängerung von Erddurchgangsstrecken benachbarter Phasen- Applikatormodule. [86] Die Figur 8 zeigt auf der linken senkrechten Achse 94 die Spannung 90 in Volt und die Leistung 92 in VA, auf der rechten senkrechten Achse 95 den Strom 93 in A und auf der waagerechten Achse 96 den Widerstand in Ohm Daraus ergibt sich, dass die Kontrolle der Spannung 90 einen weiten Bereich mit maximaler Leistung (Plateau 91) erlaubt, statt nach dem ohmschen Gesetz einen einzigen Arbeitspunkt mit maximaler Leistung zu haben. Bei zu geringem Wider- stand muss die Leistung 92 abfallen, da der Strom 93 aus technischen Gründen z. B. mittels der modulierenden H-Brücke begrenzt wird. Bei sehr hohen Widerständen kann durch angepasste Modulation im Transformator die Spannung 90 auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt werden, wobei die Leistungsabnahme dann akzeptiert werden muss. FIG. 5 shows the mode of action of additional optional diodes 60, 61, in particular in the case of grounding applicators 62, 63 electrically connected for a plurality of modules, for the elimination of all return currents 64 into the capacitor 65. In many cases, one of the diodes 60, 61 is dispensed with become. [84] Figure 6 shows the minimization of non-trivial electrical interaction of modules 70, 71 on directly adjacent phase applicators 72, 73 and 74, 75 through the use of height-selective applicator units. Only when plants / organisms in a circuit are contacted directly or indirectly by both phase applicators 72 and 73 or 74 and 75 can current flow occur. In this case, however, the apparent leakage current acts on the contacted plants / organisms 76, 77. [85] FIG. 7 shows the interconnection of the grounding applicators 80, 81 of adjacent phase applicators 82 to 89 with two spatially separate and nonconductive grounding applicators 80 in this figure , 81 for minimizing non-trivial, often high frequency interactions by extending continuity across adjacent phase applicator modules. FIG. 8 shows on the left vertical axis 94 the voltage 90 in volts and the power 92 in VA, on the right vertical axis 95 the current 93 in A and on the horizontal axis 96 the resistance in ohms. that the control of the voltage 90 allows a wide range of maximum power (plateau 91), instead of having a single operating point with maximum power according to Ohm's law. If resistance is too low, the power 92 must drop, because the current 93 for technical reasons z. B. is limited by means of the modulating H-bridge. With very high resistances, the voltage 90 can be limited to a maximum permissible value by means of adapted modulation in the transformer, the power decrease then having to be accepted.
[87] Die Figur 9 zeigt die Steuerung der verzögerten Signalausbreitung über der Zeitachse 100 zwischen Modulen 101 bis 1 10 (Leistungsänderung bei Gesamtlimitierung, Funkenunterdrückung, Abschalten, Einschalten etc.). Im gezeigten Beispiel ist eine zeitliche Statusänderung über 13 Applikatoren (senkrecht 1 1 1 bis 123) dargestellt. Das System wird eingesetzt, um die Gesamtleistungsveränderungen zum Schutz der Stromversorgung zeitlich begrenzt zu halten, benachbarte Applikatoren 1 1 1 bis 123 mit möglichst ähnlichen Potentialen zu versehen (Ver- minderung von Querübersprüngen) und auf ein zentrales Steuerungs- und Regelungssystem verzichten zu können. Links in Figur 9aist gezeigt, wie kurzzeitige Veränderungen oder Statusüberprüfungen vom mittleren Modul 1 17 als Standardtrigger begonnen werden und sich mit einer Verzögerung durch Triggerung der Nachbar-Applikatoren ausbreiten, sodass die Veränderungswelle sich nach außen bewegt. In der Mitte ist in Figur 9b gezeigt, wie auch dauerhafte Ände- rungen in gleicher Form getriggert werden, um die Lastwechsel zeitlich zu entschärfen und den Einzelmodulen 101 bis 1 10 z.B. die Möglichkeit zu geben, z. B. nur im Nulldurchgang oder einem anderen elektrisch bevorzugten Zustand ihren Status zu ändern. Rechts