Der Liebherr-Sensor zur Messung der Kornfeuchte in Probennahmesystemen beim Parzellendrusch

Transkript

1 Der Liebherr-Sensor zur Messung der Kornfeuchte in Probennahmesystemen beim Parzellendrusch Ulrich Schlingmann Herderstrasse Detmold Telefon / Telefax / Mobil (01 70) SchlingmannU@t-online.de Der Liebherr-Sensor Die Firma Liebherr ist z. B. durch Kühlschränke, Kräne oder Betonmischanlagen bekannt. Dass die Firma Liebherr auch Feuchtemesssysteme verkauft, ist nicht so verbreitet. In den Betonmischanlagen wird die Feuchte in Sand, Kies und Zement bestimmt, um die Wassermenge zu berechnen. Nachdem Liebherr dafür erst ein Fremdprodukt der Firma Arnold verwendet hat, hat Liebherr vor ca. 15 Jahren ein eigenes Feuchtemesssystem entwickelt, genannt Litronic-FMS II. Kernpunkt dieses Messsystems ist ein intelligenter Sensor. Dieser intelligente Industriesensor wird unter anderem in folgenden Bereichen eingesetzt: - Betontechnik - Schüttgutindustrie - Nahrungsmittelherstellung - Glas-Keramikindustrie - Futtermittelherstellung Messprinzip: Kapazitätsbestimmung im Hochfrequenzstreufeld, Frequenz 0,02 GHz Da der Sensor für raue Umgebungen konzipiert ist, machen ihm Schmutz und Staub nichts aus. Die Erschütterungen des Mähdreschers kann der Sensor auch verkraften. Er kann bei Temperaturen bis 80 Grad eingesetzt werden. Seine Messfläche hat einen Durchmesser von 78 mm und besteht aus verschleißfester Keramik (ZrO 2 Al 2 O 3 ). Im Mähdrescher wird der Sensor über einen seriellen Anschluss (RS-485) an einen Computer angeschlossen. Er liefert ca. alle 24 Millisekunden einen Messwert, somit pro Sekunde über 40 Messwerte. Der Sensor ist bereits von der Firma Liebherr kalibriert worden. Temperaturunterschiede werden durch den Prozessor im Sensor herausgerechnet. Alle Sensoren sind auch abgeglichen. Das bedeutet, dass bei dem gleichen Messgut bei jedem Sensor die selben Werte gemessen werden. Der Sensor liefert sogenannte Feuchteteile, die dann in % Feuchte umgerechnet werden müssen. Die Korrelationsformel dafür muss für jede Fruchtart vom Anwender ermittelt werden. Die Beziehung zwischen der mit einer Referenzmethode (z. B. Trockenschrank) gemessenen Feuchte und den Teilen des Liebherr-Sensors ergibt eine Gerade. Dies hängt mit dem Sensor und dem Messprinzip zusammen. Ebenso hat es sich gezeigt, dass die Messgenauigkeit auch bei steigender Feuchte gleich bleibt. Da der Sensor nur auf Wasser reagiert, stören Schmutz, Steine oder grüne Pflanzenteile nur insofern, als das sie einen unterschiedlichen Wassergehalt haben. Die Messung selbst erfolgt korrekt. Auch Öl und andere Inhaltsstoffe beeinflussen den Sensor nicht. Eine Bauform des Sensors wird sogar in Ölpipelines eingesetzt, um den Wassergehalt im Öl zu messen.

