WO2024078766A1 - Verfahren zur reduktion von ungewollten spannungsüberschlägen bei elektro-behandlungen von pflanzen - Google Patents

Verfahren zur reduktion von ungewollten spannungsüberschlägen bei elektro-behandlungen von pflanzen Download PDF

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WO2024078766A1
WO2024078766A1 PCT/EP2023/070737 EP2023070737W WO2024078766A1 WO 2024078766 A1 WO2024078766 A1 WO 2024078766A1 EP 2023070737 W EP2023070737 W EP 2023070737W WO 2024078766 A1 WO2024078766 A1 WO 2024078766A1
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voltage
electrical
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plants
peak
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PCT/EP2023/070737
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian Effey
Original Assignee
crop.zone GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing unwanted voltage flashovers during electrical treatments of plants, in particular during desiccation of field crops, for green manure control or for weed control.
  • the invention further relates to a treatment device for electrical treatment of plants, a carrier vehicle with such a treatment device and a kit containing components of such a treatment device.
  • Desiccation is a process in agriculture in which crops are killed with desiccants to speed up ripening. It makes harvesting easier and promotes the ripening of crops. This chemical desiccation imitates the natural drying process of wilting of annual crops when the fruit ripens, in which above-ground, green plant parts and roots and other plant parts close to the surface dry out.
  • a welcome side effect is the simultaneous killing of weeds, whose still green plant parts would otherwise be harvested with grain, for example, and would increase the moisture content of the harvested crop, and whose seed loss or further growth can increase the weed density in the fields.
  • Field crops are crops that are grown in fields.
  • Field crops include cereals, root crops, pulses, oilseeds, and green crops that are used as animal feed or to generate energy, such as silage maize.
  • Green manure is a natural method in agriculture for soil cover and improvement. It primarily refers to the targeted cultivation and subsequent killing of plants that are not harvested but are used, for example, for erosion protection, nutrient security or soil improvement. remain on the field for saturation/humus formation.
  • Catch crops can also be used for this purpose in the final phase of use.
  • a catch crop is a crop that is grown between other crops that are used for primary use as green manure or for use as animal feed.
  • Control of weeds regardless of location is the method generally described as weed control, in which any plants that are not wanted at the current growth location (field, meadow, pasture, traffic area, building parts or others) at a chosen time for functional or aesthetic reasons are treated by suitable methods, in this case electrophysical methods, in such a way that they die completely or are significantly weakened or inhibited in their further growth or are reset to an earlier stage.
  • direct electrical current for the electro-treatment of plants is known, for example, from US 2,007,383 and WO 2019/052591 A1, while the use of direct or alternating electrical current is known, for example, from WO 2018/095450 A1 or WO 2018/050142 A1.
  • two metallic applicators are used to apply electrical current to plants in order to at least keep the electrical resistance at the contact point as low as possible.
  • Such applicators are also known as long applicators (long-range applicators, also tongue applicators or LRB, from English “Long Range Blade”). Such applicators have a distance of 0.8 m to 1 m, for example. However, short applicators (SRA - for English: Short Range Blade) can also be used, the distance of which is in the range of 0.1 m to 0.5 m.
  • the circuit is not closed by a second contact on plants with the opposite pole, but by electrodes cutting into the ground.
  • a procedure is known, for example, from WO 2016 / 016627 A1, where an electrical voltage with a minimum frequency of 18 kHz and a peak-to-valley voltage of at least 1000 V is used.
  • unwanted voltage flashovers e.g. in the form of electric arcs.
  • These unwanted voltage flashovers can occur between two applicators of an applicator unit, but also between applicators of neighboring applicator units.
  • the object of the invention is achieved by a method for reducing unwanted voltage flashovers during electrical treatments of plants, in particular during desiccation of crops, for green manure control or for weed control, at least with the step:
  • an electrical voltage with a peak-to-valley value of less than 1000 V to plants, wherein the electrical voltage is a rectified and smoothed direct current voltage which is composed additively of a constant direct current value and a residual ripple value, wherein the residual ripple value fluctuates with the peak-to-valley value between a maximum value and a minimum value.
  • the peak-to-valley value (formerly peak-to-peak value) is the range of fluctuation of the electrical voltage from the lowest value (including negative values) to the highest value during a period. In other words, it corresponds to the difference between a maximum value and a minimum value of the electrical voltage.
  • the peak-valley value within a period is less than 1000 V, for example, the number of unwanted voltage flashovers accompanied by arcs between two applicators of an applicator unit, especially between applicators of adjacent applicator units, can be significantly reduced.
  • the electrical voltage can have a frequency between 60 kHz and 300 kHz, such as 60 kHz to 100 kHz. This reduces arcing between the applicators and the plant because the voltage fluctuations are small due to the low peak-valley values and the electrical voltage is therefore more homogeneous.
  • the electrical voltage is a rectified and smoothed direct voltage.
  • a direct voltage is an electrical voltage in which there is no change of sign.
  • the rectified and smoothed voltage can be provided by a bridge rectifier, such as a full-bridge rectifier, which is smoothed by one or more downstream smoothing capacitors.
  • the rectified and smoothed direct voltage is thus made up of a constant direct value and a residual ripple value, with the residual ripple value fluctuating between a maximum value and a minimum value. The difference between the maximum value and the minimum value then corresponds to the peak-valley value.
  • the residual ripple can assume values of up to 10% and lie in the frequency range from 20 kHz to 200 kHz, from 20 kHz to 300 kHz, or from 20 kHz to 500 kHz.
  • the number of unwanted voltage flashovers accompanied by arcs between two applicators of an applicator unit, in particular between applicators of adjacent applicator units, can be significantly reduced if such a rectified and smoothed direct voltage is used as the electrical voltage.
  • the invention further includes a treatment device for reducing unwanted voltage flashovers during electrical treatments of plants, a carrier vehicle, such as a self-propelled agricultural machine or a trailer of a team, with such a treatment device and a kit containing components of such a treatment device.
  • a treatment device for reducing unwanted voltage flashovers during electrical treatments of plants a carrier vehicle, such as a self-propelled agricultural machine or a trailer of a team, with such a treatment device and a kit containing components of such a treatment device.
  • Figure 1 shows a schematic side view of a
  • Embodiment of a carrier vehicle with a treatment device for the electro-treatment of plants Embodiment of a carrier vehicle with a treatment device for the electro-treatment of plants.
  • Figure 2 shows a schematic plan view of the device shown in Figure
  • Figure 3 Components of a transformation and control unit of the device shown in Figures 1 and 2.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a first example of a
  • Figure 5 shows a schematic representation of another example of a
  • Figure 6 shows a schematic representation of another example of a
  • Figure 7 shows a schematic representation of another example of a
  • Figure 8 shows a schematic representation of another example of a
  • Figure 9 shows a schematic representation of a process flow for
  • Figure 1 shows an arrangement of individual components of a treatment device 1 for the electrical treatment of plants on an agricultural machine serving as a carrier vehicle 30.
  • the treatment device 1 can be used, for example, to bring about desiccation by applying an electric current to plants.
  • it can be provided that, before applying an electric current, electrical contact resistances are reduced by previously applying a medium 15 that reduces contact resistance, such as an appropriate liquid.
  • Agricultural machinery is a specialized machine that is primarily used in agriculture. It can be self-propelled or pulled by or attached to an agricultural towing vehicle, such as a tractor. In other words, the agricultural machine can be a towing vehicle with its own drive or a trailer without its own drive that is pulled by a towing vehicle.
  • the carrier vehicle 30 is designed as a tractor. Deviating from the present embodiment, the carrier vehicle 30 can also be designed as a fertilizing, sowing or harvesting machine that has been modified by attaching the components of the treatment device 1.
  • the components of the treatment device 1 can also be provided in the form of a kit.
  • the kit can have components of a treatment device 1 designed as an attachment.
  • the treatment device 1 and the carrier vehicle 30 can vary depending on the mode of use and the specific requirements of the crop in question and the time of treatment.
  • the treatment device 1 can have one or more modules 10, 20, each of which can be designed as an attachment.
  • the treatment device 1 can be designed as a machine/agricultural machine, ie as interchangeable equipment consisting of up to two attachments which are simultaneously mounted on the carrier vehicle 30.
