طراحی، ساخت و ارزیابی موزع کودکار با قابلیت کنترل پیوسته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدرس مرکز آموزش عالی امام خمینی (ره)؛

2 استادیار پژوهش بخش تحقیقات فنی و مهندسی

چکیده

یکی از راه­های کاهش تأثیرات منفی زیست محیطی کاربرد نهاده­های شیمیایی، استفاده از فناوری کاربرد مقدار متغیر
نهاده­ها­ست.  اصلی­ترین قسمت مورد استفاده در این ­نوع کودکارها، سامانه کنترل توزیع کود است.  از این رو در این تحقیق با نصب کردن حسگر موقعیت دریچه و الکتروموتور، روی موزع نوع گردنده پره­ای و اتصال حسگر سرعت پیشروی و واحد کنترل الکترونیکی به آن، سامانۀ کنترل خروجی موزع ساخته شد.  پس از نصب سامانه مذکور روی یک دستگاه کودکار ساخت شرکت تراشکده و اجرای آزمون­های کارگاهی در کارگاه ماشین­های کشاورزی مرکز آموزش عالی امام خمینی (ره)، رابطۀ بین مقدار کود خروجی و دو عامل سرعت پیشروی و درصد باز بودن دریچه موزع مذکور محاسبه شد.  پس از قرار دادن تابع مذکور در حافظۀ الکترونیکی واحد کنترل سامانه، برای ارزیابی کردن دقت تابع فوق الذکر، اثر سرعت پیشروی (در چهار سطح 5/3، 5، 5/6 و 8 کیلومتر در ساعت) و مقدار کوددهی در 6 سطح (70، 100، 150، 250، 350 و 450 کیلوگرم در هکتار) بر درصد خطای خروجی موزع در قالب طرح فاکتوریل ارزیابی شد.  نتایج نشان می­دهد که اثر فاکتور مقدار کوددهی در سطح 1 درصد معنی‌دار است و سرعت پیشروی اثر معنی­داری ندارد.  خطای خروجی موزع مذکور کمتر از 2/8 درصد و به­طور متوسط 21/2 درصد تعیین شد.  برای ارزیابی سامانه، نقشۀ فرضی توصیه کودی با فواصل 20 متری در مسیر حرکت دستگاه با مقادیر متفاوت کوددهی به­ترتیب 50، 100، 150، 200، 250، 200، 150، 100، 50 کیلوگرم در هکتار تهیه گردید.  با شبیه­سازی حرکت دستگاه داخل کارگاه، دقت خروجی دستگاه در چهار سطح سرعت پیشروی 5/3، 5، 5/6 و 8 کیلومتر در ساعت و سه مقدار کوددهی 100، 150 و 200 کیلوگرم در هکتار و در دو مرحله تغییر صعودی و نزولی مقدار کوددهی در قالب طرح کرت­های خرد­شده مورد ارزیابی قرار گرفت.  نتایج نشان می­دهد که سرعت پیشروی اثر معنی‌دار
(در سطح 5 درصد) بر دقت سامانه دارد و فاکتورهای دیگر اثر معنی­دار ندارند.  خطای خروجی سامانه کمتر از 51/4 درصد برآورده شده است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design, Fabrication and Evaluation of a Continuous Controllable Metering Device for a Fertilizer Applicator

چکیده [English]

Variable rate technology is a way to reduce the environmental effects of agricultural chemicals, including fertilizer. The present study developed and evaluated the accuracy of a control system for a fluted wheel-type metering device for a fertilizer applicator. The relationship between fertilizer flow rate, traveling speed, and the opening of the metering device gate was calculated. The equation was saved in the memory of an electronic control unit. A factorial experiment was used to evaluate the effects of traveling speed (3.5, 5, 6.5 and 8 km/h-1) and fertilizing rate (70, 100, 150, 250, 350 and 450 kg/ha-1) on the accuracy of fertilizing as the percentage of deviation between the actual and target rates. The results showed that the rate of fertilizing had a significant effect of less than 1% on the accuracy of the metering device output, but no significant effect was found for traveling speed. A maximum error of 8.2% was recorded for metering device output with a mean error of 2.21%. To evaluate system performance, it was simulated in a workshop. A fertilizer prescription map for a 180 m path with 20 m interval zones having successive fertilizing rates of 50, 100, 150, 200, 250, 200, 150, 100 and 50 kg/ha-1 was loaded into the electronic control unit. A factorial experiment with a split plot design was used to evaluate the effects of traveling speed (3.5, 5, 6.5, 8 km/h-1) and fertilizing rate (100, 150, 200 kg/ha-1) on the accuracy of the fertilizing rate as the percentage of deviation between the actual and target rates. The results showed that traveling speed had a slightly significant effect on the accuracy of output (less than 5%). The rate of error of the system was less than 4.51% and was acceptable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fluted wheel metering device
  • Precision farming
  • Site specific crop management
  • Variable rate application
Behroozi-Lar, M. 2001. Engineering Principles of Agricultural Machines. Islamic Azad University Scientic Publication Center. (in Farsi)

Jafari, J. 1991. A study of the metering of free following particulate solids using multiflight screw. P. I. Mech. Eng. E-J. Pro. 205, 113-120.

Kim, Y. J., Kim, H. J., Ryu, K. H. and Rhee, J. Y. 2008. Fertiliser application performance of a variable-rate pneumatic granular applicator for rice production. Biosystems Eng. 100, 498-510.

Loghavi, M. and Forouzanmehr, E. 2010. Design, development and field evaluation of a map-based variable rate granular application control system. ASABE Annual Meeting Presentation. Pittsburg. Pennsylvania. USA.

Maleki, M. R., Mouazen, A. M., De Ketelaere, B., Ramon, H. and De Baerdemaeker, J. 2008. On-the-go variable rate phosphorus fertilisation based on a VIS-NIR soil sensor. Biosystems Eng. 99(1): 35-46.

Morgan, M. and Ess, D. 1997. The Precision Farming Guide for Agriculturists. Moline, Illinois: John Deer Pub.

Paz, J. O., Batchelor, W. D., Colvin, T. S., Logsdon, S. D., Kaspar, T. C. and Karlen, D. L. 1999. Model-based technique to determine variable rate nitrogen for corn. T. ASAE. 61, 69-75.

Qazvini, H., Almasi, M. and Fathi, M. 2006. Effect of digital maps using on precision farming in barkhvar area in Isfahan. Proceeding of the 4th National Agricultural Machinery Congress. Sep. 29-30. Tabriz University. Tabriz, Iran. (in Farsi)

Sedaghat-Hosseini, M., Almasi, M., Minai, S. and Ebrahimzadeh, M. R. 2012. Design, development and evaluation a map base variable rate fertilizer applicator. Proceeding of the 7th National Conference on Agricultural Machinery Engineering and Mechanization. Aug. 13-14. Shiraz University. Shiraz. Iran. (in Farsi)

Welsh, J, P., Wood, G. A., Godwin, R. J., Taylor, J. C., Earl, R., Black, S. and Knight, S. M. 2002. Developing strategies for spatially variable nitrogen application in winter barley and wheat. Biosystems Eng. 84(4): 481-494.

Yuan, J., Liu, C. L., Li, Y. M., Zeng, Q. and Zha, X. F. 2010. Gaussian processes based bivariate control parameters optimization of variable-rate granular fertilizer applicator. Comput. Electron. Agric. 70, 33-41.