إلكترونيات الآلات الزراعية ولوحات التحكم والبرمجيات المدمجة

آلات البذر والغرس: آلات البذارة والبذر الدقيق وإلكترونيات زراعة الشتلات

يمكن تطوير الإلكترونيات التي تراقب تدفق البذور أو الشتلات، وسرعة الموزعة ومستوى القادوس في آلات البذر الميكانيكية أو الهوائية، والبذارات الدقيقة، ومعدات زراعة الشتلات. على أساس كل صف على حدة، تتم الإشارة بوضوح إلى انقطاع التدفق، أو فشل آلية التدوير، أو إفراغ الحجرة. يتم التحقق من ذلك باستخدام آلية الآلة التي تمثل الإشارة الموجودة على بطاقة التحكم في آلة البذر حدث البذر الفعلي؛ يتم الاحتفاظ بكمية البذر المستهدفة والقيمة المقاسة بواسطة المستشعر بشكل منفصل.

في طلبات محركات معايرة الجرعة الكهربائية وإيقاف صفوف البذر والبذر بمعدل متغير، تُقيّم بيانات السرعة واستجابة المحرك والاتصال بالطرفية الحالية. ويُعد مسار عمل للضبط والمعايرة وتسجيل التشغيل على شاشة المستخدم. وتتجاوز تجربة الآلة بأحجام بذور مختلفة ومع الغبار والاهتزاز وسرعات العمل نطاق مستشعر يعدّ بدقة على منضدة الاختبار فقط. ويمكن أيضًا تصميم لوحة مشتركة وخيارات توصيل متغيرة يستخدمها المصنّع في طرازات آلات مختلفة.

آلات حراثة التربة والعزيق والعناية بين الصفوف

قد تتمثل الحاجة الإلكترونية في المحاريث والعزّاقات والأمشاط القرصية والمحاريث الدوارة والمداحل وآلات العزيق في مراقبة وضع العمل أو سرعة دوران الآلية أو عدد الحركات أو مستشعرات محددة. وتُحدد نقاط القياس وطريقة الضبط والمعلومات التي ينتظرها المشغّل للآلية المطلوب إضافة إلكترونيات إليها. وبذلك يتضح الفرق في النطاق بين جهاز يحصي ساعات التشغيل فقط ووحدة تحكم تضبط الآلية اعتمادًا على تغذية راجعة للموضع.

يمكن أيضًا أخذ اكتشاف الصفوف باستخدام الكاميرا أو المستشعر في الاعتبار في مشاريع العزق وإزالة الأعشاب الضارة بين الصفوف. يعد عرض الموضع المكتشف على الشاشة وإعطاء الأوامر التلقائية لآلية الحركة مراحل تطوير منفصلة. ومن المقرر إجراء تجارب ميدانية على بنية النبات والضوء والغبار والسرعة. يتم تحديد الوظائف التي سيتم تنفيذها مع الحفاظ على الحماية الميكانيكية ونظام السلامة للآلة.

بطاقة التحكم لماكينات الرش والرذاذ والتسميد

يمكن تطوير إلكترونيات التحكم التي تعمل مع الضغط ومعدل التدفق ومستوى الخزان وصمامات القسم للرشاشات الميدانية ومرذاذات الحدائق ومعدات الرش الأخرى. يتم عرض مبلغ التطبيق الذي يحدده المشغل والتدفق المقاس بشكل منفصل. كيف سيتم إدارة الجرعة عندما تتغير السرعة، يتم تحديد تسلسل فتح وإغلاق القسم والتحذير الذي سيتم تقديمه في حالة فشل المستشعر من قبل الشركة المصنعة للجهاز. تحدد خبرة العميل قيم التطبيق الزراعي؛ ويدعم النظام الإلكتروني تطبيق وتسجيل هذه القيم.

يمكن استخدام الوزن أو موضع الغطاء أو سرعة الموزع أو معلومات التدفق في نشر الأسمدة الصلبة وتوزيع الأسمدة العضوية وآلات تطبيق الأسمدة السائلة. يتم أيضًا فحص بيانات الموقع والاستجابة الميكانيكية والدعم الطرفي للتخصيب بمعدل متغير والتحكم التلقائي في القسم. يتم التحقق من نتيجة التوزيع في الميدان من خلال إعدادات الماكينة والمواد. الهدف هو تمكين الشركة المصنعة من إدارة الإعدادات ومعلومات التشغيل الخاصة بجهازها من خلال تصميم بطاقة وبرنامج مناسب للطراز.