  • the treatment device 1 can be designed as interchangeable equipment, ie as a device which the driver of the carrier vehicle 30 attaches to it himself after it has been put into operation in order to change or expand its function, provided that this equipment is not a tool.
  • the treatment device 1 has a first module 10 for applying the contact resistance-reducing medium 15 and a second module 20 for transmitting direct electrical current to plants.
  • a first module 10 for applying the contact resistance-reducing medium 15
  • a second module 20 for transmitting direct electrical current to plants.
  • the treatment device 1 can also have only a second module 20 for transmitting electrical current to the plants. Furthermore, it can be provided that, for example, in a combination consisting of a towing vehicle and a trailer pulled by the towing vehicle, the first module 10 is assigned to the towing vehicle and components of the second module 20 are assigned to the towing vehicle and the trailer. The components of the second module 20 can also only be assigned to the trailer. Furthermore, the components of the first module 10 and the second module 20 can be assigned to the trailer.
  • the contact resistance reducing medium 15 is a contact resistance reducing liquid.
  • the first module 10 is arranged at the front and the second module 20 at the rear of the carrier vehicle 30. This arrangement makes it possible for the application of the contact resistance-reducing medium 15 to always take place before or at the same time as the electrophysical treatment by applying an electric current, such as, for example, direct electric current.
  • the first module 10 has at least one application device, which is designed as a nozzle 11.
  • the application device can also have a scraper (not shown), or alternatively can itself be designed as a scraper.
  • the application device is thus designed for spraying and scraping or applying the contact resistance-reducing medium 15, or alternatively also for spraying or scraping.
  • the first module 10 has a number of jointly or preferably individually controllable nozzles 11 or scrapers, which are arranged on a first support structure 13 in a desired total working width of the treatment device 1 (e.g. 0.3 - 48 m, preferably 6 - 27 m) and geometry (statically or flexibly mounted or sensor-controlled in height).
  • the nozzles 11 and/or scrapers are supplied with the contact resistance-reducing medium 15, in the present embodiment a liquid, which is stored in one or more liquid containers 14.
  • Sensors 16 are arranged, among other things, in the area of the nozzles 11 (not shown), the data from which are used, if necessary, to control the amount of the contact resistance-reducing medium 15 applied. Additional sensors 16 can be arranged on the front of the first module 10 (ie in the direction of travel FR) for the purpose of occupational safety. Sensors used include, for example, current/voltage sensors, optical sensors, e.g. camera systems, position or motion sensors, LIDAR, metal detectors and others, but are not limited to these. Drones flying ahead can also be used to detect the plants ahead.
  • electric fence applicators can be arranged on the carrier vehicle 30 or the second module 20 to scare away or scare away animals.
  • the carrier vehicle 30 supplies mechanical drive energy via a power take-off shaft 31 or a hydraulic circuit for an electrical generator 32 of the second module 20, which can be located in the rear area (as shown) or front area on the carrier vehicle 30.
  • the individual modules of the treatment device 1 are arranged, for example, as attachments, e.g. with three-point suspensions. Special crops require special machines, sometimes as a carrier vehicle 30 with special suspensions, possibly also to the side or under the carrier vehicle 30.
  • independent power generator systems can also be used, which can be coupled to the carrier vehicle 30, mounted on a trailer or moved on a trailer.
  • Electric current is conducted from the generator 32 with electrical lines to at least one transformation and control unit 33 of the second module 20. There, the electric current is converted for the transformation and then brought to the predetermined electrical voltage with a predetermined residual ripple in centrally or distributed positioned transformers and further control units.
  • the second module 20 has a plurality of applicator units 2, each with a plurality of applicators 21a, 21b, 21c for applying electrical current to plants.
  • the majority of the applicator units 2 are arranged in an applicator row 12, wherein the extension direction of the applicator row 12 extends transversely, in the present embodiment at an angle of 90°, to the direction of travel FR of the carrier vehicle 30.
  • the applicators 21a, 21b, 21c of the applicator row 12 are arranged on a parallelogram-like second carrier structure 24. Reference is now additionally made to Figure 3.
  • the constant power source 3 has a connection for lines 4 for electrically conductive connection to the generator 32, a distribution unit 5 and a converter assembly 6 with a plurality of converters 7a, 7b, 7c.
  • a converter also referred to as an alternating current converter or AC/DC converter
  • AC/DC converter is understood to be a power converter that generates an alternating electrical voltage with different frequency and amplitude from an alternating electrical voltage.
  • Each of the applicator units 2 of the applicator series 12 can be assigned a converter 7a, 7b, 7c, i.e. each of the applicator units 2 of the applicator series 12 has its own converter 7a, 7b, 7c.
  • the generator 32 provides three-phase electrical current with an electrical voltage of 400 V at a frequency of 50 Hz to 60 Hz.
  • the distribution unit 5 distributes the three-phase electrical current to the majority of the converters 7a, 7b, 7c.
  • each of the plurality of converters 7a, 7b, 7c provides a first polarity P1, in the present embodiment a positive polarity, at a first output and a second polarity P2, in the present embodiment a negative polarity, at its second output.
  • power control is achieved by a combined frequency and pulse width modulation.
  • the first polarity P1 (plus) is assigned to the respective first and third applicators 21a and 21c, while the second polarity P2 (minus) is assigned to the second applicator 21b.
  • the treatment device 1 is designed to apply an electrical voltage U to plants, which is a rectified and smoothed direct current voltage.
  • the rectified and smoothed direct current voltage has a voltage of 1600 V to 5500 V with a maximum residual ripple of 5% to 10% (in the frequency range 60 kHz to 100 kHz).
  • the applicators 21a, 21b, 21c are designed as short applicators, the distance between which is in the range of 0.1 m to 0.5 m.
  • the first applicator 21a is supplied with the first polarity P1, the second applicator 21b with the second polarity P2, and the third applicator 21c with the first polarity P1, with several applicator units 2 being arranged next to one another in the applicator row 12.
  • a grounding electrode which is designed as a central collecting electrode, for example, is not provided.
  • the applicator units 2 are designed to be ground-free or ground-electrode-free.
  • the applicators 21a, 21b, 21c of adjacent applicator units 2 each have the same polarity P1, P2, i.e. the respective first applicators 21a have the polarity P1, the second applicators 21b have the second polarity P2, and the third applicators 21c have the first polarity 21a.
  • the respective first applicators 21a have the polarity P1
  • the second applicators 21b have the second polarity P2
  • the third applicators 21c have the first polarity 21a.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a voltage curve of a rectified and smoothed electrical direct voltage, which is provided, for example, by a full-bridge rectifier with downstream smoothing capacitors.
  • the electrical voltage U is composed of a constant equivalent value U_ and a residual ripple value R, whereby the residual ripple value R fluctuates between a maximum value UMax and a minimum value UMin.
  • the difference between the maximum value UMax and the minimum value UMin corresponds to the peak-valley value UST.
  • the peak-valley value UST is less than 1000 V.
  • the peak-valley value UST is in a range from 100 V to 500 V depending on the load (pure ohmic resistance).
  • the peak-valley value UST can also be in a range from 50 V to 300 V or 100 V to 600 V or 300 V to 600 V depending on the load (pure ohmic resistance).
  • the residual ripple can be in the frequency range from 20 kHz to 200 kHz, from 20 kHz to 300 kHz, or from 20 kHz to 500 kHz.
  • the residual ripple cannot be reduced by selecting a larger smoothing capacitor, since larger smoothing capacitors would lead to longer discharge times down to a voltage value predetermined for safety reasons, e.g. 60 V. However, for safety reasons, it is necessary that a residual voltage level of 60 V is reached within 1 s.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a voltage curve of an alternating voltage, which is used alternatively instead of the rectified and smoothed direct voltage.
  • the shape of the electrical voltage U is sinusoidal. Deviating from the present embodiment, the shape of the electrical voltage U can also be triangular, e.g. sawtooth-shaped, or trapezoidal.
  • the alternating voltage is symmetrical.
  • the values of the maximum value UMax and the minimum value UMin of the alternating voltage are then equal and correspond to the amplitude of the alternating voltage.
  • the peak-valley value UST then corresponds to twice the Amplitude of the alternating voltage.