in Figur 9c ist ge- zeigt, dass, wenn situationsbedingte Triggerungen (z.B. akute sensordetektierte Blitzbekämpfung) an einem beliebigen Applikator beginnen, auch solche Statusänderungswellen nach außen weitergegeben werden können. Treffen zwei gegenläufige Wellen aufeinander, löschen sich diese aus (nicht gezeigt). [88] Die Figur 10 zeigt die Verschiebung von Leistung auf besonders stark mit Organismen besetzte kontinuierliche Flächen. Links in Figur l Oaist gezeigt, dass jedes Modul (großes Rechteck 130 bis 133) mit einem elektrisch in zwei oder mehr Teile geteilten Phasenapplikator (links vom Modul gezeichnete schmale Rechtecke 134 bis 137) verbunden ist. Die Erdungsapplikato- ren (schmale Rechtecke 134 bis 137 links der Module 130 bis 133) sind im gezeichneten Fall ungeteilt und alle miteinander verbunden. Die Figur 10b in der Mitte zeigt, dass zur Konzentration der elektrischen Leistung auf besonders dicht besetzte Bereiche (mit Doppel-T markierter Bereich 138 bis 139), die Applikatoren so umgeschaltet werden, dass die beiden unteren Module 132 und 133 jeweils nur noch einen halb so breiten Applikator 142, 143 beaufschlagen und die weitern Module die weiteren Applikatoren zusätzlich übernehmen. Damit wird im Beispiel die Nennleistung auf den Phasenapplikatoren verdoppelt. Zusätzlich können die Erdungsappl ikato- ren teilweise abgeschaltet werden. Dadurch wird der Nennstrom im noch kontaktierten Bereich in diesem Beispiel sogar vervierfacht. [87] FIG. 9 shows the control of the delayed signal propagation over the time axis 100 between modules 101 to 110 (power change in total limitation, spark suppression, shutdown, switch on, etc.). In the example shown, a temporal status change over 13 applicators (vertical 1 1 1 to 123) is shown. The system is used to keep the total power changes to protect the power supply for a limited time, adjacent applicators 1 1 1 to 123 to provide as similar potential (reduction of cross overshoot) and to be able to dispense with a central control system. On the left in Figure 9a, it is shown how transient changes or status checks are initiated by the center module 17 as a standard trigger and propagate with a delay by triggering the neighboring applicators so that the change wave moves outward. In the middle is shown in Figure 9b, as well as permanent changes are triggered in the same form in order to defuse the load changes in time and the individual modules 101 to 1 10 eg to give the opportunity, for. B. only in the zero crossing or another electrically preferred state to change their status. On the right in FIG. 9c is shown shows that when situation-based triggering (eg acute sensor-detected lightning strike) on any applicator begin, even such status change waves can be passed to the outside. If two opposing waves meet, they cancel each other out (not shown). [88] Figure 10 shows the shift of power to particularly heavily occupied with organisms continuous areas. On the left in Figure 1, it is shown that each module (large rectangle 130-133) is connected to a phase applicator electrically divided into two or more parts (narrow rectangles 134-137 drawn to the left of the module). The earthing applicators (narrow rectangles 134 to 137 on the left of the modules 130 to 133) are undivided in the illustrated case and are all connected to one another. FIG. 10b in the middle shows that in order to concentrate the electric power in particularly densely populated areas (regions marked with double T, regions 138 to 139), the applicators are switched so that the two lower modules 132 and 133 each only have one half apply as broad applicator 142, 143 and the further modules take over the other applicators in addition. Thus, in the example, the nominal power on the phase applicators is doubled. In addition, the earthing applicators can be partly switched off. As a result, the rated current in the still contacted area is even quadrupled in this example.
