Landmaschinenelektronik, Steuerplatinen und Embedded-Software

Sä- und Pflanzmaschinen: Elektronik für Drillmaschinen, Einzelkornsaat und Setzlingspflanzung

Für mechanische oder pneumatische Sämaschinen, Einzelkornsämaschinen und Setzmaschinen können wir Elektronik zur Überwachung von Saatgut- oder Pflanzenfluss, Verteilerdrehzahl und Behälterfüllstand entwickeln. Unterbrochener Durchfluss, ein stillstehender Mechanismus oder ein leerer Behälter werden dem Bediener je Reihe verständlich angezeigt. Welche Signale tatsächlich den Aussaatvorgang repräsentieren, wird zusammen mit der Maschinenmechanik geprüft. Sollmenge und Sensormesswert bleiben getrennt.

Bei Anforderungen wie elektrischen Dosiermotoren, Einzelreihenabschaltung und variabler Aussaatmenge untersuchen wir Geschwindigkeitsdaten, Motorverhalten und die Anbindung an das vorhandene Terminal. Für Einstellung, Kalibrierung und Betriebsaufzeichnung wird ein Bedienablauf entwickelt. Versuche an der Maschine mit verschiedenen Saatgutgrößen, Staub, Vibrationen und Fahrgeschwindigkeiten gehen über einen Sensor hinaus, der lediglich auf dem Prüfstand korrekt zählt. Auch eine gemeinsame Platine mit unterschiedlichen Anschlussvarianten für mehrere Maschinenmodelle des Herstellers kann entwickelt werden.

Maschinen für Bodenbearbeitung, Hacken und Pflege zwischen den Reihen

Bei Pflügen, Grubbern, Scheibeneggen, Fräsen, Walzen und Hackmaschinen kann Elektronik Arbeitsposition, Maschinengeschwindigkeit, Bewegungszahl oder bestimmte Sensoren überwachen. Messstellen, Einstellverfahren und benötigte Bedienerinformationen werden festgelegt. So wird der Umfang eines reinen Betriebsstundenzählers von einer Steuerung mit Positionsrückmeldung unterschieden.

Die Reihenerkennung mit einer Kamera oder einem Sensor kann auch bei Projekten zum Hacken zwischen den Reihen und zur mechanischen Unkrautbekämpfung in Betracht gezogen werden. Die Anzeige der erkannten Position auf dem Bildschirm und die automatische Befehlsgabe an den Bewegungsmechanismus sind separate Entwicklungsschritte. Geplant sind Feldversuche zu Pflanzenstruktur, Licht, Staub und Tempo. Die zu implementierenden Funktionen werden unter Wahrung der mechanischen Schutzmaßnahmen und des Sicherheitssystems der Maschine definiert.

Steuerkarte für Spritz-, Zerstäuber- und Düngemaschinen

Für Feldspritzen, Gebläsespritzen und weitere Sprühgeräte kann eine Steuerung mit Druck, Durchfluss, Tankfüllstand und Teilbreitenventilen entwickelt werden. Sollausbringmenge und gemessener Durchfluss werden getrennt angezeigt. Dosierverhalten bei Geschwindigkeitsänderung, Reihenfolge der Teilbreitenschaltung und Warnungen bei Sensorausfall werden mit dem Maschinenhersteller festgelegt. Die landwirtschaftlichen Sollwerte stammen aus dem Fachwissen des Kunden; die Elektronik unterstützt deren Umsetzung und Aufzeichnung.

Wiegen, Abdeckungsposition, Verteilergeschwindigkeit oder Durchflussinformationen können in Maschinen zum Ausbringen von Feststoffdüngern, organischen Düngemitteln und Flüssigdüngern verwendet werden. Positionsdaten, mechanische Reaktion und Terminalunterstützung für variable Düngung und automatische Teilbreitensteuerung werden ebenfalls untersucht. Das Ergebnis der Verteilung auf dem Feld wird anhand der Maschineneinstellungen und des Materials überprüft. Ziel ist es, dem Hersteller die Verwaltung der Einstellungen und Betriebsinformationen seiner eigenen Maschine zu ermöglichen, indem er eine für das Modell geeignete Platine und Software entwickelt.