  • the alternating voltage can also be asymmetrical.
  • the maximum value UMax and the minimum value UMin can both be positive, the maximum value UMax positive and the minimum value UMin negative, or the maximum value UMax and the minimum value UMin both negative.
  • the oscillation between the maximum value UMax and the minimum value UMin can occur with a fixed frequency or with a variable frequency, as with a frequency-modulated signal.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a voltage curve of a square wave voltage, which is used alternatively instead of the rectified and smoothed direct voltage.
  • the shape of the electrical voltage U is rectangular and symmetrical.
  • the amounts of the maximum value UMax and the minimum value UMin of the square-wave voltage are then equal and correspond to the amplitude of the square-wave voltage.
  • the peak-valley value UST then corresponds to twice the amplitude of the square-wave voltage.
  • the square-wave voltage can also be asymmetrical.
  • the maximum value UMax and the minimum value UMin can both be positive, the maximum value UMax positive and the minimum value UMin negative, or the maximum value UMax and the minimum value UMin both be negative.
  • the oscillation between the maximum value UMax and the minimum value UMin can occur with a fixed frequency or with a variable frequency, as with a pulse width modulated signal (PWM signal).
  • PWM signal pulse width modulated signal
  • the square wave voltage shown in Figure 6 can be additively superimposed with a residual ripple R.
  • the maximum value UMax is reduced by the residual ripple R and the minimum value UMin is reduced by the residual ripple R.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a voltage curve of a pulsed direct current voltage, which is used alternatively instead of the rectified and smoothed direct current voltage.
  • the shape of the electrical voltage U is asymmetrical.
  • the amounts of a maximum value UMax and a minimum value UMin of the pulsed direct voltage are different.
  • the peak-valley value UST corresponds to the difference between the maximum value UMax and the minimum value UMin.
  • the maximum value UMax and the minimum value UMin can both be positive, the maximum value UMax positive and the minimum value UMin negative, or the maximum value UMax and the minimum value UMin both negative.
  • the oscillation between the maximum value UMax and the minimum value UMin can occur with a fixed frequency or with a variable frequency, as with a pulse width modulated signal (PWM signal).
  • PWM signal pulse width modulated signal
  • the shape of the pulsed direct voltage U is rectangular in the present embodiment.
  • the pulsed direct voltage U can be triangular, e.g. sawtooth-shaped, or even trapezoidal.
  • the pulsed DC voltage shown in Figure 7 can be additively superimposed with a residual ripple R.
  • the maximum value UMax increases by the residual ripple R and the minimum value UMin decreases by the residual ripple R.
  • Figure 8 shows a schematic representation of a voltage curve of a pulsed direct current voltage with a minimum value UMin greater than zero, which is used alternatively instead of the rectified and smoothed direct current voltage.
  • the maximum value UMax and the minimum value UMin are both positive.
  • the maximum value UMax can be positive and the minimum value UMin negative, or the maximum value UMax and the minimum value UMin can both be negative.
  • the difference between the maximum value UMax and the minimum value UMin then corresponds to the peak-valley value UST.
  • the shape of the electrical direct voltage U is rectangular in the present embodiment.
  • the electrical direct voltage U can be triangular, e.g. sawtooth-shaped, or even trapezoidal.
  • the oscillation between the maximum value UMax and the minimum value UMin can occur with a fixed frequency or with a variable frequency, as with a pulse width modulated signal (PWM signal).
  • PWM signal pulse width modulated signal
  • the pulsed direct voltage shown in Figure 8 with a minimum value UMin greater than zero can be additively superimposed with a residual ripple R.
  • the maximum value UMax increases by the residual ripple R and the minimum value UMin decreases by the residual ripple R.
  • the method for electro-treatment of plants may comprise applying in advance to the stem and/or the leaves of plants the contact resistance reducing medium 15 is applied.
  • the first applicator 21 a with the first polarity P1 the second applicator 21 b with the second polarity P2 and the third applicator 21 c with the first polarity P1 are connected to the regulated constant power source 3 in such a way that they transmit electrical power.
  • step S200 the applicators 21a, 21b, 21c are brought into contact with the stems and/or the leaves of plants in such a way that, in the present embodiment, an electric current is established.
  • step S300 the shoots and/or the leaves of the plants are now subjected to an electrical voltage U with a peak-valley value UST of less than 1000 V.
  • the electrical voltage U can be an alternating voltage or a rectified and smoothed direct voltage. Furthermore, the electrical voltage U can be a pulsed direct voltage, whereby the electrical voltage U can also have a minimum value Uiviin greater than zero.
  • the regulated constant power source 3 maintains a substantially constant electrical power, e.g. by means of a combined frequency and pulse width modulation, as long as the resistance value remains in a predetermined range. If the electrical current is too high when the resistance is too small or the required electrical voltage is too high when the resistance is too large, the electrical power drops accordingly.
  • the order of the steps may also be different. Furthermore, several steps may be carried out at the same time or simultaneously. Furthermore, deviating from the present embodiment, individual steps may be skipped or omitted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von ungewollten Spannungsüberschlägen bei Elektro-Behandlungen von Pflanzen, insbesondere während einer Sikkation von Feldfrüchten, zur Gründüngungskontrolle oder zur Kontrolle von Beikraut, zumindest mit dem Schritt: (S300) Beaufschlagen von Pflanzen mit einer elektrischen Spannung (U) mit einem Spitze-Tal-Wert (UST) kleiner 1000 V, wobei die elektrische Spannung (U) eine gleichgerichtete und geglättete elektrische Gleichspannung ist, die sich aus einem konstanten Gleichwert (U_) und einem Restwelligkeitswert (R) additiv zusammensetzt, wobei der Restwelligkeitswert (R) mit dem Spitze-Tal-Wert (UST) zwischen einem Maximalwert (UMax) und einem Minimal-wert (UMin) schwankt.

Description

Verfahren zur Reduktion von ungewollten Spannungsüberschlägen bei Elektro-Behandlungen von Pflanzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von ungewollten Spannungsüberschlägen bei Elektro-Behandlungen von Pflanzen, insbesondere während einer Sikkation von Feldfrüchten, zur Gründüngungskontrolle oder zur Kontrolle von Beikraut. Ferner betrifft die Erfindung eine Behandlungs-Vorrichtung zur Elektro-Behandlung von Pflanzen, ein Trägerfahrzeug mit einer derartigen Behandlungs-Vorrichtung und einen Bausatz, enthaltend Komponenten einer derartigen Behandlungs-Vorrichtung.
Sikkation (deutsch: Austrocknung) bezeichnet einen Vorgang in der Land-wirt- schaft, bei dem Kulturpflanzenbestände u.a. mit Sikkaten zum Zwecke der Abreifebeschleunigung abgetötet werden. Es erleichtert die Ernte und begünstigt den Reifezustand der Ackerfrüchte. Diese chemische Sikkation ahmt den natürlichen Austrocknungsprozess des Welkens von einjährigen Kulturpflanzen bei der Fruchtreife nach, bei dem oberirdische, grüne Pflanzenbestandteile und oberflächennahe Wurzeln und andere Pflanzenbestandteile abtrocknen. Ein willkommener Nebeneffekt ist die gleichzeitige Abtötung von Unkräutern, deren noch grüne Pflanzenteile andernfalls z.B. mit Getreide abgeerntet und den Feuchtigkeitsgehalt des Ernteguts erhöhen würden und deren Samenausfall oder weiterer Aufwuchs die Unkrautdichte auf den Feldern erhöhen kann.
Als Feld- oder Ackerfrüchte werden Kulturpflanzen bezeichnet, die auf Feldern angebaut werden. Zu den Feldfrüchten zählen Getreide, Hack- und Hülsenfrüchte, Ölfrüchte oder Pflanzen zur Grünernte, die wie z. B. Silomais als Futtermittel oder, zur Energiegewinnung genutzt werden.
