Değişken düzeyli ekim yapabilen tek dane ekim makinesi tasarımı
Design of single grain seeder that can seed with variable rate
Yazar: PINAR ERCAN YILDIZ
Danışman: PROF. DR. ERDEM AYKAS
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmanın amacı, değişken düzeyli ekim yapmaya yönelik yeni bir kombine pnömatik tek dane ekim makinesi tasarlamaktır.
Değişken düzeyli ekim yapabilen tek dane ekim makinesi ile ürün verimi artırılabilir. Sabit düzeyli tohum ekimi yerine değişken düzeyli ekim yapabilen pnömatik tek dane ekim makinesi kullanmak, optimum tohum kullanımı sağlar.
Bu tasarımda pnömatik tek dane ekim makinesinin ekici düzeninde bulunan düşey ekim diski, dönü hareketini makinenin tarla tekerleği yerine makine üzerine monte edilmiş bir servo motordan almaktadır. Böylece makinenin ekici düzeni gerektiğinde makine ilerleme hızından bağımsız olarak döndürülebilmektedir. 
Bu çalışmada simule edilmiş sanal verim haritaları dikkate alınarak üretim alanları farklı bölgelere ayrılmıştır. Hazırlanan yazılım ile ekim makinesinin tarlada bulunduğu konum belirlenebilmekte ve farklı konumlarda ekim makinesi ekici düzeninde bulunan düşey tohum diski servo motor vasıtasıyla farklı çevresel hızlarda döndürülerek farklı ekim normlarında değişken düzeyli ekim gerçekleştirebilmektedir.
Çıkarılan sanal tarla verim haritalarına bağlı olarak ekim makinesi ile hangi bölgeye ne kadar tsohum ekileceği belirlenmiş (söz konusu bölgede arzulanan ekim normuna uygun) buna göre ekici düzenin hangi bölgede hangi hızda dönmesi gerektiği hesaplanmıştır.
Traktörün konum ve hız verileri, GPS ile traktör üzerinde bulunan ara birime aktarılıp bu verilere göre ekici düzenin dönme hızı otomatik olarak değiştirilmektedir. 
Değişken düzeyli ekim yapabilen tek tane ekim makinesi imalatı bitirildikten sonra denemelere geçilmiştir. Denemeler laboratuvar ve tarla denemeleri olarak iki aşamada yürütülmüştür. 
Laboratuvar denemeleri ile ekim makinesinin performansı saptanmıştır. Laboratuvarda yapılan çalışmalarda mısır, ayçiçeği ve pamuk olmak üzere 3 farklı tohum ile çalışılmıştır. Her bir tohum için denemelerde makine düzde, %5 sağ, %5 sol, %10 sağ, %10 sol meyil derecelerinde, 1 m/s, 1.5 m/s ve 2 m/s ilerleme hızlarında ve farklı sıra üzeri mesafelerde 3'er tekerrürlü olarak gerçekleştirilmiştir.
Laboratuvar ortamında, ekici düzenin farklı dönü hızlarında, makinenin sıra üzeri tohum dağılım düzgünlüğü test edilmiştir. Ayrıca geçiş bölgelerinde makineye akuple edilen servo motorun tepki süreleri ve bu geçişlerde dağılım düzgünlüğündeki sapmalar araştırılmıştır. Laboratuvar ortamında tohum zedelenme oranı da hesaplanmıştır.
Sıra üzeri tohum dağılım düzgünlüğünün saptanması amacıyla yapışkan bant üzerinde yapılan denemelerde, atılan tohumlar arasındaki mesafeler ölçülmüş, anma ekim mesafeleri ve bu değerlerden sapmalar belirlenmiş, kabul edilebilir tohum aralıklarına ait % değerler saptanmıştır. Böylece makinenin tohum dağılım düzgünlüğüne ait performans değerleri ortaya konulmuştur. Laboratuvar denemelerinde kabul edilebilir tohum aralıkları değerleri iyi ve çok iyi olarak sonuçlanmıştır.