2 - 2 - Der Liebherr-Feuchtesensor mit Befestigungsflansch Einige Gedanken zur Feuchtemessung im Mähdrescher Im Erntegut einer Parzelle ist die Feuchte oft nicht gleichmäßig verteilt. Es gibt Feuchtenester. Das kommt daher, weil eine Parzelle nicht einheitlich abreift. Es kann immer wieder Pflanzen geben (z. B. an den Rändern), die einen unterschiedlichen Feuchtegehalt aufweisen. Wenn eine Feuchteprobe gezogen wird, muss diese repräsentativ zu der Gesamtprobe sein. Ein zweiter wichtiger Punkt ist die Probengröße. Bei kleinkörnigen Samen wie z. B. Raps wird mit einer Probeneinwaage von 25 bis 30 g schon eine akzeptable Genauigkeit erreicht. Insbesondere wenn dieser aus dem Schwad geerntet wird und eine relativ gleichmäßige Feuchte aufweist. Aber auch bei der Ernte aus dem Schwad kann es Unterschiede geben, wenn dieses nicht richtig durchgetrocknet ist. Bei Getreide sollte die Probeneinwaage mindestens 300 g betragen und bei Erbsen oder Bohnen 500 g. Warum es bei kleinen Probenmengen zu erheblichen Feuchteunterschieden kommen kann, ist nachvollziehbar, wenn man die Samenanzahl in einer Probe bedenkt. Bei Raps sind in 30 g bei einem angenommenen TKG von ca. 5 g ungefähr 6000 Körner enthalten. Bei Bohnen wären bei einem angenommenen TKG von ca. 500 g in 30 g ungefähr nur 60 Körner enthalten. Selbst bei 500 g sind nur ungefähr 1000 Körner in der Probe. Ist die Stichprobe zu klein, so verändern schon ein paar feuchte oder trockene Körner mehr oder weniger den Feuchtigkeitsgehalt. Die genaueste Methode der Feuchtebestimmung ist der Trockenschrank. Deshalb wird diese Methode gerne als Referenzmethode zur Kontrolle und Eichung anderer Messmethoden verwendet. Mit dem Trockenschrank kann auch die Korrelationsformel zur Umrechnung der Feuchteteile des Liebherr-Sensors in % Feuchte ermittelt werden. Aber auch beim Trockenschrank kann es zu offensichtlich falschen Werten kommen, wenn bei der Einwaage oder der Auswaage durch eine offene Tüte etwas verloren gegangen ist oder ein Fehler in der Zuordnung der Probe passiert ist. Dies zeigen die unten stehenden zwei Beispiele. Außerdem ist zu sehen, dass es auch beim Trockenschrank eine Streuung von +0,5 bis 0,5% Feuchte gibt. Hierbei muss noch berücksichtigt werden, dass in den beiden Beispielen nicht zwei getrennte Proben gezogen wurden. Es wurde nur eine Probe von ca. 60 g bzw. 200 g gezogen und diese wurde dann in zwei Proben aufgeteilt. Bei zwei getrennt gezogenen Proben wird die Streuung noch größer sein, weil dann noch die Feuchteunterschiede innerhalb des geernteten Ertrags zum Tragen kommen und diese können je nach Fruchtart mehrere % Feuchte betragen.

3 - 3 - Trockenschrank-Doppelproben mit Winterraps, g Probeneinwaage: Bei den Bohnen beträgt die Streuung sogar +0,8 bis 0,8 g Feuchte, was aber an der für Bohnen zu geringen Einwaagemenge liegt. Trockenschrank-Doppelproben mit Bohnen, g Probeneinwaage: Wenn im Mähdrescher die Feuchte bestimmt wird, muss entweder eine Messung mit einer großen Stichprobe erfolgen oder es muss ein Mittelwert aus einer Vielzahl von Messungen über das ganze Erntegut hinweg vorgenommen werden. Beim Mähdrescher kommt noch hinzu, dass die Feuchte wie schon erwähnt - im Erntegut nicht gleichmäßig verteilt ist (Feuchtenester). Das Messen einer großen Stichprobe scheitert daran, dass die Stichprobe zuerst gewonnen werden muss und dann müsste es noch einen Schnellbestimmer geben, der in der Lage ist, mit einer Messung Probemengen von g zu untersuchen. Um die Feuchtigkeit mit hinreichender Genauigkeit zu messen, muss deshalb eine Reihe von Einzelmessungen über die ganze Erntemenge vorgenommen werden. Exkurs: Dieses Prinzip wird auch bei der Bestimmung von Inhaltsstoffen mittels NIRS angewandt, wo sich der Probenbehälter dreht oder das Messgut mit einem Förderband am Messkopf vorbei geführt wird.

