ekim makinalarında elektronik tabanlı tohumlar arası uzaklık ölçme

Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
EKİM MAKİNALARINDA ELEKTRONİK TABANLI TOHUMLAR ARASI UZAKLIK
*
ÖLÇME SİSTEMİ
Electronıc-Based Measurement System In Drılls For Seed Spacıng Measurements
Kadir YİĞİT
Tarım Makinaları Anabilim Dalı
Zeliha B. BARUT
Tarım Makinaları Anabilim Dalı
ÖZET
Bu araştırmada, tek tohum ekim makinasında, ardışık düşen tohumlar
arası uzaklığı kolay ve hassas bir şekilde ölçebilen elektronik tabanlı bir ölçme
sistemi geliştirilmeye çalışılmıştır. Geliştirilen elektronik tabanlı ölçme sistemi,
makinadan atılan ve serbest düşen tohumları algılayıcılar vasıtasıyla algılamıştır.
Bu algılamayla, elektronik ölçme sistemi içinde bulunan mikrokontroller ünitesi
yardımıyla zaman geçişleri belirlenmiştir. Mikrokontroller ünitesinde tasarlanan
program yardımıyla ardışık düşen tohumların zaman farkları mesafeye
dönüştürülüp, bu ünitede bulunan seri port yardımıyla bilgisayara aktarılmıştır.
Denemelerde kontrol faktörü olarak yapışkan bant sistemiyle ölçülen sıra
üzeri tohum aralığı verileri kullanılmıştır. Toplanan sıra üzeri tohum aralığı verileri,
tek tohum ekim makinasının etkinliğini ortaya koyacak ortalama sıra üzeri tohum
aralığı, tohum aralıklarının standart sapması ve varyasyon katsayıları değerlerinin
hesaplanmasında kullanılmıştır.
Karşılaştırılan iki test sisteminin sonuçları arasında varyans analizine göre
istatistiksel olarak %1 önem seviyesinde farklılık belirlenmiştir. Bu farklılık ilerleme
hızı ve dane atım frekansına bağlı olarak değişmiştir. Elektronik tabanlı ve
yapışkan bant ölçüm sisteminde elde edilen tohum aralıkları değerlerinin regrasyon
2
katsayısı (R ) 0.774 olarak bulunmuştur. Bu değer, elektronik tabanlı bir ölçme
sisteminin ardışık düşen tohumlar arası uzaklığı kolay ve hassas bir şekilde
ölçebileceğini ortaya koymaktadır.
Anahtar Kelimeler: Ekim Makinaları, tohumlar arası uzaklık, algılayıcılar,
mikrokontroller
ABSTRACT
In this study, an electronic-based measurement system is used in order to
determine the seed spacing uniformity in the single seed drill. The sensor located
on the drop point of measurement unit of a planter is connected to a computer
system the spacings of the dropped seeds are measured on time scale. These
measured time data are calculated as seed spacings by a computer programmer.
The results, obtained on electronic-based measurement system, are compared
with the results of spacing uniformity on the grease belt under the same working
conditions and the time differences are transferred to a computer via serial port.
*Yüksek Lisans Tezi - MSc. Thesis
39
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
The data measured on the band with grease are used as a control factor.
The collected data of seed spacing are used to calculate the performance of single
seed drill, which gives average seed spacing, standard deviation and coefficient of
variation in seed spacing.
Statistically 1% significant difference is found between the results of the
two measurement systems (grease belt and electronic-based measurement
systems) when variation analyzing is applied. The difference in variation analyzing
results changes depending on forward velocity and seed drop frequency. The
regression coefficient of the value of seed spacing as a result of electronic-based
2
measurement and grease belt system is calculated (R ) 0.7735. The regression
coefficient result shows that the two systems are correlated and it shows the
reliability of the electronic-based measurement system.
Key words: Drill, seed Spacing, Sensor, micro-controller
Giriş
Modern tarım; kaynağa dayalı üretimden, teknoloji ve organizasyona dayalı
üretime geçişi ifade eder. Bu süreçte tarımsal mekanizasyon kavram olarak,
tarımsal üretim işlemlerinin mekanik araçlarla yapılmasıdır. Bir başka deyişle
tarımsal mekanizasyon; toprak işleme, ekim, dikim, gübreleme, sulama, bitki
koruma, hasat, harman gibi üretim işlemlerini hızlandıran bir üretim teknolojisidir.
