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Lenksysteme: Nachrüsten oder original kaufen?

Ein satellitengestütztes Lenksystem für den Traktor ist mittlerweile für viele Betriebe das Eintrittstor zur Vereinfachung der täglichen Routinetätigkeiten. Wir geben einen aktuellen System-Überblick.

Lesezeit: 7 Minuten

Unser Autor: Florian Krippl, LK Technik in Mold

Die Digitalisierung in Österreich schreitet täglich voran. Neben der exakteren Ressourcenapplikation steht vor allem die Leistungs­steigerung und Fahrerentlastung im Vordergrund. Ein satellitengestütztes Lenksystem für den Traktor ist mittlerweile für viele Betriebe das Eintrittstor zur Vereinfachung der täglichen Routinetätigkeiten.

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Ein satellitengestütztes Lenksystem für den Traktor ist mittlerweile für viele Betriebe das Eintrittstor zur Vereinfachung der täglichen Routinetätigkeiten.

Nachrüstsysteme sind um etwa 6.500 € zu haben und sind einfach zu montieren.

Für die exakte Bestimmung der ­Position und präzise Spurführung wird ein RTK-Signal benötigt.

Durch ein Korrektursignal ist eine Positionsbestimmung auf 2 bis 3 cm möglich. Das RTK-Signal ist kostenpflichtig.

Aufgrund der exakten Positionsbestimmung in der Fläche kann die Arbeitsbreite des Anbaugerätes opti­mal genutzt werden. Zudem kann neben den Überlappungen auch teilflächenspezifisch die Ausbringmenge diver­ser Applikationen geregelt werden. Alle Anwendungen von Precision Farming bauen auf dem Grundbaustein „GPS“ auf. GPS steht hier als Synonym für die ­globalen Satellitennavigationssysteme (GNSS) und kann mithilfe der RTK-Korrektur die von der Landwirtschaft benötigten 2 bis 3 cm Genauigkeit ­erlangen.

Stand der Anwendung

Viele Betriebe in Österreich wurden in der Vergangenheit durch die hohen ­Investitionskosten von 15.000 bis 20.000 € vom Kauf eines Lenksystems abgeschreckt. Damals wie heute bieten hierbei Eigenbaulösungen wie AgOpen-GPS oder Cerea eine Alternative, um die Kosten auf rund 2.000 € zu senken. Jedoch erfordert dies ein sehr hohes Maß an elektrotechnischem Wissen und Können.

In den letzten zwei Jahren mischten jedoch Nachrüstlenksysteme um ca. 6.500 € den Markt auf (siehe Übersicht auf Seite 34). Aufgrund des geringeren Preisniveaus und der einfachen Montage weckten diese Systeme das Inte-resse der Betriebe. Zu Beginn waren diese meistens eher unbrauchbar, entwickelten sich jedoch rasch auf ein ähnliches Niveau zu den bekannten Marken. Um die Effekte und Vor-/Nachteile der einzelnen Systeme aufzeigen und bewerten zu können, startete die LK-Technik Mold mit Lenksystemtests. Diese beinhalten neben Aufbau­videos auch Präzisionstests und Pra­xiseinsätze, um neben der absoluten ­Genauigkeit auch die praktische Hand­habung und Einsatzgrenzen jedes Systems aufzeigen zu können.

Diesen Testdurchlauf haben bisher die Systeme von Sveaverken, FJ Dynamics, CHC-NAV und eine Eigenbaulösung mittels AgOpen-GPS durchlaufen. In naher Zukunft werden die Systeme von Trimble und FieldBee folgen, um die am meisten verbreiteten Systeme am Markt bewerten zu können. Die einzelnen Videos zum Aufbau und Handling der Lenksysteme werden wöchentlich erweitert und können auf YouTube unter „LK-Technik Mold“ kostenlos angesehen werden.