4 - 4 - Der Einbau des Sensors in den Mähdrescher Bei der Planung der Feuchtemessung wurden folgende Anforderungen gestellt: - Die Feuchtemessung soll den Ernteablauf nicht verzögern oder verkomplizieren. - Es sollen keine großen Umbaumaßnahmen am Mähdrescher erforderlich sein. - Es sollen sowohl kleine Erntemengen ab 1 kg aber auch große Erntemengen über 10 kg gemessen werden können. - Es darf nicht zu Vermischungen oder Verschleppungen kommen. - Es müssen kleinkörnige Samen (Raps) und großkörnige Samen (Bohnen) gemessen werden können. - Eine Probenahme muss möglich sein. - Es müssen mehrere Messungen über die gesamte Erntemenge erfolgen können, um einen repräsentativen Querschnitt zu erhalten. In den Mähdreschern der Firmen Haldrup und Wintersteiger fällt das Erntegut nach dem Zyklon zuerst in einen Vorbehälter und dann in einen Wiegebehälter. Von dort fällt es nach dem Wiegen durch einen Trichter und wird dann zur Probenahme, zum Absacken und zum Korntank weitergeleitet. Beispiel der Wiegeeinheit bei einem Haldrup Mähdrescher: Der Platz vor dem Zyklon, zwischen Zyklon und Vorbehälter oder zwischen Vorbehälter und Wiegebehälter reicht nicht aus, um einen weiteren Behälter für die Feuchtemessung einzubauen. Außerdem würde das größere Umbaumaßnahmen und eine Erhöhung des Mähdreschers zur Folge haben. Ein guter Platz ist aber der Trichter unter dem Wiegebehälter. Diesen Trichter muss das gesamte Erntegut passieren. Der Trichter kann auch fast das gesamte Erntegut aufnehmen. Dann ist der Wiegebehälter leer, und es kann ohne Zeitverlust die nächste Parzelle geerntet werden. Ein Austausch gegen einen modifizierten Trichter kann einfach durch Lösen der Schellen vorgenommen werden. Der Originaltrichter kann im Bedarfsfall auch wieder eingesetzt werden, weil ja baulich nichts verändert wurde.

5 - 5 - Schema des Originaltrichters und des modifizierten Trichters für den Sensoreinbau: Originaltrichter Trichter mit Sensor Durch zwei Schieber kann bei dem Trichter für den Sensor die Öffnung des Auslaufs verändert werden. Damit kann er an unterschiedliche Fruchtarten und Erntemengen angepasst werden. Der Sensor schließt innen bündig ab. Es gibt keine Kanten, an denen sich etwas festsetzen kann. Beispiel für den Einbau des Trichters mit Feuchtesensor bei einem Haldrup-Mähdrescher mit Außenwaage: Beispiel für den Einbau des Trichters mit Feuchtesensor bei einem Haldrup-Mähdrescher mit Innenwaage und Probenahme: An dem Trichter für das Wiegesystem in der Kabine ist eine mechanische Probenahme angebracht, mit der Probenmengen von g genommen werden können. Durch kleine Modifikationen können auch andere Mengen genommen werden. Soll beim Haldrup- Mähdrescher die hydraulische Probenschnecke weiter verwendet werden, so kann diese in den Klappkasten unter dem Trichter eingebaut werden. Auch in den Wintersteiger-Mähdrescher lässt sich die Feuchtemesseinheit einbauen.

