заданных горизонтах в сложных гидрологических условиях в ледовый период. В результате проведенных измерений получены уникальные данные для этого района. Результаты измерений показывают, что в зимнее время практически не происходит приливных движений внутри озера, что связано с недостаточными размерами протоки, соединяющей озеро с морем. Часть протоки замерзает в зимнее время.
Установкой автономных зондирующих измерительных систем на наиболее проблемных участках акваторий морей и озер решается вопрос создания систем контроля за состоянием водной среды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зайцев А. И., Леоненков Р. В., Москвитин А. А., Костен-ко И. С. Натурные измерения гидрологических параметров в сложных условиях // Датчики и системы. — 2013. — № 12. — С. 44—48.
2. Зайцев А. И., Семин С. В, Костенко И. С. Натурные измерения и численное моделирование гидрологических параметров в озере Тунайча // Тр. НГТУ им. Р. Е. Алексеева. — Нижний Новгород, 2014. — № 1. — С. 46—52.
Работа выполнена в Специальном конструкторском бюро средств автоматизации морских исследований ДВО РАН.
Анатолий Емельянович Мапашенко — канд. техн. наук, директор;
® (4242) 23-69-66
E-mail: aemalashenko@skbsami.ru
Андрей Иванович Зайцев — канд. физ.-мат. наук, зав. лабораторией;
® (4242) 23-69-66 E-mail: aizaytsev@mail.ru
Роман Викторович Леоненков — научн. сотрудник; ® (4242) 23-69-66 E-mail: skb@skbsami.ru
Александр Анатольевич Москвитин — инженер-конструктор; ® (4242) 23-69-66 E-mail: skb@skbsami.ru
Ирина Сергеевна Костенко — аспирант, научн. сотрудник. ® (4242) 23-69-66
E-mail: Irenka k@rambler.ru □
УДК 681.586.338.43
ДАТЧИКИ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.
(НОВЕЙШИЕ ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ КОМПАНИИ ПЕППЕРЛ + ФУКС)
С. Н. Рыжов
Представлены новейшие разработки компании Пепперл + Фукс (Pepperl + Fuchs), технические особенности и варианты применения ультразвуковых датчиков, индуктивных датчиков, емкостных датчиков, датчиков наклона, лазерных дальномеров, 11-лучевого сканера пространства, поплавковых датчиков уровня, устройств радиочастотной идентификации объектов на сельхозмашинах, в животноводстве, растениеводстве для автоматизации сельского хозяйства.
Ключевые слова: автоматизация, сельскохозяйственные технологии, ультразвуковые и индуктивные датчики, дальномеры, сканеры пространства, идентификация объектов.
ВВЕДЕНИЕ
Российское сельское хозяйство имеет огромный потенциал по повышению производительности труда. Только с помощью автоматизации сельскохозяйственного производства возможно повысить производительность труда, а, значит, производить много продуктов питания хорошего
качества по низкой цене в больших количествах, исключив при этом тяжелый или неприятный ручной труд.
Тенденции автоматизации сельскохозяйственного 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 технологий.
Первые сообщения в 80-х годах прошлого века в зарубежных технических журналах о разработках доильных роботов были весьма экзотичны для тогдашнего сельского хозяйства СССР. А теперь такой робот моет и доит коров в Костромской области. Или: лет 30—40 назад было бы необычно увидеть трактор, работающий в поле без тракториста. Теперь же при наличии GPS, Глонасс, мобильной связи, Интернета такое действие реализовано в Европе.
Современные датчики в комплексе с другими средствами автоматики создают условия для полностью автоматического сельскохозяйственного производства.
Самые большие в мире российские поля пашни, луга, поднимающееся на новый уровень садоводство, современное высокотехнологичное животноводство, самые большие в мире запасы чистой пресной воды очень быстро могут дать России не только надежную продовольственную независимость (по любым продуктам питания), но и мировое лидерство по экспорту продуктов питания, растительного и животноводческого сырья.
Поле большого размера дает техническую возможность эффективного применения широкозахватной техники. Вместе с тем, навесное оборудование с широким захватом даст существенный эффект лишь тогда, когда оно оптимальным образом ориентировано в пространстве: относительно поверхности земли, края скашиваемых растений, кроны дерева и т. д. Причем, это должно производится непрерывно во время движения техники по полю. Ультразвуковые, индуктивные, оптические датчики, датчики наклона компании Пепперл + Фукс решают эти технические задачи.
УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ДАТЧИКИ
Принцип работы УЗ-датчика состоит в том, что излученный датчиком ультразвуковой (УЗ) сигнал доходит до объекта (ровной земли, комьев земли, листвы дерева, стеблей растений, сплошных или пористых объектов и т. п.) и отражается назад к датчику, который одновременно служит и приемником 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 (рис. 1).