[89] Die Figur 1 1 zeigt, wie die Kompaktheit der Applikatoren aus einem möglichst geringen Abstand z.B. zwischen den Pluspolen der Applikatoren verschiedener Module resultiert. Hier auf zwei für die Wirkungshomogenität wichtigen eng nebeneinander liegenden Applikatorbalken 201 und 202 gezeichnet (L3 und L4) und dem kleinen oder durch oberirdische Pflanzen- /Organismenteile überbrückbaren Bereich 203 zwischen verschiedenartigen Polen 204 (hier zum gebrückten Minuspol L2). Darüber hinaus ist der Minuspol L2 der gemeinsame Minuspol aller Elektromodule 205 bis 216 (hier je 6 auf L3 und L4) (Brückung gestrichelt symbolisiert). Diese breite Koppelung vieler Applikatoreinheiten sichert den steten und widerstandsarmen Bodenkontakt und ermöglicht die Einleitung von rückfließendem Strom durch große widerstandarme Pflanzen/Organismen weit höher, als dies ein einzelnes Modul mit seinem schmalen Applikator auf L3 oder L4 könnte. [89] FIG. 11 shows how the compactness of the applicators is spaced as close as possible, e.g. between the plus poles of the applicators of different modules results. Here drawn on two for the homogeneity of action important closely adjacent Applikatorbalken 201 and 202 (L3 and L4) and the small or by aboveground plant / organism parts bridgeable region 203 between different poles 204 (here to the bridged negative pole L2). In addition, the negative pole L2 is the common negative terminal of all electrical modules 205 to 216 (here each 6 on L3 and L4) (bridging symbolized by dashed lines). This broad coupling of many applicator units ensures consistent and low-resistance contact with the soil, and allows the introduction of backflow through large low-resistance plants / organisms much higher than a single module could with its narrow applicator on L3 or L4.
[90] Die Figur 12 zeigt, dass bei räumlich beengten Verhältnissen für den Minuspol (L2-), wie dies bei höhenselektiven Applikationen 301 und 302 (L3 und L4 haben keine Bodenkontakt sondern berühren nur hohe Pflanzen/Organismen, siehe Querschnittszeichnung unten) der Fall ist, der Minuspol (L2-) durch Schneidscheiben 303 in den Boden sehr schmal umgesetzt wird, was aber eine Überbrückung des Minuspols (L2-) zwischen Applikatoren 301 und 302 zwingend erfordert, wenn trotzdem nur ein schmaler Bodenstreifen berührt werden darf. FIG. 12 shows that in space-constrained conditions for the negative pole (L2-), as in height-selective applications 301 and 302 (L3 and L4 have no ground contact but only touch tall plants / organisms, see cross-sectional drawing below) is, the negative pole (L2-) is converted by cutting discs 303 in the ground very narrow what but a bridging of the negative pole (L2-) between applicators 301 and 302 mandatory required, if nevertheless only a narrow strip of ground may be touched.
