[0]

Udbyttemå ler på mejetærsker Analysering af udbyttemåler

Kenneth Risgaard Lemming 16/12-2013

[1]

Titel: Udbytte måling

Opgave titel: Analysering af udbyttemåler

Projekt type: Bachelorprojekt, modul 31

Foreside billed: AGCO Limited, 2013 | 15478/0713 | Danish/0712/3m

Fagområde: Elektroteknik, Termisk maskin og Automation

Placering: Afslutning på anden kvarter af sjette semester

Uddannelsesinstitution: Aarhus Maskinmesterskole

Vejleder/initialer: Brian Boe Petersen (BBP)

Afleveringsdato: 16/12-2013

Antal normalsider: 21

Antal Bilag: 7

Forfattere: Kenneth Risgaard Lemming (a10572)

[2]

Abstract This report is based upon my four month apprentership with a company called AGCO A/S.

AGCO is an agricultural machine manufacture and where I was based in Randers they are

occupied with research and development of new harvesting technology.

During my time there I participated in field-test, where a comparison of competitors

combines was carried out. A combine header was rebuilt from a mechanical drive to an

electrical drive. Finally I worked on my bachelor project, which was the development of a

test stand wherein it is possible to test a yield monitor from a combine harvester.

The reason for testing the yield monitor is to verify the accuracy of it.

The scope of the project was to create a baseline of the current radioactive yield monitor

system. The radioactive yield monitor will be phased out over the next couple of years.

The reason for this out phasing is due to the fact of there being too much administration

involved with the up keeping of the radioactive source. There is also the fact that the

electronics in the detector is outdated and no longer reliable.

The method used to carry out the testing will be as close to a real harvest condition as

possible. This involves a test stand that is made up of parts from a combine. To simulate

different combine driving speeds a container with a built in feed roller was developed. The

grain used for testing was wheat and the density, moisture and grain size was the same

throughout the whole testing period.

Each test was carried out three times and these tests have shown that the yield monitor is

very accurate. The mean deviation is as low as 0, 34 % which is below the 2 % that AGCO

demands.

After having developed a test stand and creating a baseline, it is now possible to compare

the existing yield monitor to a different type of yield monitor that will be developed in the

near future.

[3]

Forord Dette projekt og deraf udarbejdet rapport tager udgangspunkt i mit praktik ophold hos

AGCO A/S i Randers.

Praktik opholdet varede tre måneder og i de tre måneder blev der arbejdet med

mejetærskere, hvor den mekaniske transmission på et skærebord blev afmonteret og

erstattet af en elektrisk transmission, deltaget i høstforsøg, hvor der blev lavet en

konkurrent sammenligning og endeligt det, som mit bachelorprojekt kommer til at

omhandle; nemlig udbyttemåler på mejetærsker.

Som et led i minimering af ressource forbruget i landbruget, er udbyttemåling blevet en

vigtig del af hverdagen for mange landmænd. Udbyttemåling kan, når det kombineres med

GPS, bruges til at generere markkort. Ud fra disse markkort kan landmanden tage stilling

til, hvilken form for tiltag han skal gøre for at forbedre forholdene og dermed udbyttet i sin

mark.

Forbedringer af forholdene og dermed muligheden for at øge udbyttet uden at øge

forureningen kan evt. føre til, at der skal laves jordbundsundersøgelser for at identificere

jordboniteten. Dette kan være med til at bekræfte, om der er et behov for mere gødning,

pesticider eller måske er der et behov for at dræne eller grubbe marken. Disse tiltag er

nødvendige i forbindelse med at kravene bliver skærpet af hensyn til miljøet. Med disse

krav kommer en nødvendig reduktion af gødnings- og pesticid forbruget. Derfor handler

der om at udnytte de sparsomme ressourcer bedst muligt, og det er her at udbyttemåling

spiller en vigtig rolle i forbindelse med generering af markkort.

Præcisionen af disse markkort og værdien af de indsamlede data er afhængig af, hvor

præcis udbyttemåleren er.

Formålet med dette projekt er at få identificeret udbyttemålerens virke og kunnen. Udbytte

måleren er et isotop baseret system, hvilket vil sige, at det er med en radioaktiv kilde som

signal giver. På grund af stigende krav fra myndigheder i vores nabolande og i Danmark

bliver det mere og mere omfattende at holde styr på de radioaktive kilder. Grundet det

besværlige arbejde med at holde styr på kilderne, er det stort set kun i Danmark, at den

isotop baserede udbyttemåler bliver benyttet. Størsteparten af maskinerne eksporteres til

[4]

andre lande i Europa, og derfor er det en nødvendighed at finde en afløser for den

isotopbaserede udbyttemåler.

[5]

Indhold Abstract ............................................................................................................................................................. 2

Forord ................................................................................................................................................................ 3

1. Indledning ..................................................................................................................................................... 7

1.1 Formål ..................................................................................................................................................................................... 7

1.2 Baggrund ............................................................................................................................................................................... 7

1.3 Problemstilling .................................................................................................................................................................... 8

1.4 Problemformulering ......................................................................................................................................................... 8

1.5 Metode .................................................................................................................................................................................... 9

1.6 Opbygning ............................................................................................................................................................................. 9

1.7 Afgrænsning ...................................................................................................................................................................... 10

2.1 Korn plantens betegnelser. ......................................................................................................................................... 11

2.2 Beskrivelse af korn tærskning. .................................................................................................................................. 12

2.3 Kornets vej igennem mejetærskeren. ..................................................................................................................... 13

2.4 Kornets vej hen til udbyttemåleren. ........................................................................................................................ 14

2.5 Udbyttemålerens virkemåde ...................................................................................................................................... 15

2.6 Densitet på korn bestemmes på følgende måde ................................................................................................ 17

2.7 Den radioaktive kilde. ................................................................................................................................................... 18

2.8 Detektor .............................................................................................................................................................................. 20

2.8.1 Detektorens opbygning .................................................................................................................. 20

2.8.2 Funktions beskrivelse af detektoren .............................................................................................. 21

3.1 Teststandens opbygning .............................................................................................................................................. 22

3.2 Indkøring af fødevalsen ................................................................................................................................................ 26

3.3 Beskrivelse af forsøget. ................................................................................................................................................. 29

3.4 Fejlkilder og usikkerheder. ......................................................................................................................................... 32

3.5 Data indsamling ............................................................................................................................................................... 36

3.6 Data analysering .............................................................................................................................................................. 39

Konklusion ....................................................................................................................................................... 43

Alternativer. ..................................................................................................................................................... 44

Perspektivering ................................................................................................................................................ 45

Efterskrift ......................................................................................................................................................... 46

Litteraturliste ................................................................................................................................................... 47

[6]

Bilag ................................................................................................................................................................. 49

Bilag 1 .......................................................................................................................................................................................... 50

Bilag 2 .......................................................................................................................................................................................... 60

Bilag 3 .......................................................................................................................................................................................... 61

Bilag 4 .......................................................................................................................................................................................... 62

Bilag 5 .......................................................................................................................................................................................... 63

Bilag 6 .......................................................................................................................................................................................... 73

Bilag 7 .......................................................................................................................................................................................... 75

[7]

1. Indledning

1.1 Formål

Formålet med dette projekt og deraf udarbejdet rapport er at eftervise præcisionen af den

isotop baserede udbyttemåler. Der skal skabes en ”Baseline” af udbyttemålerens

præcision. Med ”Baseline” menes, at der skabes et reference punkt/udgangspunkt som

kan bruges til data sammenligning mellem alternative udbyttemålere og det isotop

baserede system.

Projektet skal på sigt danne grundlag for en afløser til det isotop baserede system.

Målgruppen denne rapport henvender sig til, er folk med en vis teknisk indsigt og i

særdeleshed personalet hos AGCO A/S.

1.2 Baggrund

AGCO A/S eller Dronningborg Industries som virksomheden tidligere kaldtes har siden

1913 beskæftiget sig med udvikling og produktion af stationære og mobile tærskeværk, og

senere bugserede og selvkørende mejetærskere. Der er ikke længere nogen produktion i

Randers, grundet for høje produktions omkostninger. Produktionen af mejetærskere blev i

sommeren 2010 flyttet til Breganze i Italien. I dag beskæftiges 30 medarbejdere i Randers

med henholdsvis service, tekniske publikationer og udvikling. Udviklingsafdelingen

beskæftiger maskiningeniører, maskinmestere og teknikere. På værkstedet er der smede,

værktøjsmagere og maskinarbejdere beskæftiget med at opbygge prototyper og

teststande. Udover dette er der to praktikanter, henholdsvis en maskiningeniør og en

maskinmester praktikant.

Der bliver kun udviklet nye produkter i Randers. Værkstedet står for alle nybygninger og

ombygninger af prototype komponenter, det være sig fra enkelt dele til hele mejetærskere.

Nybygninger bygges op i en teststand og bliver herefter afprøvet i laboratoriet, hvor en

høst situation kan simuleres. Når nybygningerne er afprøvet og fundet tilfredsstillende

bygges de ind i en mejetærsker for herefter at blive afprøvet i en reel høst situation i

marken. Under test i laboratoriet udarbejdes en ”baseline” for den pågældende funktion,

som så skal kunne eftervises, når mejetærskeren kommer i marken og afprøves.

Laboratorieforsøgene er fundamentale for udviklingen af mejetærskerens processer, da

det endnu ikke er muligt at opstille matematiske simulerings modeller af disse processer.

[8]

Udbyttemåleren blev i sin tid udviklet, da der var en efterspørgsel fra kunderne om at

kunne måle og afregne den høstede kornmængde direkte fra marken.

De første prototyper kom ud at køre i 1983 på nogle – efter datidens standard –

forholdsvis store maskiner.

Sidst i firserne blev der startet et projekt op, der skulle kunne bestemme maskinens

placering på marken ved hjælp af GPS og et jord baseret korrektionssignal.