6 - 6 - Der Trichter mit dem Feuchtesensor und der integrierten Probenahme Der Trichter ist aus Edelstahl gefertigt und hat oben eine Öffnung von 400 mm. Der Auslass ist quadratisch und hat eine Größe von 85 x 85 mm. Durch zwei seitliche Schieber ist die Öffnung immer auf mindestens 85 x 65 mm reduziert und kann stufenlos bis auf 85 x 30 mm reduziert werden. Einstellschieber am Trichterauslass angeflanschter Sensor am Trichter Die Schieber am Trichter dürfen nicht zu weit geöffnet werden. Es muss immer ein leichter Rückstau erhalten bleiben. Wäre die Öffnung ganz offen, so würde das Erntegut schneller nach unten wegfallen als es von oben nachrutschen kann. Dann wäre die Dichte nicht mehr kontrollierbar. Es macht keinen Unterschied, ob die Schieber ganz oder nur teilweise geschlossen sind. Die Schieber müssen aber immer symmetrisch geschlossen werden. Der Grad der Schließung der Schieber hängt von der Erntemenge und der Fruchtart ab. Bei großkörnigen Fruchtarten wie z. B. Bohnen dürfen die Schieber nicht zu weit geschlossen sein, weil der Auslass sonst verstopfen kann. Bei kleinkörnigen Fruchtarten wie z. B. Raps und einer Erntemenge von z. B. 2 kg oder weniger müssen die Schieber mehr geschlossen werden, um eine ausreichende Anzahl von Messwerten zu erhalten. Als Faustregel kann gelten, dass pro Sekunde 1 kg - 2 kg Erntegut den Sensor passieren sollten. Nur bei extrem kleinen Erntemengen unter 1,5 kg sollten die Schieber ganz geschlossen werden. Trichter mit geschlossenen Schiebern An dem Trichter ist ein rechteckiges Rohr angebracht, das zum Ziehen einer Probe dient. Es kann durch einen Stopfen verschlossen werden. Dann wird keine Probe genommen. Durch Einsätze kann je nach Fruchtart eine Probe von g gezogen werden. Das Rohr ist am Auslauf verschlossen. Dadurch kann die Probe dann entnommen werden, wenn der Probenehmer bereit ist. Erst wenn der durch eine Feder geschlossene Verschluss durch Ziehen geöffnet wird, fließt der Inhalt heraus. Durch das feste Volumen ist die Probe praktisch immer gleich groß. Blick in den Trichter mit eingebautem Sensor

7 Der Ablauf einer Messung Bis zum Öffnen der Waage läuft alles so ab, wie es auch ohne Feuchtmessung der Fall ist. Der Sensor hat im leeren Trichter einen Leerwert von ca. 100 Teilen. Bevor vom Computer der Befehl zum Öffnen der Waage gegeben wird, wird dieser Wert kontrolliert. Es kann vorab ein Toleranzbereich eingestellt werden, in dem sich der Leerwert bewegen darf. Es kann immer ein kleines Pflanzenstück oder Staub an dem Sensor haften bleiben. Dann kann trotzdem eine korrekte Messung durchgeführt werden, aber der Leerwert liegt dann z. B. 5 Teile höher. Anders sieht es aber aus, wenn der Trichter verstopft ist oder wenn das Erntegut der letzten Parzelle nicht abgeflossen ist (Rückstau). Dann wird der Leerwert deutlich um 100, 200 oder mehr Teile höher liegen. Liegt der Leerwert außerhalb der eingestellten Toleranz, so erfolgt eine Meldung, verbunden mit der Aufforderung, den Trichter bzw. den Sensor zu überprüfen. Ist alles in Ordnung, so merkt sich der Computer den Wert über oder unter 100, weil später das Messergebnis immer auf 100 als Startwert für die Teile berechnet wird. Beispiel: Der Leerwert liegt bei 105: Dann wird vom Messergebnis später 5 abgezogen. Der Leerwert liegt bei 98: Dann wird zum Messergebnis später 2 hinzuaddiert. Sobald sich die Waage öffnet, fällt das Erntegut in den Trichter und somit vor den Sensor. Dann registriert der Computer in Sekundenbruchteilen, dass sich etwas vor dem Sensor befindet und die Messung startet. Jede Sekunde werden ca. 40 Messwerte erfasst. Die Messung stoppt, wenn entweder das Erntegut aus dem Trichter herausgelaufen ist oder 200 Messwerte aufgezeichnet wurden. Um 200 Messwerte zu registrieren, braucht es ca. 5 Sekunden. Wenn pro Sekunde wie empfohlen ca. 1 2 kg aus dem Trichter fließen, entspricht das ca. 5 bis 10 kg Erntemenge. Der Sensor ist dann für die nächste Messung bereit. Sobald das Erntegut aus der Waage in den Trichter gefallen ist, kann weiter geerntet werden. Der Messvorgang kann ablaufen, während die nächste Parzelle gedroschen wird. Es gibt deshalb keine Verzögerung im Erntezyklus. Die typische Messung einer Sommerrapsparzelle sieht graphisch dargestellt z. B. wie folgt aus:

