طراحی، ساخت و ارزیابی یک مبدل مکانیکی به منظور اندازه گیری لحظه ای دانه بندی خاک زراعی

ساخت سیستم هایی که خواص فیزیکی و مکانیکی خاک را به صورت آنی و مداوم حس می کنند، ابزار مفیدی را برای دست یابی به اطلاعات ارزان قیمت و سریع درباره حالت کنونی خاک و مدیریت آتی خاک در زمینه کشاورزی دقیق، فراهم می کنند. هدف از این تحقیق، طراحی، ساخت و ارزیابی یک مبدل ساده برای اندازه گیری آنی دانه بندی خاک زراعی به وسیله تعیین رفتار کرنش دینامیکی تیغه های فنری در آزمایشات مزرعه ای می باشد. اندازه گیری کرنش دینامیکی تیغه با استفاده از کرنش سنج های نصب شده روی تیغه فنری و مدارات الکتریکی مربوطه، انجام شد. سیگنال های دریافتی از این کرنش سنج ها به وسیله یک سیستم اکتساب داده دریافت، ذخیره و تحلیل گردید. سپس نتایج به دست آمده از تحلیل سیگنال های اخذ شده در مزرعه و نتایج حاصل از الک استاندارد به هم مرتبط شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که ولتاژ خروجی مبدل با افزایش قطر خاک دانه ها افـزایش یافته و رابطه بین قطر خاک دانه ها و ولتاژ خـروجی از مبدل را می توان با یک معادله خطی بهصورت d= 13.827v-33.536 تخمین زد به طوریکه ضریب تبیین معادله برابر 0.93 حاصل شد. با میانگین گیری از ولتاژهای اخذ شده و قراردادن آن در معادله، قطر میانگین وزنی به دست آمد. قطر میانگین وزنی محاسبه شده با دستگاه مبدل مکانیکی به میزان تقریبی%25 نسبت به قطر میانگین وزنی به دست آمده با آنالیز الک استاندارد، بزرگتر بود. به منظور بررسی تاثیر سرعت حرکت و عمق کار آزمایشــاتی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار طراحی شد. عمق حسگر در سه سطح و سرعت حرکت نیز در سه سطح مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصـل از تجزیه واریانس نشان داد که سرعت و عمق به طور مستقل روی عملکرد مبدل تاثیر می گذارند. سرعت حرکت با مقدار 8.62=f تاثیر بسیار کمی روی عملکرد مبدل تیغه ای می تواند داشته باشد، اما عمق کار با مقدار 199.89=f تاثیر قابل توجهی بر عملکرد آن دارد. همچنین نتایج حاصل از ارزیابی تاثیر عمق و سرعت نشان داد که با افزایش سرعت پیشروی و عمق کاری مبدل، نیروی افقی وارد بر تیغه ها افزایش می یابد. به منظور کاهش تاثیرات نیروی اینرسی توده خاک ناشی از سرعت های بالاتر از سرعت بحرانی و همچنین جلوگیری از تغییر شکل پلاستیک و یا شکست تیغه ها در سرعت های بالا، سرعت 5 به عنوان سرعت بهینه انتخاب شد. همچنین برای جلوگیری از وارد شدن نیروی بیش از حد به تیغه ها و با در نظر گرفتن عمق نفوذ ریشه محصولات مختلف دستگاه مبدل با عمق mm 70 کالیبره شد.