بخشی از مقاله
طراحي دستگاه ترازسنج ادوات کشاورزي
چکيده
ازمهمترين تنظيم ها براي ادوات کشاورزي، بخصوص ادوات خاکورز، داشتن حالت ترازدر حين کار مي باشد. تراز بودن گاوآهن هاي برگردان دار باعث مي شود، فشار يکنواختي از خيش بر لايه خاک وارد شود. در صورت عدم برقراري تراز، عمق کار حتي براي يک خيش نيز در نقاط مختلف يکسان نيست و کف شيار ناهموار و به شکل پله هاي مورب مي شود، بنابراين با توجه به اهميت ترازبودن گاوآهن ، ثاتير آن در فرسايش خاک ، ميزان محصول و صرفه جويي در انرژي مصرفي، وجود وسيله اي که ميزان انحراف ازحالت ترازرا نشان دهد، مورد نيازمي باشد. در اراضي کوهپايه اي براي کشت ديم ، محدوديت استفاده ازتراکتور وجود دارد، که اين امر در مناطق شيب دار موجب ناپايداري و واژگون شدن تراکتور مي شود، بنابراين نياز به سامانه هشدار دهنده ي شيب بحراني مي باشد. کشت روي خطوط تراز علاوه بر حفاظت خاک ، آب را هم حفاظت مي کند و رطوبت بيشتري را براي محصول فراهم مي سازد. همه اين موارد توسط دستگاه ترازسنج قابل کنترل بوده و با کيفيت بهتري انجام مي گيرد. اين دستگاه در هر لحظه حالت ترازگاوآهن را به راننده اطلاع داده و به شخم زمين در روي خطوط تراز، با دقتي بالا کمک مي کند. با بهره گيري ازچنين وسيله اي مي توان به کشاورزان کمک نمود، تا علاوه بر سود اقتصادي، با استفاده ازروش هاي صحيح خاکورزي و کاشت ، ازفرسايش خاک و ازدست دادن اين سرمايه ي بزرگ جلوگيري کنند.
واژه هاي کليدي : خطوط تراز، دستگاه ترازسنج ، شيب و فرسايش .
مقدمه
ازآنجايي که ترازنمودن گاوآهن به صورت تقريبي بوده و با توجه به اهميت ترازبودن گاوآهن ، تأثير آن در فرسايش خاک وميزان محصول و همچنين صرفه جويي در انرژي مصرفي، وجود وسيله اي که بتوان با آن گاوآهن را به طور دقيق تراز نمود و بهم خوردن تراز و ميزان انحراف ازحالت ترازرا نشان دهد، مورد نيازاست . ازآنجايي که عواملي چون لرزش در حين شخم زدن و برخورد با موانع ، باعث به هم خوردن ترازگاوآهن مي شود، به رانندگان توصيه مي شود، در هنگام شخم زدن، چندين بار ترازبودن گاوآهن را بررسي نمايند.
يکي ازاساسي ترين مشکلات در بهره برداري ازاراضي کوهپايه اي براي کشت ، محدوديت استفاده ازتراکتور است ، چرا که تراکتور براي عبور ازموانع طبيعي، براي کسب بيشترين سطح تماس با زمين ازچرخ عقب با قطر نسبتاًزياد استفاده مي کنند، که اين امر در مناطق شيب دار موجب ناپايداري و واژگون شدن تراکتور خواهد شد. همچنين رانندگان براي راحتي کار و کاهش اين خطر ازکشت در جهت شيب زمين استفاده مي کنند، که اين امر موجب فرسايش خاک و کاهش محصول مي شود.
اگر عمليات زراعي مانند شخم و ديسک در جهت شيب زمين انجام گيرد، آب باران بتدريج در جهت شيب ، آبراهه هاي کوچکي را به وجود مي آورد. اين آبراهه ها به تدريج به هم مي پيوندد و ممکن است به فرسايش خندقي منجر شود، در حالي که اگر عمليات زراعي در روي خطوط ترازانجام شود، آب باران به علت وجود پشته ها قادر نخواهد بود در جهت شيب حرکت کرده و فرسايش ايجاد کند. در عمليات کشت و زرع در جهت شيب ، فرسايش خاک نه تنها بر اثر جريان آب به وجود مي آيد، در اثر شخم نيز حاصل مي شود، زيرا هنگامي که تراکتور ازبالا به پايين شيب حرکت مي کند، خاک را جابجا کرده و در نتيجه خاک به تدريج در شخم هاي متوالي، ازبالا به پايين رانده مي شود و فرسايش ايجاد مي شود.
