Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Датчики для автоматизации сельскохозяйственных технологий

10 апреля 2019 г. в 13:46

Благодаря системам автоматизации можно значительно повысить производительность сельскохозяйственного труда, то есть выпускать больше продуктов питания хорошего качества по низкой цене, исключив при этом тяжёлый или неприятный ручной труд. Российская сельскохозяйственная отрасль имеет огромный потенциал в этой области.

Тенденции автоматизации с/х производства, в принципе, те же, что и в промышленности:

  • уменьшение количества персонала, занятого в производстве;
  • рост технической квалификации персонала, занятого в обслуживании оборудования;
  • неизбежная автоматизация всех с/х технологий.

Первые сообщения о разработках доильных роботов, появившиеся в 80-х годах прошлого века в зарубежных технических журналах, были весьма экзотичны для тогдашнего сельского хозяйства СССР. А теперь такой робот моет и доит коров в Костромской области. Похоже, коров такой уход устраивает, поскольку надои увеличиваются. Или: лет 30-40 назад было бы необычно увидеть трактор, работающий без тракториста в поле. Теперь же в этом нет ничего удивительного — при наличии GPS, Глонасс, мобильной связи, интернета это реализовано и успешно применяется в Европе.

Современные датчики в комплексе с другими средствами автоматики создают условия для полностью автоматического сельхозпроизводства. Большие массив пахотных земель, луга, поднимающееся на новый уровень садоводство, современное высокотехнологичное животноводство, самые большие в мире запасы чистой пресной воды способны дать России не только надёжную продовольственную независимость (по любым продуктам питания), но и вывести страну в мировые лидеры по экспорту продуктов питания, растительного и животноводческого сырья.

На полях большого размера имеется техническая возможность применения широкозахватной техники. Вместе с тем, навесное оборудование с широким захватом даст существенный эффект лишь тогда, когда оно оптимальным образом будет ориентировано в пространстве относительно поверхности земли, края скашиваемых растений, кроны дерева и т.д. Причём это должно производиться непрерывно во время движения сельхозтехники по полю. Ультразвуковые, индуктивные, оптические датчики, датчики наклона компании «Пепперл+Фукс» решают эти технические задачи.

Ультразвуковые датчики

Ультразвуковой датчик установлен в навесном оборудовании
трактора и следит за высотой оборудования над землёй.
С помощью ультразвуковых датчиков можно оптимальным
образом ориентировать над землёй навесное
оборудование для внесения удобрений, полива и т.д.
Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs
Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs
Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs

Ультразвуковой датчик серии UMC3000 в цельнометаллическом корпусе IP69K из нержавеющей стали – самый защищённый УЗ датчик компании «Пепперл+Фукс»; чувствительная поверхность датчика закрыта нержавеющей мембраной; выход аналоговый или бинарный; встроенная индикация в месте вывода кабеля; максимальная рабочая дистанция 3 м; разрешающая способность 0,5 мм; рабочие температуры -25 ...+60 °С.

Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs на установке опрыскивания
Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs на установке опрыскивания

Ультразвуковой датчик на установке опрыскивания

  • определяет расстояние до кроны дерева, тем самым поддерживается оптимальный режим охвата кроны опрыскиванием; 
  • аналогично датчик работает при автоматизированной обрезке кроны деревьев;
  • рабочие дистанции 1, 2, 3, 4, 6, 10 м;
  • возможность настройки дистанции.
Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs
УЗ-датчик Pepperl+Fuchs для определения уровня жидкого или твёрдого вещества

Ультразвуковой датчик определяет уровень жидкого или твёрдого вещества в накопительной ёмкости. Максимальная дистанция от датчика до верхней кромки вещества 10 м.

Принцип работы: датчик излучает ультразвуковой (УЗ) сигнал; сигнал доходит до объекта (ровной земли, комьев земли, листвы дерева, стеблей растений, сплошных или пористых объектов и т. д.) и отражается назад к датчику, который одновременно служит приёмником сигнала.
По известной и достаточно постоянной скорости распространения УЗ-сигнала в воздушной среде датчик вычисляет расстояние до объекта.