So funktioniert die Navigation

Für die exakte Positionsbestimmung und präzise Spurführung wird ein RTK-Signal benötigt. Grundlegend wird die Traktorposition mittels Laufzeitmessung des Satellitensignales bestimmt. Der Satellit sendet ein Signal mit der Position und Uhrzeit aus, welches vom GNSS-Empfänger am Traktordach empfangen wird.

Aufgrund der Zeitdifferenz und Koordinaten kann durch die Signalgeschwindigkeit (300.000 m/s) die Distanz zwischen Traktor und Satellit bestimmt werden. Für eine eindeutige Positionsbestimmung werden mindestens vier Satelliten (3 Achsen + Fehlerkorrektur) benötigt. In der Praxis sind meistens zwischen 10 und 20 Satelliten aktiv mit dem Traktor im Austausch, wodurch eine Genauigkeit von 3 bis 5 m erzielt werden kann.

Korrektursignal optimiert

Für eine exakte Anwendung des Lenksystems wird die erhaltene GPS-Position mittels Korrektursignal optimiert. Durch die Integration von eingemessenen Basisstationen kann mittels Mobilfunk ein Korrektursignal erhalten werden. Dadurch ist eine Positionsbestimmung auf 2 bis 3 cm möglich. Dieses RTK (Real Time Kinematic)-Signal ist je nach Anbieter kostenpflichtig bzw. kostenlos als APOS-Signal in Österreich erhältlich.

Um das Korrektursignal empfangen zu können, wird eine Internetverbindung am Terminal benötigt. Im praktischen Einsatz werden hier rund 3 MB mobile Daten je Lenksystemstunde für den Austausch des Korrektursignals ­benötigt.

Für einen reibungslosen Signalempfang auch in Grenzregionen wird eine M2M-SIM empfohlen, umgangssprachlich auch Multi-SIM genannt. Die Karte wirkt mangelnder Netzabdeckung eines Mobilfunkanbieters am Feld entgegen. Zudem nutzt sie das beste verfügbare Datennetz der verschiedenen österreichischen Mobilfunkanbieter.

Praktische RTK-Überbrückung

Für die exakte Navigation wird eine Korrektur mittels RTK-Signal benötigt. Fällt dieses aus, leidet die Genauigkeit extrem. Aufgrund von technischen Störungen oder Mobilfunklöchern kann dieses Korrektursignal nicht empfangen werden. Dadurch kann vor allem bei billigeren Nachrüstlösungen temporär keine RTK-Genauigkeit mehr erzielt werden. Dieser Ausfall bzw. Präzisionsverlust ist vor allem im stressigen Alltag mühsam und kann bei der Aussaat zu Problemen führen. Dazu zählt z. B., dass das Signal temporär bzw. lokal nicht verfügbar sein kann. Dann kann die Arbeit in der gewohnten Präzision nicht fortgesetzt werden.

Hier bieten Premiumsysteme die sogenannte RTK-Überbrückung an. Diese Systeme können bei einem Verlust des RTK-Signals das Korrektursignal je nach Hersteller z. B. bis zu 20 Minuten überbrücken. Dies reduziert den Stillstand der Maschine tendenziell. Natürlich sinkt mit zunehmender Überbrückungszeit die Präzision des Signals. ­Jedoch können vor allem kleine Mo­bilfunklöcher überbrückt werden.

Bauteile und Funktionsweise

Am Traktordach beginnend befindet sich der GNSS-Empfänger, wodurch die Satellitensignale empfangen und die Traktorposition bestimmt werden können. Die meisten Lenksystemhersteller integrieren den Neigungssensor in die GNSS-Antenne. Dies gewährleistet auch bei seitlichen Hangneigungen eine exakte Spurführung. Weiters kann neben dem Traktor CAN-BUS auch mittels Kompass bzw. IMU die Fahrtrichtung erfasst werden. Damit kann vor allem beim Fahrtrichtungswechsel am Vorgewende eine rasche Spurführung erzielt werden.

