Elektronika w ciągnikach rolniczych

Najbardziej dostrzegalnym trendem w konstrukcjach nowoczesnych ciągników rolniczych jest coraz to większy udział urządzeń i systemów elektronicznych, które zastępują tradycyjne dźwignie uruchamiające funkcje zespołów roboczych. Układ common rail w silniku czy sterowanie podnośnikiem hydraulicznym za pomocą systemu EHR to w wielu ciągnikach (również mniejszych mocy) standardowe wyposażenie. Coraz częściej spotykanym standardem stają się przekładnie typu PowerShift, w którym część biegów (tzw. półbiegów) można zmieniać pod obciążeniem.

W prostszej wersji zmiana półbiegów odbywa się poprzez wciskanie przycisków na klasycznej dźwigni zmiany biegów. W bardziej zaawansowanych konstrukcjach ciągników, zmiana przełożeń odbywa się z wykorzystaniem wielofunkcyjnej dźwigni (joysticka). W tychże konstrukcjach biegi mogą być także zmieniane automatycznie na podstawie zaprogramowanej sekwencji.

W wielu nowoczesnych ciągnikach zamiast dwusprzęgłowych skrzyń PowerShift stosowane są bezstopniowe przekładnie CVT (Continously Variable Transmision) o nieskończonej liczbie przełożeń, uzyskiwanych bez odłączenia napędu. Przekładnie te są sterowane z wykorzystaniem układów elektronicznych umożliwiających programowanie prędkości jazdy agregatu. Elementem umożliwiającym wybór prędkości jak i zmianę kierunku jazdy jest wielofunkcyjna dźwignia, na której znajdują się przyciski uruchamiające podnośnik, tempomat, układ sekwencji na uwrociach czy tryb jazdy automatycznej z wykorzystaniem oprzyrządowania GPS.

Układy elektroniczne w ciągnikach umożliwiają załączanie napędu WOM, napędu przednich kół jak i blokady mechanizmu różnicowego. Te dwa ostanie układy mogą być uruchamiane i wyłączane automatycznie w momencie przekroczenia określonych wartości poślizgu, skrętu kół i prędkości jazdy. 

Elektronika umożliwia także sterowanie zaworami układu hydrauliki zewnętrznej. W tym przypadku zawory hydrauliczne są uruchamiane za pomocą przycisków dotykanych koniuszkami palców lub joysticków (dźwigni krzyżowych) z programowalnymi przyciskami.

Dzięki układom elektronicznym kabina operatora została przekształcona w prawdziwe centrum dowodzenia, które wspiera traktorzystę w prowadzeniu ciągnikiem. Standardowym elementem wyposażenia kabiny jest podłokietnik zintegrowany z amortyzowanym fotelem. Na podłokietniku znajduje się wielofunkcyjna dźwignia i przyciski oraz pokrętła do obsługi funkcji ciągnika. Dopełnieniem wyposażenia kabiny jest zintegrowany z podłokietnikiem terminal podkładowy. Oprócz wygody obsługi, operator ma zapewniony komfort w postaci amortyzowanej kabiny i fotela oraz klimatyzacji.

Producentami wysoko zaawansowanych technicznie ciągników są: wchodzące w skład koncernu AGCO firmy Fendt, Massey Ferguson jak i Valtra, koncerny: Case IH, Claas, New Holland, John Deere, McCormick, SDF (Deutz-Fahr, Same, Lamborghini), Steyr i Kubota.

Funkcje sterowania w zasięgu ręki

Cechą charakterystyczną nowoczesnych ciągników rolniczych są podłokietniki. W ciągnikach marki Fendt z podłokietnikiem jest zintegrowana wielofunkcyjna dźwignia (joystick), dźwignia wielokrzyżowa sterująca dwoma zaworami hydrauliki zewnętrznej, obrotowy moduł do obsługi podnośnika hydraulicznego oraz terminal Vario. Ponadto na podłokietniku znajduje się klawiatura membranowa sterująca systemami TMS (system automatycznie optymalizujący pracę silnika i przekładni), Variotronic oraz parametrami WOM, jak i uruchamianiem napędu 4x4 i blokady mechanizmu różnicowego.