I 1991 kørte den første mejetærsker med dette system, og der kunne nu logges data

såsom henholdsvis GPS koordinater og den høstede udbyttemængde.

1.3 Problemstilling

En af de store udfordringer, som de europæiske landmænd står overfor, er de stigende

miljøkrav, som pålægger dem at reducere deres forbrug af gødning og pesticider. For at

udnytte de sparsomme ressourcer er landmanden nødsaget til at graduere udbringningen

af gødning og pesticider. Her spiller udbyttemåleren på mejetærskeren en afgørende rolle i

indsamling af høstdata, og er dermed et uundværligt redskab for landmanden.

Der er fire hoved problemer, som gør at den isotopiske udbyttemåler ikke længere er

fordelagtig at bruge:

1) detektorens elektronik er følsomt overfor vibrationer (den rystes i stykker).

2) detektoren er ikke bred nok til den ny bredde elevator, som bliver indført fra årsskiftet.

3) Selve isotopen kræver en del administration pga. lovgivningen på området og det

faktum, at kilderne tilhører FORCE Technology og derfor er lejet af dem.

4) service organisationen i Danmark står for vedligeholdelsen af den isotop baserede

udbyttemåler, hvilket påfører dem en stor udgift. Ikke kun i form af administration, men

også reservedelsmæssigt.

Grundet disse problemer er det besluttet at lade den isotopiske udbyttemåler udgå og

finde en afløser for denne, som så kan slutsælges til landmanden og dermed ophører

vedligeholdes forpligtelsen for Agco.

1.4 Problemformulering

Som formuleret i problemstillingen er der fire hoved problemer med den isotop baserede

udbyttemåler, og derfor er det blevet besluttet, at der skal findes en afløser for denne.

Min opgave i den forbindelse bliver at kortlægge, hvor præcis er den isotop baserede

[9]

udbyttemåler? Disse ”Baseline” data vil efterfølgende blive brugt til at sammenligne og

dermed validere alternative udbyttemåler. Kravene til udbyttemålernes nøjagtighed fra

AGCO’s side er +/- 2 procent ved et udbytte på mellem 25 til 70 t/h i hvede.

1.5 Metode

Til at kortlægge udbyttemålerens præcision, skal der opbygges en prøvestand, hvori

udbyttemåleren kan afprøves under så virkelighedsnære forhold som muligt. Som

udgangspunkt benyttes vejledningen ASAE/ASABE D 243.4 (R2012)1.

Prøverne bliver gennemkørt i en prøvestand opbygget efter førnævnte vejledning. For at

kunne gennemføre forsøgene så homogene som muligt styres tiden, omdrejninger og

omskifter ved hjælp af en PLC, dermed undgås den menneskelige faktor og derved en

eventuel fejlkilde.

1.6 Opbygning

Generelt er rapporten opbygget efter dokumentet ”Rapportskrivning 2012”. Udover dette

dokument er der hentet inspiration og viden i nedennævnte litteratur.

Se litteraturliste bagerst i rapporten for en mere uddybende information omkring forfatter,

oplag, udgave og forlag.

Vejledning:

”Rapportskrivning 2012”

”Yield Monitor Performance Test Stand”

Noter til kursus ”Stråling og Sikkerhed”

Brug af mobile apparater indeholdende radioaktive kilder

Bøgerne:

”Logisk styring med PLC”

”Praktisk regulering og instrumentering”

”Systemanalyse og simulering”

“Studiehåndbogen”

”Videnskabsteori for begynder”

1 Se bilag 1

[10]

1.7 Afgrænsning

Formålet med projektet er at belyse præcisionen af udbyttemåleren, og dermed lave en

”Baseline” således, at der på et senere tidspunkt kan arbejdes vider med at udvikle en

afløser for det isotop baserede system.

Udbyttemåleren vil udelukkende blive testet i en afgrøde (hvede) ligesom afgrødens

struktur og vandindhold holdes konstant under alle forsøgene.

Der bliver ikke set nærmere på emner, såsom fejl på detektorens elektronik og

udbedringer af disse fejl, som kunne indføres på den eksisterende detektor for at forlænge

levetiden og holdbarheden af denne. Der vil heller ikke blive afprøvet nogen alternativer til

det eksisterende system, da tiden er begrænset, og derfor er det heller ikke muligt at få

udviklet et nyt system til afløsning af det eksisterende inden rapporten skal afleveres.

Udbyttemålerens præcision under kørsel på sidehæld og ligeså kørsel op og ned af bakke

vil heller ikke blive undersøgt, grundet projektets tidsramme. Det antages at udbyttekortets

pålidelighed er proportional med nøjagtigheden af udbyttemåleren derfor er oplysningen

om GPS og udbyttekort kun givet som en information og vil ikke blive behandlet yderligere

i denne rapport.

[11]

2.1 Korn plantens betegnelser.

Hvedeplanten på figur 1 består af følgende enkelt dele: Halmstrå (1), aks (2), emter

(3) og hvedekernen (4), som er den del udbyttemåleren skal måle på og som er den

vigtigste del af planten i dette projekt.

1

2

4

3

4

3

Figur 1. Hvedeplante

[12]

2.2 Beskrivelse af korn tærskning.

På figur 2. vises princippet ved korntærskningen. Strået inklusiv aks skæres over af kniven

(1) på skærebordet (figur 3.) og ledes via skærebordet hen til indføringskæden og videre

op til tærskecylinderen (4). Når strået og aksen når op i tærskecylinderen, bliver den

udtærsket ved at slaglerne på tærskecylinderen gnubber aksen (2) ned mod linealerne på

tærskebroen, og derved falder kernerne og nogle af emterne igennem tærskebroen og

bliver ført videre hen i soldkassen, hvor emterne bliver sorteret fra kernerne. Når halmen

forlader tærskebroen bliver den ledt videre over i rotoren.

Kerner og emter

4. Tærskecylinder

Halm Halmstrå med aks

Figur 2. Tærskecylinder og tærskebro.

2. Tærskebro

[13]

2.3 Kornets vej igennem mejetærskeren.

Afgrøden kommer ind i skærebordet (A), som skærer strået over og fører det hen til

indføringselevatoren (B).

Fra indføringselevatoren ledes afgrøden hen i tærskecylinderen og tærskebroen (C), hvor

alt kornet bliver tærsket ud af akset og ca. 80 - 85 % af korn udskillelsen foregår. Herefter

føres halmstrået videre over til de to langsgående rotorer (D), hvor resten af korn

udskillelsen foregår.

Til orientering kan det oplyses, at landmænd generelt ikke vil acceptere en større total

spild end ca.1 procent. Spild er en betegnelse for de kerner der efterlades på jorden efter

A

C

B

E

D

G

F

1

Figur 3. Mejetærsker (http://www.chandlersfe.co.uk/Delta_Combine_Large_Image.gif)

[14]

mejetærskeren og beregnes som en procentdel af det faktiske udbytte på marken. Spildet

kan komme fra skærebordet, rotor, soldkassen og fra diverse utætheder på maskinen.

Efter at alt kornet er blevet udskilt i henholdsvis tærskecylinderen/bro og rotor, føres det

videre ned i soldkassen (F), hvor emterne bliver sorteret fra, således at det kun er rent

korn, der føres over i bundsneglen (E). Fra sneglen føres kornet over i en elevator, hvorfra

kornet transporteres op i korntanken (G).

2.4 Kornets vej hen til udbyttemåleren.

Fra bundsneglen (E) figur 3. og figur 4. ledes kornet hen til elevatoren (H) og videre op til

elevatortoppen (I). Herfra kastes kornet over i fyldesneglen (J) af elevator lapperne, og

fyldesneglen (L) fører således kornet videre op i korntanken (G) figur 3.

Når kornet afleveres fra elevatoren (H) og kastes over i fyldesneglen gennemløber den

udbyttemåleren (K).

De grønne pile indikerer kornets vej gennem elevator og snegle.

H

E

I

J

L

K

Figur 4. Mejetærskerens fyldesystem

[15]

2.5 Udbyttemålerens virkemåde

Funktionsprincip for den isotop baserede

udbyttemåler.

Elevator topstykket (I) er udstyret med en

massestrøm måler, der består af en radioaktiv

kilde (2), monteret under en PVC afdækning i

elevatortopstykket og en detektor (3) monteret

ovenpå en PVC afdækning på elevatortopstykket.

Når afgrøden passerer målegabet mellem kilde

og detektor, måles massestrømmen.

Massestrømmen dæmper intensiteten af

energien mellem kilden og detektoren, som

gradvist reduceres i takt med at

materialestrømmen øges. Energien omsættes til

elektriske impulser, der kan tælles.

Impulserne kombineres med materiale flowet ved

at registrere omdrejningerne fra fyldeelevatoren.

Massestrømen er et produkt af afgrødens

vægtfylde og afgrødens tykkelse når denne

passere målegabet og er således en fladevægt

der måles.

Fladevægt = ρafgrøde x lagtykkelsen.

Fladevægt =

Strålingsdæmpningen afhænger af:

1) Kildens udstrålede styrke.

2) Afstanden mellem kilde og detektor.

3) Tykkelse af PVC dækplader.

4) Afgrødens densitet.

I

2

3

Figur 5a Elevatortop ubelastet

Figur 5b Elevatortop belastet

Målegab

[16]

Det er kun densiteten, der er variabel, da kildens udstrålende styrke ikke er variabel. Da

elevatortoppen er en svejst enhed er afstanden mellem kilde og detektor derfor fast.

Tykkelsen af PVC dækpladen regnes for fast, da den kun ændres meget lidt ved slitage.

Ved enhver reparation eller rengøring, der har involveret en afmontering af enten kilde

eller detektor, skal der fortages en nulpunkts kalibrering. Denne kalibrering udføres ved at

lade mejetærskeren stå med tænding på i ca. fem minutter, hvorefter et nyt tælletal er

fundet og udbytte måleren er nu klar til brug.