Messtechnik, Displays und Datenerfassung in Mähdreschern und Feldhäckslern

Bei Mähdreschern, Mähbindern, Feldhäckslern und Baumwollerntemaschinen können Zusatzgeräte Informationen wie Drehzahlen, Produktfluss, Behälterfüllstand, Temperatur und Betriebsdauer erfassen. Sensorauswahl und Alarmbedingungen zur Erkennung von Stillstand oder Verstopfungsanzeichen werden gemeinsam festgelegt. Für die Zuordnung von Erntedaten zu Positionen werden auch Zeit, Sensor und Kalibrierinformationen gespeichert. Ohne Referenzmessung gilt ein Sensorsignal nicht als gesicherter Ertrags- oder Qualitätswert.

Die Kommunikation mit vorhandener Mähdrescherelektronik und die Nachrüstung eines eigenständigen Messgeräts sind unterschiedliche Projekte. Zugängliche Daten werden anhand der Herstellerunterlagen und Schnittstellen geprüft. Bei einer neuen Erntemaschine lassen sich Display, Sensorplatine, Kabelverbindungen und Servicesoftware gemeinsam planen. Wegen der kurzen Erntesaison werden Prüfstandversuche und die Vorbereitung der Pilotmaschine vor Saisonbeginn vorgesehen.

Ballenpressen, Heuwerbungs-, Futtermisch- und Tierhaltungsmaschinen

Für Quader- und Rundballenpressen, Wickelgeräte, Mähwerke und Schwader können Zykluszählung, Drehzahlüberwachung, Sensorstatus und Wartungsaufzeichnung entwickelt werden. Eine Anzeige für Ballenbildung und Wickeln, eine Steuerplatine für den definierten Ablauf und Ereignisprotokolle für den Service können einzeln oder gemeinsam zum Projekt gehören. Sensorpositionen an beweglichen Teilen und Kabelschutz werden mit der Mechanik abgestimmt.

Bei Futtermisch- und Verteilmaschinen, Futteraufbereitung und Geräten in Tierhaltungsbetrieben lassen sich Gewicht, Rezeptschritte, Behälterfüllstand und Motorbetrieb erfassen. Die Anzeige des nächsten Bestandteils und Aufzeichnung der hinzugefügten Menge ermöglichen beispielsweise einen später nachvollziehbaren Fütterungsablauf. Wägezellenmontage, Maschinenbewegung und Vibrationen gehören zum Messkonzept. Zusätzliche Mess- und Aufzeichnungsschnittstellen für Melk- oder Milchkühlanlagen werden anhand der jeweiligen Maschinen- und Hygieneanforderungen bewertet.

Elektronikentwicklung für Gartenbau-, Weinbau- und Olivenerntetechnik

Oliven-, Haselnuss- und andere Obsterntemaschinen, Ast- und Stammschüttler, Weinlesegeräte und Gartenpflegemaschinen benötigen unterschiedliche Elektronik. Je nach Projekt können Betriebsdauer, Motorstatus, Behälterfüllstand und Mechanismusposition überwacht sowie definierte Geschwindigkeits- oder Bewegungseinstellungen angeboten werden. Bei elektrischen Handgeräten und tragbaren Erntegeräten sind auch Batterieintegration, Antriebsschnittstellen und Benutzeranzeigen möglich.

Bei Mechanismen mit Pflanzenkontakt wird gemeinsam mit dem Maschinenhersteller untersucht, wie Einstellungen Erntegut und Pflanze beeinflussen. Ob ein Sensor bei anderer Reihenstruktur und Beleuchtung dieselben Ergebnisse liefert, muss im Feld geprüft werden. Anzeige, Handbedienung und Kabelverbindungen werden für Wasser, Staub und tägliche Reinigung ausgelegt. Neben Anbaugeräten kommen auch gezogene, selbstfahrende und handgeführte Maschinen infrage.

