Smart Farming auf dem Vormarsch

Begriffe wie „Smart Farming“ oder „Precision Farming“ bringen es auf den Punkt: Der Wandel von der herkömmlichem Landtechnik hin zum modernen Hightech-Maschinenpark ist unaufhaltsam und vollzieht sich mit großer Dynamik. Zugmaschinen und Anbaugeräte werden mit immer mehr Bordrechnern und elektronischen Steuergeräten ausgestattet, die diese Maschinen in die Lage versetzen, nahezu jeden landwirtschaftlichen Prozess auf dem Feld zu optimieren. Möglich ist das nur, wenn Sensoren stets genügend aktuelle Informationen, sowohl über die maschineninternen Zustände als auch über die externen Bedingungen auf dem Feld, liefern.

Höchstleistungen in allen Disziplinen gefragt

Die mechanischen und elektrischen Eigenschaften agrartauglicher Sensoren unterscheiden sich allerdings in einigen Punkten deutlich von ihren Pendants in der Fabrikautomation. Die Konfrontation mit Schmutz, Feuchtigkeit, Kraftstoffen, Hydraulikölen, (Streu)Salzen, Dünge- und Spritzmitteln gehört zur Tagesordnung und die Anforderungen an die chemische Beständigkeit lässt sich vielfach nur durch Edelstahl-Ausführungen erfüllen. Vibrationen und starke Erschütterungen erfordern andererseits extreme Anforderungen an die mechanische Robustheit und Unverwüstlichkeit.

Schnittstellenseitig sind neben verbreiteten, analogen Strom- und Spannungsschnittstellen z. B. Standards wie CANopen oder J1939-Protokoll gefragt. Für den Betrieb auf öffentlichen Straßen kommt man nicht ohne e1-Zulassung aus. Auf der elektromechanischen Seite schließlich müssen sich die Kabel- und Steckerlösungen flexibel den jeweiligen Standards bzw. Herstellernormen anpassen. Wesentliche Anforderungen für land- und forstwirtschaftliche Maschinen findet man in der ISO 14982.

Das Sensorprogramm von Pepperl+Fuchs für die Agrartechnik umfasst alle Schlüsseltechnologien, die man heute zur Lösung der zahlreichen Detektionsaufgaben in der modernen Landtechnik benötigt. Hochdichte, geschützte und mechanisch robuste Gehäusekonstruktionen qualifizieren die Sensoren für den Einsatz unter rauen Bedingungen im Outdoor-Bereich. Weiters erfüllen sie alle notwendigen Kriterien der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) und übertreffen mit einer Störfestigkeit von bis zu 100 V/m die geforderten Werte um ein Vielfaches.

Neigungssensor: Jetzt mit J1939-Protokoll

Angesichts der immer größer und komplexer werdenden Landmaschinen und dem Trend zu Selbstfahrsystemen ist es immer wichtiger, deren Neigungswinkel zu überwachen. Die Neigungssensoren der Serie F99 sind prädestiniert zur stetigen Überwachung und Nivellierung von Fahrzeugen, Anbaugeräten, Fahrerkabinen usw. Sie erfassen Neigungswinkel zwischen 0...360° bei Auflösungen von <= 0,1° und sind in ein- und zweikanaligen Ausführungen erhältlich. Auf Wunsch werden sie mit einer kundenspezifischen Parametrierung der Messbereiche und Ausgänge ausgeliefert.

Neben Modellen mit 4...20 mA-Stromschnittstelle, 0...5-V-Spannungsschnittstelle und CANopen-Busanschluss ist der F99-Neigungssensor nun erstmals auch mit J1939-Protokoll verfügbar. Der Sensor erfüllt die hohen Schutzarten IP68 und IP69k und kann über sein intelligentes, mechanisches Befestigungskonzept mit robustem Metallhaltewinkel direkt am Fahrzeug montiert werden.

Ultraschall für Abstands- und Beladungsmessungen

Ultraschall erweist sich durch den Schallkegel mit Mittelwertbildung als ideal, wenn es um die Messung von Abständen oder Beladungszuständen von inhomogenen, nicht glatten Oberflächen wie Ackerböden, Flüssigkeiten oder mit Saat- und Erntegut beladenen Anhängern, Speichern oder Silos geht. Sie liefern bei Spurführungssystemen, die sich am Furchenverlauf orientieren ein präziseres Signal als andere Technologien wie z. B. GPS.

Als Beispiel aus der großen Palette der Ultraschallsensoren soll der MetalFace Sensor UMC3000 dienen. Er ist in einem Edelstahlgehäuse untergebracht und ermöglicht den tastenden Betrieb ohne separates Empfängermodul.

Joysticklösungen zur Handerkennung

Die Bedienterminals der Landmaschinen sind häufig mit Joysticks ausgestattet, über die sich die Gabel oder das Anbaugerät steuern lässt. Ein unsichtbar in den Joystick integrierter, kapazitiver Sensor von Pepperl+Fuchs zeigt der Bordelektronik stets an, ob der Bediener den Joystick tatsächlich umfasst. Ist dies nicht der Fall, werden zum Spritsparen Motordrehzahl und Hydraulikdruck reduziert und gegebenenfalls Sicherheitsfunktionen wie Bremsen und Verriegelungen aktiviert.

Induktive Sensoren: Unempfindlich und vielseitig

Auch induktiv arbeitende Sensoren finden sich zahlreich in der Landtechnik. Zylindrische Ganzmetallsensoren in M12- oder M18-Gewindehülse eignen sich perfekt für den Ersatz mechanischer Schalter. Sie erfassen über die Anwesenheit metallischer Maschinenkomponenten die Zustände von Klappen, Fördereinrichtungen, Rodereinheiten und vieles mehr. Ebenfalls mit induktivem Wirkprinzip ausgestattet sind die kontaktlosen Positioniersysteme PMI, F90, F110 und F130. Sie dienen der Erfassung von Drehwinkeln – z. B. von Lenkungen – oder der Messung linearer Bewegungen und Wege – beispielsweise an Hydrauliksystemen.

Pepperl+Fuchs bietet zahlreiche weitere Sensorsysteme, welche die Agrartechnik im Sinne von „Precision Farming“ rationalisieren sowie Zeit, Kosten und Ressourcen einsparen – z. B. RFID-Lösungen für Identifikationsaufgaben, Heavy-Duty- oder Safety-Drehgeber oder optische Sensoren in Ganzmetallausführung.

Kundenspezifische Kabel- und Stecker-Adaption

Um Maschinenherstellern die Integration der Agrarsensoren in ihre Produkte möglichst einfach zu machen, liefert Pepperl+Fuchs sein Sortiment auf Wunsch mit kundenspezifisch konfektionierten Crimp- und Steckerlösungen aus. Unterstützt werden die Standards aller gängigen Hersteller wie Deutsch Industrial, TE Connectivity, Delphi, JST, Lear, ITT und Molex. Dies macht eine zeitaufwändige separate Auftragsvergabe zur Konfektionierung überflüssig und erlaubt die verzögerungsfreie Inbetriebnahme der Geräte.