طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه کنترل خودکار تغذیه موزع دستگاه قلمه‌کار نیشکر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• بنیامین عباسیان ¹
• محمد اسماعیل خراسانی فردوانی ²
• حسن ذکی دیزجی ²

¹ دانش‌آموخته ارشد مهندسی مکانیک بیوسیستم، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

² گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

https://doi.org/10.22067/jam.2024.88301.1254

چکیده

در این پژوهش، یک سامانه کنترل خودکار تغذیه موزع کارنده نیشکر با هدف بهبود عملکرد دستگاه کارنده خودکار قلمه نیشکر، طراحی و ساخته شد. از سه نوع حسگر (نیروسنج، فشار روغن و فاصله سنج فراصوت) به همراه میکروکنترلر برای پردازش اطلاعات و تولید سیگنال فرمان تغذیه قلمه به سامانه محرک هیدروموتور زنجیر تغذیه استفاده شد. طبق نتایج، روش کنترل وزنی و کنترل با حسگر فشار روغن نتایجی مشابه تیمار کنترل دستی داشتند. حسگر فراصوت به دلیل عدم تشخیص صحیح و به‌موقع وضعیت قلمه در دسترس موزع در سطح احتمال 1 درصد با دیگر روش‌های کنترل تفاوت معناداری داشت و باعث کاهش ریزش قلمه از 8.8 برای سه روش اول به 7.4 تن در هکتار و ایجاد فاصله بین قلمه‌های کشت‌شده گردید که نامطلوب بود. در همه روش‌های کنترل به‌جز حسگر فراصوت، فاصله نکاشت مشاهده نشد. در روش کنترل با فشار، با وجود نتایج مشابه با کنترل دستی و کنترل وزنی، به دلیل تغییرات ویسکوزیته روغن با دما، نتایج کنترلی در طولانی مدت از پایداری مناسب برخوردار نبود. طبق نتایج، کنترل وزنی به‌عنوان گزینه برتر برای کنترل و حذف نیروی انسانی با حفظ کیفیت و راندمان کاشت با دستگاه کارنده خودکار توصیه می‌گردد. طی ارزیابی دیگر بین مقادیر مصرف وزنی قلمه مصرفی، تعداد قلمه مصرفی و فاصله نکاشت طولی در دو روش کشت دستی و کنترل خودکار وزنی، تفاوت معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد مشاهده شد. ولی بین مقادیر فاصله نکاشت جانبی در دو روش تفاوت معنی‌داری دیده نشد.

کلیدواژه‌ها

• اتوماسیون تغذیه موزع
• حسگر فشار روغن هیدرولیک
• فاصله‌سنج فراصوت
• ماشین کارنده نیشکر
• نیروسنج