Mit dem am Traktor verbauten Modem bzw. Tablet kann mit SIM-Karte und mobiler Datenverbindung ein RTK-Signal empfangen und die Positionsbestimmung optimiert werden. Um eine rasche Annäherung zur Basislinie gewährleisten zu können, wird auf der Lenkachse ein Lenkwinkelsensor montiert. Mithilfe des Lenkwinkels kann somit vor allem am Vorgewende schneller zur Basislinie navigiert werden.

Diese Daten werden durch den Navigationsrechner verarbeitet, der mittels Terminal bedient wird. Letztendlich steuert der Navigationsrechner entweder ein elektrohydraulisches Lenkventil bzw. einen Lenkradmotor an. Dadurch folgt der Traktor der gewünschten Spur. Die Kalibrierung und Einstellung des Lenksystems ist entscheidend für ein präzises Arbeitsergebnis.

Nachrüstsystem in der Praxis

Fast alle Nachrüstlenksysteme sind sogenannte Plug & Play-Lösungen. Der schnelle und einfache Erstaufbau erfolgt mit zwei Personen in unter zwei Stunden. Durch diese einfache Montage wird ein einfaches Um­stecken auf einen Zweittraktor und ­dadurch eine Doppelnutzung des Lenksystems ermöglicht. Im Bereich der Lenkgenauigkeit wurden tatsächliche mittlere Abweichungen von unter 3 bis 4 cm in den Präzisionspraxistests erzielt.

Bei diesen Testzyklen wurden mehrere Anbaugeräte bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten simuliert, und neben der klassischen AB-Linie auch Kurven durchfahren. Für diese Präzision ist weniger die Marke, sondern vielmehr eine exakte Kalibrierung und Justierung des Systems ausschlaggebend. Wird der Traktor bzw. das Anbaugerät nicht oder fehlerhaft in das Lenksystem implementiert, so wird das Lenksystem nicht die geforderte Performance liefern.

Bei richtiger Kalibrierung befinden sich die Nachrüstungen bei bestimmten Szenarien annähernd auf dem Niveau der originalen Lenksysteme. Vor allem im Bereich der Wendeautomatisierung ist noch Verbesserungspotenzial vorhanden, wobei die alltäglichen Funktionen weitgehend sehr gut und vor allem zuverlässig funktionieren.

Rasante Entwicklung

Durch die laufende und vor allem sehr schnelle Weiterentwicklung der Systeme werden aber auch solche Themen bald der Vergangenheit angehören. So werden im Sommer einzelne Systeme neben dem bekannten Lenkradmotor, auch mittels hydraulischem Lenkventil erhältlich sein. Die Lenkgenauigkeit wird dadurch nicht verändert, jedoch entfällt ein Umbau im Bereich der Lenksäule und das originale Lenkrad bleibt dem Fahrer erhalten.

Ebenso wird es demnächst die Möglichkeit der Integration eines Steer-Ready-Traktors bei einzelnen Herstellern geben. Dies bedeutet, dass ein Traktor mit Lenksystemvorbereitung, mittels CAN-BUS und Nachrüstlenksystem gesteuert werden kann.

Bei diesem System greift das Nachrüstlenksystem auf den original verbauten Lenkwinkelsensor und das Lenkventil zu, wodurch der Umbauaufwand gering ausfällt. Eine Investition in Nachrüstlenksysteme in der 6.000 bis 7.000 €-Klasse ist vor allem für kleine Betriebe empfehlenswert.

Aufgrund der modularen Bauweise können auch ältere Traktoren genutzt und bei einer Ausscheidung der Maschinen, die Lenksysteme einfach demontiert und auf anderen Traktoren genutzt werden. Bei Neumaschinen empfiehlt es sich immer, eine Lenk­systemvorbereitung mitzunehmen und im Anschluss entweder eine Herstellerlösung oder beispielsweise eine CAN-­Lösung nachzurüsten.

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