Laboruntersuchungen zur Längsverteilung beim Einsatz der Pulsweitenmodulation

Zusammenfassung

Die Pulsweitenmodulation ist eine Möglichkeit, die Durchflussmenge an Feldspritzgeräten zu regeln, indem die Düsen mit einer hohen Frequenz von 10 bis 20 Hz getaktet werden. Der Vorteil gegenüber einer üblichen über den Druck gesteuerten Volumenstromregelung liegt darin, dass die Tropfengröße und somit das Abdriftverhalten und die Benetzungseigenschaften nicht maßgeblich verändert werden. Aufgrund theoretischer Überlegungen ist jedoch zu erwarten, dass das schnelle Ein- und Ausschalten der Düsen einen Einfluss auf die Längsverteilung bei der Applikation nehmen könnte. Ziel der Untersuchungen war es, unter definierten Bedingungen im Labor die Längsverteilung bei Einsatz der Pulsweitenmodulation mit einer Frequenz von 10 Hz bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten und Einschaltdauern zu quantifizieren.

Zur Auswertung wurde eine optische Methode eingesetzt, die die Bedeckung auf wassersensitivem Papier als Zielfläche erfasst. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Einsatz der Pulsweitenmodulation optisch ein regelmäßig ungleichmäßiges Verteilungsmuster entsteht, das von Fahrgeschwindigkeit und Einschaltdauer beeinflusst wird. Hohe Variationskoeffizienten im Vergleich zu dauerhaft eingeschalteten Düsen bestätigen den visuellen Eindruck. Erste Wirkungsmessungen mit einem Kontaktherbizid im Feld zeigen jedoch keine ungleichmäßige Wirkung im Pflanzenbestand. Weiterhin zeigen Voruntersuchungen im Labor mit einer Frequenz von 20 Hz eine gleichmäßige Längsverteilung mit Variationskoeffizienten unter 10 %. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Pulsweitenmodulation eine gleichmäßige Dosierung auf der Fläche ermöglicht und zur Volumenstromregelung ohne Veränderung der Tropfengröße eingesetzt werden kann.

Abstract

Pulse width modulation is a system to adjust the flow rate of field sprayers by pulsing an electronically-actuated solenoid valve with a frequency of 10 to 20 Hz. In comparison to a pressure controlled flow rate pulse width modulated nozzles create a constant droplet size spectrum as well as a uniform spray pattern. However, from the theoretical point of view it is expected that pulsing impacts the longitudinal uniformity of the spray pattern. The objective of this study was to evaluate the longitudinal uniformity with a pulsing frequency of 10 Hz at different travel speeds and duty cycles under controlled conditions in a test application laboratory.

Analysis of spray patterns was carried out by using water sensitive paper and optical recording. The evaluation showed that pulse width modulation caused an irregular spray distribution with an undulated concentrated spray depending on travel speed and cycle duty. Pulsed nozzles showed high variation coefficient values as compared to unpulsed nozzles and this supported the visual experience. However, no impact was found in field trials using a postemergence contact herbicide and the application showed a uniform impact on weeds. Moreover, under controlled conditions high frequencies of 20 Hz indicated an even spray distribution with variation coeffient values of less than 10%. The investigations suggest that pulse width modulation is a useful system for an even spray distribution, flow rate regulation and a consistent droplet size spectrum.