[91 ] Die Figur 13 zeigt wie ein Ringapplikator 400 mit erdnahem Potential 401 und mit Brückung 403 (gestrichelt dargestellt) entgegengesetzt gepolte Applikatoren 404 bis 406 (mit erd- fernem Hochspannungspotential) mehrerer Module (Aufsicht) umschließt. Sobald ein sehr gut leitender Gegenstand (diagonaler Gegenstand 407) den erdfernen Pol 404 bis 406 durch Bewegung der Gesamteinheit berührt, berührt er automatisch auch den erdnahen umschließenden Pol 401 und der entstehende Kurzschluss führt zum sicheren Abstellen des Gerätes, ohne dass Bereiche außerhalb des umschließenden Pols 401 unter Hochspannung gesetzt werden. [92] Die Figur 14 zeigt, wie sich verschiedene Modulverschaltungen bzw. das Fehlen von einzeln steuerbaren Modulen auswirken. Im oberen Bereich, der Figur 14a stellen die 4 Rechtecke 501 bis 504 die zu behandelnde Fläche dar mit den Pflanzen 505 bis 510 als Ellipsen. Die beiden Balken 5 1 1 und 512 im Mittelbereich neben den Fahrtrichtungspfeil 513stellen die Applikatorbalken dar entweder unsegmentiert bzw. gebrückt in Figur 14a oder in den Figuren 14b und 14c in einzelne Module unterteilt. Die Flächen darunter zeigen die behandelte Fläche und die behandelten Pflanzen, wobei eine dichtere Schraffur jeweils einer höheren applizierten Energiemenge entspricht. FIG. 13 shows how a ring applicator 400 with potential 401 close to the earth and with bridging 403 (illustrated by dashed lines) comprises oppositely poled applicators 404 to 406 (with high-voltage potential at ground level) of several modules (top view). As soon as a very good conductive object (diagonal object 407) touches the remote pole 404 to 406 by movement of the entire unit, it also automatically touches the near-earth enclosing pole 401 and the resulting short circuit leads to safe shutdown of the device, without areas outside the enclosing pole 401 be placed under high voltage. FIG. 14 shows how various module interconnections or the absence of individually controllable modules have an effect. In the upper area of FIG. 14a, the four rectangles 501 to 504 represent the area to be treated with the plants 505 to 510 as ellipses. The two bars 5 1 1 and 512 in the central area next to the direction of travel arrow 513 represent the applicator bars either unsegmented or bridged in FIG. 14 a or in FIGS. 14 b and 14 c divided into individual modules. The areas underneath show the treated area and the treated plants, with denser hatching corresponding to a higher applied amount of energy.
[93] Die Figur 14 a zeigt ein nicht vorteilhaftes Konzept ohne getrennt steuerbare Module. Entsprechend dem Ohm'schen Widerstand ziehen die großen Pflanzen (Ellipsen) 510 gegenüber der Hauptfläche mit kleinen Pflanzen 505 bis 509 die größte Energiedichte zusammen, sodass die Fläche insgesamt ungleichmäßig behandelt wird und sehr vereinzelt stehende Pflanzen am meisten Energie erhalten. [93] FIG. 14 a shows a non-advantageous concept without separately controllable modules. According to the ohmic resistance, the large plants (ellipses) 510 collect the largest energy density with small plants 505 to 509 in relation to the main surface, so that the surface is treated unevenly and very isolated plants receive the most energy.
[94] Die Figur 14b zeigt ein vorteilhaftes System mit Einzelmodulen, wobei der Erdungsap- plikator gebrückt ist und dementsprechend als eine Einheit wirkt. Hier bekommt die Gesamtflä- che jeweils eine gesicherte, gleichmäßige Dosis, die am einheitlichen Grauton zu erkennen ist. Die großen Pflanzen erhalten jedoch bedingt durch den gebrückten Applikator eine deutlich höhere Dosis. Damit wird bei heterogenem Bewuchs eine sichere Behandlung kleiner Pflanzen, aber auch eine stärkere Behandlung großer Pflanzen, die zur Kontrolle nötig ist, sichergestellt, ohne das Sensorik benötigt wird. [95] Die Figur 14 c zeigt eine Konfiguration mit ungebrückten Modulen, bei denen aber jeweils der Stromkreis immer ausreichend geschlossen ist. In diesem Fall kommt es zu einer extrem gleichmäßigen Energieverteilung, die z. B. für Sikkationen vorteilhaft sein kann. [94] FIG. 14b shows an advantageous system with individual modules, wherein the grounding applicator is bridged and accordingly acts as a unit. Here, the total area receives a secured, even dose, which can be recognized by the uniform gray tone. However, due to the bridged applicator, the large plants receive a significantly higher dose. This ensures a safe treatment of small plants in heterogeneous growth, but also a stronger treatment of large plants, which is necessary for the control, without the need for sensor technology. FIG. 14 c shows a configuration with unused modules, in which, however, the circuit is always sufficiently closed. In this case, it comes to an extremely uniform energy distribution, the z. B. may be advantageous for siccations.