Gründüngung ist eine natürliche Methode im Ackerbau zur Bodenbedeckung und -Verbesserung. Man bezeichnet damit in erster Linie den gezielten Anbau mit anschließender Abtötung von Pflanzen, die nicht abgeerntet werden, sondern z.B. zum Erosionsschutz, der Nährstoffsicherung oder der Bodenverbes- serung / Humusbildung auf dem Feld verbleiben. Hierzu können auch Zwischenfrüchte in der letzten Nutzungsphase verwendet werden. Als Zwischenfrucht bezeichnet man eine Feldfrucht, die zwischen anderen zur Hauptnutzung dienenden Feldfrüchten als Gründüngung oder zur Verwendung als Tierfutter angebaut wird.
Als Kontrolle von Beikraut unabhängig vom Standort wird die allgemein als Unkrautkontrolle beschriebene Methode bezeichnet, bei der beliebige Pflanzen, die am aktuellen Wuchsstandort (Feld, Wiese, Weide, Verkehrsbereich Bauwerkteile oder andere), zu einem gewählten Zeitpunkt aus funktionalen oder ästhetischen Gründen nicht gewünscht sind, durch geeignete Verfahren, hier elektrophysikalische Verfahren, so behandelt werden, dass sie komplett absterben oder in ihrem weiteren Wachstum deutlich geschwächt oder gehemmt oder auf ein früheres Stadium zurückgesetzt werden.
Wenn elektrischer Strom Pflanzenteile durchströmt, werden diese in Abhängigkeit von elektrischer Stromstärke, elektrischer Spannung, Stromtyp (Gleichstrom, Wechselstrom, Frequenz, Glättungsgrad bzw. Restwelligkeit etc.) geschädigt. Eine umfassende und einheitliche Theorie der Wirkung liegt bisher nicht vor. Als gesichert anzunehmen ist, dass insbesondere die Leitbündel zum Flüssigkeitstransport in der Pflanze als die Teile mit dem geringsten elektrischen Widerstand so geschädigt werden, dass sie funktionsunfähig werden und die Pflanze in der Folge in Abhängigkeit vom Schadensgrad und den Wetterbedingungen eingeht und vertrocknet. Bei hohem Energieeinsatz kann es auch zur lokalen thermischen Zerstörung von Pflanzengewebe kommen.
Die Verwendung von elektrischem Gleichstrom zur Elektro-Behandlung von Pflanzen ist z.B. aus der US 2,007,383 und der WO 2019 / 052591 A1 bekannt, während die Verwendung von elektrischem Gleich- oder Wechselstrom z.B. aus der WO 2018 / 095450 A1 oder der WO 2018 / 050142 A1 bekannt ist. Herkömmlicherweise werden bei dem Applizieren von elektrischem Strom auf Pflanzen zwei metallische Applikatoren verwendet, um zumindest den elektrischen Widerstand an der Kontaktstelle möglichst gering zu halten.
Aus der DE 23 28 705 A1 und der US 5,600,918 sind weitere Vorrichtungen zur Elektro-Behandlung von Pflanzen bekannt.
Derartige Applikatoren werden auch als Langapplikatoren (Langreichweitenapplikatoren, auch Zungenapplikatoren oder LRB, von englisch „Long Range Blade“) bezeichnet. Derartige Applikatoren weisen z.B. einen Abstand von 0,8 m bis 1 m auf. Es können aber auch Kurzapplikatoren (SRA - für englisch: Short Range Blade) verwendet werden, deren Abstand im Bereich von 0,1 m bis 0,5 m liegt.
Weiterhin wird in einigen Fällen der Stromkreis nicht durch einen zweiten Kontakt an Pflanzen mit dem entgegengesetzten Pol, sondern durch in den Boden einschneidende Elektroden geschlossen. Ein derartiges Vorgehen ist z.B. aus der WO 2016 / 016627 A1 bekannt, wobei eine elektrische Spannung mit einer Mindestfrequenz von 18 kHz und einer Spitze-Tal-Spannung von mindestens 1000 V verwendet wird.
Jedoch treten während einer derartigen Elektro-Behandlung von Pflanzen ungewollte Spannungsüberschläge, z.B. in Form von Lichtbögen, auf. Diese ungewollten Spannungsüberschläge können zwischen zwei Applikatoren einer Applikatoreinheit auftreten, aber auch zwischen Applikatoren benachbarter Applikatoreinheiten.
Es besteht also Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie eine Reduktion von ungewollten Spannungsüberschlägen bei Elektro-Behandlungen von Pflanzen, insbesondere während einer Sikkation von Feldfrüchten, zur Gründüngungskontrolle oder zur Kontrolle von Beikraut, erreicht werden kann. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Reduktion von ungewollten Spannungsüberschlägen bei Elektro-Behandlungen von Pflanzen, insbesondere während einer Sikkation von Feldfrüchten, zur Gründüngungskontrolle oder zur Kontrolle von Beikraut, zumindest mit dem Schritt:
Beaufschlagen von Pflanzen mit einer elektrischen Spannung mit einem Spitze-Tal-Wert kleiner 1000 V, wobei die elektrische Spannung eine gleichgerichtete und geglättete elektrische Gleichspannung ist, die sich aus einem konstanten Gleichwert und einem Restwelligkeitswert additiv zusammensetzt, wobei der Restwelligkeitswert mit dem Spitze- Tal-Wert zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert schwankt.
Dabei wird unter dem Spitze-Tal-Wert (früher Spitze-Spitze-Wert) die Schwankungsbreite der elektrischen Spannung vom niedrigsten Wert (einschließlich negativer Werte) bis zum höchsten Wert während einer Periode verstanden. Mit anderen Worten, sie entspricht der Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert der elektrischen Spannung.
Es wurde überraschender Weise festgestellt, dass, wenn der Spitze-Tal-Wert z.B. innerhalb eines Periodendurchlaufs kleiner 1000 V ist, die Anzahl von ungewollten Spannungsüberschlägen, begleitet von Lichtbögen zwischen zwei Applikatoren einer Applikatoreinheit, insbesondere zwischen Applikatoren benachbarter Applikatoreinheiten, signifikant reduziert werden kann. Die elektrische Spannung kann eine Frequenz zwischen 60 kHz und 300 kHz, wie z.B. 60 kHz bis 100 kHz aufweisen. So wird die Lichtbogenbildung zwischen den Applikatoren und der Pflanze reduziert, da die Spannungsschwankungen aufgrund der niedrigen Spitze-Tal-Werte klein ausfallen und die elektrische Spannung daher homogener ist.
So wird es möglich, eine Mehrzahl von Applikatoreinheiten nebeneinander in einer Applikatorreihe anzuordnen und ohne ungewollte Spannungsüberschläge und/oder Lichtbögen zu betreiben. Dies erlaubt eine simultane Elektro-Behandlung von Pflanzen mit einer Mehrzahl von Applikatoreinheiten nebeneinander in einer Applikatorreihe mit reduziertem Abstand voneinander. Ferner wird keine elektrische Energie durch Lichtbögen ungenutzt verschwendet. Somit wird das Verfahren energieeffizienter.
Dabei ist die elektrische Spannung eine gleichgerichtete und geglättete Gleichspannung. Unter einer Gleichspannung wird dabei eine elektrische Spannung verstanden, bei der es zu keinem Vorzeichenwechsel kommt. Die gleichgerichtete und geglättete Spannung kann von einem Brückengleichrichter, wie einem Vollbrückengleichrichter, bereitgestellt werden, die von einem oder mehreren nachgeschalteten Glättungskondensatoren geglättet wird. Somit setzt sich die gleichgerichtete und geglättete Gleichspannung aus einem konstanten Gleichwert und einem Restwelligkeitswert additiv zusammen, wobei der Restwelligkeitswert zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert schwankt. Die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert entspricht dann dem Spitze-Tal-Wert. Die Restwelligkeit kann Werte bis zu 10 % annehmen und im Frequenzbereich von 20 kHz bis 200 kHz, von 20 kHz bis 300 kHz, oder von 20 kHz bis 500 kHz liegen. So kann die Anzahl von ungewollten Spannungsüberschlägen, begleitet von Lichtbögen zwischen zwei Applikatoren einer Applikatoreinheit, insbesondere zwischen Applikatoren benachbarter Applikatoreinheiten, signifikant reduziert werden, wenn als elektrische Spannung eine derartig gleichgerichtete und geglättete Gleichspannung verwendet wird.
