بخشی از مقاله
چکیده
طی یک پژوهش، سامانه خودکار الکترونیکی درجه بندي میوه طراحی و ساخته شد و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفت. دستگاه شامل دو بخش الکترونیکی و مکانیکی است که طی آن میوه ها بر اساس وزن و توسط یک حسگر بار 30 نیوتنی و مدار کنترلی که اختصاصا بدین منظور طراحی شد توسط عملگرهاي مکانیکی در سه دسته جداسازي می گردد. براي بررسی عملکرد دستگاه جداکننده از دو نوع میوه سیب و کیوي با ضریب کرویت متفاوت، در سه سطح شیب ورودي و پنج سطح زمان تنظیم شده براي حسگر استفاده شد. طی یک بررسی آماري مشخص شد که اثرات اصلی هر سه عامل شکل میوه، شیب ورودي و مدت زمان تنظیم شده براي حسگر بطور معنی دار بر عملکرد دستگاه موثر بودند.
اما مهمترین عامل مدت زمان حسگر بود که اثرات متقابل آن نیز بطور معنی دار بر عملکرد دستگاه موثر بود. بهطوريکه میتوان با تنظیم بهینه تایمرها در داخل برنامه پی.ال.سی و از طریق محاسبه دقیق زمان عبور میوه از روي مانع و عبور میوه از دریچهها زمان لازم براي جداشدن هر میوه را کاهش ودر نهایت عملکرد دستگاه را افزایش داد. نتایج آزمایش نشان داد که بیشینه عملکرد دستگاه براي کیوي در شیب ورودي 50 درجه و زمان 1 ثانیه برابر با 872/40 - تعداد/ ساعت - میباشد.
مقدمه
با افزایش تولید محصولات کشاورزي در کشور جداسازي کیفی محصولات و به ویژه میوهها بر اساس شاخصهاي کیفی نظیر اندازه، وزن و رنگ از اهمیت خاصی برخوردار خواهد بود. امروزه این عمل در بین مرحله برداشت تا فروش محصول به صورت خردهفروشی عموما بوسیله نیروي انسانی انجام میپذیرد. صرفه نظر از دقت کم در جداسازي توسط انسان و نیز احتمال اعمال صدمات مکانیکی به محصول، هزینه قابل ملاحظه این فرآیند استفاده از سیستمهاي مکانیزه را موجه ساخته است.
همچنین بستهبندي صحیح محصولات نیز منوط به دستهبندي محصول بر اساس اندازه میباشد، که یکی از روشهاي آن جداسازي بر اساس وزن است. ایران یکی از بزرگترین تولید کنندگان میوه و سبزیجات در خاورمیانه است به طوريکه با تولید حدود 4/4 میلیون تن مرکبات در سال 1385 مقام هشتم جهان را به خود اختصاص داده است - طباطبايکلور و هاشمی، . - 1387 با توجه به این میزان تولید، مدیریت بعد از برداشت این محصولات ارزشمند به ویژه جداسازي آنها بر اساس ویژگیهاي کیفی بسیار ضروري است.
زیرا اغلب محصولات به طور طبیعی از لحاظ اندازه و عوامل مربوط به رسیدگی مانند رنگ و سفتی متفاوت می باشند. برداشت میوه ها خصوصا برداشت مکانیکی، ناخالصی و غیریکنواختی خواص فیزیکی - مانند اندازه و رنگ - محصول را افزایش می دهد، لذا درجه بندي میوه ها وسبزي ها بر اساس اندازه امري ضروري به نظر میرسد - فلوز1 ، . - 1990 دستگاههاي درجهبندي موجود در کشور از نوع مکانیکی و عمدتا از نوع غلطکی شیار دار هستند که فاصله شیارها به تدریج براي درجات مختلف افزایش مییابد و میوهها را براساس اندازه آنها درجه- بندي میکند.
اغلب دیده میشود که در این سیستمها، میوهها در بین غلطکها له میشوند، درحالیکه چندین کارگر بر کار آنها نظارت دارند. در ضمن در این دستگاهها، به تعداد زیادي غلطک نیاز است که علاوه بر طول زیاد دستگاه، هزینه اولیه و نگهداري آنرا نیز افزایش میدهد. - طباطباییکلور و هاشمی، . - 1387 با توجه به نیاز موجود به دستگاههاي جداساز با مبناي الکترونیک که در آن بسیاري از معایب روشهاي مکانیکی حذف میگردد، به نظر میرسد که تحقیق در این زمینه به ویژه در داخل کشور ضروري است.
