Salınımlı çalışan tarım makinalarında zemine paralellik sağlayan ayar düzeninin geliştirilmesi ve modellenmesi
Developing and modelling of an adjustment system for oscillatory working agricultural machines to keep them paralell to the ground
Yazar: CANER KOÇ
Danışman: PROF. DR. RAHMİ KESKİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada, salınımlı çalışan tarım makinalarında zemine paralellik sağlayan ayar düzeninin geliştirilmesi ve modellenmesine yönelik bir sistem geliştirilmiştir. Sistem mekanik, hidrolik, elektronik ve yazılım kısımlarından meydana gelen mekatronik bir uygulamadır. Sistemin mekanik, hidrolik ve elektronik aksamlarının bilgisayar ortamında tasarım ve simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen sistemin denemeleri için salınımlı çalışan ve çalışması sırasında tarla düzlemine paralel kalması çok önemli olan tarım makinalarından tarla pülverizatörü esas alınarak, her birinin uzunluğu 5 m olan, mafsallı olarak yataklandırılmış iki kanatlı (sağ ve sol) buma sahip prototip bir makina tasarlanmış ve imal edilmiştir. Geliştirilen prototip makina üzerinde yer alan bumların elektro-hidrolik kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bumların yükseklik kontrolü bumların uç kısımlarına yerleştirilmiş olan ultrasonik mesafe ölçüm sensörlerinden gelen yükseklik verilerine bağlı olarak gerçekleştirilmiştir. Sistemin kumanda programının ve kontrol yönteminin bilgisayar ortamında gerçekleştirilmesi için, Labview 8.2 programı ve NI 6009 veri algılama kartından oluşan bir test düzeneği oluşturulmuştur. Oluşturulan düzenek yardımıyla geliştirilen kontrol programı ve kontrol yöntemi referans alınarak elektronik bir kumanda kartı tasarlanmıştır. Kumanda kartı PIC 16F877 mikrodenetleyicisi tarafından, PIC Basic Pro programlama dilinde yazılan programa göre, sistemi kumanda edecek şekilde tasarlanmıştır. Sistemin tarla ve laboratuar denemeleri gerçekleştirilmiştir. Denemelerde üç farklı zemin (anızlı, tırmıkla işlenmiş, yoncalı), üç farklı hız (3.5 km/h, 4,5 km/h, 6.0 km/h) ve üç farklı yükseklik ayar değeri (60 cm, 80 cm, 100 cm) kullanılmıştır. Denemeler sonucunda elde edilen gözlem değerleri ANOVA tekniği ile değerlendirilmiştir. Grup ortalamaları arasında farklılık çıkması durumunda, farklılığın önemli olduğu alt grupların belirlenmesi için ise Tamhane T2 ve Tukey HSD çoklu karşılaştırma testi kullanılmıştır. Denemelerde bumlardan ölçülen yükseklik ortalamaları arasında istatistiksel olarak bir farklılık gözlenmemiştir (p>0.05). Ancak hızlara göre 4.5 km/h ile 6.0 km/h arasında ölçülen yükseklik değerleri istatistiksel olarak önemli çıkmıştır (p<0,05). Benzer şekilde zeminlere göre yoncalı zemin ile tırmıkla işlenmiş zemin arasında ölçülen yükseklik ortalamaları arasındaki farklılık da istatistiksel olarak önemli çıkmıştır (p<0,05). Geliştirilen sistem, deneme yapılan test koşullarında, prototip makina üzerinde yer alan bumları ayrı ayrı istenilen ayar yüksekliklerinde aktif olarak dengede tutmuştur.

Abstract:
In this thesis, an adjustment system for oscillatory working agricultural machines was developed and modeled to keep the machines parallel to the ground during the field operations. The system is a mechatronic system which is composed of mechanic, hydraulic, electronic and programming parts. The mechanic, hydraulic, and electronic parts of the system were designed and simulated by using computer software programs. For the system experiments, a field sprayer was considered as a basic oscillatory working agricultural machine to which it is very important to keep the sprayer boom parallel to the ground and a special prototype sprayer with two booms (left and right) each has a 5 m width was designed and manufactured . The booms on the sprayer were controlled using an electro-hydraulic system. The control of the boom height was based on two ultrasonic height measurement sensors each was located on the booms end. In order to test the control program and control method in a computer environment, a test mechanism composed of Labview 8.2 and NI6009 data acquisition board was developed. The control program and the mechanism devleoped using a computer was taken as a referance and an electronic control board was developed. The electronic control board was designed to use a PIC 16f877 microcontroller which was programmed using PIC Basic Pro. The test experiments of the system were executed. The field experimens were conducted on three different fields (stubble field, horrowed field, clover field), three different speeds (3.5 km/h, 4,5 km/h, 6.0 km/h) and three different heights (60 cm, 80 cm, 100 cm). The data collected from the field experiments were analyzed using ANOVA technique. Tamhane T2 and Tukey HSD multi comparison test methods were used in case of a difference observed within the sub group means. There was no statistically significant difference among the average boom heights from all experiments (p>0,05). However, the difference in the sprayer boom heights measured between 5 km/h and 6.0 km/h were statiscally significant (p<0,05). In a similar manner, the sprayer boom heights measured on horrowed field and clover covered field showed a statistically significant differences (p<0,05). The developed system, under the test conditions, kept the booms at desired heights dynamically during the field operations.