القياس والشاشات وجمع البيانات في الحصادات الجامعة وآلات حصاد الأعلاف

يمكن دراسة أجهزة مساعدة تجمع معلومات مثل سرعات دوران الآليات وتدفق المحصول ومستوى الخزان والحرارة ومدة التشغيل في مشاريع الحصادات الجامعة والحصادات الرابطة وآلات حصاد السيلاج وقطف القطن. ويُحدد اختيار المستشعر وشرط الإنذار معًا لكشف توقف جزء أو علامات الانسداد. وإذا أُريد ربط بيانات الحصاد بالموقع، تُحفظ أيضًا أوقات التسجيل ومعلومات المستشعر المستخدم والمعايرة. ولا تُعد إشارة مستشعر نتيجة مؤكدة لإنتاجية المحصول أو جودته دون قياس مرجعي.

يختلف مشروع الاتصال بإلكترونيات حصادة قائمة عن إضافة جهاز قياس مستقل إليها لاحقًا. وتُراجع البيانات التي يمكن الوصول إليها باستخدام وثائق المصنّع والواجهة المتاحة. أما في آلة حصاد جديدة، فيمكن التخطيط للشاشة ولوحة المستشعرات وتوصيلات الكابلات وبرمجيات الخدمة معًا. ونظرًا لقصر موسم الحصاد، تُدرج اختبارات المنضدة وتجهيز الآلة التجريبية في الجدول قبل بداية الموسم.

آلات كبس البالات وتجهيز القش وخلط الأعلاف ومعدات تربية الماشية

يمكن تحسين الوظائف مثل عد الدورات، وتدوير الآلية، وحالة المستشعر، وتسجيل الصيانة على مكبس البالات المربع أو الملفوف، ومعدات تغليف البالات، والجزازة، ومجرفة القش. شاشة المشغل التي توضح خطوات تشكيل البالة وتغليفها، وبطاقة التحكم التي تتبع التسلسل المحدد للعمليات، وسجل الحدث الخاص بالخدمة يمكن تضمينها في نطاق المشروع بشكل منفصل أو معًا. يتم وضع أجهزة الاستشعار في الأجزاء المتحركة وحماية الكابلات في الاعتبار مع التصميم الميكانيكي.

يمكن استخدام معلومات الوزن وخطوات الوصفة ومستوى القادوس وتشغيل المحرك في آلات خلط وتوزيع الأعلاف ووحدات ومعدات تحضير الأعلاف في منشآت الثروة الحيوانية. على سبيل المثال، يؤدي إظهار المادة التالية للمشغل وتسجيل الكمية المضافة إلى توفير عملية تغذية يمكن مراقبتها لاحقًا. يقع التجميع الميكانيكي لخلايا الوزن وحركة الماكينة والاهتزاز في مخطط القياس. ويتم أيضًا تقييم واجهات القياس والتسجيل المساعدة اللازمة في معدات الحلب أو معدات تبريد الحليب مع متطلبات الماكينة والنظافة ذات الصلة.

التطوير الإلكتروني في معدات البستنة وكروم العنب وقطف الزيتون

تمتلك آلات حصاد الزيتون والبندق وغيرها من الفواكه، وهزازات الفروع أو الجذع، ومعدات حصاد العنب وآلات صيانة الحدائق احتياجات إلكترونية مختلفة. مراقبة وقت التشغيل وحالة المحرك ومستوى الغرفة وموضع الآلية؛ يمكن تقييم توفير إعدادات السرعة أو الحركة المحددة للمشغل وفقًا للمشروع. ويمكن أيضًا تصميم البطاريات وواجهات التشغيل ومؤشرات المستخدم في الأدوات الكهربائية ومعدات الحصاد المحمولة.

تُدرس آثار إعدادات الآلية الملامسة للنبات على المحصول والنبات بالاستعانة بخبرة مصنّع الآلة. ويتطلب التأكد من أن مستشعرًا يعمل جيدًا في بستان يعطي النتيجة نفسها مع ترتيب صفوف وإضاءة مختلفين تجارب ميدانية. وتُصمم الشاشة ووحدة التحكم اليدوية وتوصيلات الكابلات وفق ظروف الماء والغبار والتنظيف اليومي. ولا يقتصر النطاق على المعدات المركبة على الجرار؛ بل تُقيّم أيضًا الآلات المقطورة وذاتية الحركة والمحمولة باليد.