Ferner gehören zur Erfindung eine Behandlungs-Vorrichtung zur Reduktion von ungewollten Spannungsüberschlägen bei Elektro-Behandlungen von Pflanzen, ein Trägerfahrzeug, wie eine selbstfahrende Landmaschine oder ein Anhänger eines Gespanns, mit einer derartigen Behandlungs-Vorrichtung und ein Bausatz, enthaltend Komponenten einer derartigen Behandlungs-Vorrichtung.
Es wird nun die Erfindung anhand der Figuren erläutert. Es zeigen: Figur 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer
Ausführungsform eines Trägerfahrzeugs mit einer Behandlungs-Vorrichtung zur Elektro-Behandlung von Pflanzen.
Figur 2 in schematischer Darstellung eine Draufsicht des in Figur
1 gezeigten Trägerfahrzeugs.
Figur 3 Komponenten einer Transformations- und Kontrolleinheit der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung.
Figur 4 in schematischer Darstellung ein erstes Beispiel eines
Spannungsverlaufs.
Figur 5 in schematischer Darstellung ein weiteres Beispiel eines
Spannungsverlaufs.
Figur 6 in schematischer Darstellung ein weiteres Beispiel eines
Spannungsverlaufs.
Figur 7 in schematischer Darstellung ein weiteres Beispiel eines
Spannungsverlaufs.
Figur 8 in schematischer Darstellung ein weiteres Beispiel eines
Spannungsverlaufs.
Figur 9 in schematischer Darstellung einen Verfahrensablauf zum
Betrieb des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Trägerfahrzeugs.
Es wird zunächst auf die Figur 1 Bezug genommen. In Figur 1 ist eine Anordnung einzelner Komponenten einer Behandlungs-Vorrichtung 1 zur Elektro-Behandlung von Pflanzen an einer als Trägerfahrzeug 30 dienenden Landmaschine dargestellt.
Mit der Behandlungs-Vorrichtung 1 kann z.B. eine Sikkation durch Beaufschlagen von Pflanzen mit elektrischem Strom bewirkt werden. Dabei kann vorgesehen sein, vor dem Beaufschlagen mit elektrischem Strom elektrische Übergangswiderstände durch vorheriges Aufbringen eines übergangswiderstandsenkenden Mediums 15, wie z.B. einer entsprechenden Flüssigkeit, zu reduzieren.
Landmaschinen sind spezialisierte Maschinen, die vorwiegend in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Sie können selbstfahrend ausgebildet sein oder von einem landwirtschaftlichen Zugfahrzeug, wie z.B. einem Traktor, gezogen oder an diesen fest angebaut werden. Mit anderen Worten, bei der Landmaschine kann es sich um ein Zugfahrzeug mit eigenem Antrieb oder um einen Anhänger ohne eigenen Antrieb, der von einem Zugfahrzeug gezogen wird, handeln.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Trägerfahrzeug 30 als Traktor ausgebildet. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Trägerfahrzeug 30 auch als Dünge-, Saat- oder Erntemaschine ausgebildet sein, die durch Anbringen der Komponenten der Behandlungs-Vorrichtung 1 modifiziert wurde. Hierzu können die Komponenten der Behandlungs-Vorrichtung 1 auch in Form eines Bausatzes bereitgestellt werden. Z.B. kann der Bausatz Komponenten einer als Anbaugerät ausgebildeten Behandlungs-Vorrichtung 1 aufweisen.
Die Behandlungs-Vorrichtung 1 und das Trägerfahrzeug 30 können je nach Einsatzmodus und speziellen Anforderungen der betreffenden Feldfrucht und des Behandlungszeitpunktes unterschiedlich sein. Die Behandlungs-Vorrichtung 1 kann ein oder mehrere Module 10, 20 aufweisen, die jeweils als Anbaugerät ausgebildet sein können. Die Behandlungs- Vorrichtung 1 kann als Maschine/Agrarmaschine ausgebildet sein, d.h. als auswechselbare Ausrüstung, bestehend aus bis zu zwei Anbaugeräten, welche gleichzeitig am Trägerfahrzeug 30 montiert sind. Ferner kann die Behandlungs-Vorrichtung 1 als auswechselbare Ausrüstung ausgebildet sein, d.h. als eine Vorrichtung, die der Fahrer des Trägerfahrzeugs 30 nach deren Inbetriebnahme selbst an ihr anbringt, um ihre Funktion zu ändern oder zu erweitern, sofern diese Ausrüstung kein Werkzeug ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Behandlungs-Vorrichtung 1 ein erstes Modul 10 zum Aufträgen des übergangswiderstandsenkenden Mediums 15 und ein zweites Modul 20 zum Übertragen von elektrischem Gleichstrom auf Pflanzen auf. Durch das Aufträgen des übergangswiderstandsenkenden Mediums 15 können Übergangswiderstände, z.B. zwischen Applikatoren und kontaktierten Pflanzenteilen, reduziert werden. Ferner wird die Neigung zur Lichtbogenbildung reduziert, was den Energieverbrauch reduziert.
Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Behandlungs- Vorrichtung 1 aber auch nur ein zweites Modul 20 zum Übertragen von elektrischem Strom auf die Pflanzen aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein, dass z.B. bei einem Gespann, bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem von dem Zugfahrzeug gezogenen Anhänger, das erste Modul 10 dem Zugfahrzeug und Komponenten des zweiten Moduls 20 dem Zugfahrzeug und dem Anhänger zugeordnet sind. Auch können die Komponenten des zweiten Moduls 20 nur dem Anhänger zugeordnet sein. Des Weiteren können die Komponenten des ersten Moduls 10 und des zweiten Moduls 20 dem Anhänger zugeordnet sein.
Das übergangswiderstandsenkende Medium 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine übergangswiderstandsenkende Flüssigkeit. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das erste Modul 10 an der Frontseite und das zweite Modul 20 an der Rückseite des Trägerfahrzeugs 30 angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, dass das Aufbringen des übergangswiderstandsenkenden Mediums 15 immer vor oder gleichzeitig mit der elektrophysikalischen Behandlung durch Beaufschlagen mit elektrischem Strom, wie z.B. elektrischem Gleichstrom, stattfinden kann.
Das erste Modul 10 weist mindestens eine Auftragseinrichtung auf, die als Düse 11 ausgebildet ist. In Kombination mit der Düse 11 kann die Auftragseinrichtung auch einen Abstreifer (nicht dargestellt) aufweisen, oder alternativ selbst als Abstreifer ausgebildet sein. Die Auftragseinrichtung ist damit zum Sprühen und Abstreifen bzw. Aufbringen des übergangswiderstandsenkenden Mediums 15 ausgebildet, oder alternativ auch zum Sprühen oder Abstreifen. Das erste Modul 10 weist dabei eine Anzahl von gemeinsam oder vorzugsweise einzeln steuerbaren Düsen 11 oder Abstreifern auf, die an einer ersten Trägerkonstruktion 13 in einer gewünschten Gesamtarbeitsbreite der Behandlungs-Vorrichtung 1 (z.B. 0,3 - 48 m, vorzugsweise 6 - 27 m) und Geometrie (statisch oder flexibel gelagert oder in der Höhe sensorgesteuert) angeordnet sind. Die Düsen 11 und/oder Abstreifer werden mit dem übergangswiderstandsenkenden Medium 15, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Flüssigkeit, versorgt, die in einem oder mehreren Flüssigkeitsbehältern 14 bevorratet wird. Sensoren 16 sind u.a. im Bereich der Düsen 11 angeordnet (nicht dargestellt), deren Daten bei Bedarf zum Steuern der Menge des Auftrags des übergangswiderstandsenkenden Mediums 15 verwendet werden. Weitere Sensoren 16 können an der Vorderseite des ersten Moduls 10 (d.h. in Fahrtrichtung FR) zum Zwecke der Arbeitssicherheit angeordnet sein. Als Sensoren werden z.B. Strom/Spannungssensoren, optische Sensoren, z.B. Kamerasysteme, Lageoder Bewegungssensoren, LIDAR, Metalldetektoren und andere verwendet, ohne darauf beschränkt zu sein. Auch können voranfliegende Drohnen zum Erfassen der vorausliegenden Pflanzen eingesetzt werden. Weiterhin können Weidezaunapplikatoren zum Abschrecken oder Aufschrecken von Tieren am Trägerfahrzeug 30 oder dem zweiten Modul 20 angeordnet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liefert das Trägerfahrzeug 30 über eine Zapfwelle 31 oder einen Hydraulikkreislauf mechanische Antriebsenergie für einen elektrischen Generator 32 des zweiten Moduls 20, der sich im hinteren Bereich (wie gezeigt) oder vorderen Bereich am Trägerfahrzeug 30 befinden kann. Die einzelnen Module der Behandlungs-Vorrichtung 1 sind beispielsweise als Anbaugeräte angeordnet, z.B. mit Dreipunktaufhängungen. Sonderkulturen erfordern Sondermaschinen, z.T. schon als Trägerfahrzeug 30 mit speziellen Aufhängungen, ggf. auch seitlich oder unter dem Trägerfahrzeug 30. Bei Behandlungs-Vorrichtungen 1 mit sehr hohem Energiebedarf durch z.B. sehr hohe Arbeitsbreiten oder Trägerfahrzeuge 30 ohne ausreichend freie Leistungskapazitäten können auch unabhängige Stromerzeugersysteme eingesetzt werden, die auf dem Trägerfahrzeug 30 angekoppelt, aufgesattelt oder auf einem Anhänger bewegt werden können.
