بخشی از مقاله
چکیده
حدود 90 درصد علوفه خشک در اکثر کشورهای جهان، بسته بندی میشود و در ایران عمدتاً بصورت بسته های مکعبی موسوم به بیل بوده که توسط دستگاه بسته بندی علوفه تهیه میشود . از آنجاکه تراکم پذیری بسته های یونجه نه تنها به واریته، بلوغ و چین برداشت آن بلکه به محتوای رطوبتی شدیداً وابسته است . بسته بندی معمولا در اوایل صبح که مقداری شب نم روی یونجه نشسته است صورت می گیرد و با بالا آمدن خورشید لازم است تراکم بستهها متناسب با محتوای رطوبتی محصول توسط راننده بطور مداوم کنترل گردد. در غیر اینصورت بسته ها یا بیش از حد فشرده میشوند که باعث ایجاد کپکزدگی میگردد و یا کمتر از حد متراکم شدهاند که هزینه حمل و نقل و انبارداری را افزایش میدهد.
در این پژوهش حسگر جدیدی برای اندازهگیری بر خط رطوبت بستههای علوفه جهت استفاده در سامانه کنترل اتوماتیک درجه تراکم بسته های مکعبی، طراحی و ساخته شد . به این منظور با استفاده از امواج فراصوت ٌرطوبت بستههای علوفه پیشبینی شد. این حسگر شامل یک فرستنده و یک گیرنده فراصوت - 40 کیلو هرتز - ، یک موجبر به قطر داخلی سانتی متر10،قطر خارجی 10/5و طول 30 سانتی متر، یک حسگر دما و یک نمایشگر بود. موجبر بصورت عمودی روی بسته های علوفه قرار گرفته وموج تولید شده توسط میکروکنترلر AT Mega 32 بوسیله فرستنده فراصوت در داخل موجبر ارسال شده و پس از برخورد به بستههای علوفه بوسیله گیرنده فراصوت دریافت میشود شدت موج دریافتی به دما و محتوای رطوبتی علوفه وابسته میباشد . با واسنجی شدت موج نسبت به دما مشخص شد با افزایش محتوای رطوبتی بسته های علوفه، شدت موج نیز افزایش میبابد. این حسگر در شرایط دمایی مختلف و در دامنه رطوبتی 12 تا 30 درصد بر مینای وزن تر با ضریب تبیین - R2=0.98 - واسنجی شد.
مقدمه
یونجه گیاه بومی جنوب غربی آسیاست که آن را سلطان گیاهان علوفه ای میگویند، چون ضمن تولید بالا، ارقام مختلف آن با هرآب و هوائی سازگاری دارند . این گیاه اولین گیاهی است که در بهار علوفه می دهد . گیاه یونجه چندساله است و در سال چندین چین می دهد. هر هکتار در سال با توجه به آب و هوای منطقه 4 تا 18 تن علوفه خشک میدهد.
ازدیاد روزافزون جمعیت و صنعتیشدن دامداریها و دامپروریها باعث افزایش سطح زیر کشت یونجه شده است . سیاست واردات و صادرات نیز به گونه ای است که روند این افزایش را تسریع نموده است که در این راستا مکانیزه - کردن مزارع و استفاده صحیح از ماشین آلات رخ مینماید
یکی از اصول مدیریت مزارع علوفهای این است که علوفهها زودتربستهبندی شده و از مزرعه خارج شود تا امکان آبیاری به موقع حاصل شود و در نهایت چین برداشت بیشتری در سال حاصل شود. در مناطق روستایی و دامداریهای سنتی ما متأسفانه به دلیل عدم امکان استفاده به موقع از ماشین آلات مخصوص بستهبندی و جمعآوری علوفه، عملاً میزان ضایعات به صورت ریخت و ریز علوفه بسیار افزایش مییابد. در شرایط مطلوب و مناسب بسته بندی علوفه میزان ضایعات این بخش حدود 2 تا 3/5 درصد قابل کاهش است در حالی که در صورت عدم توجه به این امر تا 35 درصد محصول در طی این مرحله و مرحله انبارداری از بین خواهد رفت.
امروزه در بسیاری از فعالیت های صنعتی در جهان، استفاده از کارگر یا نیروی انسانی جای خود را به نیروی مکانیکی بخشیده است. سیستمهای مکانیکی خودکار قادرند ساعت های زیادی بکار گرفته شوند بدون اینکه خسته شوند و کاری که به آنها واگذار می شود را بسته به خصوصیتشان به دقت به انجام رسانند . بخش کشاورزی نیز همچون بخش صنعت نیاز مبرمی در بکارگیری سیستمهای خودکار دارد.