Steuerelektronik in Kartoffel-, Rüben- und anderen Hackfruchtgeräten

In Kartoffellege- und Rodemaschinen, Rübenerntemaschinen sowie Sammelsystemen für Zwiebeln oder Karotten arbeiten Zuführung, Förderband, Elevator und Reinigung zusammen. Drehzahlen, Positionen, Behälterfüllung und definierte Verstopfungsanzeichen können elektronisch überwacht werden. Der Arbeitszyklus bestimmt, welche Einstellungen der Bediener verändern kann und welche Daten die Maschine aufzeichnet.

Transportgeschwindigkeit, Fallhöhe und mechanische Einstellungen, die das Erntegut beschädigen können, werden nicht allein durch Platinensoftware bestimmt. Sensorik und Steuerung werden gemeinsam mit der Mechanik getestet; Prüfbedingungen werden auf Material und Erntegut abgestimmt. Ein nachgerüstetes Überwachungsmodul und eine eigene Bedien- und Steuerplatine für eine neue Maschine sind getrennte Entwicklungsoptionen.

Nachernte-Sieb-, Sortier-, Trocknungs- und Getreidefördermaschinen

Landmaschinenelektronik endet nicht mit der Feldarbeit. Für Saatgutreinigung, Siebmaschinen, Sortierlinien, Trockner, Förderschnecken, Bandförderer und Becherwerke können Sensorschnittstellen und Steuerplatinen entwickelt werden. Produktfluss, Temperatur, mit geeignetem Verfahren ermittelte Feuchte, Füllstand und Drehzahl lassen sich zusammen mit Betriebsdaten aufzeichnen. Ein zusätzliches Datenerfassungsmodul kann die vorhandene SPS oder den Schaltschrank erhalten.

Bei bildgestützter Produktsortierung werden zunächst zulässige Fehlermerkmale, Produktmuster, Kameraanordnung und Bandgeschwindigkeit definiert. Bei Trocknungsprojekten legen Produkt- und Prozessexperten die Zielbedingungen fest. Die Elektronik unterstützt die Messungen und freigegebenen Steuerfunktionen. Heizungssicherheit, mechanische Schutzmaßnahmen und gegebenenfalls Anforderungen für staubige Umgebungen werden gesondert mit dem Maschinenhersteller behandelt.

Entwicklung für elektrische Geräte und autonome Landwirtschaftsplattformen

Für Unternehmen, die elektrische Landmaschinen und Agrarroboter entwickeln, können Sensorkarten, Kommunikation mit dem Motortreiber, Batteriedatenüberwachung, Bedienerschnittstelle und Serveranbindung als separate Arbeitspakete vorbereitet werden. Bei Projekten, bei denen Daten von Kameras, GNSS und anderen Sensoren gemeinsam genutzt werden müssen, werden Timing, Berechnungsbedarf und Kommunikationsarchitektur untersucht. In der ersten Phase kann ein Prototyp erstellt werden, der dem Betreiber Informationen liefert, und auf Grundlage der erzielten Ergebnisse können die nächsten Phasen geplant werden.

Durch das Hinzufügen einer Fernüberwachung oder einer Anzeige wird die Maschine nicht automatisch autonom. Darüber hinaus ist eine Risikobewertung und Verifizierung für Bewegungssteuerung, Hinderniserkennung und Zusammenarbeit mit Menschen etabliert. Die Not-Aus- und Sicherheitsfunktionen der Maschine bleiben erhalten. In einem kontrollierten Versuchsbereich werden Prototypen evaluiert, um festzustellen, welche Funktionen auf die reale Maschine übertragen werden.