For at kalibrere udbyttemåleren til den aktuelle afgrøde er det nødvendigt at høste en

tankfuld korn og få den vejet på en brovægt.

De to målinger sammenlignes og en eventuel difference kan udbedres ved at beregne et

nyt kalibreringstal og dette gøres på følgende måde:

Eksempel:

Udbyttemåleren viser, at der er høstet 7.300 kg., men brovægten viser kun 6.950 kg. og

det nuværende kalibreringstal er 100, så det giver følgende kalibreringstal:

Bemærk, at ovenstående kalibreringsprocedure blot er en beskrivelse af anlægget, når det

sider på en mejetærsker. Denne kalibreringsprocedure bruges ikke i forbindelse med de

målinger, der fortages i prøvestanden, da der måles direkte på detektorens og dennes

frekvensen logges med en separat datalogger.

[17]

2.6 Densitet på korn bestemmes på følgende måde

Densiteten bestemmes ud fra den hollandske vægt2 for den pågældende kornsort, hvilket

er vægten af en ”Amsterdammer Zak” (korntønde) i hollandske pund (494 gram) og med et

rumfang på 83,44 liter.

Den hollandske vægt kan omregnes til volumenvægt på følgende måde:

Dette vil for bygs vedkommende give en densitet på:

⁄

Eksempel på Hollandsk vægt for forskellige afgrøder.

Korn sort Hollandsk vægt i pund

Rumvægt kg. pr. m3 Kg. pr. hektoliter

Vårbyg 114 675 67,5

Vinter byg

Hvede 128 758 75,8

Rug 118 699 69,9

Havre 88 521 52,1

Vårraps

Vinterraps 118,24 700 70,0

Densiteten af det korn, der benyttes til forsøgene er fundet ved at veje 1 liter korn 3 gange

og tage et gennemsnit af dette.

Ud fra dette gennemsnit bestemmes densiteten til:

⁄

2 Oplysninger om den hollandske vægt er fundet på følgende web adresse.

http://www.denstoredanske.dk/Natur_og_milj%C3%B8/Landbrug_og_havebrug/Korn_og_b%C3%A6lgs%C3%A6d/hollandsk_v%C3%A6gt

Figur 6. Hollandsk vægt

[18]

2.7 Den radioaktive kilde.

Kilden er signalgiveren til udbyttemåleren og det er kildens stråler, som detektoren

opfanger. Strålerne kommer fra atomets radioaktive henfald.

Den radioaktive kilde er udviklet og fremstillet af det der tidligere hed isotopcentralen, og

som i dag er overtaget af Force Technology.

Kildens opbygning ses på figur 7a og består af følgende enkelt dele:

1) Et stangformet rustfrit stålhus, hvori der er fræset en langsgående rille.

2) Et radioaktivt folie af typen Am 241 og med en aktivitet på 35 MBq.

3) Et stykke rustfrit fjederstål, som fastholder det radioaktive folie.

4) Et stykke rustfrit fjederstål, som lukker kildens strålingsåbning.

5) En rustfri stålprop, der lukker monteringshullet for folien og fjederstålet som

fastholder kilden.

I bunden af kildens hus er følgende oplysninger indgraveret se figur 7b.

1) Kildens fabrikant og type nummer.

2) Fremstillings år

3) Serie nummer.

4) Radioaktiv kilde type

5) Kildens styrke

1 5 2

3

4

Figur 7a. Radioaktiv kilde

[19]

Den radioaktive kilde har følgende data.

Atom type: Americium 241 (Am 241)

Atomet har følgende grundstoftal: 95

Den radioaktive kildes størrelse: 35 MBq

Fabrikant: Isotopcentralen (IC)

Type nummer: SR – 12

Halveringstid på: 470 år

Bestrålings type: Gammastråler (γ)

Maksimal energi: 60 keV

Halveringstykkelse i aluminium: ca. 10 mm

Forklaringer til ovenstående data.

Am er atomsymbolet og 241 er atommassetallet.

Grundstoftallet 95 er atomets placering i grundstoffernes periodesystem.

Kildens størrelse på de 35 MBq er aktiviteten på det radioaktive stof og har SI

betegnelsen Becquerel.

Fabrikanten er Isotopcentralen, som i dag hører under Force Technology.

Type nummeret SR – 12 er et internt type nummer som isotopcentralen bruger for

at kunne identificere kilde typen.

Halveringstiden på 470 år er en betegnelse for hvor lang tid, der går inden det

radioaktive stofs indhold af radioaktive atomer er halveret.

4 1

3 2 5

Figur 7b. Bund af kildens hus

[20]

Gammastråler er velegnet til denne form for måling, da den har en god rækkevide

og gennemtrængningsevne, sammenlignet med Alfa og Beta stråler.

Den maksimale energi som fotonet kan indeholde, når den frigives.

Halveringstykkelsen er et udtryk for hvor tyk, i dette tilfælde en aluminiumsplade

skal være for at halvere strålingsintensiteten fra kilden.

2.8 Detektor

Detektoren der bruges i forbindelse med udbyttemåleren er en egenproduktion, bortset fra

fotomultiplikator og scintillator, disse dele købes færdigt lavet.

2.8.1 Detektorens opbygning

Detektoren på figur 8a består af et hus (1) som indeholder følgende dele; en scintillator

(2), en fotomultiplikator (3) og en elektronikenhed (4).

Detektorhuset (1) er fremstillet af aluminium. Scintillatoren (2) består af et aluminiumshus,

der indvendigt er belagt med et Natriumiodid krystal. Størrelsen på krystallet har betydning

for det totale tælletal. I den ene ende er aluminiumshuset forsynet med et optisk vindue,

som er forbundet til fotomultiplikatoren (3). Fotomultiplikatoren (3) er et cylindrisk rør

indeholdende anode, katode og dynoder. Elektronikenheden (4) fordeler spændingen ud til

dynoderne og sender signalet retur til mejetærskerens jobcomputer.

For præcisionens af fotomultiplikatoren skyld er det vigtigt, at spændingen til dynoderne er

konstant. Den må ikke variere, da selv små variationer i spændingen har stor indflydelse

på fotomultiplikatorens præcision3.

3 Information om scintillatorens præcision er fundet på leverandørens hjemmeside.

www.oken.co.jp/web_oken/Toku3.htm

1 2 3 4

Figur 8a. Detektorens dele.

[21]

2.8.2 Funktions beskrivelse af detektoren

Scintillaroren opfanger gammastrålerne fra den radioaktive kilde. Når disse gammastråler

kommer i kontakt med Natriumiodid krystallet, udskiller natriumiodid krystallet en lysfoton,

som sendes videre over i fotomultiplikatorens fotokatode, når lysfotonet rammer

fotokatoden frigives der en elektron. Denne elektron sendes videre over i en fokuserings

elektrode. Den frigivne elektron tiltrækkes af den spænding, der tilføres dynoden og

afhængig af med hvilken kraft eletronen rammer dynoden udskilles to eller flere elektroner.

Kraften, hvormed elektronen rammer dynoden, afhænger af hvor stor en spænding, der

tilføres dynoden. Efterhånden som elektronerne bevæger sig igennem fotomultiplikatoren

forøges antallet for hver gang de møder en dynode og til sidst rammer elektronerne

anoden og er nu en målbar enhed, som sendes til mejetærskernes jobcomputer, eller vis

der måles direkte på detektoren, måles frekvensen. Fotomultiplikatoren forsynes med

1100V fra en separat strømforsyning. Elektronikken på printpladen forsynes med 8V for at

overføre signalet fra fotomultiplikatoren til mejetærskerens jobcomputer

Lys

foton

Foto

katode

Fokuserings

ring Dynoder Anode

Fotomultiplikator

Figur 8b. Detektorens princip. (commons.wikimedia.org/wiki/File:Phototmultipliertube.svg)

[22]

3.1 Teststandens opbygning

Teststanden er delvist opbygget efter anvisninger i vejledningen ASABE D243.4 (R2012),

og er opbygget på en sådan måde, at den minder så meget som muligt om en

mejetærsker. Selve teststanden er opbygget i en profilrørsramme med platform og

gelænder.

Følgende forklaring referere til figur 3.1a. I bunden af profilrørsrammen (A) er sneglehuset

(B) indbygget, og denne fungerer også som beholder for det korn, der kommer fra

kornmagasinet (C), når der køres forsøg. Kornmagasinet (C) er placeret ovenover

sneglehuset, der fungerer som opbevaringssted for det korn, der bliver brugt under

forsøgene. I bunden af kornmagasinet sidder der en fødevalse (D), som doserer den

ønskede masse flow, og simulere derved et konstant udbytte og bruges til at simulere

ændringer i fremkørselshastigheden og dermed den høstede mængde pr. time.

Figur 3.1a Udbyttemåler forsøgsopstilling

A

C

D

E

B G

F

[23]

Udbyttet i en hvedemark ligger gennemsnitlig typisk på omkring 10 til 12 tons hvedekerner

pr. hektar. Udbyttet i den enkelte mark varierer dog afhængigt af bl.a. jordbundsforhold,

beliggenhed og vandtilgængelighed. Så det vil sige, at udbyttet pr. hektar i en ideal

situation, som når der køres forsøg i laboratoriet, vil være konstant og er dermed ikke en

variabel. Den eneste variabel, der forekommer, er når fremdriftshastigheden forøges eller

reduceres. Ved at variere fremdriftshastigheden ændres det areal, der gennemkøres, altså

der høstes enten flere eller færre hektar pr. time, og dermed antal tons pr. time. Når

hastigheden ændres, ændres den mængde korn, der gennemløber elevatoren og dermed

målegabet ved udbyttemåleren. Det vil sige, at udbyttet i tons pr. hektar forbliver konstant,

men ved eksempelvis at øge fremdriftshastigheden øges det areal maskinen kører

henover og dermed stiger mængden af korn, der høstes pr. time. Det er her

kornmagasinets fødevalse bruges til at simulere en enten forøgelse eller reduktion af

fremdriftshastigheden.

