بخشی از مقاله
چکیده
به منظور مکانیزه نمودن برداشت در اراضی شیبدار، کاهش تلفات دانه و افزایش ضریب ایمنی کاربر، سامانه ترازکن اتوماتیک چهارطرفه جهت نصب روي کمباین ساخته شد. در این سامانه جهت اندازهگیري طولی و عرضی شیب زمین از دو پتانسیومتر استفاده شده که با تغییر شیب در اثر حرکت پاندول، خروجی پتانسیومتر تغییر یافته و به صورت سیگنال آنالوگ پس از عبور از فیلتر پائینگذر، وارد مدار تقویتکننده جهت تقویت سیگنالهاي تضعیف شده خروجی از فیلتر میگردد.
به منظور تبدیل سیگنالهاي آنالوگ به دیجیتال از دو عدد مبدل از نوع دو شیبی استفاده شدهاست که خروجی این مبدلها توسط یک میکروکنترلر گرفته شده و فرمانهاي مناسب جهت راه اندازي اجزاي مدار هیدرولیک داده میشود. الگوریتم برنامه داده شده به میکروکنترلر به گونهاي میباشد که پس از مشخص شدن جهت شیب زمین، فرمانهاي مناسب به شیرهاي کنترل جکهاي دو طرفه ارسال، و با تغییر در کورس جکها و باز و بسته شدن آنها، با تراز کامل سامانه با سطح افق، ارسال دستور به جکها متوقف میگردد.
مقدمه
با افزایش جمعیت، انسان براي تأمین غذاي روزمرة خویش مجبوراست زمینهاي زیادي را زیرکشت ببرد که قسمت قابل توجهی از این زمینها در مناطق کوهستانی و شیبدار قراردارد. کشاورزي در این مناطق احتیاج به علم، روش و وسایل خاص خویش دارد. ادوات و ماشینهایی که در دشت و زمینهاي هموار کاربرد دارند به آسانی در زمینهاي شیبدار قابل استفاده نیستند، مثلاً با کاربرد یک کمباین معمولی براي برداشت غلات در زمینی باشیب 18 درصد شاهد تلفاتی در حدود 6 درصد در محصول خواهیم بود. همچنین واژگونی کمباین در اراضی شیبدار یک مشکل اساسی دیگر میباشد که نیازمند استفاده از کمباینهاي مخصوص میباشد. در طراحی و ساخت این گونه کمباینها میتوان با نصب تجهیزاتی، وسیله را در سطح شیبدار تراز نگه داشت تا از تلفات محصول جلوگیري شود - آرزو، . - 1373 از دیدگاه محل کاربرد، کمباینها در دو گروه قرار میگیرند:
-1 کمباین دشت: این نوع کمباینها در اراضی مسطح و شیبهاي اندك مورد استفاده قرار میگیرند و داراي محور چرخ ثابت می باشند. هنگامی که در زمین شیبدار حرکت میکنند غربالها با وضعیت زمین تطبیق و در نتیجه دانهها در یک سمت - طرف گودي زمین - بیشتر از سمت بالا دست قرار میگیرند و سبب کندي کار و نامناسب شدن کیفیت جدا و تمیز نمودن بذور میگردد. مواد روي غربالها ممکن است سبب انسداد آنها شوند یا از عقب کمباین بیرون بریزند بدون اینکه در جدا شدن آن کاري صورت گیرد که البته موجب تلفات بیشتر محصول میشود.
اکثر سازندگان ضمائمی براي کار کمباینهاي ویژه زمینهاي مسطح در اراضی شیبدار ساختهاند که با نصب آنها از تجمع مواد در آن قسمت از کمباین که در گودي قرار میگیرد، ممانعت میشود. این ضمائم صفحاتی هستند که روي غربالها نصب می شوند و از سرازیر شدن و تجمع مواد در قسمت گودي غربالها جلوگیري مینمایند. با وجود این تمیز نمودن وجداسازي دانه در اثر شیبدار بودن غربال به درستی انجام نمی گیرد. - مدرس رضوي،. - 1375
-2 کمباین تپه - دامنه - : این کمباینها براي کار روي شیب مناسب میباشند. براي کمباینهاي معمولی هنگام کار روي شیب دو مسئله پیش میآید. یکی اینکه واحدهاي جداکننده و تمیزکننده به سبب تجمع محصول در یک طرف آنها بیش بار شده و بازده معمول خود را ندارند. مسئله دوم خطر واژگون شدن کمباین است که به علت جابجائی مرکز ثقل کمباین حادث میگردد. براي رفع این دو مشکل، کمباینهاي تپه اختراع شدهاند که در آنها نحوه تراز اجزاي قرارگیرنده در انواع تمام تراز، نیمه تراز و پاره تراز میباشند. کمباینهاي تمام تراز، در دو راستاي طولی و عرضی کمباین تراز میشوند. در نیمه تراز، کمباین فقط در راستاي عرضی تراز شده و تمام بدنه روي محوري در راستاي طولی کمباین میگردد.