ازجمله موارد ديگري که ازحالت ترازاستفاده مي شود، کشت در روي خطوط ترازمي باشد که اين روش علاوه بر حفاظت خاک ، آب را نيز حفاظت مي کند و رطوبت بيشتري را براي محصول فراهم مي سازد. اين اثر، به ويژه در مناطق کم باران اهميت دارد. نتايج ١٢سال آزمايش در مورد کشت در روي خطوط ترازنشان داده است ، که کشت در روي خطوط ترازنسبت به کشت در جهت شيب حدود ٢١ درصد افزايش محصول داشته است (ندافي، ١۳۸٥). اين نوع کشت به انرژي و زمان کمتري نياز دارد، بنابراين در اين نوع کشت در ميزان سوخت و استهلاک ماشين هاي کشاورزي صرفه جوئي مي شود. تحقيقات انجام شده نشان مي دهد که هزينه سوخت ماشين هاي کشاورزي در روش کشت در روي خطوط ترازحدود ١٠ درصد کمتر ازاين هزينه در کشت در جهت شيب است (ندافي، ١۳۸٥). البته بايد در نظر داشت که کشت در روي خطوط تراز معايبي نيز دارد، از جمله کج شدن جانبي تراکتور که نيروي کششي را کم مي کند و نيز بر گرداندن خاک به طرف بالا ممکن است ، منجر به واژگون شدن تراکتور گردد.
مطالعات نشان داده است که ، شخم در جهت شيب زمين حتي اگر درجه شيب کم باشد، به شدت مقدار فرسايش خاک را
افزايش مي دهد، در حاليکه شخم عمود بر جهت شيب ميتواند به مقدار قابل توجهي از توليد رواناب و هدررفت خاک بکاهد.
بنابراين بهتر است در شخم اراضي شيب دار مديريت بيشتري اعمال نمود.
هدف اين مقاله بررسي اهميت ترازبودن گاوآهن در حين شخم زدن و همچنين جهت مطلوب شخم زدن زمين هاي شيب دار و تاثير آن بر ميزان محصول مي باشد. با ساخت و بهره گيري از چنين وسيله اي مي توان به کشاورزان کمک نمود، تا اين عوامل را راحت تر کنترل کرده و ازصحت انجام آن ها اطمينان يابند. همچنين با استفاده از اين وسيله علاوه بر سود اقتصادي، کشاورزان از اهميت ترازبودن گاوآهن و کشت در راستاي خطوط ترازآگاهي يافته و با استفاده ازروش هاي صحيح خاکورزي و کاشت ، ازفرسايش خاک و ازدست دادن اين سرمايه ي بزرگ جلوگيري کنند.
مواد و روش ها دستگاه ترازسنج
در ابتدا ساخت اين وسيله بسيار ساده به نظر مي رسيد، به طوري که فرض گرديد، با قرار دادن دو عدد ترازسنج حبابي مي توان اين کار را انجام داد، اين فرض درست بود، البته فقط براي زمين هاي کاملاًافقي و بدون شيب ، در صورتي که اکثر زمين هاي کشاورزي داراي شيب هستند. پس بايد وسيله اي ساخته مي شد که تراز بودن گاوآهن را نسبت به سطح زمين بسنجد و ميزان انحراف آن را از حالت تراز به صورت دائمي به راننده گزارش دهد و در صورت زيادتر شدن اين انحراف از حد معيني به راننده هشدار دهد. همچنين در موقعيت هايي که شيب به حد بحراني نزديک شده و احتمال واژگوني تراکتور وجود دارد، به نوعي راننده را مطلع کرده ، تا با احتياط بيشتري عمل شخم زدن را انجام دهد.