Imellem det nederste sneglehus (B) og kornmagasinet (C) er der monteret en elevator (E)

ude på siden af profilrørsrammen, som leder kornet fra sneglehuset tilbage til

kornmagasinet (C). Når kornet sendes retur gennem elevatoren passerer det

udbyttemålerens målegab (se eventuelt figur 5a).

Figur 3.1b Omskifter mellem prøveudtagning og kornmagasinet

F C H

I

[24]

I forlængelse af elevatortoppen er der monteret en rampe (F), der er konstrueret således,

at kornet kan ledes enten tilbage til kornmagasinet (C) eller over i en prøvebeholder (G) se

figur 3.1a og 3.1b.

Sneglen og elevatoren er de originale dele, som sidder på mejetærskeren og er placeret

på samme måde, som de gør på mejetærskeren. Her tænkes specielt på afstand og

omslutning af bundsneglen. Elevatoren er monteret med samme hældning som den er

monteret med på mejetærskeren. Af specialfremstillede dele er fødevalsen til dosering af

kornmængden, kornmagasinet, sneglehuset, omskifterrampen og profilrørsrammen som

prøvestanden er opbygget over.

Til at drive elevator og snegl er der monteret en elektromotor (1), som ved hjælp af en rem

transmission (2) er tilpasset elevatorens ønskede omdrejningstal (se figur 3.1c).

1

2

3

4

Figur 3.1c Elektromotor og remtransmission

[25]

Bundsneglen drives af elevatorkæden. Til at drive fødevalsen er der monteret en

elektromotor (3) og en gearkasse (4), som ved hjælp af en frekvensomformer kan regulere

hastigheden på fødevalsen. Omskifteren, der enten leder kornet over i kornmagasinet eller

til prøveudtaget, betjenes af en trykluftcylinder (H) og en omskifterventil (I), som så igen

styres af en PLC.

Til at simulere det elektriske anlæg på mejetærskeren er der opbygget en stand (5) (se

figur 3.1e) med computer og betjeningspanel. Mejetærskerens akselomdrejninger

simuleres af en computer (6) med egnet software. Softwaren simulerer udover

akselomdrejninger også fremkørselshastighed og motorovervågning.

På betjeningsterminalen (7) kan alle data fra udbyttemåleren aflæses, og det er muligt at

logge data via terminalen. Datalogningen er dog ikke blevet udført med simulatorens

datalogger, men med en separat datalogger.

H

I

Figur 3.1d Trykluft komponenternes placering

[26]

Data, der er indhentet med datalogger, er frekvensen fra udbyttemålerens detektor og

spændingen fra omskifteren der skifter mellem prøve udtag og kornmagasinet. Massen af

korn, der bliver udtaget under hvert, forsøg bliver vejet med en separat vægt.

3.2 Indkøring af fødevalsen

For at kunne simulere ændringer i fremkørselshastigheden var det nødvendigt at finde en

metode til at variere masse flowet af korn, der afleveres til bundsneglen og dermed

elevatoren.

Ideen til fødevalsen er taget fra en såmaskine, som med stor præcision tilfører såsæden til

marken.

Figur 3.1e. Simulator af mejetærskerens elektriske anlæg.

5

6

7

[27]

Fødevalsen (D) er indbygget nederst i kornmagasinet (C) og drives af en elmotor (3) (se

figur 3.1f), der er omdrejningsregulerbar ved hjælp af en frekvensomformer.

For at indkører fødevalsen er følgende fremgangsmåde valgt:

Fødevalsens elektromotor startes op ved en given frekvens, det vil sige at fødevalsen

roterer med et omdrejningstal, der svarer til den indstillede frekvens. Der udtages tre

gange tre prøver, i alt ni prøver af 10 sekunders varighed. Den kornmængde der er

udtaget i denne periode vejes, og et gennemsnit af de ni vejninger udregnes. Derved

kendes forholdet mellem frekvens og masse flow for det ene punkt, og sådan er der i

alt gennemført ni forsøg med forskellige frekvenser for at bestemme en regnefunktion

for forholdet mellem masse flow og elektromotorens frekvens.

D

C

3

Figur 3.1f. Fødevalse indbygget i kornmagasinet.

[28]

Fremgangsmåde for indkøring af fødevalse.

1) Elektromotoren for fødevalsen indstilles på en given frekvens.

2) Massestrømmen af kornet efter at fødevalsen er indstillet stabiliseres ved at lade

kornet cirkulere i 25 sekunder inden der udtages en prøve.

3) Der udtages tre prøver á 10 sekunders varighed

4) I mellem hver prøve er der en stabiliseringstid på 25 sekunder.

5) Kornet ledes ud i tre separate beholdere, der hver især vejes.

6) Den vejede kornmængde kan nu regnes om til masse flow i kg/s og t/h.

7) Punkt 1 til 6 gentages til der i alt er udtaget 9 prøver.

Bestemmelse af regnefunktionen er gjort ved hjælp af en regression analyse i Excel. Ved

at indtaste værdierne for henholdsvis udbytte og frekvens, og derved få tegnet en graf for

de indtastede værdier. Ud fra grafen som er vist på figur 3.2 er der lavet en regressions

analyse, og derved er følgende regnefunktion for fødevalsen fremkommet.

y = 3,0019x – 1,1735 og med en R2 på 0,9998 ligger regressionslinjen meget tæt på de

observerede værdier.

y = 3,0019x - 1,1735 R² = 0,9998

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25

Ton

s p

r. t

ime

Frekvens i Hz

Fødevalse

Serie1

Lineær (Serie1)

Figur 3.2 Sammenhæng mellem masse flow og frekvens

[29]

Ved at kende massen af det korn, der er udtaget under de 10 sekunder prøven varer, kan

masse flowet pr. sekund bestemmes ved at dele massen af det vejede korn med de 10

sekunder prøveudtagningen varer.

̇

⁄

Masse flowet af korn i tons pr. time.

̇ ̇

⁄

3.3 Beskrivelse af forsøget.

Kornmagasinet påfyldes 1.000 kg hvede. Det er vigtigt, at der er tilstrækkeligt med korn i

kornmagasinet under udførelsen af forsøgene, således at fødevalsen altid er dækket af

korn. Hvis fødevalsen ikke er dækket af korn, vil det ønskede udbyttet ikke kunne opnås.

For hvert forsøg, der køres, bruges en container, der kan rumme den mængde korn, der

udtages under prøveforløbet.

Kornet, der opsamles under forsøget, vejes efter hvert endt forsøg med en digital vægt.

Dette gøres for at kontrollere, at udbyttet er det ønskede, samt for løbende at kontrollere,

nøjagtigheden af fødevalsen.

Prøvestanden tilsluttes 400V med en 32A sikring. For at omskifteren mellem

kornmagasinet og prøveudtaget skal kunne fungere, skal der tilsluttes trykluft til

prøvestanden. Trykket må ikke overstige 8 bar, da trykluftcylinderen ikke er beregnet til

høje tryk. Desuden skal trykket holdes stabilt for at sikre en konstant reaktionstid på

prøveudtagningen.

Ca. en halv time inden det første forsøg gennemføres, tilsluttes udbyttemålerens

strømforsyning for at varme elektronikken op, og dermed undgå at der sker en fejlvisning

på grund af dette.

Dataloggeren er tilsluttet PLC’en således at spændingen fra omskifteren til prøveudtagning

af korn logges. Denne værdi bruges til at identificere frekvensen for udbyttemålerens

detektor i den periode, hvor prøveudtagningen foregår. Frekvensen fra udbyttemålerens

detektor logges og dataene bruges til at kontrollere sammenhængen mellem udbyttet og

frekvensen fra udbyttemåleren.

[30]

Inden prøveudtagningen påbegyndes er det nødvendigt at indstille fødevalsen på det

ønskede udbytte. Dette gøres på følgende måde:

Først startes elevatoren ved at trykke ”F1” på PLC’ens display. Når elevatoren

startes ved at trykke på ”F1” tasten er der ikke nogen tids begrænsning på hvor

længe elevatoren kører, og den fortsætter derfor med at køre til der igen trykkes på

”F1”. Elevatoren kan ikke startes når den er belastet, så derfor er det vigtigt at

elevatoren altid er tom inden denne stoppes.

Fødevalsen aktiveres ved at trykke på ”hand on” på frekvensomformerens display.

Frekvensen indstilles på den ønskede værdi med et på frekvensomformerens

betjeningspanel monteret potentiometer. Frekvensen kan aflæses direkte på

frekvensomformerens betjeningspanel. På frekvensomformerens betjeningspanel

trykkes der på ”hand off” for at stoppe fødevalsen. Fødevalsen kan kun startes, når

elevatoren kører. Dette er gjort for at undgå en overbelastning af elevatoren under

opstart.

Prøvesekvensen, som styres af PLC’en, består af seks trin (se figur 3.3a) og aktiveres ved

at trykke ”F4” på PLC’ens betjeningspanel. Ved første trin startes elevatoren, elevatoren

kører nu i fem sekunder. Andet trin starter fødevalsen så snart de fem sekunder for

elevatorens opstarts fase er udløbet. Fødevalsen og elevatoren kører nu i 60 sekunder for

at korn flowet igennem elevator og fødevalse kan stabiliseres inden prøveudtagningen

påbegyndes. Efter de 60 sekunder er udløbet aktiveres omskifteren, og der udtages en

prøve i ti sekunder. Når prøveudtagningen ophører, kører fødevalsen yderligere fem

sekunder, hvorefter den stopper. Ti sekunder efter at fødevalsen er stoppet, standses

elevatoren og prøvesekvensen er gennemført. Elevatoren skal fortsætte med at køre

nogle sekunder efter at fødevalsen er stoppet for at sikre, at elevatoren er tom for korn, da

det ellers kan være vanskeligt at starte elevatoren op igen.