روشهای مختلفی برای جمعآوری و نگهداری علوفه بکار می رود. حدود %90 علوفه خشک در اکثر کشورهای جهان، بسته بندی میشود و در ایران عمدتاً بصورت بسته های مکعبی موسوم به بیل بوده که توسط دستگاه بسته - بندی علوفه تهیه میشود. در این روش علوفهای درو شده را تا رسیدن به یک رطوبت مطلوب که معمولاً %20 بر مبنای وزن تر است توسط دستگاه ردیف کن شانه ای زیر و رو می کنند و سپس توسط دستگاه بستهبند، علوفه را به بستههای مکعبی و استوانهای بصورت فشرده در میآورند.
بستهبندی یونجه در رطوبت کمتر از %20 منجر به ریزش بیشتر محصول میشود. در مدیریت برداشت در برخی مناطق برای به حداقل رسانیدن تلفات محصول معمولا عمل بستهبندی یونجه در ساعات ابتدایی و انتهایی رو ز که درصد رطوبت یونجه به دلیل وجود شبنم و رطوبت نسبی هوا مناسب است، انجام میشود. از آنجاکه تراکم پذیری بستهای یونجه به محتوای رطوبتی، بلوغ و چین برداشت آن شدیداً وابسته است لازم است تراکم بسته ها متناسب با محتوی رطوبتی محصول توسط راننده دائما کنترل گردد . در غیر اینصورت بستهها یا بیش از حد فشرده می - شوند که باعث ایجاد کپکزدگی میگردد و یا کمتر از حد متراکم شده اند که هزینه حمل و نقل و انبار داری را افزایش میدهد. در حین کار در اوایل صبح با بالا آمدن آفتاب و زایل شدن اثر شبنم رطوبت یونجه به مرور کاهش مییابد و راننده باید در دفعات متعدد اقدام به تنظیم مقدار فشردگی معین توسط دستگاه نماید . این کار باعث توقف دستگاه و صرف وقت زیادی می شود و از طرفی به مهارت و مسئولیتپذیری راننده بر می گردد . بنابراین ساخت یک حسگر رطوبت جهت اندازه گیری رطوبت بسته های علوفه ضروری به نظر می رسد.
به طور کلی میتوان ضرورت ساخت یک حسگر رطوبت را برگرفته از موارد زیر دانست:
1 -جلوگیری از کپکزنی علوفه و حفظ کیفیت آن با تنظیم فشردگی مناسب برای بستهها،
2 -کاهش هزینههای حمل و نقل و نگهداری با دستیابی به بستههای متراکمتر و
3 -افزایش زمان بستهبندی علوفه در یک روز کاری - افزایش بازده کاری - .
مواد و روشها
حسگر رطوبت با استفاده از امواج فراصوت
امواج فراصوت مانند هر موج دیگری پس از برخورد به سطح مشترک ماده و محیط مقداری از آن منعکس شده و مقداری هم از آن عبور می کند . اکثر روش های فراصوتی بر دو اساس عبور یا انعکاس امواج از درون و یا سطح ماده استوارند.
براساس روش عبوری نمونه بین فرستنده و گیرنده فراصوت قرار می گیرد و با تحلیل میرایی دامنه با سرعت موج عبوری از نمونه، محتوای رطوبتی نمونه برآورد می شود. در روش انعکاس، نمونه مقابل فرستنده و گیرنده فراص وت قرار میگیرد و موجی توسط فرستده ارسال شده و بوسیله گیرنده دریافت می شود که با تغییر سرعت یا میرایی موج دریافتی نسبت به تغییرات محتوای رطوبتی علوفه میزان رطوبت علوفه بدست میآید.
طراحی و ساخت حسگر رطوبت فراصوتی در حالت بازتابش
حسگر رطوبتی فراصوت ساخته شده از قسمتهای زیر تشکیل شده است:
- 1 منبع تغذیه
- 2 ترانسدیوسرهای فراصوت 40کیلوهرتز
- 3 مدار الکترونیکی
- 4 موجبر
- 5 حسگر دما
- 6 نمایشگر
در شکل - 1 - روندنمای حسگر ساختهشده نشان داده شده است.
شکل-1روندنمای حسگر رطوبت فراصوتی در حالت بازتابشی.
