用于自动化农业的定制传感器

可用于农业的土地面积在减少，而需要养活的世界人口却在增长。既要在更少的土地上种出更多的庄稼，又要保护资源和环境，这种压力听起来就像是在绕圈子。然而，今天自动化已经使许多几年前还被认为是不可想象的事情成为可能。

云技术允许传感器数据和整个机器联网，甚至跨制造商联网。无论是人工智能还是自动驾驶：被业界称为 工业 4.0 并正在全速发展的所谓 "精准农业 "也早已进入农业领域。智能系统能够根据土壤条件播种，精确施肥和杀虫，最后但并非最不重要的是，还能准确监测收获产量。

与汽车行业一样，发动机的效率在农业中也发挥着重要作用；在成本不断上升的情况下，以更少的燃料消耗（从而降低二氧化碳排放量）获得更强的动力是一个重要的卖点。

渐进式自动化以智能化、数字化控制和调节系统为基础，借助现代移动网络（5G）处理和存储海量数据。不管是拖拉机在不平地形上的倾斜度、播种深度，还是特定地理位置的作物重量。需要高精度和可靠的传感器来进行这些测量，并将其作为信号传输给控制系统。然而，适用于其他移动应用并在市场上随时可以买到的产品并不一定符合农业的要求。可靠性、坚固性、耐用性、从 -40 °C 到 +85 °C 的耐温性，当然还有测量精度，这些只是适用于农业机械和设备的传感器必须具备的几个特性。

另一个常见问题是测量点空间不足。在最坏的情况下，安装传感器可能需要进行昂贵的设计变更。由于缺乏专为农业开发的标准传感器，机器制造商（OEM）通常会采用单独的解决方案。在这种情况下，可靠的测量结果和可控的成本是必须的。为了生产定制传感器，农业机械制造商需要一个可靠的合作伙伴，与他们一起开发特定的解决方案，甚至可能是一个漫长的过程。合作伙伴必须具备必要的专业技术知识和丰富的行业经验，能够评估和理解所面临的挑战。无论是小批量还是大批量生产的传感器，都必须符合最高质量标准，并获得特定销售市场的必要认证。

如上所述，农业通常需要根据具体应用定制称重传感器或力传感器，这些传感器要考虑到现有的几何形状（空间不足），并能承受恶劣的环境条件。得益于应变技术，称重传感器和力传感器设计灵活，用途广泛。例如，播种机上安装了下压力负荷传感器，以确定碎屑的状况。适当的液压或气动调节可确保正确的播种深度。力传感器还可用于打包功率和压力的负载控制。带有应变片的称重传感器可测量收割机的产量，并根据谷物、种子和肥料罐的重量测量所需的肥料和作物保护剂用量。根据客户的具体要求对两者进行调整非常容易。

HBK 已为各行各业的原始设备制造商（包括农业机械制造商）生产了数百种定制应变片。它们使用定制开发的粘合剂进行粘合，最后再涂上一层特殊的保护层，因此特别耐用。优势：技术成熟，成本效益高，精度不打折扣。与应变片配合使用的传感器无需维护，并能可靠地提供精确的测量结果。可以使用现有组件并将其转换为传感器，而不会影响设计。

发动机（如拖拉机）的一个重要测量变量是扭矩。它是决定机械效率和向车轮均匀分配动力的关键因素。经济性和燃油效率目标需要与在可控速度下产生尽可能大的牵引力和扭矩，以及保持车辆在崎岖地形上的稳定性和防止翻车相协调。此外，在自动驾驶方面，扭矩变得越来越重要，现在可以在动力传动系统和车轮的多个点进行测量。

在空间有限的情况下，可利用应变技术在现有传动系统部件中安装定制的扭矩传感器。测量数据传输采用无线方式。

我们在美国马萨诸塞州马尔伯勒（Marlboro）的生产基地拥有一支专业工程师团队，他们与原始设备制造商（OEM）客户合作，为他们的测量任务确定合适的传感器，并将其投入成熟的生产。 

"IPC/WT-OEM 销售主管 Hermann Merz 说："通常情况下，只需四个步骤就能制作出定制传感器。 "在确定了传感器的要求和合适的组件之后，我们就会提出一个概念。在短短几周内，PoC（概念验证）就诞生了。一旦客户接受，就会立即制作原型，首先在我们的厂房进行测试和验证，然后在客户的厂房进行测试和验证。最后，我们将在美国和中国的生产基地进行批量生产。在最好的情况下，整个过程只需要几个月的时间，"Merz 说。"在发展的早期阶段与我们联系非常重要。Merz 继续说："由于客户的开发流程已经非常成熟，所以往往来不及实施理想的解决方案。"我们将自己视为客户研发团队的一部分，竭尽所能为客户的特定测量任务寻找更佳解决方案。这并不意味着高昂的开发成本。恰恰相反。我们的首要任务是技术层面的交流和咨询。如果达成合作，批量生产的单价将由采购部和销售部稍后协商确定"。

与客户进行所有讨论的出发点始终是为其应用选择传感器。如果没有合适的应变片，我们将直接制造一个新的应变片。可提供的后续工程服务范围很广，包括将应变片粘接到组件中，开发和生产完整的传感器，以及开发或组装完整的子组件（包括接线、外壳和相应的电子设备），从而实现专业的、可批量生产的粘接。最后，所有产品数据都可以直接传输到客户的数据库中，以实现可追溯性。对于客户来说，全套解决方案的优势显而易见：只需一个联系人，既没有接口问题，也没有协调问题，而是 "即插即用"。

我们为全球医疗技术、机器人、发电和许多其他行业的知名原始设备制造商客户开发和制造定制传感器。