دستگاه ترازسنج طوري برنامه نويسي شده که وقتي اختلاف شيب طولي گاوآهن با شيب زمين در حد مطلوب باشد، چراغ نشان دهنده حالت تراز روشن شده و در صورت تراز نبودن دو چراغ جهت دار (شکل ١)، جهت حرکت به منظور تراز شدن را به راننده نشان مي دهند، البته براي استفاده ازاين سامانه ، بايد سيستم مربوط به کشت روي خطوط ترازرا فعال کنيم . در صورت فعال بودن دستگاه در حالت شخم روي خطوط تراز، در هر لحظه ترازبودن يا بهم خوردن حالت تراز طولي گاوآهن را به راننده اطلاع مي دهد و به شخم زمين در روي خطوط تراز، با دقتي بالا کمک مي کند و زمين به طور يکنواختي نسبت به شيب زمين شخم مي
خورد.
قسمت هاي مهم دستگاه ترازسنج
حرکت ترازسنج مستقل ازحرکت گاوآهن يا تراکتور بوده و فقط به شيب و ناهمواري هاي زمين بستگي دارد، بنابراين در هر قسمتي، ازجمله جلوي تراکتور يا عقب تراکتور (مالبند تراکتور) يا بر روي شاسي گاوآهن قابل نصب مي باشد. محل نصب مالبند تراکتور را جهت نصب انتخاب کرديم ، زيرا هر چه فاصله اين قسمت دستگاه تا گاوآهن کمتر باشد، احتمال خطا در سنجش تراز کمتر مي شود. قسمتي ازترازسنج که بر روي شاسي گاوآهن نصب شده ، شامل دو عدد پتانسيومتر، يکي در راستاي حرکت تراکتور وديگري در جهت عمود بر حرکت مي باشد. براي ميرايي ارتعاشات نيز از يک سامانه فنري در قسمت چرخ ها استفاده نموديم .
براي آزادي حرکت وسيله در راستاي افقي و عمودي ازيک مکانيزم لولايي و يک مکانيزم قرقري استفاده نموديم (شکل ٢).
سامانۀ سنجش مورد نظر ازاجزاء زير تشکيل شده است .
مدار الکترونيکي
در مدار اين دستگاه از يک ميکروکنترلر (.........) وبرنامه ......... استفاده شده است ، با استفاده از اين برنامه مي توان بازه هايي را تعيين نمود، که در صورت زيادتر شدن اختلاف مقادير خروجي پتانسيومترهاي سنجش شيب زمين و گاوآهن ، به هم خوردن ترازطولي يا عرضي را به طور جداگانه به وسيله ي چراغ هايي هشدار دهد.
همچنين ازدو عدد نمايشگر، ازنوع صفحه نمايش کريستال مايع که به صورت حرفي بوده استفاده شد، که بر روي گاوآهن نصب شده و ميزان انحراف ازحالت ترازرا نشان داده و راننده مي تواند به کمک آن، گاوآهن را به طور دقيقي ترازنمايد، مثلاًدر صورت بهم خوردن تراز عرضي راننده بايد دسته ي روي بازوي سمت راست را بچرخاند و اين کار را تا زماني ادامه دهد که نمايشگر اختلاف شيب زمين با گاوآهن را صفر نشان دهد.
براي طراحي و ساخت اين سامانه ، نياز به يک مدار الکترونيکي براي دريافت و ذخيره سازي پالس هاي الکتريکي فرستاده شده ازسوي پتانسيومترهاي ١ و ٢ و ۳ و ۴ و ٥ و ٦ مي باشد.
شکل (۳) نماي کلي و چگونگي ارتباط اجزاي تشکيل دهنده اين سامانه را به تصوير مي کشد، که در ادامه به معرفي و ارائه
برخي مشخصات آن ها پرداخته شده است .
منبع تغذيه
منبع تغذيه اين دستگاه قابليت کار با باطري (براي مثال باطري تراکتور) با ولتاژهاي ١٥-٧.٥ ولت را دارا مي باشد، که يک
رگلاتور ازخانواده XX78 پايداري و کاهش اين ولتاژ را در صورت نيازتامين مي کند (شکل ۴).
صفحه نمايش و دکمه هاي کنترلر
صفحه نمايش از نوع صفحه نمايش کريستال مايع به صورت حرفي بوده ، که قابليت نمايش ٢ سطر ١٦ حرفي را دارد (شکل ٥). صفحه نمايش و دکمه هاي کنترلي ابزار ارتباط با کاربر هستند.
کنترلر اصلي
مهمترين بخش در طراحي اين دستگاه کنترلر آن مي باشد، که در واقع يک آي سي ميکروکنترلر ازخانواده AVR به نام Amega16 ساخت کارخانه Atmel است (شکل ٦).