التحكم الإلكتروني في البطاطس والبنجر وغيرها من معدات المحاصيل الجذرية

تعمل آليات التغذية والحزام والمصاعد والتنظيف معًا في أنظمة التجميع الخاصة بآلات زراعة وحصاد البطاطس ومعدات حصاد البنجر ومنتجاته مثل البصل أو الجزر. يمكن مراقبة الدورات أو المواضع أو امتلاء الغرفة أو أعراض الانسداد المحددة لهذه الآليات إلكترونيًا. يتم تحديد الإعدادات التي سيتدخل فيها المشغل والبيانات التي سيسجلها الجهاز خلال دورة العمل.

لا تقتصر سرعة النقل وارتفاع السقوط والإعدادات الميكانيكية التي قد تؤثر على تلف المنتج على برنامج البطاقة وحده. يتم اختبار مشروع الاستشعار والتحكم مع التصميم الميكانيكي؛ يتم الاتفاق على شروط الاختبار مع المادة والمنتج. تعد وحدة المراقبة الإضافية لجهاز موجود أو لوحة التحكم المخصصة وتصميم اللوحة لجهاز جديد بمثابة خيارات تطوير منفصلة.

آلات الغربلة والفرز والتجفيف ونقل الحبوب بعد الحصاد

لا تنتهي إلكترونيات الآلات الزراعية بانتهاء العمل الحقلي. فيمكن تطوير واجهات مستشعرات ولوحات تحكم لآلات تنظيف البذور وغربلتها وخطوط تصنيف المحاصيل والمجففات والناقلات اللولبية والناقلات الحزامية والمصاعد ذات الدلاء. ويمكن متابعة تدفق المحصول والحرارة والرطوبة بطريقة قياس مناسبة والمستوى وسرعة دوران الآلية مع سجل التشغيل. ومن الممكن أيضًا إضافة وحدة لجمع البيانات مع الإبقاء على PLC أو خزانة التحكم الحالية.

إذا كان المطلوب فرز المنتجات بالرؤية، تُحدد أولًا العيوب المقبولة وعينات المنتجات وموضع الكاميرا وسرعة الحزام. وفي مشروع التجفيف، تُحدد الظروف المستهدفة وفق معايير خبير المنتج والعملية؛ وتدعم الإلكترونيات تنفيذ هذه القياسات ووظائف التحكم المسموح بها. وتُناقش سلامة التسخين ووسائل الحماية الميكانيكية، وعند الحاجة متطلبات المطابقة الخاصة بالأجواء المغبرة، بصورة منفصلة مع مصنّع الآلة.

تطوير المعدات الكهربائية ومنصات الزراعة المستقلة

يمكن إعداد حزم عمل منفصلة تشمل لوحات المستشعرات والاتصال بوحدة قيادة المحرك ومراقبة بيانات البطارية وواجهة المشغّل والاتصال بالخادم للشركات المطورة للمعدات الزراعية الكهربائية والروبوتات الزراعية. وفي المشاريع التي تتطلب استخدام بيانات الكاميرا وGNSS ومستشعرات أخرى معًا، تُدرس المزامنة ومتطلبات الحوسبة وبنية الاتصال. ويمكن في المرحلة الأولى إعداد نموذج أولي يزوّد المشغّل بالمعلومات، ثم تخطيط المراحل التالية بناءً على النتائج.

إن إضافة مراقبة عن بعد أو شاشة عرض لا يجعل الجهاز مستقلاً تلقائيًا. كما تم أيضًا إنشاء تغطية لتقييم المخاطر والتحقق من التحكم في الحركة واكتشاف العوائق والتعاون مع البشر. يتم الحفاظ على وظائف التوقف في حالات الطوارئ والسلامة الخاصة بالجهاز. يتم تقييم النماذج الأولية في منطقة تجريبية خاضعة للرقابة لتحديد الوظائف التي سيتم نقلها إلى الجهاز الحقيقي.