Charakterystycznym elementem jest terminal Vario umożliwiający obsługę funkcji ciągnika oraz sterowanie maszynami w standardzie ISOBUS. Dzięki temu do sterowania maszynami nie jest potrzebny dodatkowy terminal. Urządzenie Vario jest interfejsem do obsługi systemu automatycznej jazdy równoległej z wykorzystaniem sygnału GPS (VarioGuide) oraz sporządzania dokumentacji danych VarioDoc. Ten ostatni umożliwia wykonywania czynności (np. zmienne dawkowanie nawozów) na podstawie map aplikacyjnych. Ponadto za pomocą VarioDoc z terminala Vario można transferować dane dotyczące aktualnych parametrów pracy ciągnika i osiągnięć agregatu (np. pozycja GPS, czas pracy, wydajność, zużycie paliwa) do systemu telemetrycznego AgCommand za pomocą sieci komórkowej. Dzięki temu systemowi dane dotyczące agregatu są dostępne nie tylko na komputerach stacjonarnych w biurze, ale także na urządzeniach mobilnych (smartfon, tablet).

Zintegrowany z podłokietnikiem joystick umożliwia wybór prędkości (bez potrzeby wciskania pedału gazu) jak i kierunku jazdy. Wielofunkcyjna dźwignia oferuje także funkcję tempomatu i zapamiętywania prędkości jazdy. Ponadto na joysticku znajdują się przyciski do uruchamiania podnośnika, WOM, jazdy automatycznej i sekwencji czynności na uwrociach. Czynności na uwrociach są programowane na terminalu Vario.

Zintegrowany z fotelem podłokietnik jest standardowym wyposażeniem zaawansowanych technicznie ciągników New Holland. Podłokietnik tego producenta o nazwie SideWinder II wyposażono w wielofunkcyjną dźwignię (CommandGrip), która umożliwia zmianę prędkości i kierunku jazdy. Ponadto umieszczone na niej przyciski umożliwiają obsługę podnośnika hydraulicznego WOM, dwóch zaworów hydrauliki zewnętrznej jak i uruchamianie jazdy automatycznej za pomocą GPS oraz sekwencji na uwrociach. Pozostałe zawory hydrauliki zewnętrznej są obsługiwane za pomocą łopatek obsługiwanych koniuszkami palców. Z podłokietnikiem zintegrowany jest panel, na którym znajdują się przyciski do obsługi systemu zarządzania mocą silnika, sekwencjonowaniem czynnościach na uwrociach (system HTS) oraz uruchamianiem blokady mechanizmu różnicowego i napędu przedniej osi.

Ponadto na podłokietniku umieszczono pokrętła systemu do obsługi podnośnika hydraulicznego (EHR). Sercem układu sterującego w nowoczesnych ciągnikach New Holland jest terminal pokładowy IntelliView IV. Za pośrednictwem tego interfejsu operator może obsługiwać funkcje ciągnika (np. czynności hydrauliki zewnętrznej) oraz maszyn w standardzie ISOBUS. Ponadto IntelliVew obsługuje funkcje rolnictwa precyzyjnego w tym jazdę automatyczną, prowadzenie dokumentacji i wykonywanie czynności na podstawie map aplikacyjnych. Terminal obsługuje także system telemetryczny PLM Connect do zarządzania parkiem maszynowym w gospodarstwie. Dane do oprogramowania są przesyłane za pomocą sieci telefonii komórkowej.

W podłokietniki z terminalem ISOBUS wyposażone są nowoczesne ciągniki produkowane przez koncern SDF. Jedną z różnic w porównaniu urządzeń innych producentów jest inny kształt wielofunkcyjnej dźwigni, która oprócz wyboru prędkości (zmiany biegów skrzyniach PowerShift) umożliwia zmianę kierunku jazdy, obsługę podnośnika, WOM, zaworów hydrauliki zewnętrznej, tempomatu i funkcji GPS. Interfejsem jest iMonitor drugiej generacji pracujący w standardzie ISOBUS. W przypadku funkcji ciągnika, na monitorze można programować funkcje hydrauliki, WOM, silnika i przekładni podczas nawrotów na uwrociach jak i pracy w polu. Ponadto w standardzie ISOBUS można sterować pracą maszyn. Jedną z funkcji jest TIM (Tractor Implement Management), w której ciągnik jest sterowany przez maszynę (np. prasa zwijająca dyktuje ciągnikowi prędkość roboczą dopasowaną do jej mocy przerobowych). Podobnie jak inni producenci, koncern SDF w iMonitorach instaluje funkcje rolnictwa precyzyjnego (system Agrosky).