در هر یک از این دو طرح، از جک هاي هیدرولیکی و دستگاههاي کنترل خودکار برقی استفاده شده است. دماغه این کمباینها، حول محوري در اثر نیروي ثقل می چرخد تا شیب زمین را به خود بگیرد - عبداله پور، . - 1377 در طرح پاره تراز هدف اصلی این است که محصول به طور یکنواخت در سطح الکها پخش شود تا از تمام سطح الکها به منظور تمیزسازي دانه استفاده گردد و از بیش باري ممانعت به عملآید. در این حالت فقط الک رویی تراز میشود، چون با ترازشدن این الک محصول تا حدودي یکنواختتر روي الک زیري میریزد و همچنین مقدار زیادي از کاه ورودي الک بالایی از دانه جدا میشود . - Stadtroda and et all,1991 -
در کمباینهاي جان دیر سري 1000 که در اروپا عرضه می شود سامانه ترازکننده اتوماتیک عرضی تعبیه شده است که تا شیب 20 درصد عمل مینماید، عمل تراز کردن به وسیله پاندولی که در جعبه حساسه قرار گرفته است کنترل میشود - مدرس رضوي، . - 1375 کمباینهاي سري 965 جان دیر مجهز به یک سامانه خودترازي اتوماتیک هستند که در مقایسه با سامانه خود ترازکننده سري 1000 سادهتر می باشند. واحد کنترل ترازکن که جعبه جادویی نامیده میشود در زیر سکوي راننده قرار دارد و داراي یک پاندول است . - Anonymous. 1977 -
کمباینهاي سري 3550 لاوردا ساخت کارخانه فیات، مجهز به سامانه ترازکننده اتوماتیک با کلید جیوهاي هستند. دو جک هیدرولیک یکی در سمت چپ و دیگري در سمت راست محور کمباین، بدنه دستگاه را بالا نگاه میدارند. این جکها به وسیله یک پاندول و سوپاپهاي سولونویید الکتریکی کنترل میشوند. در کمباینهاي کلاس سري S و CS براي کاستن از تلفات دانه در غربال ها و در نتیجه کار کمباین در اراضی شیبدار از سامانه تمیزکننده 3D استفاده شده است.
در این سامانه، غربال کلش در جهت شیب زمین حرکت نموده و درجه و جهت این حرکت بستگی به زاویه شیب زمین خواهد داشت. با استفاده از دستگاه کنترل 3D سرعت کمباین در دامنه با سرعت آن در زمین مسطح مساوي خواهد بود. درکمباینهاي مجهز به این سامانه، حالت تعلیق و محركهاي غربالها بدون تغییر باقی میماند. در کمباینهاي دویتس- فار از یک تراز آبی مشابه آنچه که در وسایل حمل و نقل هوایی به کار میرود، استفاده شده است. کمباینهاي روتوري به هنگام کار در اراضی شیبدار حساسیت کمتري نشان میدهند و نتایج آزمایشهاي انجام شده نشان میدهد که تلفات دانه در این قبیل کمباینها به هنگام کار در زمینهاي شیبدار اندك میباشد. - مدرس رضوي، . - 1375
به منظور مکانیزه نمودن برداشت در اراضی شیبدار و کاهش تلفات، طراحی و ساخت وسیلهاي که بتواند شیب زمین را در حین حرکت حس نموده و با ارسال فرمانهاي لازم به واحد عملکننده، وسیله را به طور خودکار تراز کند، ضروري است. با توجه به قیمت بسیار بالاي کمباینهاي مخصوص اراضی شیبدار و تحریم قطعات و تجهیزات مورد نیاز از طرف شرکتهاي خارجی، دستیابی به دانش و فناوري بومی ساخت سامانه ترازکن اتوماتیک چهارطرفه جهت نصب در کمباین براي کار در شرایط دامنه هدف اصلی این تحقیق بود.
مواد و روشها
سامانه ترازکن اتوماتیک چهارطرفه داراي دو قسمت اصلی می باشد:
واحد کنترلکننده
اجزاي این واحد مطابق شکل1 میباشد. حسگر تشخیص شیب، یک پتانسیومتر از نوع مقاومت کربنی متصل به یک پاندول است. حرکات پاندول باعث تغییرات مقاومت دوسر پتانسیومتر میشود. با توجه به بررسی منابع - کارپرورفرد، - 1369 نوع سیال میراکنندة ارتعاشات، واسکازین نمره40 انتخاب گردید. در صورت تغییرات ناگهانی شیب، عامل ارتجاعی بصورت سریع نوسان خواهدکرد که این باعث تغییرات سریع ولتاژ خروجی حسگر میشود که جهت حذف این نوسانات ناخواسته و سریع از یک فیلتر پایینگذر - RC low pass filter - استفاده شد.
بعد از گذراندن سیگنال خروجی حسگر از فیلتر، به دلیل تضعیف سیگنال نیاز است که این سیگنال تضعیف شده تقویت گردد، واحد تقویتکننده وظیفه تقویت را به عهده دارد. در مدار تقویت آپ امپ Op-amp مورد استفاده آي سی TLO84میباشد. ولتاژ خروجی آنالوگ تقویتکننده به میکروکنترلر باید به دیجیتال تبدیل گردد. نوع مبدل بکار رفته در این تحقیق با توجه به نیاز به تعیین شیب طولی و عرضی، از نوع مبدل دو شیبی - Dual slope - استفاده شد. در مرحله بعد مدارهاي آماده ساز سیگنال، خروجی مبدل را پردازش میکنند تا به صورت قابل استفاده درآید. پردازشگر یا میکروکنترلر به عنوان مغز واحد کنترلکننده میباشد. میکروکنترلر به کار رفته، از میکروکنترلرهاي خانواده AVR نوع ATMega32 ساخت شرکت ATMEL میباشد.