[96] Die Figur 15 zeigt, dass bei höhenselektiver Applikation die Pflanzendichte alleine nicht eine sichere Stromleitung garantiert, da beide Applikatoren 601 und 602 in der Luft hängen, da nur hohe Pflanzen 603 bis 605 behandelt, niedrige Pflanzen 606 und 607 aber geschont werden sollen. Sind beide Pole wie in Figur 15 a gezeigt, immer mit hohen Pflanzen 603 bis 605 in Kontakt, fließt Strom. Gibt es wenige hohe Pflanzen 603 und 604 - wie in Figur 15 b gezeigt - ist der Stromkreis öfters unterbrochen und es werden auch nicht alle hohen Pflanzen 603 und 604 be- handelt. FIG. 15 shows that with height-selective application, the plant density alone does not guarantee a secure power line, since both applicators 601 and 602 hang in the air, since only tall plants 603 to 605 are treated, but low plants 606 and 607 are to be spared , If both poles are in contact with tall plants 603 to 605 as shown in FIG. 15 a, current flows. If there are only a few tall plants 603 and 604-as shown in FIG. 15b-the circuit is often interrupted and not all the tall plants 603 and 604 are treated either.
[97] Wird zusätzlich zum oberen Applikator 601 und 602 noch ein weiterer Applikator 608 mit permanentem Kontakt zum Boden 609 installiert, ist der Stromkreis gesichert, aber die doppelte Effizienz der Stromdurchleitung durch Pflanzen wie in der Figur 15a gezeigt geht verloren, wenn der untere Applikator 608 permanent mit dem Boden 609 im Kontakt steht und nicht nur nach Freischaltung (z.B. sensorgesteuert oder alternierend als Vergleichstest, wenn mehr Strom fließt) oder durch einen anzupassenden Zusatzwiderstand (beide durch die Raute 610 symbolisiert). [97] If, in addition to the top applicator 601 and 602, another applicator 608 with permanent contact to the bottom 609 is installed, the circuit is secured, but twice the efficiency of power passing through plants as shown in Figure 15a is lost when the bottom applicator 608 permanently in contact with the bottom 609 and not only after activation (eg sensor-controlled or alternating as a comparison test when more current flows) or by an additional resistance to be adapted (both symbolized by the diamond 610).

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Vorrichtung mit mehreren Applikatorpaaren ( 19, 20) und einer Spannungsversorgung (6) für die Applikatorpaare (19,20), dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung (6) mehrere jeweils einem Applikatorpaar ( 1 9,20) zugeordnete Hochspannungsver- sorgungsmodule (7) aufweist und die Leistung eines Hochspannungsversorgungsmoduls (7) maximal 50 % der Leistung der Hochspannungsversorgung (6) aufweist. 1 . Device having a plurality of applicator pairs (19, 20) and a power supply (6) for the applicator pairs (19, 20), characterized in that the power supply (6) has a plurality of high-voltage power supply modules (7) each assigned to an applicator pair (1 9, 20). and the power of a high voltage power supply module (7) has a maximum of 50% of the power of the high voltage power supply (6).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung eines Hochspannungsversorgungsmoduls (7) weniger als 20 kW aufweist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the power of a high voltage power supply module (7) has less than 20 kW.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsmodule (7) mit Gleichstrom versorgt werden. 3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the high voltage supply modules (7) are supplied with direct current.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsmodule (7) mit einer Spannung in einem Bereich zwischen 100 und 600 V versorgt werden. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the high voltage supply modules (7) are supplied with a voltage in a range between 100 and 600 V.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsbreiten der Applikatoren (19) im Bereich zwischen 1 und 50 cm liegen. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the working widths of the applicators (19) are in the range between 1 and 50 cm.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikatoren (19 20) verschiedener Hochspannungsversorgungsmodule (7) elektro- physikalisch und steuerungstechnisch getrennt sind, indem die Hochspannung auf der Sekundärseite eines Transformators (17) im Hochspannungsversorgungsmodul (7) mit einem Brückengleichrichter (15) oder vergleichbaren die Stromrichtung beeinflussenden Vorrichtungen gleichgerichtet wird. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the applicators (19 20) of different high voltage supply modules (7) are electro-physically and control technology separated by the high voltage on the secondary side of a transformer (17) in the high voltage supply module (7) with a Bridge rectifier (15) or similar devices affecting the current direction is rectified.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Applikatoren (19, 20) von verschiedenen Hochspannungsversorgungsmodulen (7) an einem Pol (19 oder 20) elektrisch leitend miteinander zu einem kompakten Großapplikator mit erniedrigtem Übergangswiderstand verbunden sind. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that applicators (19, 20) of different high voltage supply modules (7) to a pole (19 or 20) are electrically conductively connected together to form a compact large applicator with reduced contact resistance.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Hochspannung eines Hochspannungsversorgungsmoduls (7) sekundärseitig hochohmig geerdet ist. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the high voltage of a high voltage power supply module (7) is grounded on the secondary side high impedance.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsmodule (7) jeweils einen eigenen Mikrokontroller (23) aufweisen. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the high-voltage supply modules (7) each have their own microcontroller (23).
10. Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung und der Strom am Hochspannungsver- sorgungsmodul (7) von einem Microcontroller zur Leistungsmaximierung bei in einem vorgegebenen Arbeitsbereich in Relation zum funktionell vorgegebenen Arbeitswiderstandsbereich zwischen den Applikatoren (Widerstandbereich Böden und Pflanzen) automatisch limitiert wird oder die Leistung auf einen Maximalwert eingestellt wird, mit dem Ziel, über einen weiten Widerstandbereich möglichst die eingestellte bzw. von der Sensorik festgelegte Leistung abzugeben, um immer die Wirkung auf die Organismen zu optimieren und gleichzeitig den Transformator vor Überlastung durch zu hohe Ströme oder Spannungen zu schützen. 10. A method of using a device according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage and the current at the Hochspannungsver- sorgungsmodul (7) of a microcontroller to maximize power in a given workspace in relation to the functionally predetermined working resistance range between the applicators (resistance range Soils and plants) is automatically limited or the power is set to a maximum value, with the aim over a wide range of resistance as possible the set or set by the sensor power to always optimize the effect on the organisms and at the same time before the transformer Overload due to excessive currents or voltages.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einsatzes Hochspannungsversorgungsmodulen ( 130-133) Erdungsappl ikatoren (134-137) oder Phasenapplikatoren (142, 143) für die maximale Leistungsabgabe in einem Applikationsbereich (138-141 ) unterschiedlich zugeordnet werden. 1 1. A method according to claim 10, characterized in that during use high voltage supply modules (130-133) Erdungsappl ikatoren (134-137) or phase applicators (142, 143) for the maximum power output in an application area (138-141) are assigned differently.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich jedes Hoch- spannungsversorgungsmodul entsprechend vorgegebenen Kennlinien in Abhängigkeit der noch frei verfügbaren Gesamtleistung im Rahmen einer vorgegebenen Gesamtleistung der Hochspannungsversorgung selbst auf einen Leistungsbereich reguliert. 12. The method of claim 10 or 1 1, characterized in that each high voltage supply module according to predetermined characteristics depending on the still freely available total power within a given total power of the high voltage supply itself regulated to a power range.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsmodule zumindest auch auf der Basis von Sensor- und Datenbankinformationen gesteuert werden. 13. The method according to any one of the preceding method claims, characterized in that the high-voltage power supply modules are controlled at least on the basis of sensor and database information.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsversorgungsmodule sensorisch ausgelöst oder von einer zentralen Computereinheit getriggert kurzzeitig abgeschaltet werden. 14. Method according to one of the preceding method claims, characterized in that the high-voltage supply modules are triggered by sensors or triggered by a central computer unit for a short time.
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