По существу, это ультразвуковой дальномер, который с хорошим быстродействием и достаточной точностью вычисляет расстояние до объекта. Если такой датчик присоединить к навесному оборудованию трактора, то датчик сможет следить за высотой навесного оборудования относительно земли постоянно во время движения трактора.

УЗ-датчики нечувствительны к пыли, влаге, загрязнениям, вибрации, перепадам температур. У них герметизированные корпуса, устойчивые к химическим удобрениям и другим агрессивным средам.

Типоразмерный ряд УЗ-датчиков компании «Пепперл+Фукс» чрезвычайно широк; максимальные рабочие дистанции УЗ-датчиков 10 метров, они имеют регулировки рабочих дистанций, углов распространения ультразвукового сигнала, разнообразные интерфейсы.

Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs
Ультразвуковой датчик определяет уровень
сыпучего вещества в накопительном бункере;
максимальная дистанция от датчика до верхней кромки вещества 10 м
Ультразвуковой датчик над горкой сыпучего вещества
Ультразвуковой датчик над горкой сыпучего вещества

Датчики угла наклона

Для отслеживания углов наклона навесного оборудования сельхозмашин (или самих машин) относительно горизонта применяются датчики наклона. Датчик измеряет наклон по одной или по двум взаимоперпендикулярным осям. Чувствительным элементом датчика является MEMS — микромеханический конденсаторный измерительный элемент с подвешенной микробалкой.

Датчики угла наклона серии INX360D-F99 Pepperl+Fuchs

Датчики угла наклона серии INX360D-F99

  • имеют прочный пластико-металлический корпус IP69K, предназначенный для работы в тяжёлых условиях на открытом воздухе;
  • диапазоны измерения углов 0 ... 360°; рабочие температуры —40 ...+85 °С;
  • аналоговые выходы или CANopen интерфейс;
  • настройка граничных положений;
  • встроенная в герметичный корпус датчика индикация.

Индуктивные датчики

Это один из самых массовых, простых, дешёвых и надёжных элементов автоматики.

Первый в мире индуктивный датчик приближения разработан компанией «Пепперл+Фукс» в 1958 году. Индуктивный датчик своим выходным бинарным или аналоговым сигналом реагирует на приближение к его чувствительной поверхности металлических объектов. На современных сельхозмашинах такие датчики применяются для дистанционного контроля за положением частей навесного оборудования (рабочее/транспортное положение, открыт/закрыт бункер, выдвинут/убран механизм, поднято/опущено и т.д.), для бесконтактного контроля скорости вращения механизмов. Типоразмерный ряд индуктивных датчиков у компании «Пепперл+Фукс» — несколько тысяч моделей. Рабочие дистанции от долей мм до 100 мм.

Индуктивные датчики устойчивы к загрязнениям, влаге, электромагнитным помехам, имеют широкий температурный диапазон.

Индуктивный датчик серии NBB8-F14 Pepperl+Fuchs

Индуктивный датчик серии NBB8-F148 — новая разработка для мобильной техники:

  • расстояние переключения 8 мм;
  • монтаж заподлицо;
  • высокозащищённый алюминиевый корпус IP69K;
  • плоская форма, удобная в монтаже;
  • напряжение питания 10 ... 60 V DC;
  • рабочие температуры -40 ...+85 °С.

Многолучевые сканеры пространства и оптические дальномеры

Применение технологии time-of-flight («время полёта луча») в конструкции оптических дальномеров привело к существенному удешевлению этих приборов, что позволило массово применять их для разнообразных задач измерения дистанций.

Оптический дальномер time-of-flight излучает импульсный оптический сигнал в направлении объекта. Сигнал долетает по прямой до ближайшего непрозрачного объекта и отражается от объекта назад к датчику. Датчик измеряет время, которое световой импульс затратил для полёта до объекта и от объекта к датчику. По известной скорости распространения светового импульса датчик вычисляет расстояние до объекта. Для получения достаточной точности измерения расстояния дальномер делает многократные испускания оптических импульсов и усредняет результаты измерений.