Sensorauswahl, präzise Messung und Kalibrierung

Bei der Auswahl von Sensoren für Geschwindigkeit, Position, Druck, Durchfluss, Temperatur oder Wägung bewerten wir gemeinsam den Arbeitsbereich der Maschine und die gewünschte Messgenauigkeit. Eine für den elektrischen Ausgang des Sensors geeignete Eingangsschaltung wird vorbereitet. Je nach Bedarf können unterschiedliche Anschlüsse wie Impuls, Encoder, Analogspannung oder 4–20 mA auf derselben Platine untergebracht werden. Die Anzeige einer großen Anzahl von Ziffern auf dem Bildschirm erhöht nicht die tatsächliche Messgenauigkeit; Das Ergebnis wird mit der Referenzmessung verglichen.

Es wird geprüft, ob Eingänge Leitungsunterbrechung, Kurzschluss und Bereichsüberschreitung unterscheiden können. Rohwert, umgerechneter Messwert, Kalibrierkoeffizient und Gültigkeitsstatus können getrennt gespeichert werden. Lange Kabel, oxidierte Steckkontakte und elektrische Störungen von Motorantrieben werden im Prototypentest berücksichtigt. Ein Signalgenerator ersetzt nicht den Versuch mit dem tatsächlichen Sensor; auch Bereichsgrenzen und Verhalten beim Übergang in den Stillstand werden geprüft.

• Impuls- und Umdrehungsmessung, Encoder-Eingänge
• Analoge Spannungs-, Strom- und Wägeschnittstellen
• Kalibrierung, Messgültigkeit und Fehlerprotokollierung

Ventil- und Motorschnittstellen sowie Bedienerdisplay

Die elektrischen Eigenschaften der Last werden für die Befehlsausgabe an die Ventilspule, den kleinen DC-Motor, das Relais oder den externen Treiber bestimmt. Neben Dauerstrom werden Anlauf, induktive Energie, thermische Belastung und Kabelfehler ausgewertet. PWM Frequenz, Regelbereich und Feedback-Methode werden bei Bedarf definiert. Der Zustand, in dem ein mechanischer Ausgang beim ersten Einschalten oder bei Kommunikationsverlust verbleibt, wird vor dem Start der Software festgelegt.

Die HMI-Gestaltung berücksichtigt Handschuhe, Sonnenlichtlesbarkeit, physische Tasten und häufig benötigte Einstellungen. Sollwert, Messwert und Fehleranzeige bleiben unterscheidbar. Kalibrierrechte im Servicebereich können von normalen Benutzereinstellungen getrennt werden. Ein Alarm sollte neben dem Fehlercode den Sensoranschluss, Kanal und zu prüfenden Zustand erkennen lassen. Versuche an der Maschine zeigen außerdem, ob der Bedienablauf unnötige Schritte enthält.

CAN, J1939 und ISOBUS sind nicht die gleiche Integration

Die CAN-Schnittstelle erfüllt einige der elektrischen und Datenverbindungsanforderungen; Auch die Bedeutung der Meldungen wird definiert. In einem Projekt auf Basis von J1939 werden die notwendigen Parametergruppen und Signale untersucht. ISOBUS bezieht sich auf die Funktionen zwischen Landmaschine, Gerät und Terminal. Daher bedeutet das Vorhandensein eines CAN-Transceivers auf einer Platine nicht, dass die Platine mit dem ISOBUS-Terminal funktioniert. Auch herstellerspezifische Meldungen und Zugriffsbeschränkungen sind im Projektplan enthalten.

Bei ISOBUS werden Ziele wie Terminalanzeige, Auftragsdatenaufzeichnung und Teilbreitenschaltung getrennt beschrieben. ISO-11783-Umfang, AEF-Funktionen, Protokollsoftware und Lizenzen werden geprüft; für die tatsächlichen Terminal- und Gerätekombinationen entsteht ein Interoperabilitätsplan. Ohne Prüfung werden weder AEF-Zertifizierung noch Kompatibilität mit sämtlichen Maschinen versprochen. Datenauslesen und Steuerbefehle erfordern unterschiedliche Berechtigungen und Verifikationsschritte.