8 Erklärung der Messkurven: Die Messung dauerte 3,766 Sekunden. Die reine Durchfließzeit dauerte ca. 3 Sekunden. Da die Erntemenge im Schnitt pro Parzelle bei 2 bis 4 kg lag, war die Öffnung des Behälters so eingestellt, dass ca. 1 kg Erntegut pro Sekunde durchfließen konnten. Bei dieser Parzelle betrug die Erntemenge 3,02 kg. - Die mit Einzelmessungen bezeichnete Line stellt die Einzelmessungen dar. Es wurden 133 Messwerte aufgezeichnet. - Die mit Mittelwerte bezeichnete Linie stellt einen aus jeweils 17 Werten berechneten gleitenden Mittelwert dar, der eventuelle Ausreißer glättet. - Die mit Standardabweichung bezeichnete Linie ist die Standardabweichung vom Mittelwert. - Die mit Start der Mittelwertberechnung und Stop der Mittelwertberechnung bezeichneten beiden Linien geben den Start und das Ende der Werte an, die zur Mittelwertberechnung der Feuchteteile genommen wurden. In diesem Beispiel startete die Mittelwertberechnung mit dem 18. Wert und endete mit dem 95. Wert. Es sind somit 78 Werte in die Mittelwertbildung eingeflossen. Die Mittelwertberechung startet, wenn beim gleitenden Mittelwert am Anfang der höchste Punkt erreicht ist und endet, wenn die Kurve beim gleitenden Mittelwert nur noch nach unten abfällt, weil der Trichter mit dem Sensor leer läuft. Alternativ endet die Mittelwertberechung auch, wenn 200 Messwerte erfasst worden sind. Beispiele von typischen Messungen verschiedener Fruchtarten Bohnen: Die Erntemenge betrug 5,66 kg. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Messwerte stark nach oben und unten ausschlagen. Der Unterschied im Erntegut vom kleinsten zum größten Wert liegt bei über 150 Teilen, was ungefähr 4-5% Feuchte entspricht. Erbsen: Die Erntemenge betrug 4,12 kg. Auch hier schlagen die Messwerte nach oben und unten aus. Der Unterschied im Erntegut vom kleinsten zum größten Wert liegt bei ca. 60 Teilen, was ungefähr 2% Feuchte entspricht. (Siehe Grafik auf der nächsten Seite)

9 - 9 - Weizen: Die Erntemenge betrug 10,84 kg. Hier wurde die Messung beim Erreichen von 200 Messwerten beendet. Die Messwerte im Erntegut weisen vom kleinsten zum größten Wert Unterschiede von ca. 50 Teilen auf, was ungefähr 2% Feuchte entspricht. Winterraps: Die Erntemenge betrug 7,02 kg. Hier gibt es nur unbedeutende Ausschläge der Messwerte. Der Unterschied im Erntegut vom kleinsten zum größten Wert liegt bei nur 25 Teilen, was ungefähr 1% Feuchte entspricht. Der Raps wurde aus dem Schwad geerntet und war gleichmäßig und gut durchgetrocknet.

10 Messprobleme und deren Lösung an drei Beispielen 1. Fall (Winterraps): Die Erntemenge betrug 6,48 kg. Auffällig ist eine Spitze vor der Messkurve. Diese Spitze hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung, da sie durch den Mittelwert (lila Kurve) geglättet wird. Ursache: Die Messkurve wurde in einem Haldrup-Mähdrescher mit Außenwaage erzeugt. Der Wiegebehälter wurde geöffnet, während der Fahrer bereits anfuhr. Dadurch schwang der Schließkegel des Wiegebehälters nach hinten und dann wieder zurück. Daher kam erst etwas Erntegut, dann weniger, und dann kam die Hauptmenge. Lösung: Etwas später anfahren (ca. 2 Sekunden) oder den Schließkegel so fixieren, dass er nicht mehr so stark hin- und herschwingen kann. 2. Fall (Sommerraps): Die Ernteenge betrug 2,62 kg. Auffällig ist ein Berg am Anfang der Messkurve. Dieser Berg wird zur Hälfte durch den Mittelwert herausgenommen. Aber bei einer geringen Anzahl an Messwerten kann er den Wert etwas erhöhen. Ursache: Die Messkurve wurde in einem Wintersteiger-Mähdrescher mit Außenwaage erzeugt. Der Wiegebehälter hat hier keinen Schließkegel, sondern einen Schieber. Deshalb fällt das Erntegut in den Trichter mit dem Sensor und ist am Anfang et-