По такому принципу строятся современные однолучевые и многолучевые оптические датчики «Пепперл+Фукс» — быстрые, точные и дешёвые.

Сканер ближнего пространства R2100 создаёт 11 инфракрасных лучей и улавливает оптические сигналы, отражённые от сложных нерегулярных поверхностей, например, стеблей растений;
по непрерывным замерам сканера можно направлять движение комбайна так, чтобы край навесного оборудования точно совпадал с краем скошенной части поля;
ИК-свет имеет хорошую проникающую способность через пылевые препятствия, всегда сопутствующие полевым работам.
Разработка компании 2014 года — первый в мире 11-лучевой сканер серии R2100, не содержащий привода, подвижных узлов;
угол обзора 88 градусов; рабочие дистанции до 8 м; разрешение до 1 мм;
быстродействие 50 сканирований /с; высокозащищённый пластиковый корпус IP67;
рабочие температуры -30 ...+50 °С.
Сканер предназначен для применений на мобильных или стационарных объектах.
По существу это 11 инфракрасных дальномеров, объединённых в одно устройство, однако цена сканера соизмерима с ценой одного дальномера.
Сканер ближнего пространства Pepperl+Fuchs
Сканер ближнего пространства Pepperl+Fuchs
Оптические дальномеры серии VDM28 с видимым красным лазером достаточно дешевы и удобны для применения в стационарных установках, например, для измерения уровней сыпучих веществ, гранул, непрозрачных жидкостей и т. д. Лазерный дальномер VDM28-15 имеет рабочие дистанции до 15 м;
разрешение до 5 мм; рабочие температуры -30 ...+50 °С;
герметизированный корпус IP65;
программирование прибора производится через органы управления, встроенные в корпус или по интерфейсу IO-Link.
Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs
Сканер ближнего пространства Pepperl+Fuchs

Ёмкостные (конденсаторные) датчики

Помимо традиционного руля в кабине современной сельхозмашины применяется джойстик для управления многочисленными техпроцессами трактора или комбайна. Для обеспечения безопасности управления в рукоятку джойстика встраивается ёмкосный датчик, который реагирует на приближение руки человека. Например, если рука легла на джойстик, управление становится доступно с джойстика, если рука убрана с джойстика, органы управления джойстика автоматически блокируются.

Ёмкостные (конденсаторные) датчики Pepperl+Fuchs
Ультразвуковой датчик Pepperl+Fuchs
Ёмкостный датчик плоской формы серии CBN10-F46 реагирует на приближение диэлектриков, металлов, жидкостей;
ёмкостный датчик, встроенный в рукоятку джойстика, реагирует на приближение к джойстику руки человека.

Поплавковые датчики уровня

Определение верхних/нижних граничных уровней жидких веществ — одна из самых распространённых задач автоматизации в сельском хозяйстве. Применение дешёвых поплавковых датчиков, вероятно, наиболее экономичный вариант. Такие датчики применяются для определения уровней неагрессивных веществ (чистой воды, технологических жидкостей, маслосодержащих жидкостей и т.д.) и агрессивных веществ (масел, растворов удобрений, стоков, фекалий и проч.).

Поплавковые датчики серии LFL Pepperl+Fuchs

Поплавковые датчики серии LFL

  • внутри поплавка имеют индуктивный датчик или электромеханический переключатель без ртути, которые переключаются при отклонении поплавка от горизонтального положения;
  • полипропиленовый поплавок в форме шара или цилиндрической гильзы имеет хорошую плавучесть в различных средах и устойчив к воздействию агрессивных веществ;
  • защита корпуса IP68;
  • рабочие температуры -20 ...+70 °С или +5 ...+70 °С;
  • предлагаются кабели с различной изоляцией, устойчивой к разным агрессиям;
  • различные длины кабелей.