بر این اساس پس از مروري بر تحقیقات انجام شده در زمینه روشهاي جداسازي محصولات - طباطباییکلور و هاشمی، ;1387 لرستانی و همکاران، - Riyadi et al, 2007;jarimopas et al, 2007;1385 و بررسی مکانیزمهاي مورد استفاده در دستگاههاي ساخته شده - Hoover and Codding, 1976; Husome et al, 1978; Chamberlin - and Irving, 1978 اقدام به طراحی و ساخت یک واحد جداسازي الکترونیکی شد. هدف از این تحقیق، طراحی وساخت یک دستگاه جداکننده میوه بر اساس وزن و سپس تعیین تاثیر برخی پارامترهاي میوه و ماشین بر عملکرد دستگاه می باشد، تا بهترین شرایط براي دستیابی به عملکرد بالاي دستگاه حاصل گردد.
مواد و روش ها
طراحی وساخت دستگاه
مبناي جداسازي در این دستگاه وزن میوه است و در آن از یک حسگر بار با ظرفیت 3 kgf براي اندازه گیري وزن استفاده شده است. طراحی وساخت دستگاه جداساز بر اساس وزن شامل طراحی و ساخت اجزاي اصلی آن میباشد. شکل - 1 - نمودار جریانی مراحل تغذیه، انتقال، اندازهگیري و جداسازي را نشان میدهد. اجزا اصلی دستگاه عبارتند از سیستم انتقال، سیستم توزین،سیستم کنترل و مکانیزم جداکننده محصول.
سامانه انتقال محصول
سامانه انتقال محصول به صورت یک سطح شیب دار با لبههایی در طرفین آن به شکل ناودانی طراحی شد. عرض و ارتفاع لبه ناودانی با بررسی تحقیقاتی که روي سیب و پرتقال صورت گرفته بود - شفیعی، 1386و اسماعیلی جوکندان، - 1388، به ترتیب11و 3 سانتی متر در نظر گرفته شد. براي اینکه میوهها به صورت تکدانه و در زمان مشخصی که سامانه کنترل آنرا تعیین میکند وارد قسمت توزین شود یک شیار با عرض9 cm و ضخامت 2 mm در فاصله 3 سانتی متري تا نقطه انتهاي سطح شیبدار در نظر گرفته شد، که یک ورق با ابعاد 5 cm 9 و ضخامت 1میلیمتر در داخل این شیار توسط یک موتور خطی بالا و پایین میرود که بیشینه ارتفاع لبه بالاي این ورق از کف ناودانی با توجه به کورس رفت و برگشتی موتور 2 cm است. لذا این ناودانی به صورت یک مانع حرکت آن جلوگیري میکند و در زمان لازم توسط سامانه کنترل به سمت پایین حرکت کرده و میوه روي سطح شیب دار به قسمت توزین میغلتد. ضمنا در زیر این ناودانی یک پایه از جنس لوله توخالی که در انتهاي آن یک پیچ و مهره قرارگرفته است، استفاده شد تا امکان تنظیم شیب ورودي فراهم گردد.
سامانه توزین
براي طراحی قسمت توزین ابتدا یک قاب فلزي با استفاده از نبشی فولادي20 30 با طول 13و عرض 11 سانتی متر ساخته شد. حسگر وزنی در راستاي طول این قاب به نحوي قرار گرفت که یک سر آن به نقطه وسط ضلع کوچک قاب توسط دو پیچ ثابت شد. براي انتقال وزن میوه به روي سر دیگر حسگر بار از دو صفحه استفاده شد که این دو صفحه با ابعاد 10/5cm 12/5روي هم قرار گرفته و در امتداد ضلع کوچکتر به یکدیگر لولا شدند.
صفحه زیرین به سر دیگر حسگر متصل شد و صفحه رویی به طور آزاد میتواند با نیرویی که از طرف موتور خطی به آن وارد میشود به سمت سطح شیب دار خروجی و مکانیزم جداکننده شیب پیدا کند و میوه را به آن قسمت هدایت کند. موتور به نحوي در زیر صفحه قرار گرفت که محور آن در فاصله 2سانتیمتري نسبت به نقطهاي که دو صفحه به هم لولا شدهاند، به صفحه رویی نیرو وارد میکند که با توجه به کورس 2سانتیمتري موتور صفحه میتواند در حالت بیشینه 45 درجه شیب پیدا کند.