[31]

Forsøgs procedure.

1) Påfyld 1.000 kg hvede i kornmagasinet.

2) Tilslut spænding til prøvestanden.

3) Tilslut spænding til udbyttemåleren (dette skal helst gøres en halv time før end den

første prøve skal køres, for at opvarme elektronikken).

4) Tilslut trykluft (8 bar).

5) Tilslut dataloggeren og klargør denne til første forsøg.

6) Start elevatoren ved at trykke på ”F1” på PLC’ens betjeningspanel.

7) Start fødevalsen ved trykke på ”hand on” på frekvensomformerens betjeningspanel.

8) Indstil fødevalsen til det ønskede udbytte ved hjælp af potentiometeret på

frekvensomformeren.

9) Stop fødevalse ved at trykke på ”hand off” på frekvensomformerens

betjeningspanel, når det ønskede udbytte er opnået.

10) Stop elevatoren ved at trykke på ”F1” på PLC’ens betjeningspanel.

11) Stil en tom container under prøveudtaget.

12) Datalog udbyttemålernes frekvens med standset elevator i 30 sekunder.

13) Start prøvesekvensen ved at trykke på ”F4” på PLC’ens betjeningspanel.

14) Start dataloggeren og tilse, at der registreres et frekvens signal fra

udbyttemålerens detektor og et analog signal fra prøve omskifteren.

15) Kontroller kornets fordeling henover fødevalsen.

0 5 65 75 80 90 t [s]

Ele

vato

r

opsta

rt

Fø

deva

lse

opsta

rt

Prø

veu

dta

gn

ing

Sta

rt

Prø

veu

dta

gn

ing

Slu

t

Fø

deva

lse

Sto

p

Ele

vato

r

Sto

p

Sekvens

Start.

Sekvens

Slut.

1 2 3 4 5 6

Figur 3.3a Prøvestadier

[32]

16) Når prøvesekvensen er udløbet stopper fødevalsen og elevatoren automatisk.

17) Stop datalogningen.

18) Start elevatoren og dataloggeren, således at frekvensen fra udbyttemåleren logges

i 30 sekunder med ubelastet elevator (ubelastet er tom uden korn).

19) Vej kornet i containeren og noter det i skemaet.

20) Noter frekvensen på fødevalsen, således at fødevalsens nøjagtighed kan

kontrolleres.

21) Punkt 11 til 20 gentages til der er udtaget 3 prøver med det samme udbytte.

22) Herefter startes igen ved punkt 6 for at indstille fødevalsen til et nyt udbytte og

derefter gentages punkterne til og med punkt 21.

Hvert forsøg gennemføres 3 gange for at opnå et så nøjagtigt resultat som muligt.

Samtidigt er det også muligt at observere eventuelle afvigelser i forsøgene sammenlignet

med hvis forsøgene kun blev gennemført en gang.

3.4 Fejlkilder og usikkerheder.

Nedenstående er tænkt fejlkilder og usikkerheder, der kan have betydning for

måleresultaterne. Fejlkilderne er opdelt i to kategorier, henholdsvis grove fejl og

systematiske fejl.

Usikkerheder er de tilfældige fejl, der ikke kendes på forhånd. De kan være enten positive

eller negative og kræver beregning.

Grove fejl, til denne kategori hører fejl som:

Fejlaflæsning af instrumenter. Hermed tænkes på, at det resultat der noteres ned

på papiret er korrekt i forhold til det viste resultat på måleinstrumentet.

Denne fejl kan minimeres ved at aflæse instrumenterne flere gange og notere det

aflæste resultat flere gange, og eventuelt få en anden til at kigge en ekstra gang.

Noteringsfejl. Ved noteringsfejl tænkes f.eks. på når tallene fra bl.a. vejningerne

skrives ind i Excel. Disse fejl kan minimeres ved at få en anden til at kontroller at

det noterede er korrekt.

[33]

Systematiske fejl såsom:

Løse remme til elevator transmissionen medfører, at elevatoren kører med nedsat

hastighed pga. remslip. Dette kan undgås ved at efterse remmene regelmæssigt og

evt. lave en fast interval for kontrol af remmenes stramhed.

Elevatorkædens stramhed. Hvis der køres med en for løs elevatorkæde øger dette

effekt forbruget og der er derved øget mulighed for remslip. Dette kan som ved

remmene kontrolleres jævnligt, og der kan evt. laves et fast interval for kontrol af

kædens stramhed.

Bøjede, defekte eller manglende elevatorlapper på elevatorkæden vil forårsage en

nedsat transportevne for elevatoren. Bøjede eller defekte elevatorlapper, kan

skyldes fremmedlegemer i elevatoren eller at elevatorlappernes monteringsbolte

hvormed elevatorlapperne er fastspændt til elevatorkæden er løse.

Elevatorkæden efterses, når den strammes, da det alligevel kræver, at den

nederste elevatorklap afmonteres for at få adgang til elevatorkæden og kontrollere

dennes stramhed.

Gummitætninger ved fødevalsen slides eller er defekte.

Dette kan undgås ved jævnligt at kontrollere valsen for defekte gummitætninger.

Defekte gummitætninger kan skyldes en fejljustering af fødevalsen eller at der har

været fremmedlegemer i valsen.

Hvis der opbygges en belægning på plastafdækningen hen over kilden eller

detektoren, vil dette forårsage en dæmpning af isotopens stråler. Dette kan

observeres ved at kontrollere sensor værdien efter hvert endt forsøg uden materiale

flow. Er der belægning, fjernes denne og et nyt nulpunkt findes. Belægningen kan

bl.a. komme fra jord, planterester eller ved høst af olieholdige afgrøder såsom raps.

Hvis der slides hul på plastafdækningen eller plastafdækningen rives af (den er

monteret med 10 popnitter, som sidder hen over kilden), vil der bygge sig korn op

ovenpå kilden, hvilket vil resultere i en dæmpning af isotopbestrålingen. Derfor

tilses denne regelmæssigt ved at kontrollere tælletallet, når elevatoren er tom og

konstatere / observere at denne ikke har ændret sig siden sidste kontrol.

[34]

En defekt i detektoren kan forårsage en fejlvisning af udbyttet og dermed

frekvensen fra detektoren. Hold derfor øje med frekvensen under udførelsen af

forsøgene. Er den det ene øjeblik lav og det næste øjeblik høj, er der en fejl i

detektoren og denne udskiftes. Når detektoren udskiftes er det nødvendigt at

gennemføre forsøgene igen, da karakteristikken for to detektorer ikke er ens.

Ydre lækager i sneglehus, elevatorbund, elevatorkasse eller elevator top.

Indre lækager i elevatorkassen. Elevatorkæden kører rundt i elevatorkassen, hvor

der er placeret en skilleplade midt i elevatorkassen på langs, således at det korn

der bevæges op af kæden ikke løber over og bliver transporteret ned af

elevatorkæden, når den løber retur.

Når anlægget har været ud af drift, skal det altid starte med at finde et nyt nulpunkt,

således at tælletallet og nulpunktet ligger så tæt op af hinanden, da det ellers kan

give en fejl aflæsning af udbyttet.

Falder kilden af eller beslagene, der holder kilden brækker delvis af, vil dette

resultere i en formindsket eller manglende stråling fra isotopen. Kontroller

fastspændingen af boltene, der holder kilden på plads, efter få driftstimer. Er kilden

ved at brække af, kan dette observeres ved at tælletallet falder.

Svigtende spændingsforsyning til detektoren. Detektoren skal have 1100 +/- 1 volt.

Spændingsforsyningen må ikke svinge, det vil sige, at den skal ligge et sted i

mellem 1099V og 1101V og den skal være stabil. Hvis den ikke overholder dette,

bliver detektoren upræcis, og dette vil forårsage en fejlvisning af udbyttet. I tilfælde

af svigtende strømforsyning kan denne kontrolleres ved at belaste

udgangsterminalen, og herefter måle med en måleprobe, at spændingen er et sted i

mellem 1099V og 1101V og at forsyningen er stabil.

Hvis der bygges korn op ved udløbet på elevatoren, kan dette forårsage en

fejlregistrering af detektoren, da kornet bygger sig op mellem kilde og detektor.

Dette kan udelukkes ved at sørge for, at udløbet ikke blokerer, fordi kornet ikke kan

komme væk hurtigt nok.

Hvis der er mange grønne partikler i den afgrøde, der høstes, vil disse falde

igennem soldet pga. deres vægt, og dermed blive transporteret op i korntanken.

Dette bevirker, at udbyttemåleren registrerer disse, og dette vil resultere i en mindre

fejlvisning. De grønne partikler stammer fra bl.a. ukrudt og umodne afgrøder. Dette

[35]

er en af årsagerne til, at landmænd sprøjter deres marker ned inden de høster

afgrøden.

Dårlige forbindelser i stik, som kan være forårsaget af vandindtrængning eller løst

sidende stik. Disse kan medføre et dårligt eller helt manglende signal, hvilket

medfører enten et upræcist måleresultat eller helt udeblivende resultat.

Temperaturændringer i elektronikken, strømforsyninger og detektor. Dette er

omgået ved at lade anlægget stå med spænding på en halv time inden første

forsøg er blevet gennemført.

Omskifter mellem prøveudtagning og kornmagasin varier i hastighed under

omskiftning mellem dens to stillinger.

Trykket kontrolleres og observeres under forsøgskørslen.

Tilfældige fejl:

Alle måleresultater der er aflæst på den digitale vægt.

Alle måleresultater fra data loggeren, det vil sige detektorens frekvens og det

analoge signal fra omskifter relæet.

[36]

3.5 Data indsamling

Der er indsamlet data fra udbyttemålerens detektor og signalet fra omskifteren til

prøvetagningen, samt vægten af det kornet der er udtaget under forsøgene4.