Радиочастотная идентификация в животноводстве 

Современное российское животноводство с большими фермами, на которых находятся тысячи голов крупного скота, неизбежно потребует введения тотальной «паспортизации» животных: создания и хранения подробной информации о номере животного, происхождении животного, его кормлении, лечении, условиях содержании и т.д., включая сведения об убое. Причём «паспорт» животного должен удобно дополняться новой информацией, удобно считываться, компактно храниться. Очевидно, что тысячи файлов данных от тысяч животных возможно хранить только в электронном виде на носителе, который должен быть достаточно надёжен. Кроме того, важно наладить учёт перемещений животных по технологическим операциям. Как это эффективно организовать?

Системы радиочастотной идентификации объектов (RFID), в данном случае животных, решают задачу сплошной «паспортизации», идентификации животных, контроля за перемещением животных и автоматизируют систему учёта. RFID-система состоит из двух основных частей: головка чтения/записи (приёмопередатчик) и миниатюрная радиометка (транспондер). Радиометка с уникальным номером прикрепляется к животному после его рождения. RFID-головка бесконтактным образом считывает информацию с транспондера или записывает информацию на него. RFID-головка передаёт по кабелю информацию в локальную сеть фермы.

Радиометка может быть пассивной, то есть активируется на короткое время, начинает передавать /принимать информацию только после приближении к метке на достаточно близкое расстояние приёмопередатчика. Например, провели вакцинацию стада, записали в транспондер животного информацию об этом. Или: проехал кормораздатчик с RFID-устройством чтения/записи рядом с животными, раздал корм и одновременно записал в транспондеры животных информацию о произведённом кормлении. Таким образом, на радиометке животного обновляется, накапливается существенная информация о содержании животного, но в том случае, если устройство перезаписываемое.

Есть другой вариант. В самом простом случае радиометка может содержать только уникальный номер животного. Этот номер записан в метку и не может быть изменён. Транспондер можно только дистанционно прочитать. В этом случае информация о технологических операциях с животным может накапливаться на центральном компьютере фермы.

Компания «Пепперл+Фукс» производит весь комплекс RFID-оборудования для автоматизации разнообразных технологических процессов (транспондеры, головки чтения/записи, интерфейсные модули, кабели и т. д.). Головки чтения/записи имеют защиту корпусов IP67, IP69K; транспондеры имеют защиту корпусов IP68. Головки и транспондеры стойки к технологическим мойкам агрессивными дезинфицирующими веществами под давлением. Транспондеры могут выдерживать нагрев до 130 °С.

Транспондеры Pepperl+Fuchs
Возможные места расположения транспондеров
на животном вместо применяемых сейчас
номерных бирок или номерных ошейников
Транспондеры Pepperl+Fuchs
Стационарная RFID-головка чтения/записи
865 МГц серии IUH-F190 распознаёт
одновременно до 40 транспондеров на
расстоянии до 1,5 м.
Транспондеры Pepperl+Fuchs
Ручное RFID-устройство чтения/записи
и транспондер

Источник: © С. Н. Рыжов, представитель компании ООО «Пепперл+Фукс Аутомейшн» на Урале, к.т.н.
ryzhov@ru.pepperl-fuchs.com

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Станок рабица полуавтоматический

Производственное оборудование, станок для изготовления сетки рабица. Недорогие станки от производителя без посредников и переплаты. Эффективное оборудование для малого и среднего бизнеса. Небольшие затраты на старте, скорейший возврат вложенных средств, широкий рынок сбыта, высокая прибыль и хороший потенциал для роста. Невысокая цена станка для производства рабицы в сравнении с аналогами, минимальные условия для организации бизнеса — площадь 12 квадратных метров. Научиться плести сетку несложно. В помощь покупателю инструкция и обучающее видео. Гарантия на поставляемое оборудование. Консультации по телефону по самым распространенным вопросам — как найти сбыт на сетку и где купить проволоку по наиболее приемлемым ценам. Некоторые технические характеристики станка для рабицы: диаметр проволоки — 1,2-3 мм; Размер ячейки — 25-60 мм; Регулировка скорости плетения; возможность подключения на 380V или 220V; станок весит около 60кг; размер станка 1,2×0,6×1,0 м. Все подробности у наших консультантов по телефону либо через запрос на электронную почту.
Фасеев Александр · ООО Проминдустрия · 14 марта · Россия · Челябинская обл
Станок рабица полуавтоматический