11 was höher verdichtet. Beim Haldrup-Mähdrescher fällt es über den Schließkegel und fließt dann von der Seite gleichmäßig zum Auslauf des Trichters. Lösung: Unter den Schieber muss ein Kegel gesetzt werden, damit das Erntegut über den Kegel an die Wände abgeleitet wird und von dort aus wie auch beim Haldrup- Mähdrescher gleichmäßig und ohne Druck zum Sensor fließen kann. 3. Fall: Bei einigen Messungen war die Messkurve sehr unruhig. Das war zunächst nicht zu erklären. Es wurde dann beobachtet, dass in dem Ablaufrohr unterhalb des Sensors noch Körner tanzten. Außerdem wurde ein Teil der Probe beim Öffnen des Probenrohrs in den Trichter zurückgezogen. Die Ursache für das Problem lag in dem starken Unterdruck im Wiegebehälter, der durch die Absaugung erzeugt wurde. Dadurch konnte auch das Erntegut nicht frei am Sensor vorbeifließen, weil der Abfluss durch Luftwirbel gestört wurde. Lösung: In die Verkleidung des Wiegebehälters wurde ein Gitter eingesetzt, durch das Zuluft angesaugt werden kann. Dadurch entsteht kein Unterdruck. Die Absaugung ist sogar besser, weil der Staub auch wirklich abgesaugt wird, was bei dem Unterdruck nur unzureichend der Fall war.

12 Schema des Luftstroms der Absaugung Verkleidung des Wiegebehälters mit seitlich angebrachtem Lüftungsgitter Das Erstellen einer Korrelationsgleichung Der Liebherr-Sensor ermittelt die Volumenfeuchte und gibt diese in Feuchteteilen an. Die Feuchteteile müssen dann noch in % Feuchte umgerechnet werden. Was ist Volumenfeuchte? Bei indirekten Methoden wird im Vergleich zur direkten Methode keine Waage verwendet, um durch das Gewicht eine einheitliche Ausgangsbasis zu schaffen. Es wird die Feuchte in einem bestimmten Volumen bestimmt. Es wird z. B. ein Behälter gefüllt und dann wird z. B. ein Stromfluss gemessen, der abhängig von der darin enthaltenen Feuchte ist. Die Menge der im Behälter befindlichen Probe ist aber von der Schüttdichte abhängig und diese hängt von der Fruchtart, der Kornform und der Verschmutzung ab. Das ist wie bei der Bestimmung des Hektolitergewichts. Auch hier wird ein Volumen gefüllt und je nach der Fruchtart, der Kornform und der Verschmutzung ist das Gewicht des gleichen Volumens unterschiedlich. Der gleiche Stromfluss bedeutet somit nicht die gleiche Feuchte, sondern nur die gleiche Wassermenge. Ebenso kann ein unterschiedlicher Stromfluss gemessen werden, obwohl die Feuchte gleich ist, nur weil sich die Dichte des Messgutes unterscheidet. Der Liebherr Sensor ermittelt die Feuchte zwar nicht durch Stromfluss, sondern durch Kapazitätsbestimmung im Hochfrequenzstreufeld, aber auch diese Messmethode wird durch den beschriebenen physikalischen Effekt beeinflusst. Wie können die Werte für die Korrelationsgleichung ermittelt werden? Um eine Korrelationsgleichung zu erstellen, müssen Proben mit dem Sensor gemessen werden, und die selben Proben müssen mit einer zuverlässigen bekannten Methode bestimmt werden. Hierzu eignet sich der Trockenschrank am besten, weil er bei einer entsprechenden Probengröße am genauesten ist. Eine noch höhere Genauigkeit wird mit Trockenschrank- Doppelproben erreicht, weil dann auch Fehler erkannt werden können, die eventuell bei der Einzelbestimmung nicht auffallen. Indirekte Messmethoden mit einem Schnellbestimmer