Nowatorski podłokietnik całkiem niedawno zaprezentował koncern Valtra. Valtra SmartTouch wyróżnia nowy joystick i terminal z 9-calowym terminalem. Wielofunkcyjna dźwignia ma inny kształt niż joysticki innych producentów jednakże oferuje podobne funkcje. Ma ona zastosowanie w sterowaniu zarówno przekładnią bezstopniową jak i PowerShift. Fiński producent umieścił na joysticku dodatkowo dwa przyciski, do których można przypisać dowolne funkcje ciągnika. Nowy podłokietnik wyróżnia terminal ISOBUS z dotykowym ekranem, którego obsługa jest oparta głównie na grafice. Urządzenie pozwala obsługiwać przekładnię, hydraulikę zewnętrzną jak i programować czynności na uwrociach. Terminal umożliwia sterowanie maszynami w standardzie ISOBUS. Ponadto za pomocą terminala są obsługiwane funkcje GPS.

Nowoczesne ciągniki marki John Deere były wyposażane w podłokietniki CommandArm, na których nie było wielofunkcyjnej dźwigni, a mały joystick do wyboru prędkości jazdy. Nowsza generacja podłokietników o nazwie CommandPro jest wyposażona w wielofunkcyjną dźwignię, która umożliwia zmianę prędkości jak i kierunku jazdy. Wielofunkcyjny joystick może zastąpić pedał gazu. Ponadto oferuje on zapamiętywanie prędkości i tempomat, a także wybór prędkości pełzających. Na wielofunkcyjnej dźwigni umieszczono kilka przycisków obsługujących podnośnik hydrauliczny tylny i przedni, oba WOM-y, jazdę automatyczną z GPS oraz inne funkcje jakie można przypisać na terminalu. Interfejsem umożliwiającym sterowanie funkcjami ciągnika jest terminal CommandCenter 4 generacji z dotykowym ekranem, który pracuje w standardzie ISOBUS. CommandCenter działa podobnie jak tablet umożliwiając ustawianie parametrów pracy ciągnika, sterowanie maszynami oraz nawigacją GPS. Urządzenie oferuje pełny pakiet funkcji GPS łącznie z obsługą map aplikacyjnych, dokumentowaniem i bezprzewodowym transferem danych do portalu MyJohnDeere.com.

Obsługa funkcji poprzez przyciski, pokrętła, wielofunkcyjną dźwignię i terminal jest dostępna także w ciągnikach marki Claas. W wersji CEBIS dostępna jest wielofunkcyjna dźwignia o owalnym kształcie, na której umieszczono aż 9 funkcyjnych przycisków. Ponadto bez podnoszenia dłoni, z dźwigni można uruchamiać podnośnik hydrauliczny, system jazdy automatycznej GPS czy też czynności na uwrociach, wykonywane w trybie automatycznym. Na wyposażeniu w wersji CEBIS jest 12-calowy terminal ISOBUS, oferujący szereg funkcji sterujących ciągnikiem jak i współpracującą z nim maszyną.

Technologia ISOBUS

Coraz częściej standardem w nowoczesnych ciągnikach jest magistrala transferu danych ISOBUS. Rozwiązanie oferuje szerokie możliwości w zakresie sterowania ciągnikiem jak i maszynami, do czego wystarcza jeden terminal. Inne zalety ISOBUS to możliwość zbierania danych z rożnego rodzaju czujników (sensorów) umieszczonych na ciągniku i maszynach przydatnych w zarządzaniu parkiem maszynowym jak i całym gospodarstwem. Będące na wyposażeniu ciągników terminale pracujące w standardzie ISOBUS, to bardzo rozwinięte urządzenia oferujące możliwości tabletów, w tym przeglądanie stron internetowych, odbieranie poczty elektronicznej czy dostęp do programów zarządzających produkcją w gospodarstwie.

dr inż. Jacek Skudlarski

SGGW Warszaw