Süt sağım makinalarının test edilmesi için elektronik bir vakum-nabız kayıt cihazı tasarımı ve geliştirilmesi
The design and development of an electronic vacuum-pulse recorder for testing milking machine
Yazar: YUNUS YARAR
Danışman: PROF. DR. HALİL ÜNAL
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Süt sağım makinelerinde kaliteyi ve standartları yükseltmek, sağmal hayvanlarda meme hastalıklarının önüne geçebilmek, sağlıklı ve yüksek süt verimi sağlayabilmek için sağım makinası elemanlarının kontrolünün değişik test cihazları ile ölçülmesi gerekir. Test cihazların çoğu kuru koşullarda, çok azı ise ıslak veya dinamik koşullarda, genellikle de iki ölçüm noktasından vakum-nabız kayıtlarını alabilmektedir. Bu çalışmada, sağım ekipmanlarını ve sağım rutinlerini daha iyi analiz etmek için pulsatör veya sağım ünitesindeki belirli noktalardan vakum-nabız kayıtlarını alabilecek, taşınabilir yapıda elektronik bir cihaz tasarımının gerçekleştirilmesi ve bu cihazın uygulamada diğer kayıt cihazları ile karşılaştırtılarak performansının belirlenmesi amaçlanmıştır. 
Tasarlanan cihaz, 4 adet basınç sensörü kanalından 32 bit işlemci aracılığıyla analog dijital dönüşüm yapabilmektedir. Ortaya çıkan 6 kb/s'lik data SD Kart üzerine kaydedilerek bilgisayar ortamına alınmaktadır. Cihazın enerji gereksinimi Li-Ion pil ve şarj devreleriyle sensör ve arabirimlerin güç ihtiyacı karşılanmıştır. Hayuka ismi verilen tasarım cihazının performansı, pnömatik pulsatörlü seyyar bir süt sağım makinasında, sektörde en çok kullanılan iki farklı marka kayıt cihazı (Exendis-PT V ve GEA-Pulsotest Comfort (V 1.2)) ile paralel olarak bağlanarak vakum-nabız frekans verileri karşılaştırılmıştır. PT V ve V 1.2 cihazlarında ikişer sensör kanalı, Hayuka cihazında ise 4 sensör kanalı olduğundan, cihazların istatistiksel olarak karşılaştırılabilmesi için, Hayuka cihazının 1-2 nolu kanalına Hayuka-A, 3-4 nolu kanalına ise Hayuka-B ismi verilmiştir. Böylece deneylerde 4 farklı cihaz, sağım makinasının 2 farklı sistem vakum basıncında (44 ve 50 kPa) ve her vakumun 9 farklı nabız sayısında (sırasıyla 60, 90, 120, 150, 180, 200, 240, 260 ve 300 dk-1) toplamda 13 adet vakum ve nabız frekans ölçümleri yapılmıştır. Araştırma sonuçlarında bu nabız frekanslarının 5 tanesi değerlendirilmiştir. 
Elde edilen karşılaştırmalı test sonuçlarına göre, hem 44 hem de 50 kPa sistem vakum deneylerinde 4 cihazın maksimum nabız vakumu değerlerine ait varyans analizleri incelendiğinde cihaz adı, kanal no, NS set değerleri ile cihaz adı x kanal no, cihaz adı x NS set, kanal no x NS set ve cihaz adı x kanal no x NS set interaksiyonlarının % 1 olasılık düzeyine göre önemli olduğu görülmüştür. Hayuka-A ve Hayuka-B cihazlarının (1) maksimum nabız dodası vakumu, (2) ölçülen nabız sayıları, (3) nabız oranları, (4) maksimum vakum evresi ve (5) minimum vakum evresi değerlerinin varyans analizleri ve interaksiyon sonuçlarına göre PT V ve V 1.2 cihazları ile çok büyük oranda benzer sonuçları elde ettiği göstermiştir.

Abstract:
In order to increase the quality and standards in milking machines, to prevent udder diseases in dairy animals, and to ensure healthy and high milk yield, the control of the milking machine elements should be measured with different test devices. Most of the test devices are able to take vacuum-pulse records from two measurement points in dry conditions, very few in wet or dynamic conditions. In this study, it is aimed to design a portable electronic device that can take vacuum-pulse records from certain points in the pulsator or milking unit in order to better analyze the milking equipment and milking routines and to determine the performance of this device by comparing it with other recording devices in practice.
The designed device can perform analog to digital conversion through a 32 bit processor through 4 pressure sensor channels. The resulting 6 kb/s data is recorded on the SD Card and taken into the computer environment. The energy requirement of the device was met by the Li-Ion battery and the charging circuits, and the power requirement of the sensors and interfaces. The performance of the design device named Hayuka was connected in parallel with two different brands of recording devices (Exendis-PT V and GEA-Pulsotest Comfort (V 1.2)) in a portable milking machine with pneumatic pulsators and vacuum-pulse frequency data were compared. Since PT V and V 1.2 devices have two sensor channels and Hayuka device has 4 sensor channels, channel 1-2 of the Hayuka device is named Hayuka-A and channel 3-4 is named Hayuka-B in order to compare the devices statistically. Thus, in experiments, 4 different devices were used at 2 different system vacuum pressure of the milking machine (44 and 50 kPa) and 9 different pulse rates of each vacuum (60, 90, 120, 150, 180, 200, 240, 260 and 300 min-1, respectively), A total of 13 vacuum and pulse frequency measurements were made. In the results of the research, 5 of these pulse frequencies were evaluated.
According to the comparative test results obtained, when the variance analysis of the maximum pulsation chamber vacuum values of 4 devices in both 44 and 50 kPa system vacuum experiments are examined, device name, channel number, NS set values and device name x channel number, device name x NS set, channel no x NS set and device name x channel no x NS set interactions were found to be significant compared to 1% probability level. Variance analysis and interaction of (1) maximum pulsation chamber vacuum pressure, (2) measured pulsation rates, (3) pulsator ratio, (4) maximum vacuum phase and (5) minimum vacuum phase values of Hayuka-A and Hayuka-B devices showed that it obtained very similar results with PT V and V 1.2 devices.