Elektrischer Strom wird von dem Generator 32 mit elektrischen Leitungen zu mindestens einer Transformations- und Kontrolleinheit 33 des zweiten Moduls 20 geleitet. Dort wird der elektrische Strom für die Transformation umgewandelt und dann in zentral oder verteilt positionierten Transformatoren und weiteren Steuerungseinheiten auf die vorbestimmte elektrische Spannung mit einer vorbestimmten Restwelligkeit gebracht.
Das zweite Modul 20 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl an Applikatoreinheiten 2 mit jeweils einer Mehrzahl von Applikatoren 21a, 21 b, 21c zum Beaufschlagen von Pflanzen mit elektrischem Strom auf.
Es wird nun zusätzlich auf die Figur 2 Bezug genommen.
Die Mehrzahl der Applikatoreinheiten 2 sind in einer Applikatorreihe 12 angeordnet, wobei sich die Erstreckungsrichtung der Applikatorreihe 12 quer, im vorliegenden Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 90°, zu der Fahrtrichtung FR des Trägerfahrzeugs 30 erstreckt. Die Applikatoren 21a, 21 b, 21c der Applikatorreihe 12 sind an einer Parallelogramm-ähnlichen zweiten Trägerkonstruktion 24 angeordnet. Es wird nun zusätzlich auf Figur 3 Bezug genommen.
Dargestellt sind Details einer Konstantleistungsquelle 3 der Transformationsund Kontrolleinheit 33.
Die Konstantleistungsquelle 3 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Anschluss für Leitungen 4 zum elektrisch leitenden Verbinden mit dem Generator 32, eine Verteileinheit 5 und eine Umrichterbaugruppe 6 mit einer Mehrzahl von Umrichtern 7a, 7b, 7c auf. Dabei wird unter einem Umrichter (auch als Wechselstrom-Umrichter oder auch als AC/DC-Konverter bezeichnet) ein Stromrichter verstanden, der aus einer elektrischen Wechselspannung eine in der Frequenz und Amplitude unterschiedliche elektrische Wechselspannung erzeugt.
In der Figur 3 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel von 20 Umrichtern drei Umrichter 7a, 7b, 7c dargestellt. Jedoch kann die Anzahl der Umrichter 7a, 7b, 7c auch eine andere sein.
Jeder der Applikatoreinheiten 2 der Applikatorreihe 12 können je ein Umrichter 7a, 7b, 7c zugeordnet sein, d.h. jede der Applikatoreinheiten 2 der Applikatorreihe 12 weist einen eigenen Umrichter 7a, 7b, 7c auf.
Der Generator 32 stellt im vorliegenden Ausführungsbeispiel elektrischen Drehstrom mit einer elektrischen Spannung von 400 V mit einer Frequenz von 50 Hz bis 60 Hz bereit. Die Verteileinheit 5 verteilt den elektrischen Drehstrom auf die Mehrzahl der Umrichter 7a, 7b, 7c.
Nach Umwandlung durch die Umrichter 7a, 7b, 7c sowie Gleichrichtung mit Gleichrichtern (nicht dargestellt), im vorliegenden Ausführungsbeispiel Vollbrückengleichrichtern, und nachfolgender Glättung mit Glättungskondensatoren (ebenfalls nicht dargestellt) wird je eine elektrische Gleichspannung von 1600 V bis 5500 V mit einer maximalen Restwelligkeit von 5 % bis 10 % (im Frequenzbereich 60 kHz bis 100 kHz) bereitgestellt. Somit stellt jeder der Mehrzahl der Umrichter 7a, 7b, 7c an einem ersten Ausgang eine erste Polarität P1 , im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine positive Polarität, und an seinem zweiten Ausgang eine zweite Polarität P2, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine negative Polarität, bereit.
Eine Leistungssteuerung erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine kombinierte Frequenz- und Pulsweitenmodulation.
Die erste Polarität P1 (Plus) ist den jeweiligen ersten und dritten Applikatoren 21a und 21c, zugeordnet, während die zweite Polarität P2 (Minus) dem zweiten Applikator 21 b zugeordnet ist.
Mit anderen Worten, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Behandlungs-Vorrichtung 1 dazu ausgebildet, Pflanzen mit einer elektrischen Spannung U zu beaufschlagen, die eine gleichgerichtete und geglättete elektrische Gleichspannung ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die gleichgerichtete und geglättete elektrische Gleichspannung eine Spannung von 1600 V bis 5500 V mit einer maximalen Restwelligkeit von 5 % bis 10 % (im Frequenzbereich 60 kHz bis 100 kHz) auf.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Applikatoren 21a, 21b, 21c als Kurzapplikatoren ausgebildet, deren Abstand im Bereich von 0,1 m bis 0,5 m liegt. Der erste Applikator 21a wird mit der ersten Polarität P1 , der zweite Applikator 21 b mit der zweiten Polarität P2, und der dritte Applikator 21c mit der ersten Polarität P1 beaufschlagt, wobei mehrere Applikatoreinheiten 2 nebeneinander in der Applikatorreihe 12 nebeneinander angeordnet sind. Eine Erdungselektrode, die z.B. als zentrale Sammelelektrode ausgebildet ist, ist nicht vorgesehen. Mit anderen Worten, die Applikatoreinheiten 2 sind erdungsfrei bzw. erdungselektrodenfrei ausgebildet. Somit weisen die Applikatoren 21a, 21 b, 21c benachbarter Applikatoreinheiten 2 jeweils die gleiche Polarität P1 , P2 auf, also die jeweiligen ersten Applikatoren 21a die Polarität P1 , die zweiten Applikatoren 21 b die zweite Polarität P2, und die dritten Applikatoren 21c die erste Polarität 21a. Es treten somit also keine polaritätsbedingten Spannungsdifferenzen zwischen Applikatoren 21a, 21 b, 21c benachbarter Applikatoreinheiten 2 auf.
Jedoch treten während einer derartigen Elektro-Behandlung von Pflanzen trotzdem ungewollte Spannungsüberschläge, z.B. in Form von Lichtbögen, auf. Diese ungewollten Spannungsüberschläge können zwischen zwei Applikatoren 21a, 21b, 21c einer Applikatoreinheit 2 auftreten, aber auch zwischen Applikatoren 21a, 21 b, 21c benachbarter Applikatoreinheiten 2 einer Applikatorreihe 12, da es aufgrund der Restwelligkeit zu erheblichen Spannungsdifferenzen zwischen den Applikatoren 21a, 21 b 21c benachbarter Applikatoreinheiten 2 einer Applikatorreihe 12 kommen kann.
Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf Figur 4 erläutert, wie die Anzahl von ungewollten Spannungsüberschlägen, begleitet von Lichtbögen zwischen zwei Applikatoren 21a, 21b, 21c einer Applikatoreinheit 2, insbesondere zwischen Applikatoren 21 a, 21 b, 21 c benachbarter Applikatoreinheiten 2 einer Applikatorreihe 12, oder zwischen Applikatoren 21a, 21 b, 21c und Pflanzen, signifikant reduziert werden kann.