Data fra udbyttemåleren og omskifteren er indhentet med en datalogger fra HBM af typen

MX840 A5 (se figur 3.5a).

Kornmassen der er opsamlet under forsøgene er vejet med en digital pladevægt fra KERN

af typen 60K10DLIPM6 (se figur 3.5b).

Det indhentede data fra udbyttemålerens detektor er blevet logget under tre forhold. Disse

tre forhold er følgende, med belastet elevator (med korn i elevatoren), med ubelastet

elevator (elevator kører men uden korn) og med standset elevator. I alle tre tilfælde er det

frekvensen fra udbyttemålerens detektor der er indsamlet.

Fra omskifteren er spændingen målt ved at logge den analoge signal omskifterrelæet

sender ud til magnetventilen for luftcylinderen til omskifteren.

Dette signal er brugt til at identificere tidsrummet hvori prøveudtagningen er forgået,

frekvensmålingerne fra dette tidsrum bliver medtaget i de efterfølgende beregninger.

Formålet med dette er at kunne identificere frekvensen fra udbyttemåleren under forsøget

er at kunne sammenholde denne frekvens med korn mængden der er udtaget under

4 Se bilag 6 data behandling

5 Se data blad i bilag 3 for mere information

6 Se data blad i bilag 4 for mere information

Figur 3.5a. Datalogger Figur 3.5b. Pladevægt

[37]

forsøget. Der gennemføres tre forsøg ved samme udbytte og dermed kan præcisionen af

udbyttemåleren sammenlignes.

Kornet som er udtaget under de 10 sekunder forsøget varer, er vejet og vægten er indsat i

et Excel regneark. Alle de indsamlede data fra datalogningen er indsat i et Excel regneark,

hvor et gennemsnit af frekvensmålingerne der er indsamlet under forsøget er udregnet.

Frekvensen er logget med et interval på 0,02 sekunder. Datalogningen er startet samtidigt

med at fødevalsen i kornmagasinet er startet og datalogningen er ophørt igen ved

standsningen af fødevalsen.

Efter at forsøget med den belastet elevator er afsluttet, startes elevatoren og dataloggeren

i 30 sekunder for at kunne måle frekvensen fra detektoren med elevatoren kørende tom

(se figur 3.5c). Formålet med at logge frekvensen fra detektoren ved denne tilstand er at

kontroller om vibrationer fra elevator og snegl har nogen indvirkning på frekvensen fra

udbyttemålerens detektor.

Den sidste datalogning der er fortaget er med standset elevator og her logges frekvensen

fra detektoren for at kunne sammenholde disse værdier med dem fra de værdier der er

indhentet ved datalogningen med tom kørende elevator. Dette skal give et billede af om

rystelser fra elevator og snegl har nogen indflydelse på frekvensmålingerne på detektoren.

Ele

va

tor

sta

rt

Data

logg

er

sta

rt

Ele

va

tor

sto

p

Data

logg

er

sto

p

0 10 20 30 40 45

Måle data brugt i

forbindelse med

kontrol

t [s]

Figur 5.3c. Datalogning med ubelastet elevator

[38]

Data

logg

er

sta

rt

Data

logg

er

sto

p

0 10 20 30

Måle data brugt i

forbindelse med

kontrol

t [s]

Figur 5.3d. Datalogning med standset elevator

[39]

3.6 Data analysering

Præcisionen af udbyttet måleren er vurderet ved at sammenligne resultaterne fra de tre

gennemførte forsøg med samme udbytte (der gennemføreres altid tre forsøg ved samme

udbytte). Den vejede korns vægt og frekvensen fra udbyttemåleren er indtastet i et Excel

regneark og ved hjælp af disse værdier er der tegnet fire graffer, en for hvert af de tre

forsøg, samt en graf der viser et gennemsnit af de tre forsøg se figur 3.6a.

Ud fra grafen for gennemsnittet er der lavet en tendenslinje hvor at R2 på 0,9979. Med den

høje R2 værdi er grafen en god retningsgiver med hensyn til at beskrive sammenhænget

mellem den reelle masse flow og frekvensen fra udbyttemåleren.

Nu kan en tilnærmet manglende værdi for udbytte eller frekvens bestemmes ved hjælp af

ligningen for ovennævnte graf.

y = -0,4465x2 + 11,688x + 25,629 R² = 0,9979

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00

Forsøg 1

Forsøg 2

Forsøg 3

Gennemsnit

Poly. (Gennemsnit)

Figur 3.6a. Grafer af forsøgsresultaterne

[40]

Præcisionen på udbyttemåleren vurderes ud fra hvor tæt de tre grafer for de tre gennem

førte forsøg ligger på gennemsnits grafen. Des tætter de enkelte forsøgs grafer ligger på

grafen for gennemsnittet des mere præcis er udbyttemåleren.

[41]

Bestemmelse af udbyttemålerens nøjagtighed er gjort ved at indsætte en graf for

henholdsvis gennemsnittet af de tre fremkomne grafer og skiftevis de tre grafer fra

forsøgene. Graferne fra de enkelte forsøg er sammenlignet med gennemsnittet ved at

tegne en vandret streg ud fra udbyttet for følgende udbytte: 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70 og

75 t/h og hen til den pågældende forsøgsgraf. Der hvor den vandrette streg skærer grafen

for forsøget tegnes en lodret streg ned til gennemsnits grafen differencen mellem de to

punkter er lig med fejlvisningen7. På figur 3.6b er vist, hvorledes differencen mellem

gennemsnits kurven og kurven for det første forsøg er bestemt ved 40 t/h.

7 Se bilag 7 hvor alle resultater er vist

53,56

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00

1

2

3

Figur 3.6b Bestemmelse af afvigeler

[42]

Efter at afvigelserne for alle de ovennævnte masse flow er bestemt, laves der et

gennemsnit af afvigelserne. Til at bestemme måle nøjagtigheden af udbyttemåleren er

tallene for henholdsvis masse flowet af korn og fejl procent indsat i et Excel regneark, og

dermed er følgende graf på figur 3.6c fremkommet.

Udfra figur 3.6c ses det, at udbyttemåleren opfylder AGCO’s krav om en maksimal

tilladelig fejlvisning på 2 procent, på nær punktet ved de 15 t/h. Dette er dog ikke et

område mejetærskeren kommer til at arbejde i ved denne type afgrøde, da maskinens

kapacitet nærmere vil ligge et sted imellem 30 og 70 t/h. Det er også derfor AGCO’s krav

97,50

98,00

98,50

99,00

99,50

100,00

100,50

10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00 65,00 70,00 75,00 80,00

Nø

jagt

igh

ed

i %

Masse flow t/h

Fejl fordeling Maksimale tilladte afvigelse i dette område er 2 procent

Figur 3.6c Nøjagtighed af udbyttemåler

[43]

til de 2 procents fejlvisning af udbytte målingerne ligger i området mellem 25 og 70 t/h.

Den samlede gennemsnittelige afvigelse og dermed fejl procent ligger på 0,348.

Konklusion

Ud fra de i problemformuleringen opstillede hypotese kan der drages følgende

konklusioner.

Forsøgsstand til afprøvning af udbyttemåler fremstillet og funger efter hensigten.

Metode til simulering af masse flow ændringer udarbejdet, således at ændringer i

masse flow kan varieres for at simulere fremkørsels ændringer.

Isotopbaserede udbyttemåler evaluret ved ni forskellige masse flow fra 2,76 til

21,49 kg/s.

Ud fra AGCO’s krav til udbyttemålerens nøjagtighed på 2 procent, kan det ud fra

resultaterne af de gennemførte forsøg konkluderes at udbyttemålers præcision

lever op til forventningerne ved masse flow fra 4,44 til 20 kg/s, hvilket vil svare til et

udbytte på mellem 16 og 75 tons pr. time. Mejetærsker af denne størrelse vil ikke

operere ved udbytte under 20 til 25 tons pr. time da det er for dyrt at operere

maskinerne ved denne lave kapacitet.

Den gennemsnittelige fejl procent over hele området ligger på 0,34

8 Se bilag 6 Fejlvisning

[44]

Alternativer. Alternativer9 til den isotopiske udbyttemåler kunne være enten røgten eller mikrobølger,

sidst nævnte er under forberedelse hos Dresden Universitet. Den røgten basserede

udbytte måler vil kunne erstatte den isotop baseret udbyttemåler uden problemer med

hensyn til følsomhed over for ændringer i kornets densitet og vil heller ikke være følsom

overfor kørsel på sidehæld. Men systemet og des komponenter er forholdsvist dyr i

anskaffelse og komponenterne er ikke velegnet til de driftsforhold som en mejetærsker

arbejder under, her tænkes på vibrationer, vand og støv. Derved vil det blive bekosteligt at

holde en udbyttemåler af denne type fuld funktionsdygtig.

Måle metode Fordele Ulemper

Røgten Kan direkte erstatte det

isotop baseret system.

Strålerne kan slukkes.

Dyr i indkøb.

Dyr at vedligeholde.

Følsomt overfor støv.

Følsomt overfor vand.

Følsomt overfor vibrationer.

Microbølger Simpel installation

Ufølsomme overfor

vibrationer

Følsomt overfor densitets

ændringer

Følsomt overfor ændringer i

kernestørrelser

9 De oven for nævnte alternativer er blevet diskuteret med Force Technology

[45]

Perspektivering Til fremtidige forsøg vil det være hensigtsmæssigt at medtage følgende punkter:

Datalogning af frekvensen fra detektoren med stoppet elevator. Bruges til at

kontrollere detektorens tilstand.

Datalogning af frekvensen fra detektoren med ubelastet elevator. Bruges ligeledes

til at kontrollere detektorens tilstand.

Datalogning af elevatorens omdrejningstal således at eventuel remslip registreres.

