¶ Pulsweitenmodulation
In der Signalverarbeitung ist die Pulsweitenmodulation (PWM) ein elektrisches Signal, das zwischen zwei Spannungen schwingt [1].
¶ Beschreibung
Als Pulsweitenmodulation beschreibt man ein Rechtecksignal, das zwischen einem maximalen und minimalen Spannungspunkt schwingt. Es kann als binär angesehen werden, da prinzipiell nur zwischen “ein” und “aus” unterschieden wird. Die Zeit zwischen dem Ein- und Ausschalten ist variabel und wird als Duty-Cycle bezeichnet [1]. Die Steuerung wird von einem Controller übernommen [2].
Nachfolgend abgebildet (Abb. 1) ist das Signal der PWM. Die Periode/Frequenz (Dauer zwischen Beginn und Ende des Signals) ist immer konstant, während die Pulsweite eines Ausschlags variieren kann.
Das Signal ist erst nach einer demodulation nutzbar. Dies wird erreicht mittels Tiefpassfilter bzw. Digital-Analog-Wandler.
Eine Mittlere Spannung berechnet sich demnach:
¶ Einsatz in der Agrartechnik
Beispielhaft im Pflanzenschutz, ermöglicht die Pulsweitenmodulation die exakte Ausbringmenge mit gleichem Druck und Tropfengröße bei Verwendung derselben Düse. Dabei wird ein Ventil vorgeschaltet, dass mit einer Frequenz öffnet und schließt. Wird die Öffnungszeit verzögert oder erhöht, kann der Volumenstrom reguliert werden [3]. Die Software der Fa. Horsch steuert automatisch Düse, Spritzdruck und Abstand über Applikationskarten [3]. Das System „Amasport“ der Fa. Amazone hingegen, ist zur teilflächenspezifischen Durchführung geeignet. Ausgestattet mit einem Grünerkennungs-Sensor, spezieller Düse (Abstand von 25 cm) können verschiedene Spritzmuster appliziert werden [3]. Aktuelle Systeme arbeiten zwischen 15 Hz und 50 Hz [4].
Ein auf der Agritechnica 2017 vorgestellte Pflanzenschutzspritze mit Direkteinspeisung der Fa. Dammann, wurde durch ein „Digitales Assistenzsystem“ ergänzt. Es soll im gesamten Prozess unter Einhaltung gesetzlicher Vorgaben unterstützen. Zentraler Bestandteil ist eine Web-GIS-Anwendung, dass weitere bereits enthaltene Informationen aufbereitet und als Applikationskarte ausgibt, die dann auf das Pflanzenschutzgerät geladen wird. Nach Beendigung kann das Protokoll auf das FMIS übertragen werden (Abb. 2). [4]
¶ Anwendungsbereich
Hier folgen passende Praxisbeispiele auf FARMPRAXIS.
¶ Quellen
- Kapitel 2 Pulsweitenmodulation: Uni Ulm
- Entwicklung und Erprobung von User-Interfaces mittels Processing und Arduino: D. Janßen
- Neues aus der Pflanzenschutztechnik / News about plant protection technology: J. Wegener
- Gezielter und flexibler - Trends in der Pflanzenschutztechnik: J. Wegener
¶ weiterführende Quellen
¶ Autoren*innen
Michael Wagner, Technische Zentralstelle Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinhessen-Nahe-Hunsrück (TZ DLR-RNH)