Die Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung einen Spannungsverlauf einer gleichgerichteten und geglätteten elektrischen Gleichspannung, die z.B. von einem Vollbrückengleichrichter mit nachgeschalteten Glättungskondensatoren bereitgestellt wird.
Die elektrische Spannung U setzt sich aus einem konstanten Gleichwert U_ und einem Restwelligkeitswert R additiv zusammen, wobei der Restwelligkeitswert R zwischen einem Maximalwert UMax und einem Minimalwert UMin schwankt. Die Differenz zwischen dem Maximalwert UMax und dem Minimalwert UMin entspricht dem Spitze-Tal-Wert UST. Der Spitze-Tal-Wert UST ist kleiner als 1000 V. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt der Spitze-Tal-Wert UST in Abhängigkeit von der Last (reiner ohmscher Widerstand) in einem Bereich von 100 V bis 500 V. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der der Spitze-Tal-Wert UST in Abhängigkeit von der Last (reiner ohmscher Widerstand) auch einem Bereich von 50 V bis 300 V oder 100 V bis 600 V oder 300 V bis 600 V liegen. Die Restwelligkeit kann im Frequenzbereich von 20 kHz bis 200 kHz, von 20 kHz bis 300 kHz, oder von 20 kHz bis 500 kHz liegen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Restwelligkeit nicht durch Wahl eines größeren Glättungskondensators reduziert werden, da größere Glättungskondensatoren zu längeren Entladezeiten bis auf einen aus Sicherheitsgründen vorbestimmten Spannungswert in Höhe von z.B. 60 V führen würde. Jedoch ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, dass eine Restspannungshöhe von 60 V innerhalb von 1 s erreicht wird.
Es wird nun zusätzlich auf Figur 5 Bezug genommen.
Die Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung einen Spannungsverlauf einer Wechselspannung, die alternativ anstelle der gleichgerichteten und geglätteten Gleichspannung verwendet wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Form der elektrischen Spannung U sinusförmig. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Form der elektrischen Spannung U auch dreieckförmig, z.B. sägezahnförmig, oder auch trapezförmig sein.
Die Wechselspannung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel symmetrisch. Dann sind die Beträge des Maximalwertes UMax und des Minimalwertes UMin der Wechselspannung gleich groß und entsprechen der Amplitude der Wechselspannung. Der Spitze-Tal-Wert UST entspricht dann der doppelten Amplitude der Wechselspannung. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Wechselspannung auch unsymmetrisch sein. Dabei können der Maximalwert UMax und der Minimalwert UMin beide positiv, der Maximalwert UMax positiv und der Minimalwert UMin negativ, oder der Maximalwert UMax und der Minimalwert UMin beide negativ sein.
Das Pendeln zwischen dem Maximalwert UMax und dem Minimalwert UMin kann mit einer festen Frequenz oder mit einer variablen Frequenz, wie bei einem frequenzmodulierten Signal, erfolgen.
Es wird nun zusätzlich auf Figur 6 Bezug genommen.
Die Figur 6 zeigt in schematischer Darstellung einen Spannungsverlauf einer Rechteckspannung, die alternativ anstelle der gleichgerichteten und geglätteten Gleichspannung verwendet wird.
Die Form der elektrischen Spannung U ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel rechteckförmig und symmetrisch. Dann sind die Beträge des Maximalwertes UMax und des Minimalwertes UMin der Rechteckspannung gleich groß und entsprechen der Amplitude der Rechteckspannung. Der Spitze-Tal-Wert UST entspricht dann der doppelten Amplitude der Rechteckspannung. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Rechteckspannung auch unsymmetrisch sein. Dabei können der Maximalwert UMax und der Minimalwert UMin beide positiv, der Maximalwert UMax positiv und der Minimalwert UMin negativ, oder der Maximalwert UMax und der Minimalwert UMin beide negativ sein.
Das Pendeln zwischen dem Maximalwert UMax und dem Minimalwert UMin kann mit einer festen Frequenz oder mit einer variablen Frequenz, wie bei einem pulsweitenmodulierten Signal (PWM-Signal), erfolgen.
Ferner kann die in Figur 6 dargestellte Rechteckspannung mit einer Restwelligkeit R additiv überlagert sein. In diesem Fall erhöht sich der Maximalwert UMax um die Restwelligkeit R und der Minimalwert UMin reduziert sich um die Restwelligkeit R.
Die Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung einen Spannungsverlauf einer gepulsten Gleichspannung, die alternativ anstelle der gleichgerichteten und geglätteten Gleichspannung verwendet wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Form der elektrischen Spannung U unsymmetrisch. Die Beträge eines Maximalwertes UMax und eines Minimalwertes UMin der gepulsten Gleichspannung sind verschieden. Der Spitze-Tal- Wert UST entspricht der Differenz zwischen dem Maximalwert UMax und dem Minimalwert UMin. Dabei können der Maximalwert UMax und der Minimalwert UMin beide positiv, der Maximalwert UMax positiv und der Minimalwert UMin negativ, oder der Maximalwert UMax und der Minimalwert UMin beide negativ sein.
Das Pendeln zwischen dem Maximalwert UMax und dem Minimalwert UMin kann mit einer festen Frequenz oder mit einer variablen Frequenz, wie bei einem pulsweitenmodulierten Signal (PWM-Signal), erfolgen.
Die Form der gepulsten Gleichspannung U ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel rechteckförmig. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die gepulste Gleichspannung U z.B. dreieckförmig, z.B. sägezahnförmig, oder auch trapezförmig sein.
Ferner kann die in Figur 7 dargestellte gepulste Gleichspannung mit einer Restwelligkeit R additiv überlagert sein. In diesem Fall erhöht sich der Maximalwert UMax um die Restwelligkeit R und der Minimalwert UMin reduziert sich um die Restwelligkeit R.
Es wird nun zusätzlich auf Figur 8 Bezug genommen. Die Figur 8 zeigt in schematischer Darstellung einen Spannungsverlauf einer gepulsten Gleichspannung mit einem Minimalwert UMin größer Null, die alternativ anstelle der gleichgerichteten und geglätteten Gleichspannung verwendet wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Maximalwert UMax und der Minimalwert UMin beide positiv.
Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel können der Maximalwert UMax positiv und der Minimalwert UMin negativ, oder der Maximalwert UMax und der Minimalwert UMin beide negativ sein. Die Differenz zwischen dem Maximalwert UMax und dem Minimalwert UMin entspricht dann dem Spitze-Tal-Wert UST.
Die Form der elektrischen Gleichspannung U ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel rechteckförmig. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die elektrischen Gleichspannung U z.B. dreieckförmig, z.B. sägezahnförmig, oder auch trapezförmig sein.
Das Pendeln zwischen dem Maximalwert UMax und dem Minimalwert UMin kann mit einer festen Frequenz oder mit einer variablen Frequenz, wie bei einem pulsweitenmodulierten Signal (PWM-Signal), erfolgen.
Ferner kann die in Figur 8 dargestellte gepulste Gleichspannung mit einem Minimalwert UMin größer Null mit einer Restwelligkeit R additiv überlagert sein. In diesem Fall erhöht sich der Maximalwert UMax um die Restwelligkeit R und der Minimalwert UMin reduziert sich um die Restwelligkeit R.
Es wird nun zusätzlich auf Figur 9 Bezug genommen.
Das Verfahren zur Elektro-Behandlung von Pflanzen, insbesondere zur Sikka- tion von Feldfrüchten , zur Gründüngungskontrolle oder zur Kontrolle von Beikraut, kann umfassen, dass vorab auf die Sprossachse und/oder die Blätter von Pflanzen das übergangswiderstandsenkendes Medium 15 aufgebracht wird.
In einem ersten Schritt S100 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Applikator 21 a mit der ersten Polarität P1 , der zweite Applikator 21 b mit der zweiten Polarität P2 und der dritte Applikator 21c mit der ersten Polarität P1 mit der geregelten Konstantleistungsquelle 3 elektrische Leistung übertragend verbunden.
Dies kann durch Schließen elektrischer Trennschalter, z.B. der Transformations- und Kontrolleinheit 33, erfolgen.