اختيار أجهزة الاستشعار والقياس الدقيق والمعايرة

عند اختيار مستشعر للدوران أو الموضع أو الضغط أو التدفق أو الحرارة أو الوزن، نقيّم نطاق تشغيل الآلة ودقة القياس المطلوبة معًا. ونُعد دائرة دخل تناسب الخرج الكهربائي للمستشعر. ويمكن أن تضم اللوحة نفسها وصلات مختلفة حسب الحاجة، مثل النبضات ومشفّر الحركة والجهد التماثلي و4–20 mA. ولا يزيد عرض منازل رقمية كثيرة على الشاشة من دقة القياس الفعلية؛ إذ تُراجع النتيجة بقياس مرجعي.

تُقيّم قدرة المداخل على التمييز بين الدائرة المفتوحة والقصر وتجاوز النطاق. ويمكن فصل القيمة الخام والقياس المحوّل ومعامل المعايرة وحالة الصلاحية في البرمجيات. وتُمثّل في اختبار النموذج الأولي تأثيرات الكابلات الطويلة وأكسدة الموصلات والضجيج الناتج عن وحدة قيادة المحرك. ولا يُعد الاختبار بمولّد إشارة وحده دون المستشعر الفعلي كافيًا؛ بل تُدرس حدود نطاق التشغيل والسلوك عند الانتقال إلى التوقف أيضًا.

• قياس النبضات وسرعة الدوران ومداخل الإنكودر
• واجهات الجهد التناظري والتيار والوزن
• المعايرة وصلاحية القياس وتسجيل الأخطاء

شاشة عرض للمشغل مع واجهات الصمام والمحرك

تُحدد الخصائص الكهربائية للحمل عند تصميم خرج أمر لملف صمام أو محرك DC صغير أو مرحّل أو وحدة قيادة خارجية. وإلى جانب التيار المستمر، تُقيّم ظروف بدء التشغيل والطاقة الحثية والحمل الحراري وأعطال الكابلات. وإذا لزم PWM، يُحدد التردد ونطاق التحكم وطريقة التغذية الراجعة. وتُحسم الحالة التي سيبقى عليها الخرج الميكانيكي عند توصيل الطاقة أول مرة أو انقطاع الاتصال قبل بدء تطوير البرمجيات.

في تصميم HMI، تم أخذ بعين الاعتبار استخدام المشغل بالقفازات، وسهولة القراءة تحت ضوء الشمس، والحاجة إلى المفاتيح المادية والإعدادات المتكررة. لا يتم خلط الهدف والقيمة الفعلية ومؤشر الخطأ معًا. يمكن فصل تراخيص المعايرة على شاشة الخدمة عن إعدادات المستخدم العادية. لا ينبغي أن يقتصر التنبيه على مجرد عرض رمز الخطأ؛ يجب أن يكون اتصال المستشعر والقناة ذات الصلة والوضع المراد التحكم فيه واضحًا. أثناء التجارب على الجهاز، يتم أيضًا تقييم ما إذا كان تدفق المستخدم يحتوي على خطوات غير ضرورية.

CAN وJ1939 وISOBUS ليسا نفس التكامل

تلبي واجهة CAN بعض المتطلبات الكهربائية ومتطلبات ربط البيانات؛ يتم تعريف ما تعنيه الرسائل أيضًا. في مشروع يعتمد على J1939، يتم فحص مجموعات المعلمات والإشارات الضرورية. ISOBUS يتعلق بالوظائف بين الآلة الزراعية والمعدات والمحطة الطرفية. ولذلك، فإن وجود جهاز إرسال واستقبال CAN على البطاقة لا يعني أن البطاقة ستعمل مع محطة ISOBUS. يتم أيضًا تضمين الرسائل الخاصة بالشركة المصنعة وقيود الوصول في خطة المشروع.

عند طلب ISOBUS، تُكتب الأهداف منفصلة، مثل العرض على الطرفية أو تسجيل بيانات العمل أو التحكم في الأقسام. ويُراجع نطاق ISO 11783 ووظائف AEF وبرمجيات البروتوكول والتراخيص، وتُعد خطة للتشغيل البيني لتركيبات الطرفيات والمعدات الفعلية. ولا يُوعد بشهادة AEF أو التوافق مع جميع الآلات دون مراجعة. وتُعد قراءة البيانات وإرسال أوامر تحكم إلى الآلة حزمتَي عمل تتطلبان صلاحيات وتحققًا مختلفين.