Все иллюстрации представлены на цветной вклейке.
С помощью ультразвуковых датчиков можно оптимальным образом ориентировать над землей навесное оборудование для внесения удобрений, полива и т. д. Ультразвуковой датчик, смонтированный на установке опрыскивания, определяет расстояние до кроны дерева, тем самым поддерживая оптимальный режим охвата кроны опрыскиванием. Аналогично датчик работает при автоматизированной обрезке кроны деревьев; рабочие дистанции 1; 2; 3; 4; 6; 10 м, возможна настройка дистанции (рис. 2).
УЗ-датчики нечувствительны к пыли, влаге, загрязнениям, вибрации, перепадам температур. Они имеют герметизированные корпуса, устойчивые к химическим удобрениям и другим агрессивным средам.
Так, с помощью УЗ-датчика можно определить уровень жидкого или твердого вещества в накопительной емкости; максимальное расстояние от датчика до верхней кромки вещества 10 м (рис. 3).
Типоразмерный ряд УЗ-датчиков компании Пепперл + Фукс чрезвычайно широк; максимальные рабочие дистанции УЗ-датчиков составляют 10 м. Датчики имеют регулировки рабочих дистанций, углов распространения ультразвукового сигнала, разнообразные интерфейсы.
Ультразвуковой датчик серии иМС3000 в цельнометаллическом корпусе 1Р69К из нержавеющей стали — самый защищенный УЗ датчик компании; 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 от —25 до +60 °С (рис. 4).
Датчики и Системы • № 12.2014
63
Новейшие датчики компании «Пепперл+Фукс» для автоматизации сельского хозяйства
(иллюстрации к статье С.Н. Рыжова)
Рис 1. Ультразвуковой датчик установлен в навесном оборудовании трактора и отслеживает положение оборудования относительно земли
Рис. 2. УЗ-датчик на установке опрыскивания кроны дерева оптимизирует момент опрыскивания листвы с двигающегося трактора
т
Рис. 3. УЗ-датчик определяет уровень в накопительной ёмкости
Рис. 5. Датчик угла наклона к горизонту INX360D-F99
Рис. 4. УЗ-датчик UMC3000 в цельнометаллическом корпусе из нержав. стали
Рис. 6. Индуктивный датчик NBB8-F148 для тяжёлых условий эксплуатации
Hpepperl+fuchs
SENSING YOUR NEEDS
Новейшие датчики компании «Пепперл+Фукс» для автоматизации сельского хозяйства
(иллюстрации к статье С.Н. Рыжова)
Рис. 7.11-лучевой инфракрасный сканер К2100 направляет движение Рис 8 ц_лучевой сканер
комбайна пространства Я2100
Рис. 9. Лазерный дальномер УВМ28-15
Рис. 10. Встроенный в рукоятку джойстика ёмкостный датчик
свто-¥4в
—™
Рис. 11. Поплавковый датчик Ь¥Ь граничных уровней
Рис. 12. RFID-головка IUH-F190 чтения / записи
Рис. 13. Возможные места расположения транспондеров
на животном
Hpepperl+fuchs
SENSING YOUR NEEDS
ДАТЧИКИ УГЛА НАКЛОНА
Для отслеживания углов наклона навесного оборудования сельскохозяйственных машин (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 имеют прочный пластиково-металлический корпус IP69K, предназначенный для работы в тяжелых условиях на открытом воздухе; диапазоны измерения углов 0...360°; рабочие температуры от —40 до +85 °С; аналоговые выходы или CANopen интерфейс; предусмотрена настройка граничных положений, а также встроенная в герметичный корпус датчика индикация (рис. 5).
ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ
Это один из самых массовых, простых, дешевых и надежных элементов автоматики. Первый в мире индуктивный датчик приближения был разработан компанией Пепперл + Фукс еще в 1958 г. Индуктивный датчик своим выходным бинарным или аналоговым сигналом реагирует на приближение металлических объектов к его чувствительной поверхности. 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.), а также для бесконтактного контроля скорости вращения механизмов.
Типоразмерный ряд индуктивных датчиков у компании — несколько тысяч моделей. Рабочие дистанции составляют от долей миллиметров до 100 мм.
Индуктивные датчики устойчивы к загрязнениям, влаге, электромагнитным помехам, имеют широкий температурный диапазон.
Индуктивный датчик серии NBB8-F148 — новая разработка для мобильной техники. Расстояние переключения равно 8 мм; монтаж заподлицо. Датчик имеет высокозащищенный алюминиевый корпус IP69K плоской формы, удоб-
ной в монтаже. Напряжение питания 10...60 В постоянного тока; рабочие
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.