Tarla denemelerinde mısır tohumu kullanılmıştır. Deneme tarlası ekime uygun hale getirildikten sonra makine ile tarlaya mısır tohumu ekilmiştir. Tarla denemelerinde, öncelikle simule edilmiş sanal tarla verim haritası oluşturulmuştur. Bu verim haritasına göre makine 3 farklı sıra üzeri mesafede ekim yapacak şekilde GPS ile uyumlu yazılım hazır hale getirilmiştir. Toprak sıcaklığı, toprak batma direnci, toprak bünyesi, toprak nemi, çeki kuvveti, çeki gücü, kuyruk mili gücü, patinaj, tarla çıkış derecesi, ekim derinliği düzgünlüğü, bitki dağılım düzgünlüğü tarla denemelerinde saptanmıştır. Tarla denemelerinde kabul edilebilir bitki aralıkları değerleri çok iyi ve iyi olarak sonuçlanmıştır. 
Sonuç olarak, bu çalışmada hassas tarımda ileri teknoloji kullanılarak değişken düzeyli ekime uygun bir ekim makinesi tasarlanmış ve prototip imalatı gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, ekim makinesi ekici düzeni, tarla tekerleği yerine makine üzerine akuple edilen bir servo motor aracılığı ile tahrik edilerek, makinenin ilerleme hızı ve tarlada bulunduğu konuma göre ekici düşey tohum diskinin dönü hızı değiştirilmiş ve değişken düzeyli ekim yapabilen pnömatik tek dane ekim makinesi geliştirilmiştir. İmal edilen prototip ekim makinesi ile gerek laboratuvarda gerekse tarlada yapılan denemelerde ekim makinesi performans denemelerinde kullanılan standartlar dikkate alındığında, ekim kalitesi ve bitki çıkışı yönünden iyi ve çok iyi derecede sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
The purpose of this research is to design a new single grain seeder that can seed with variable rate.
Yield can be further increased by the use of  single grain seeder with variable rate. In the project, the use of pneumatic single grain seeder  with variable rate cultivation were used with the intention of using less grain to get yield increase and dissemination of this method instead of the constant rate cultivation system.
In the design vertical disc of seeder of single grain seeder get rotation movement from servo motor that will be assembled on machine inspite of existent tractor's wheel. Thus machine's seeder vertical disc in case of necessity can be rotated independent from tractor's going speed.
In this study areas were seperated in different zones attending to in advance prepared field simulated yield map. Seeder machine position were assessed in the field with software that were prepared and seeder vertical disc of seeder machine were rotated with variable rate by servo motor in different zones to implement to variable rate cultivation in different cultivation norm.
According to prepared simulated yield map,  how much grain is needed for which zone  (required suitable cultivation norm on the zone) was determinated  so that the seeder system's speed of rotation was determinated.
Tractor's position and speed datas were transfered to interface by GPS which is on the seeder  and according to these datas seeder rotate speed was changed automaticly.
After manufaturing of the machine the tests were done. The tests were done at two steps as laboratory and  field.
In the laboratuvary tests seeder machine's performance determinated. In the laboratuvary three kinds of seeds as corn, sunflower and cotton seed were tested. For each seed were  tested  when the machine on straight, %5 right, %5 left, %10 right and %10 left gradients ,1 m/s, 1.5 m/s and 2 m/s going speed and also diffirent seed spacing on 3 times.
The machine's different rotation speed of seeder system  row grain distribution uniformity were tested in laboratory environment. And also on transition area where the servo motors were located response duration  and distribution uniformity deviation were examined.
The distance between thrown grain were measured; nominal planting distance and the deviation  of these were  established, acceptable grain distance % rate were determinated with the aim of establishing the row grain distribution uniformity trials on sticky belt. Thus the seeder machine performance of grain distribution uniformity were exposed. In the laboratory tests, seed distribution uniformity evaluation were concluded good and very good.
In the field test corn seed were used. The field was become suitable form , and then the seeding was conducted. Firstly the simulated yield map was prepared. According to this yield map 3 different kind of seed spacing determinated and also GPS and software adjustments were prepared. Soil temperature, soil sinking resistance, soil structure, soil moisture, drawbar strength, draw force, shaft power,  skid, field output degree, sowing depth uniformity, plant distribution uniformity were determinated. In the field tests, the plant distribution uniformity evaluation were concluded good and very good.
Consequently, prototype were manufactured by using the precision agriculture technology with designing proper variable rate seed on the project. For that purpose , seeder system were rotated with servo motor which was placed on the machine instead of wheel, according to speed and posision of tractor seeder system axel rotation speed were changed, therefore pneumatic single grain seeder with variable rate were designed. Considering the standarts used in seeder performance tests, manufatured prototype seeder both  in the laboratory tests and field tests provides the quality and plant output, results which are   good and very good degree.