إمدادات 12/24 فولت، والاهتزاز، وظروف الغبار والرطوبة

لا تحدد عبارة الجهد الاسمي 12 V أو 24 V في المركبة جميع الجهود التي ستتعرض لها اللوحة. ويُقيّم هبوط الجهد عند بدء تشغيل المحرك وعكس التوصيل والارتفاعات العابرة للجهد عند مدخل التغذية. ويبيّن تصميم TI المرجعي لحماية تغذية المركبات أن هذه الحالات تتطلب حماية منفصلة. وتُختار بنية الحماية وفق المتطلبات الكهربائية للآلة وخطة الاختبار المقررة؛ ولا يضمن استخدام دائرة مرجعية وحده مطابقة المنتج النهائي.

يُدرس الغلاف وتثبيت PCB واختيار الموصلات مع ظروف الحرارة والاهتزاز والغبار والماء والتكاثف. ويُقيّم كيف تُحمى وصلة اللوحة عند تحميل الكابل، وإمكان تركيب التوصيل خطأ أثناء الصيانة، والأماكن التي قد يتجمع فيها الماء. وتُكتب الظروف المستهدفة وطريقة التحقق للجهاز النهائي الذي سيعمل في الخارج. ولا تُستنتج المتانة من نطاق الحرارة في ورقة بيانات المكوّن أو من ملصق الحماية على غلاف فارغ فقط.

4G/GNSS القياس عن بعد والتسجيل المحلي وتحديث البرنامج

يمكن لوحدة القياس عن بعد إرسال معرف الجهاز والموقع ووقت التشغيل والمقاييس المسموح بها إلى الخادم. تضاف صلاحية وتوقيت القياس GNSS إلى السجل؛ ليس من المفترض أن يكون الاتصال الخلوي متاحًا دائمًا على الجهاز المحمول. يتم التخطيط للتسجيل المحلي عند قطع الاتصال، وإكمال البيانات عند إعادة الاتصال، وإزالة السجلات المكررة. API وتتم أيضًا مراجعة أذونات الوصول لنقلها إلى خادم العميل أو التكامل مع منصة الزراعة الحالية.

إذا كان تحديث البرنامج عن بعد (FOTA) مطلوبًا، فستتم معالجة التحقق من الحزمة واختيار الجهاز المناسب ومراجعة الأجهزة والاسترداد من انقطاع التيار الكهربائي وفشل التحديث. أثناء تشغيل الجهاز، يتم تحديد ما إذا كان التحديث مناسبًا أم لا. تجدر الإشارة إلى الكود المصدري ومخرجات البناء التي يطابقها الإصدار الميداني. يعد التحديث المحلي عبر أداة الخدمة أيضًا نطاقًا بديلاً؛ إن إضافة اتصال بالإنترنت لا يجعل عملية التحديث موثوقة بطبيعتها.

اختبارات منصة العمل وتجارب الآلة التجريبية وتسليم الملفات المصدرية

يتم اختبار بطاقة التحكم أولاً على المنصة باستخدام أجهزة استشعار وأحمال محددة، ثم على الآلة التجريبية. تتم كتابة النتيجة المتوقعة لحدود القياس والأسلاك الخاطئة وفقدان المستشعر وانقطاع الاتصال وإعادة التشغيل. يتم تسجيل مراجعة الأجهزة التي تم اختبارها وإصدار البرنامج وتكوين الجهاز. تعتبر العينة PCB وتجميع المكونات الإلكترونية جزءًا فقط من النموذج الأولي وإعداد الإنتاج في مشاريع العملاء التي تم تطويرها بواسطة VOMRO. يتم التخطيط للاختبارات المعملية المتخصصة اللازمة بشكل منفصل.

في التعاون الذي بدأ بـ NDA، يتم تسليم أكواد المصدر والمخططات الإلكترونية وملفات PCB والميكانيكية CAD ورسومات الاتصال والوثائق الفنية التي تم تطويرها في نهاية المشروع. BOM، يتم تحديد خطوات البرمجة والتجميع ومعلومات الإصدار ونطاق سجلات الاختبار في البداية. يتم الكشف عن تراخيص برامج الطرف الثالث، ومكدس ISOBUS، ووثائق الشركة المصنعة بشكل منفصل. بالنسبة للتقييم الأولي، يعد فيديو تشغيل الجهاز وقائمة المستشعر/التحميل ومعلومات التغذية والوظائف المستهدفة بداية مناسبة.