Datalogning af elevatortransmissionens elektromotors omdrejningstal, for at kunne

konstatere om der er tale om reel remslip eller elektromotoren falder i omdrejninger.

Datalogning af omdrejningstallet på fødevalsen, således at eventuelle

uhensigtsmæssige ændringer under prøveperioden bliver registreret.

Datalogning af fotomultiplikatorens forsyningsspænding (1100V), for at sikre at en

eventuel detektor afvigelse ikke skyldes en ændring i forsyningsspænding til

fotomultiplikatoren.

Datalogning af detektorens forsyningsspænding (8V), for at sikre at en eventuel

afvigelse eller manglende signalet fra detektoren ikke skyldes en ændring i

forsyningsspændingen til detektoren.

Datalogning af luft trykket til omskifter cylinderen, for at sikre at trykket holdes

konstant og dermed opnå en ensartet omskiftning mellem prøveudtagning og

kornmagasin.

[46]

Efterskrift Under udarbejdelse af dette projekt er det tydeligt, at projektet kunne havde været

begrænset til kun at omfatte opbygning af en prøvestand til afprøvning af udbyttemålere,

da dette i sig selv er et omfattende stykke arbejde. Udtænkning af forsøgs proceduren og

udførelsen af de gennemførte forsøg har været så omfattende, at de sagtens kunne have

været et projekt for sig selv. Planlægningen og gennemførelsen af forsøgene ville da også

havde omfattet flere af punkterne under ”perspektiveringen”. Des mere overvågning og

data logning, der kører uden indflydelse fra mennesker, des mere reelle og troværdige

værdier fås der ud af forsøgene (ikke at forstå at elektronikken ikke kan svigte).

[47]

Litteraturliste

ASABE, 2007. Yield monitor performance test standard. 1. udgave. St. Joseph

Den Store Danske, 2009. Hollandsk vægt [Online]

Tilgængelig via:

http://www.denstoredanske.dk/Natur_og_milj%C3%B8/Landbrug_og_havebrug/Korn_og_

b%C3%A6lgs%C3%A6d/hollandsk_v%C3%A6gt

[Senest hentet 15/12 2013]

Fotomultiplier tube

Tilgængelig via:

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photomultipliertube.svg

[Senest hentet den 05/11 2013]

HBM, 2013 QuantumX MX840A

Tilgængelig via:

http://www.hbm.com/en/menu/products/measurement-electronics-software/compact-

universal-data-acquisition-system/quantumx-mx840a/

[Senest hentet 15/12 2013]

Heilmann, T., 2008. Logisk styring med PLC-relæteknik og digital elektronik. 5. udgave.

Holte: Heilmanns Forlag

Heilmann, T., 2011. Systemanalyse og simulering. 3. udgave. Holte: Heilmanns Forlag

Heilmann, T., 2011. Praktisk regulering og instrumentering. 6. udgave. Holte: Heilmanns

Forlag

Jørgensen, P. S. og Rienecker, L., 2009. Studiehåndbogen. 1. udgave. Frederiksberg C:

Samfundslitteratur

http://www.denstoredanske.dk/Natur_og_milj%C3%B8/Landbrug_og_havebrug/Korn_og_b%C3%A6lgs%C3%A6d/hollandsk_v%C3%A6gthttp://www.denstoredanske.dk/Natur_og_milj%C3%B8/Landbrug_og_havebrug/Korn_og_b%C3%A6lgs%C3%A6d/hollandsk_v%C3%A6gthttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photomultipliertube.svghttp://www.hbm.com/en/menu/products/measurement-electronics-software/compact-universal-data-acquisition-system/quantumx-mx840a/http://www.hbm.com/en/menu/products/measurement-electronics-software/compact-universal-data-acquisition-system/quantumx-mx840a/

[48]

KERN, 2013, DE 60K10DL

Tilgængelig via:

http://www.kern-sohn.com/lshop,showdetail,138716584317147,en,1387165876-

18413,produkte.111.114,DE-D|-|-|114,1,Tshowrub--produkte.111.114,.htm

[Senest hentet 15/12-2013]

Kerstens, H. og Andreasen, S. S., 2012. Rapportskrivning. 5. udgave. Aarhus: Aarhus

maskinmesterskole

Massey Ferguson Delta Combine

Tilgængelig via:

http://www.chandlersfe.co.uk/Delta_Combine_Large_Image.gif

[Senest hentet den 04/10 2013]

Mørch, E. og Teller, S., 1995. Noter til kursus stråling og sikkerhed. 1. udgave.

København: FORCE instituttet

SIS, 2005. Vejledning om brug af mobile apparater indeholdende radioaktive kilder. 2.

udgave. Herlev: Sundhedsstyrelsen

Thurén, T., 2010. Videnskabsteori for begynder. 2. udgave. København K: Rosinante

http://www.kern-sohn.com/lshop,showdetail,138716584317147,en,1387165876-18413,produkte.111.114,DE-D|-|-|114,1,Tshowrub--produkte.111.114,.htmhttp://www.kern-sohn.com/lshop,showdetail,138716584317147,en,1387165876-18413,produkte.111.114,DE-D|-|-|114,1,Tshowrub--produkte.111.114,.htmhttp://www.chandlersfe.co.uk/Delta_Combine_Large_Image.gif

[49]

Bilag Oversigt over bilag.

Bilag 1: Yield monitor performance test standard.

Bilag 2: Samlet forsøgsresultater.

Bilag 3: Data blad for HBM dataloger.

Bilag 4: Datablad for KERN pladevægt.

Bilag 5: PLC ladderdiagram.

Bilag 6: Behandling af data.

Bilag 7: Fejl visning.

[50]

Bilag 1

ASABE S578 JAN2007 Yield Monitor Performance Test Standard

STANDARD ASABE is a professional and technical organization, of members worldwide, who are dedicated to advancement of engineering applicable to agricultural, food, and biological systems. ASABE Standards are consensus documents developed and adopted by the American Society of Agricultural and Biological Engineers to meet standardization needs within the scope of the Society; principally agricultural field equipment, farmstead equipment, structures, soil and water resource management, turf and landscape equipment, forest engineering, food and process engineering, electric power applications, plant and animal environment, and waste management. NOTE: ASABE Standards, Engineering Practices, and Data are informational and advisory only. Their use by anyone engaged in industry or trade is entirely voluntary. The ASABE assumes no responsibility for results attributable to the application of ASABE Standards, Engineering Practices, and Data. Conformity does not ensure compliance with applicable ordinances, laws and regulations. Prospective users are responsible for protecting themselves against liability for infringement of patents. ASABE Standards, Engineering Practices, and Data initially approved prior to the society name change in July of 2005 are designated as ‘ASAE’, regardless of the revision approval date. Newly developed Standards, Engineering Practices and Data approved after July of 2005 are designated as ‘ASABE’. Standards designated as ‘ANSI’ are American National Standards as are all ISO adoptions published by ASABE. Adoption as an American National Standard requires verification by ANSI that the requirements for due process, consensus, and other criteria for approval have been met by ASABE. Consensus is established when, in the judgment of the ANSI Board of Standards Review, substantial agreement has been reached by directly and materially affected interests. Substantial agreement means much more than a simple majority, but not necessarily unanimity. Consensus requires that all views and objections be considered, and that a concerted effort be made toward their resolution. CAUTION NOTICE: ASABE and ANSI standards may be revised or withdrawn at any time. Additionally, procedures of ASABE require that action be taken periodically to reaffirm, revise, or withdraw each standard. Copyright American Society of Agricultural and Biological Engineers. All rights reserved.

[51]

ASABE, 2950 Niles Road, St. Joseph, MI 49085-9659, USA ph. 269-429-0300, fax 269-429-3852,

hq@asabe.org

ASABE S578 JAN2007

Yield Monitor Performance Test Standard Developed by the ASABE Precision Agriculture Committee. Adopted by ASABE January 2007. Keywords: Calibration, Flow sensor, Material flow rate, Steady state flow, Step flow, Transient flow, Yield 1 Purpose and Scope 1.1 This Standard is intended to provide the basic requirements for a uniform procedure to measure and report yield monitor accuracy. The goal is to provide a series of repeatable tests that may be used as a basis to evaluate and compare yield monitors under a wide range of operating conditions. 1.2 This Standard covers grain and bulk crop yield monitors. Because crop conditions are variable and uncontrollable, the procedure provides for laboratory testing with controlled material flow rates. The Standard includes evaluation of all sensors required for the yield monitor including moisture sensors. The Standard applies to all technologies associated with evaluating yield, mass flow, force, and volume measurements during crop harvest. 1.3 This Standard defines tests that include all components contained in the commercial yield monitor except the positioning device. Harvester inputs required for determining yield that cannot be duplicated on the test fixture are simulated to permit testing of all yield calculations. 2 Terminology 2.1 Yield Monitor. A system of sensors and associated electronics mounted on a harvester and used to quantify the yield for the crop being harvested on an instantaneous and averaging basis. 2.2 Yield Sensor (Flow sensor). The sensor(s) that measure the mass or volume flow or mass accumulation of the crop in a short time interval. 2.3 Test monitor. The yield monitor to be evaluated. 2.4 Test run. The events necessary to record a single set of measurements. 2.5 Test. All the events and data of several test runs and the test stand qualification information. 2.6 Test Stand. A stationary system including precision flow or load measurement system, material conveyance system and test monitor. See Figure 1. 2.7 Sample. A volume of crop delivered to the test stand. The sample should contain material of the same size and density as the actual crop to be harvested. Samples for varying crop moisture and crop surface conditions shall be available for test. 2.8 Sample Reference Measurement System. A precision measurement system used as a standard to compare to the yield monitor. 2.9 Additional Terminology. Refer to ANSI/ASAE S343.3 FEB04, Terminology for Combines and Grain Harvesting for additional terminology. 3 Essential Elements of a Test Stand 3.1 Sample supply bin. The bin or holding tank with flow regulation to provide varying flow and rate of flow change. 3.1.1 Stand shall be capable of providing flow delivery rate of sample to yield (flow) sensor of 0 to 110% of maximum expected harvester flow rates. 3.1.2 Stand flow rate changes from 0 to 100% crop flow rate, shall minimally occur within 3 seconds. 3.1.3 Sample Transfer Device is the conveyor system that moves the crop from the Supply Bin, through the Yield (flow) sensor(s) to the Catch Bin.

