طراحی، ساخت و ارزیابی مزرعه‌ای نفوذسنج پشت تراکتوری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری

2 استاد دانشکده مهندسی بیوسیستم پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

3 استادیار پژوهش مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

چکیده

یکی از مقوله­های مهم در کشاورزی، فشردگی خاک است.  برای اندازه­گیری این پارامتر، روش­های متعددی وجود دارد. یکی از این روش­ها، اندازه­گیری میزان نیروی مورد نیاز در واحد سطح برای نفوذ یک مخروط فولادی با ابعاد استاندارد و با سرعت ثابت است.  این پارامتر «شاخص مخروطی» نامیده می­شود. برای اندازه­گیری شاخص مخروطی از دستگاه نفوذسنج استفاده می­شود. در این تحقیق یک دستگاه نفوذسنج پشت تراکتوری پس از طراحی، ساخته شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. این دستگاه شامل پنج قسمت قاب، واحد محرک هیدرولیکی، مبدل نیرو (لودسل)، واحد اندازه­گیری عمق، و سیستم تحصیل اطلاعات است. دستگاه قابل نصب بر اتصال سه نقطة تراکتورهای گروه III است و سیستم هیدرولیک آن می­تواند سرعت ثابت مورد نیاز (3 سانتی­متر بر ثانیه مطابق با استاندارد ASAE, S313.3) را تأمین کند.  در این دستگاه برای اندازه­گیری نیرو از مبدل تیری یک سرگیردار و برای اندازه­گیری عمق از حسگر فرستنده و گیرنده نوری استفاده شده است.  برای دریافت و ذخیرة داده­ها، سیستم تحصیل اطلاعات با استفاده از میکروکنترلر طراحی و ساخته شد. در مرحلة ارزیابی دستگاه، با مقایسة داده­های دستگاه پشت تراکتوری با داده­های دستگاه دستی Eijkelkamp مشخص شد که در سطح اطمینان 95 درصد اختلاف معنی­داری بین آنها وجود ندارد.  سرانجام اینکه کارایی دستگاه قابل اطمینان و عملکرد قسمت­های مکانیکی و الکتریکی آن بدون مشکل است.

کلیدواژه‌ها


Alimardani, R. 2006. Instrumentation for Engineering Measurements. Transducers. Mandegar Pub. (in Farsi)
Anderson, G. J. and Pidgeon, H. B. 1980. A new hand-held recording penetrometer for soil studies. J. Soil Sci. 31, 279-296.  
Anon, 2003a. Procedure for using and reporting data obtained with the soil cone penetrometer. ASAE standard EP542. ASAE STANDARDS. The 45th Ed. ASAE. St. Joseph. MI 49085-9659. USA.
Anon, 2003b.  Soil Cone Penetrometer.  ASAE standard S313.3. DEC94. ASAE STANDARDS. The 45th Ed. ASAE. St. Joseph. MI 49085-9659. USA.
Anon, 2003c. Three-point free-link attachment for hitching implements to agricultural wheel tractors. ASAE standard S217.11 JAN01. ASAE STANDARDS. The 45th Ed. ASAE. St. Joseph. MI 49085-9659. USA.
Bankole, A. A., Gerry, S. T. and Clark, T. 2000. Evaluation of a piezoelectric load cell for use on cone penetrometers. J. Agric. Eng. Res. 76, 205-210.
Behroozi Lar, M. and Mohtasebi, S. 2002. Power Hydraulics. Scientific Publication Center of Islamic Azad University. (in Farsi)
Boon, N. E., Yahya, A., Kheiralla, A. F., Wee, B. S. and Gew, S. K. 2005. A tractor-mounted, automated soil penetrometer-shearometer unit for mapping soil mechanical properties. Biosys. Eng. 90(4): 381-396.
Bradford, J. M. 1980. The penetration resistance in a soil with well-defined structural units. Soil Sci. Soc. Am. J. 44(3): 601-606.
Carlos, M. P. and Hopmans, W. 2001. Simultaneous measurement of soil penetration resistance and water content with a combined penetrometer-TDR moisture probe. Soil Sci. Soc. Am. J. 65, 4-12.
Cassel, D. K. 1982. Tillage effects on soil bulk density and mechanical impedance. In: Darl, D. M (Ed.) Predicting Tillage Effects on Soil Physical Properties and Processes. ASAE Special Pub. 44, 45-67.
Gohari, M. and Hemmat, A. 2005. A tractor-mounted soil cone penetrometer for mapping spatial variability of soil strength. International Agricultural Engineering Conference. Dec. 6-9. Bangkok. Thailand.
Lowery, B. 1986. A portable constant rate penetrometer. Soil Sci. Soc. Am. J. 54, 412-414.
Naderi-Boldaji, M., Alimardani, R., Sharifi, A. and Tabatabaeefar, A. 2009. Economical hand- pushed digital cone penetrometer. Int. Agrophysics. 23(1): 55-60.
Phillips, J. and  Perumpral, J. V. 1983.  Designing a microcomputer based data logger for a soil cone penetrometer.  Agric. Eng. J. 64(6): 13-14.
Raper, R. L., Washington, B. H. and Jarrel, J. D. 1999. A tractor-mounted multiple-probe soil cone penetrometer. Appl. Eng. Agric. 15(4): 287-290.
Ronaghi, M. A. 1996. Design and construction of a cone index measuring system. M. Sc. Thesis. Faculty of Biosystems Engineering. University of Tehran. Karaj. Iran. (in Farsi)
Sudduth, K. A., Hummel, J. W. and Drummond, S. T. 2004. Comparing of the Veris Profiler 3000 to an ASAE-standard penetrometer. Appl. Eng. Agric. 20(5): 535-541.
Upadhyaya, S. K., Wulfsohn, D. and Mehlschau, J. 1993. An instrumented device to obtain traction related parameters. J. Terramechanics. 30(1): 1-20.
Wilkerson, J. B., Tompkins, F. D. and Wilhelm, L. R.  1982. Microprocessor-based tractor mounted soil cone penetrometer. ASAE Paper No. 82-5511. ASAE. St. Joseph. MI 49085-9659. USA