In einem weiteren Schritt S200 werden die Applikatoren 21a, 21 b, 21c mit den Sprossachsen und/oder den Blättern von Pflanzen in Kontakt gebracht, derart, dass sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein elektrischer Strom einstellt.
In einem weiteren Schritt S300 werden nun die Sprossachsen und/oder die Blätter der Pflanzen mit einer elektrischen Spannung U mit einem Spitze-Tal- Wert UST kleiner 1000 V beaufschlagt.
Die elektrische Spannung U kann eine Wechselspannung oder eine gleichgerichtete und geglättete elektrische Gleichspannung sein. Ferner kann die elektrische Spannung U eine gepulste Gleichspannung sein, wobei die elektrische Spannung U auch einen Minimalwert Uiviin größer Null aufweisen kann.
In einem weiteren Schritt S400 hält die geregelte Konstantleistungsquelle 3 eine im Wesentlichen konstante elektrische Leistung aufrecht, z.B. durch eine kombinierte Frequenz- und Pulsweitenmodulation, solange sich der Widerstandswert in einem vorbestimmten Bereich verbleibt. Wird bei zu kleinem Widerstand der elektrische Strom oder bei zu großem Widerstand die erforderliche elektrische Spannung zu hoch, sinkt dementsprechend die elektrische Leistung. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Reihenfolge der Schritte auch eine andere sein. Ferner können mehrere Schritte auch zeitgleich bzw. simultan ausgeführt werden. Des Weiteren können auch abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel einzelne Schritte übersprungen oder ausgelassen werden.
So kann die Anzahl von ungewollten Spannungsüberschlägen, begleitet von Lichtbögen zwischen zwei Applikatoren 21a, 21b, 21c einer Applikatoreinheit 2, insbesondere zwischen Applikatoren 21a, 21b, 21c benachbarter Applika- toreinheiten 2, signifikant reduziert werden. Dies erlaubt eine simultane Elektro-Behandlung von Pflanzen mit einer Mehrzahl von Applikatoreinheiten
2 nebeneinander in einer Applikatorreihe 12 mit reduzierten Abstand voneinander.
Bezugszeichenliste
1 Behandlungs-Vorrichtung
2 Applikatoreinheit
3 Konstantleistungsquelle
4 Anschluss
5 Verteileinheit
6 Umrichterbaugruppe
7a Umrichter
7b Umrichter
7c Umrichter
8a Verbindungsabschnitt
8b Verbindungsabschnitt
9a Verbindungsabschnitt
9b Verbindungsabschnitt
10 erstes Modul
11 Düse
12 Applikatorreihe
13 erste Trägerkonstruktion
14 Flüssigkeitsbehälter
15 übergangswiderstandsenkendes Medium
16 Sensor
20 zweites Modul
21a elektrischer Applikator
21b elektrischer Applikator
21c elektrischer Applikator
24 zweite Trägerkonstruktion
30 Trägerfahrzeug
31 Zapfwelle
32 Generator
33 Transformations- und Kontrolleinheit
FR Fahrtrichtung R Restwelligkeitswert t Zeit
U elektrische Spannung
U_ Gleichwert
UMax Maximalwert
UMin Minimalwert
UST Spitze-Tal-Wert
S100 Schritt
S200 Schritt
S300 Schritt
S400 Schritt

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Reduktion von ungewollten Spannungsüberschlägen bei Elektro-Behandlungen von Pflanzen, insbesondere während einer Sik- kation von Feldfrüchten, zur Gründüngungskontrolle oder zur Kontrolle von Beikraut, zumindest mit dem Schritt:
(S300) Beaufschlagen von Pflanzen mit einer elektrischen Spannung (U) mit einem Spitze-Tal-Wert (UST) kleiner 1000 V, wobei die elektrische Spannung (U) eine gleichgerichtete und geglättete elektrische Gleichspannung ist, die sich aus einem konstanten Gleichwert (U_) und einem Restwelligkeitswert (R) additiv zusammensetzt, wobei der Restwelligkeitswert (R) mit dem Spitze-Tal-Wert (UST) zwischen einem Maximalwert (UMax) und einem Minimal-wert (UMin) schwankt. Behandlungs-Vorrichtung (1) zur Elektro-Behandlung von Pflanzen, insbesondere einer Sikkation von Feldfrüchten, zur Gründüngungskontrolle oder zur Kontrolle von Beikraut, wobei zur Reduktion von ungewollten Spannungsüberschlägen die Behandlungs-Vorrichtung (1 ) dazu ausgebildet ist, Pflanzen mit einer elektrischen Spannung (U) mit einem Spitze-Tal-Wert (UST) kleiner 1000 V zu beaufschlagen, wobei die elektrische Spannung (U) eine gleichgerichtete und geglättete elektrische Gleichspannung ist, die sich aus einem konstanten Gleichwert (U_) und einem Restwelligkeitswert (R) additiv zusammensetzt, wobei der Restwelligkeitswert (R) mit dem Spitze-Tal-Wert (UST) zwischen einem Maximalwert (UMax) und einem Minimal-wert (UMin) schwankt. Trägerfahrzeug (30), insbesondere selbstfahrende Landmaschine oder Anhänger, mit einer Behandlungs-Vorrichtung (1) nach Anspruch 2. Bausatz, enthaltend Komponenten einer Behandlungs-Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 2 zum Bilden eines Trägerfahrzeugs (30) nach Anspruch 3.
PCT/EP2023/070737 2022-10-14 2023-07-26 Verfahren zur reduktion von ungewollten spannungsüberschlägen bei elektro-behandlungen von pflanzen WO2024078766A1 (de)

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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2007383A (en) 1934-09-08 1935-07-09 Walter C Collins Apparatus for and method of electrically treating soil
DE2328705A1 (de) 1973-06-06 1975-01-02 Gerhard Krause Anordnung zur bekaempfung von pflanzlichen und tierischen schaedlingen im boden
US5600918A (en) 1994-08-23 1997-02-11 Carr; Edwin R. Apparatus for killing weeds
WO2016016627A1 (en) 2014-07-29 2016-02-04 Ubiqutek Ltd Apparatus and method for electrically killing plants
WO2018050142A1 (de) 2016-09-16 2018-03-22 Zasso Gmbh Applikator
WO2018095450A1 (de) 2016-11-25 2018-05-31 Zasso Gmbh Vorrichtung und verfahren zum einbringen von hochspannung in ein substrat, das biologisches material aufweist
WO2019052591A1 (de) 2017-09-12 2019-03-21 Zasso Gmbh Gerät zur desaktivierung von organismen
WO2019102243A1 (en) * 2017-11-27 2019-05-31 Zasso Group Ag Weed inactivation device
WO2022053402A1 (de) * 2020-09-08 2022-03-17 crop.zone GmbH Verfahren zur behandlung von pflanzen
US20220132831A1 (en) * 2019-03-07 2022-05-05 Zasso Group Ag Device for treating soil and method for operating such a device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2007383A (en) 1934-09-08 1935-07-09 Walter C Collins Apparatus for and method of electrically treating soil
DE2328705A1 (de) 1973-06-06 1975-01-02 Gerhard Krause Anordnung zur bekaempfung von pflanzlichen und tierischen schaedlingen im boden
US5600918A (en) 1994-08-23 1997-02-11 Carr; Edwin R. Apparatus for killing weeds
WO2016016627A1 (en) 2014-07-29 2016-02-04 Ubiqutek Ltd Apparatus and method for electrically killing plants
WO2018050142A1 (de) 2016-09-16 2018-03-22 Zasso Gmbh Applikator
WO2018095450A1 (de) 2016-11-25 2018-05-31 Zasso Gmbh Vorrichtung und verfahren zum einbringen von hochspannung in ein substrat, das biologisches material aufweist
WO2019052591A1 (de) 2017-09-12 2019-03-21 Zasso Gmbh Gerät zur desaktivierung von organismen
WO2019102243A1 (en) * 2017-11-27 2019-05-31 Zasso Group Ag Weed inactivation device
US20220132831A1 (en) * 2019-03-07 2022-05-05 Zasso Group Ag Device for treating soil and method for operating such a device
WO2022053402A1 (de) * 2020-09-08 2022-03-17 crop.zone GmbH Verfahren zur behandlung von pflanzen

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