13 können nicht so genau sein, weil jeder Schnellbestimmer (auch wenn er geeicht ist) einen Fehler hat und dieser Fehler dann mit in die Korrelation einfließt. Eine andere Frage ist die Anzahl der Proben, die erforderlich sind, um eine gute Korrelation berechnen zu können. Wichtig ist weniger die Anzahl der Proben als vielmehr eine gute Abdeckung über einen möglichst breiten Feuchtebereich. Wenn 100 Proben gemessen werden, die alle im Bereich von 12 bis 15 % Feuchte liegen, so wird keine Korrelationsgleichung mit einer genügenden Genauigkeit zu ermitteln sein. Die Proben müssen sich auf einen Bereich von z. B. 10 bis 20 % Feuchte verteilen. Und natürlich sollten die Proben in dem Bereich liegen, in dem später auch die Feuchte bei der Ernte liegt. Dieses Beispiel zeigt 141 Winterraps-Messwerte, die im Bereich von 5,3 bis 8,0% Feuchte liegen. Die Korrelation beträgt 0,7417, was bei dem geringen Bereich von 2,7% Feuchte auch bei guter Korrelation schon sehr gut ist. Für eine gute Korrelationsgleichung sollte aber ein breiterer Feuchtebereich abdeckt werden. Dieses Beispiel zeigt 194 Sommerraps-Messwerte, die im Bereich von 9,9 bis 27,5% Feuchte liegen. Die Korrelation beträgt 0,9590, was bei guter Korrelation und einem Bereich von 17,6% Feuchte auch zu erwarten war. Hier wird ein großer Feuchtebereich abgedeckt. 36,9 Teile des Sensors entsprechen 1% Feuchte. Die Feuchte der einzelnen Proben weicht von der Korrelationsgeraden um ca. 1,3% nach oben und unten ab. Die hier ermittelte Korrelationsgleichung lautet: Feuchte = Teile x 0, , Dieses Beispiel zeigt 1065 Weizen-Messwerte, die im Bereich von 12,3 bis 23,4% Feuchte liegen. Die Korrelation beträgt 0,9072. Es wird ein Bereich von 11,1% Feuchte erfasst. 25,5

14 Teile des Sensors entsprechen 1% Feuchte. Die Feuchte der einzelnen Proben weicht von der Korrelationsgeraden um ca. 1,6% nach oben und unten ab. Die hier ermittelte Korrelationsgleichung lautet: Feuchte = Teile x 0, , Die hier gezeigten Grafiken wurden mit Excel erstellt. Es ist möglich, in eine Exceltabelle die mit dem Feuchtesensor gemessenen Werte und die Werte der Referenzmethode (z. B. Trockenschrank) in Spalten nebeneinander einzutragen und dann durch Excel die Korrelationsberechnung durchführen und die Grafik erzeugen zu lassen. Zusätzlich kann auch noch die Standardabweichung durch Excel berechnet werden, um Ausreißer besser erkennen zu können. So eine Excel-Tabelle kann z. B. wie folgt aufgebaut sein: Die hier ermittelte Korrelationsgleichung wird in den Computer auf dem Mähdrescher eingegeben. Dann werden die Feuchteteile sofort in % Feuchte umgerechnet. Vor der Eingabe der Korrelationsgleichung ermittelte Feuchteteile können nachträglich umgerechnet werden. Auch wenn die Korrelationsgleichung durch weitere Proben optimiert wurde, können die Feuchteteile neu berechnet werden.