УСЛУГИ: Автоматизация технологических процессов

Предлагаем индивидуальную разработку средств контроля и управления технологическими процессами. Преимущества предлагаемых средств автоматизации и решений: - огромный интеллектуальный потенциал контроллера (возможность производить сложные расчеты, выводить детализированную графику на экран) -возможность работы с большим числом разнообразных датчиков отечественного и зарубежного производства - возможность дистанционного контроля и управления объектом из любой точки мира - получение уведомлений по электронной почте о событиях на контролируемом объекте - красивый, информативный и гибко настраиваемый, в соответствии с тех. заданием заказчика, интерфейс на сенсорном экране контроллера Примеры реализованных проектов: - автоматика управления сушильными камерами - система управления климатом в тепличном хозяйстве (8 теплиц одновременно) - автоматика управления фермой для выращивания грибов (вешенок или шампиньонов)
Агапов Антон · Агапов Антон Викторович · Сегодня · Россия · Свердловская обл
Автоматизация технологических процессов

ПРОДАМ: Два станка по цене одного: Станок-автомат по производству сетки-рабица и станок полуавтомат в подарок.

Оптимальная идея малого бизнеса станок-автомат для изготовления сетки-рабица от производителя. Оборудование совмещает в себе высокую производительность и максимальную простоту освоения. Станок можно приобрести с рассрочку — первоначальный взнос в 140 000 руб. При оплате полной стоимости: станок-полуавтомат в подарок. Основные навыки плетения сетки-рабица можно приобрести за относительно небольшой промежуток времени: 1-2 недели. Несколько режимов плетения позволят ускорить освоение оборудования. Обучение заказчика или его сотрудника производится бесплатно. Один оператор может обслуживать сразу несколько станков-автоматов по производству сетки-рабица. Для работы станка подойдет небольшое помещение площадью 12-18 квадратных метров. Оборудование окупается за 3-6 месяцев.
Фасеев Александр · ООО Проминдустрия · 25 марта · Россия · Челябинская обл
Два станка по цене одного: Станок-автомат по производству сетки-рабица и станок полуавтомат в подарок.