موضوعات

• طراحی و ساخت

©2024 The author(s). This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

مراجع

1. Abbasiyan, B., Khorasani Ferdavani, M. E., & Zaki Dizaji, H. (2019). Design and construction process of a sugarcane Billet planter suitable for sugarcane industries in Khuzestan province. 12^th National Conference on Biosystems Engineering and Mechanization. Ahvaz, Iran. (pp. 45-52). (in Persian).
2. Akbarnia, A. (2017). Design and fabrication of an experimental model of a seeding unit with widthwise sugarcane scions seeding for use in sugarcane planter. Journal of Agricultural Machinery, 7(1), 312-321. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jam.v7i1.45290
3. Almasi, M., Bakhoda, H., & Sahebi, Y. (2006). Design and construction of a sugarcane distributor and single-bud billet Planter. 04^th National Conference on Agricultural Machinery Engineering and Mechanization, Tabriz, Iran (pp. 21-27) (in Persian with English abstract).
4. Anonymous. (2018). Final report on cultivation with the new planter in Hakim Farabi Sugarcane Agro-Industries (quality and economic review). Applied research, Sugarcane & By Products Development Company. (in Persian).
5. Bozorgi, A. (2014). Design, Construction, and evaluation of a Billet feeder system for sugarcane billet planter. Master's thesis, Isfahan University of Technology. Department of Biosystems Engineering. (in Persian with English abstract).
6. Bronson, K., French, A., Conley, M., & Barnes, E. (2020). Use of an ultrasonic sensor for plant height estimation in irrigated cotton. Agronomy Journal, 113. https://doi.org/10.1002/agj2.20552
7. Elwakeel, A. E., Mazrou, Y. S. A., Eissa, A. S., Okasha, A. M., Elmetwalli, A. H., Makhlouf, A. H., ..., & Elsayed, S. (2023). Design and Validation of a Variable-Rate Control Metering Mechanism and Smart Monitoring System for a High-Precision Sugarcane Transplanter. Agriculture, 13(12), 2218. https://doi.org/10.3390/agriculture13122218
8. Han, J., Wen, S., Liu, Q. T., & Wu, J. Y. (2019). Design and test of pre-cutting type sugarcane planter. Journal of South China Agricultural University, 40(4), 109-118.
9. Khani, M., Razavi, J., & Hemat, A. (2006). Design, Construction and evaluation of distributor for sugarcane Billet planter with overlapped pattern. Master's thesis, Isfahan University of Technology. (in Persian with English abstract).
10. Khorasani Ferdavani, M. E., Alimaradni, R., & Omid, M. (2009). Design, Construction and Evaluation of Sugarcane Yield Monitoring System. Doctoral dissertation, University of Tehran. Department of Agricultural Machinery Engineering. (in Persian with English abstract).
11. Mansouri, N., Zaki Dizaji, H., Sheikh Davoodi, M. J., & Asakare, A. (2019). Review and comparison of different methods of sugarcane stem planting under Khuzestan conditions. Agricultural Systems and Mechanization Research, 20(72), 73-90. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22092/erams.2018.114606.1207
12. Mohammadi, A., Almasi, M., & Sheikh Davoodi, M. J. (2002). Construction and testing of a sugarcane single-bander distributor. Master's thesis, Shahid Chamran University of Ahvaz. (in Persian with English abstract).
13. Mostofi Sarkari, M., & Minaei, S. (2010). Performance evaluation of a continuous mass flow meter for harvesting machines of food products for use in precision agriculture. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 2(2), 141-150.
14. Namjoo, M., Razavı, J., & Khani, A. (2015). Fabrication and Evaluation of a Metering Device for a Sugarcane Billet Planter. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 25(1), 1-12. https://doi.org/10.29133/yyutbd.236386
15. Razavi, S. J., Kardani, M., & Namjoo, M. (2013). Design, Development and evaluation of an Autonomous system for a sugarcane billet planter Hopper Lifting. 8^th National Congress of Agricultural Machinery Engineering and Mechanization, Mashhad, Iran. (in Persian with English abstract).
16. Saengprachatanarug, K., Wongpichet, S., Ueno, M., & Taira, E. (2016). Comparative Discharge and Precision Index of a Sugar Cane Billet Planter. Applied Engineering in Agriculture, 32, 561-567. https://doi.org/10.13031/aea.32.11073
17. Soleimani Varposhti, I., Zaki Dizaji, H., & Sheikh Davoodi, M. J. (2019). Evaluation of precision metering device for Sugarcane billet planting machines. Journal of Researches in Mechanics of Agricultural Machinery, 8(2), 1-10. (in Persian with English abstract). https://jrmam.sku.ac.ir/article_10115.html?lang=en
18. Taghinezhad, J., Alimardani, R., & Jafari, A. (2013). Optimization cane traction output from hopper in full-automatic sugarcane planters by using response surface modeling and analytical hierarchy process. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 15, 138-147.
19. Taghinezhad, J., Alimardani, R., & Jafary, A. (2014). Development and evaluation of three metering device models for sugarcane setts. Tarım Bilimleri Dergisi. https://doi.org/10.1501/Tarimbil_0000001276
20. Wang, Meimei & Liu, Qingting & Ou, Yinggang & Zou, Xiaoping. (2021). Experimental Study of the Seed-Filling Uniformity of Sugarcane Single-Bud Billet Planter. Sugar Tech. 23. https://doi.org/10.1007/s12355-020-00947-3
21. Wang, M., Liu, Q., Ou, Y., & Zou, X. (2022). Numerical simulation and verification of seed-filling performance of single-bud billet sugarcane seed-metering device based on EDEM. Agriculture, 12(7), 983. https://doi.org/10.3390/agriculture12070983
22. Wang, M., Liu, Q., Yinggang, O., & Zou, X. (2022). Experimental Study of the Planting Uniformity of Sugarcane. Agriculture, 12. https://doi.org/10.3390/agriculture12070908