15 Die Abhängigkeit zwischen der Volumenfeuchte und dem Hektolitergewicht Da mit dem Liebherr-Sensor die Volumenfeuchte bestimmt wird, beeinflusst eine unterschiedliche Dichte das Messergebnis. Dieses Problem kann bei der Messung auch nicht ganz ausgeschaltet werden. Daher kann es bei Fruchtarten mit Unterschieden in der Dichte wie z. B. schlecht entgrannter Gerste zu größeren Feuchtedifferenzen kommen, die nicht von der Feuchte sondern von unterschiedlicher Entgrannung herrühren. Auch ein unterschiedliches Hektolitergewicht bei z. B. Weizen führt zu deutlichen Abweichungen von mehreren Prozent. Aus dieser Darstellung geht der Einfluss des Hektolitergewichts auf die Feuchtemessung hervor. Es wurden 60 Weizenproben untersucht. Von jeder Probe wurde die Feuchte über die Teile des Liebherr-Sensors berechnet. Dann wurde die Feuchte mit dem Trockenschrank bestimmt. Die Feuchte lag in einem Bereich von 25,7 bis 20,5%. Das Hektolitergewicht geht von 66,44 hl bis 76,21 hl. Die Abweichung der Feuchtebestimmung vom Trockenschrank zum Sensor lag bei 0,96 bis +5,21 %. Es besteht eine Korrelation von 0,8335 zwischen dem Hektolitergewicht und der Feuchteabweichung. Wenn das Hektolitergewicht ermittelt worden ist, ist somit eine Korrektur der Feuchtewerte möglich. Weitere Einsatzmöglichkeiten des Liebherr-Sensors Für den Laborbereich kann der Sensor auch für statische Messungen z. B. in einen Messbecher wie folgt eingebaut werden:

16 Zusammenfassung der Erfahrungen, auch im Vergleich mit anderen Messverfahren Wenn der Liebherr-Sensor mit anderen Messverfahren verglichen wird, so besteht generell bei allen durch eine Stichprobe ermittelten Feuchtewerten das Problem der repräsentativen Probenahme und der ausreichenden Probengröße. Hinzu kommt noch eine Veränderung der Feuchtigkeit, wenn die gezogenen Probe nicht zeitnah untersucht werden kann. Bei vielen Messverfahren wird die Feuchte durch die Leitfähigkeit oder eine vergleichbares Verfahren ermittelt. Auch diese Verfahren haben eine Ungenauigkeit bei unterschiedlicher Probenbeschaffenheit (Dichte). Eine Ausnahme macht hier das NIRS-Verfahren. Hier wird auch aus einer Vielzahl von Messungen ein Wert ermittelt und somit ein guter Durchschnittswert berechnet. Die Dichte wird hier zwar nicht so sehr eine Rolle spielen, aber dafür beeinflussen Vermutzungen wie Pflanzenteile und Unkrautsamen das Ergebnis. Auch hier muss für jede Fruchtart eine Eichung erstellt werden. Der Liebherr-Sensor reagiert sehr empfindlich auf alle Veränderungen in der Beschaffenheit des Messgutes. Es wird zwar nur Wasser gemessen, und andere Inhaltsstoffe wie Öl, Protein oder Eiweiß beeinflussen die Messung nicht, aber da die Volumenfeuchte ermittelt wird, reagiert der Sensor auf jede Veränderung der Dichte, auch wenn die Feuchte gleich ist. Bei Raps ist die Abweichung vom Trockenschrank unter 1%. Bei Getreide hängt die Genauigkeit u. a. vom Hektolitergewicht ab. Wenn später das Hektolitergewicht ermittelt wird, kann der Feuchtewert noch korrigiert werden. Dann liegt die Genauigkeit bei ca. 2,5%. Es muss für jede Fruchtart eine separate Korrelationsformel entwickelt werden. Die Korrelation von Feuchte und den vom Sensor ermittelten Teilen war bisher immer linear, was die Berechnung der Korrelation vereinfacht und die Anzahl der benötigten Proben reduziert. Der Liebherr-Sensor arbeitet problemlos und liefert zuverlässige und reproduzierbare Werte. Mit 40 Werten pro Sekunde im fließenden Erntegut wird ein guter Querschnitt der Feuchte im Erntegut ermittelt. Der Sensor wird einfach an eine serielle Schnittstelle (RS-485) angeschlossen, so wie es auch bei der Waage der Fall ist. Die Liebherr Sensoren sind werksseitig abgeglichen (Temperatur), daher sind die Messergebnisse von verschiedenen Sensoren vergleichbar, und es kann bei gleichen Umgebungsbedingungen die gleiche Korrelationsformel verwendet werden. In der vorliegenden Konstruktion können Erntemengen von 1 kg bis 15 kg gemessen werden. Umbaumaßnahmen am Mähdrescher sind nicht erforderlich. Der Sensor ist sehr robust und für den rauen Einsatz ausgelegt.