ПРОДАМ: Автоматизация автоклавов AT1, 2-2, 6x10, 5

Автоматизация автоклавов AT1,2-2,6x10,5 НПО «Дельта» г. Екатеринбург www.dasu.ru , специализирующееся на поставках энергосберегающих технологий и систем автоматизации технологических процессов, серийно изготавливает Системы автоматизации автоклавов AT1,2-2,6x10,5 НПО «Дельта» осуществляет: обследование объектов; оказание помощи при формулировании технического задания заказчиком; разработку технического проекта; разработку полного комплекта рабочей документации; поставку оборудования; монтаж и шеф-монтаж; пусконаладочные работы; испытания; сдачу в промышленную эксплуатацию; обучение персонала; сервисное гарантийное и постгарантийное обслуживание; постоянную техническую и консультационную поддержку заказчика Системы автоматизации автоклавов - для стройиндустрии; - для композитных материалов; - вулканизационные; - пропиточные; - для модификации древесины; - для пищевой промышленности : Автоклавы пропиточные, вертикальные с быстросъемной крышкой Автоклав 3-12-15-12,5-2 , Автоклав 3-16-30-12,5-2 , Автоклав 3-20-24-12,5-2 , Автоклав 3-24-24-12,5-2 , Автоклав 3-24-16-12,5-1 , Автоклав 3-12-15-8-1 Автоклавы вулканизационные, горизонтальные, тупиковые, механизированные Автоклав АВТМ 800-7000-12,5 , Автоклав АВТМ 1200-1500-12,5 , Автоклав АВТМ 1200-3000-12,5 Автоклав АВТМ 1200-4000-12,5 , Автоклав АВТМ 1200-5000-12,5 , Автоклав АВТМ 1200-7000-12,5 , Автоклав АВТМ 1200-11000-12,5 , Автоклав АВТМ 1200-22000-12,5 , Автоклав АВТМ 1600-3000-12,5 , Автоклав АВТМ 1600-5000-12,5 , Автоклав АВТМ 2000-4000-12,5 , Автоклав АВТМ 2000-6000-12,5 , Автоклав АВТМ 2800-6000-12,5 Автоклавы вулканизационные, горизонтальные, тупиковые, механизированные, с рубашкой АВТРМ 1200-1500-12,5 , АВТРМ 1200-3000-12,5 , АВТРМ 1200-5000-12,5 , АВТРМ 1200-11000-12,5 , АВТРМ 1600-3000-12,5 , АВТРМ 1600-5000-12,5 , АВТРМ 2000-4000-12,5 , АВТРМ 2000-6000-12,5 Автоклавы вулканизационные, горизонтальные, тупиковые, механизированные, со змеевиками АВТЗМ 2800-6000-12,5 , АВТЗМ...
Курмачев Андрей · Научно-производственное объединение "Дельта" · 21 марта · Россия · Свердловская обл

ПРОДАМ: Концевой выключатель TZ-8112

ссылка для заказа на сайте elec.ru https://www.elec.ru/market/kontsevye-vykljuchateli-tz-8112-rolik-gorizon-nazh-14942066987.html Концевой выключатель — компактное электромеханическое устройство, которое предназначено для контроля за движением различных механизмов в заданных границах в системах автоматизации. При наступлении определенного события датчик формирует сигнал и замыкает или размыкает электрическую цепь. Краткое описание товара — Макс. усилие срабатывания 750г — Макс. усилие отпускания 100г — Рабочий ход 20° — Общий ход 50° — Отклонение хода 12° Особенности серии TZ — Коммутация 2-х цепей — Высокая прочность конструкции — Встроенный переключатель с двойным пружинным механизмом — Серия с клеммой заземления — Металлический ролик — Пыле- и влагозащищенное исполнение (IP65) Дополнительно- шток с горизонтальным роликом нажимной Рабочая температура — -5…+65 °C Класс защиты — IP65 Масса — 120…190 г Сопр изоляции — 100 МОм (500 В AC) Скорость срабатывания — 0.05…50 см/сек Частота срабатывания механическая: 120 переключений/мин, электрическая: 30 переключений/мин Контактная группа — Н.О. + Н.З. Сопротивление контактов — 10^7 циклов, электрическая: >10^5 циклов Вибропрочность — Без разрушений: 10…55 Гц ампл. = 1.5 мм, по осям Ударопрочность механическая: 100g без сбоев: 30g Корпус — Металл с пластиковой крышкой Влажность — ≤95% (без образования конденсата) Особенности и преимущества Концевые выключатели — практичное и недорогое решение для создания систем автоматизации. В списке очевидных достоинств подобных устройств выделяют: -высокую точность срабатывания; -многократные повторы рабочего цикла; -простота монтажа и эксплуатации; -экономия на электричестве; -износостойкость; -герметичность конструкции; -устойчивость к негативным внешним факторам. Сфера применения Концевые выключатели нашли применение не только в быту, но и на промышленных предприятиях. Они позволяют наладить систему автоматизации в следующих отраслях: -технологические и упаковочные...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · 25 марта · Россия · Московская обл
Концевой выключатель TZ-8112
Российский производитель и бренд низковольтной аппаратуры: электрооборудования для ввода, распределения и учета электричества, локальной автоматизации технологических процессов, а также комплексных энергоэффективных решений для любой отрасли индустрии.