12/24-V-Versorgung, Vibration, Staub und Feuchtigkeit

Die Nennspannung von 12 V oder 24 V im Fahrzeug beschreibt nicht alle Spannungen, die die Platine erkennt. Spannungsabfall beim Anlassen, Verpolung und transiente Überspannungen werden am Leistungseingang ausgewertet. Das Referenzdesign zum Fahrzeugversorgungsschutz von TI weist darauf hin, dass solche Situationen einen separaten Schutz erfordern. Die zu verwendende Schutzstruktur wird entsprechend den elektrischen Anforderungen der Maschine und dem anzuwendenden Prüfplan ausgewählt; Die Verwendung von Referenzschaltkreisen allein stellt keine endgültige Produktkonformität sicher.

Gehäuse, PCB-Befestigung und Steckverbinder werden zusammen mit Temperatur, Vibration, Staub, Wasser und Kondensation betrachtet. Wir prüfen den Schutz der Platinenbuchse bei Kabelbelastung, mögliche Fehlanschlüsse bei der Wartung und Stellen, an denen Wasser stehen kann. Zielbedingungen und Verifikationsverfahren werden für das fertige Außengerät festgehalten. Belastbarkeit wird nicht allein aus einem Bauteiltemperaturbereich oder der Schutzkennzeichnung eines leeren Gehäuses abgeleitet.

4G/GNSS Telemetrie, lokale Aufzeichnung und Software-Update

Die Telemetrieeinheit kann Maschinenkennung, Position, Betriebsdauer und freigegebene Messwerte an den Server übertragen. Gültigkeit und Zeitpunkt der GNSS-Messung werden mit aufgezeichnet. Bei einer fahrenden Maschine wird keine durchgehende Mobilfunkverbindung vorausgesetzt. Lokale Speicherung bei Verbindungsunterbrechungen, Nachübertragung nach der Wiederverbindung und das Entfernen doppelter Datensätze werden eingeplant. Für die Übertragung an den Kundenserver oder die Integration in eine vorhandene Agrarplattform prüfen wir API und Zugriffsberechtigungen gesondert.

Sind Firmware-Updates aus der Ferne (FOTA) erforderlich, berücksichtigen wir Paketprüfung, Auswahl des passenden Geräts und Hardwarestands, Stromausfall und Wiederherstellung nach einem fehlgeschlagenen Update. Ob ein Update bei laufender Maschine zulässig ist, wird festgelegt. Es muss dokumentiert sein, zu welchem Quellcode und Build-Ergebnis die eingesetzte Version gehört. Auch ein lokales Update mit einem Servicewerkzeug ist ein möglicher Leistungsumfang. Eine Internetverbindung allein macht den Updateprozess nicht automatisch zuverlässig.

Prüfstandstest, Pilotmaschine und Übergabe der Quelldateien

Die Steuerplatine wird zunächst auf dem Prüfstand mit definierten Sensoren und Lasten und anschließend in einer Pilotmaschine getestet. Für Messbereichsgrenzen, Verdrahtungsfehler, Sensorausfall, Kommunikationsunterbrechung und Neustart werden die erwarteten Ergebnisse festgehalten. Hardwarestand, Softwareversion und Maschinenkonfiguration des Tests werden dokumentiert. PCB-Muster und Bestückung sind ausschließlich bei von VOMRO entwickelten Kundenprojekten Teil des Prototypenbaus und der Produktionsvorbereitung. Erforderliche Prüfungen in spezialisierten Laboren werden gesondert geplant.

Bei einer Zusammenarbeit auf Grundlage eines NDA erhalten Sie zum Projektabschluss den entwickelten Quellcode, Schaltpläne und PCB-Dateien, mechanische CAD-Daten, Anschlusszeichnungen und technische Unterlagen. Den Umfang von BOM, Programmier- und Build-Anleitungen, Versionsinformationen und Prüfprotokollen legen wir zu Beginn fest. Lizenzen für Software Dritter, ISOBUS-Stacks und Herstellerunterlagen werden gesondert erläutert. Ein Betriebsvideo der Maschine, eine Sensor- und Lastenliste, Angaben zur Versorgung und die gewünschten Funktionen sind eine geeignete Grundlage für die erste Bewertung.