mailto:hq@asabe.org

[52]

3.1.4 Test stand components shall minimize crop losses in transport and transfer test materials at the same rates as delivered by the Product Flow Control system without any accumulation. 3.1.5 There shall be either zero or very consistent back flow or rolling back of the crop in the transport system. 3.2 Yield (Flow) sensor mounting 3.2.1 Mount sensor(s) according to manufacturer’s specifications. Document any mounting deviations from the manufacturer’s specifications. 3.2.2 Presentation of sample material to the yield (flow) sensor shall be the same as that in the harvester. This includes dimensions for sample transfer device flow passages. Document any deviations in sample presentation to the test sensor. 3.2.3 Use the same mounting and drive configuration as field installation to mimic the vibration that yield (flow) sensor experiences while operating on the harvester. 3.2.4 If known and reproducible, shock loading to yield (flow) sensor should mimic field conditions on the harvester. 3.3 Sample bin for reference measurement. The precision measuring system that is used for comparison with the yield monitor. 3.3.1 Sample weight may be measured either before or after the Yield (flow) sensor. The location of the measurement of the sample weight should be selected to minimize flow variation. 3.3.2 Resolution of the reference measurement sensor shall be at least twice the yield (flow) sensor resolution. 3.3.3 Reference system calibration shall be traceable to a recognized measurement standards organization. 3.3.4 Calibration for the reference system shall have been certified within the previous 12 months. 3.3.5 Total batch weight and batch weight determined from integration of the metered flow rate shall correlate within 1.0% for the calibrated Sample Reference Measurement System. 3.3.6 Measurement frequency of the Sample Reference Measurement system shall be 10 times the measurement frequency of the yield (flow) sensor. Exceptions shall be noted. 3.4 Sample removal. The removal of the sample from the yield (flow) sensor. 3.4.1 Sample may be removed in any desired manner but shall have volume capability greater than the maximum flow expected for the test. 3.4.2 Removal system shall not change the quality of the sample nor alter its characteristics since the sample may be used multiple times. Sample reuse quality is defined in 4.6. 3.4.3 Sample removal is not applicable to mass accumulation yield measurement systems. 3.5 Test fixture slope adjustment 3.5.1 Test fixture shall be capable of two degrees of freedom for the sample delivery to the Yield (flow) sensor and sensor. 3.5.2 Pitch adjustment should be capable of _ 10° or 18%. 3.5.3 Roll should be capable of _ 10° or 18%. 3.6 Test environmental conditions 3.6.1 Temperature. Record test ambient temperature to determine if sensitivity to temperature change exists. 3.6.2 Moisture. Record ambient relative humidity if yield (flow) sensor is sensitive to humidity. 3.6.3 Vibration simulation. Test stand mounting shall match operating rigidity. No specific data records required. Deviations from the actual field system should be noted. 3.6.4 Wind loading. This factor, although affecting some yield monitors, in not included in this test. 4 Sample Selection 4.1 Crop type. Yield monitor accuracy can only be reported for crops tested.

[53]

4.2 Sample moisture. If measured by the yield monitor, moisture for a representative crop sample collected at test time shall be measured using standard oven drying techniques. A procedure example for grains is given in ASABE standard S352.2. 4.3 Sample quality Grains. Sample quality should be representative of typical field conditions and meet USDA grade No. 2 grain or seed standards. Foreign material (% materials) or damaged crop (%) in the sample should not be excessive based upon USDA Federal Grain Inspection Service 7CFR Part 810. Recirculated material quality should be monitored during tests. The test material should be replaced when it fails to meet USDA grade No. 2 grain or seed standards. Report the grain type, quality and grade. Bulk Crops. Material quality should be representative of field conditions. This includes moisture levels and contamination. Report the percent of foreign material in the sample. 4.4 Sample surface conditions. The sample surface shall be representative of a typical field crop sample for surface moisture and roughness variation. No re-wetting of the crop materials is permitted, unless an approved, recognized, national or international standard for rewetting of the particular sample crop exists. In these cases, the rewetting procedure shall be fully documented and the particular standard referenced. 4.5 Sample temperature. Temperature for a representative crop sample collected at test time shall be measured. 4.6 Sample reuse. Samples may be reused for testing only if original crop surface characteristics reflect actual crop conditions. Test stand induced changes in the sample shall be monitored and sample replaced as necessary to maintain representative crop characteristics. Sample changes to be monitored include breakage, edge wear, and accumulation of dust and fines on material surfaces. Sample changes shall be reported after each test, to document changes. 5 Yield Monitor Calibration 5.1 Prior to testing, the yield monitor shall be calibrated according to the manufacturer’s guidelines. The number of samples and flow conditions recommended by the manufacturer shall be used. 5.2 Correction by crop type should be included. 5.3 The empty yield monitor or tare procedure shall be followed. 5.4 Any discrepancies found during the calibration process shall be documented. 5.5 Calibration should be completed before and after testing to document any calibration drift that may have occurred. 6 Test Procedure 6.1 Calibrate yield monitor per manufacturer’s recommendations as discussed in section 5. 6.2 Turn on power to the yield monitor per manufacturer’s recommendations and to reference system electronics for one half hour before testing begins to eliminate start up drift of the electronics and sensors. 6.3 Steady state flow 6.3.1 Testing should be conducted at a minimum of three material flow rates including 50%, 75% and 100% of the expected maximum flow rates possible for the yield monitor/harvester configuration and growing region being tested. These flow rates should be based on the crop being tested and typical harvester operating speeds. 6.3.2 After flow has stabilized, data from the yield monitor and reference measurement system should be recorded for at least 20 seconds. 6.4 Transient flow 6.4.1 Two dynamic flow rate tests are available for transient flow conditions: ramped flow and oscillating flow.

[54]

6.4.2 Ramped flow tests should consist of a steady increase in flow rate, followed by a steady flow rate. Once flow has stabilized, flow should be decreased at the same rate until the original flow rate is reestablished. Initial flow should be about 50 percent of expected maximum flow rates as defined in 6.3.1. Flow should increase at 5 percent of the maximum flow rate per second for 10 seconds. The steady state condition at maximum flow should be maintained for 10 seconds and then flow should be decreased at the same rate. This test could also be conducted with the maximum flow rate as the starting point and the 50 percent condition as the mid point flow rate. See Figure 2. 6.4.3 Oscillating flow should vary from 50% of the expected maximum flow rate to maximum flow in 10 seconds without any dwell time at either limit. Replicate the cycle a minimum of three times. See Figure 3. 6.5 Step flow 6.5.1 Test should be conducted at two step changes in input flow rate levels. The step change flow tests should be conducted in a manner similar to the ramped transient flow tests. 6.5.2 Step changes should be from a constant flow rate to another (higher or lower) constant flow level. The change should be followed by another step change back to the original flow rate. 6.5.3 Step changes should be 75%, 50% and 0% of initial flow rate. The initial flow rate should be 90% of the expected maximum flow for the crop being harvested. See Figure 4. 6.5.4 A minimum of three repetitions is required. 6.6 Sensor angle 6.6.1 The yield monitor should be tested at various angles of incline. 6.6.2 The incline tests include roll (cross axis) and pitch (both forward and rearward tilts). The pitch should range from 0° to 10°. If achieving these inclines is impractical, the yield monitor should be evaluated a pitches representative of expected field operating conditions. Roll should range from 0° to 7°. A minimum of two tests each for roll, pitch and combined roll with pitch should be conducted. 6.6.3 Incline tests should be conducted using a minimum of three constant flow rates or repetitions of the transient flow tests. 6.7 Moisture sensor 6.7.1 If the yield monitor relies on a moisture sensor to determine flow rates, the sensor should also be evaluated as a part of the test procedure. The effect of moisture on the yield monitor response should also be documented. Moisture is not included in most bulk crop yield monitors. For systems that measure moisture independently of the yield (flow) sensor, the moisture sensor can be evaluated separately from the yield monitor and sensor. 6.7.2 Test should include three different moisture levels. One should be near the mid point of accepted harvest moisture content range for the crop being tested. Test moisture levels should be 25% above and below the midpoint of the standard moisture content for the specific crop during harvest. If appropriate for the crop being tested, a high moisture content sample should be tested. This would be a moisture level that is about 80 percent higher than the standard moisture content. 6.7.3 Crop sample moisture sensor testing shall use crop taken directly from the field. No re-wetted material is permitted except under the circumstances described in Section 4.4. 6.7.4 The temperature of the grain should be recorded and reported for the test. If required, the moisture sensor should be calibrated for temperature based on the manufacturer’s recommendation. 6.7.5 Three flow rates should be tested at levels detailed in Section 6.4. 6.7.6 Material buildup on the moisture sensor should be monitored and effects documented. 6.7.7 Five representative samples from all crop lots used for testing should be oven dried as described in section 4.2. 6.7.8 Measurement system accuracy and precision should be reported for each moisture sensor with the oven dried moisture content, in accordance with USDA Standards, being used as the true moisture content. 6.8 Quality sensors and other sensors

[55]

6.8.1 If the yield monitor includes additional crop sensing elements, they should also be evaluated as a portion of the tests. The comparison to laboratory measurements of the same crop parameters shall be documented. 6.9 Recalibration 6.9.1 At the conclusion of testing, yield monitor should be run without crop and checked for zero or tare per manufacturer’s recommendations as discussed in section 5.1. 6.9.2 Compare recalibration data with calibration data before testing began and compute system drift. 7 Test Reporting 7.1 Test da