(Yavuzcan ve ark., 2001). Üretimin artırılması demek; birim alandan daha çok ürün
elde etmek demektir. Bunun için birim alandaki bitki sayısının artırılması ve her
bitkinin yararlanabileceği "Yaşama Alanının" küçültülmesi gerekir. Ancak bir bitkinin
yaşama alanı ise istenildiği kadar küçültülemez. Çünkü her bitkinin gelişebilmesi
için yeteri kadar ışık, hava, nem, sıcaklık ve besin maddelerini sağlayabilecek
optimum bir yaşama alanına ihtiyacı vardır (Barut, 2006). Optimum yaşam alanı
için tohumların sıra üzeri uygun aralıklarla bırakılması gerekmektedir. Özelikle
pamuk, mısır, soya, ayçiçeği gibi çaba bitkilerinin ekiminde sıra üzeri tohum
aralıkları büyük önem taşımaktadır (Kumar ve Durairaj, 2000).Üreticinin bir ekim
makinasını ekim öncesi istenilen değerlere göre ayarlaması, ekim esnasında bazı
değerleri görebilmesi, kötü performans durumunda üreticiyi uyarması ve bu
değerleri kaydetmesi verim açısından önemlidir.
Sanayide ve endüstriyel üretimin birçok evresinde elektronik ve
mikroişlemci tabanlı cihazlarla iç içe yaşıyoruz. Bu cihazlar aynı zamanda çok
düşük hatayla çalışmakta, yüksek verim elde edilmekte ve herhangi bir makinanın
düzgün ayarda çalışıp çalışmadığı test edilebilmektedir. Bu teknoloji, tarımda
tohum ekiminde, tohumların düzgün şekilde ve düzgün aralıklarla toprağa
yerleştirilmesi açısından önemlidir. Bu tür cihazların otomatik olarak çalışmasını
sağlamak için algılayıcı ve dönüştürücü adı verilen devre elemanlarından
faydalanılır. Günümüzde bütün küçük nesneleri algılayabilecek algılayıcılar imal
edilmiştir. Algılanan bu nesneler kolaylıkla mikroişlemciyi uyaracak elektronik
sinyallerine dönüştürülebilir (Raheman, ark., 2003).
40
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
Materyal
Mikrodenetleyiciler ve Max232
Basit bilgisayar olarak tanımlayabileceğimiz mikrodenetleyici bu çalışmada
fiber optik algılayıcıdan gelen veriyi toplama, saklama, hesaplama ve istenilen
noktaya veri gönderme işleminde kullanılmıştır. Dünyada çeşitli firmalar tarafından
değişik isimlerde mikrodenetleyiciler üretmekle beraber uygulamada daha çok
8051 ve 8052 seri mikrodenetleyici ailesi kullanılmaktadır. Bu çalışmada 8052
ailesinden Atmel tipi AT89S8252 mikrodenetleyici entegresi kullanılmıştır (Axelson,
2000).
Çalışmada kullanılan algılayıcılardan gelen lojik 1 seviyesindeki bilgiler 1418 volt arası, lojik 0 seviyesinde ise 0-3.2 volt değerindedir. Bu değerler
bilgisayara, mikrodenetleyicilere, kumanda panosuna ve göstergelere zarar
verebilir. Bu nedenle çok yaygın olarak kullanılan MAX-232 entegresi kullanılmıştır.
Şema ve baskı devre çizimleri labcenter elektronik firmasının tasarladığı Proteus 6
Lite programıyla yapılmıştır. Mikrodenetleyici entegresinin işlev ve programını
tasarlamak içinde Bascom programı kullanılmıştır.
Karşılıklı Fiber-Optik Fotesel Algılayıcı
İnfra firması tarafından imal edilen ve araştırmada kullanılan bu algılayıcı
da; butonla ayarlanan algılama, yüksek hassasiyet, yüksek anahtarlama frekansı,
dar alanlarda kullanım kolaylığı, yüksek performans, 10mm genişlik, 600mm
maksimum algılama mesafesi, saydam cisim algılanması için yüksek çözünürlük,
OFF-Delay zamanlayıcı, Light-ON yada Dark-ON çalışma, bitişik çalışabilme
özelliği, ters polarite, kısa devre korumalı ve güçlendirilmiş gibi teknik özellikleri
bulunmaktadır. Ölçüm setinde 2 adet karşılıklı fiber-optik algılayıcı kullanılmış olup
tohumların geçebileceği alanlar taranmıştır.
Hava Emişli Hassas Ekim Makinası ve Kullanılan Tohumlar
Denemelerde Ç.Ü.Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü atölyesinde
bulunan Sönmezler PM-01 model hava emişli, 4 sıralı hassas ekim makinasının bir
ünitesi kullanılmıştır. Değişik tür ve cinslerdeki bitki tohumlarını istenilen sıra üzeri
aralığında ekebilecek şekilde imal edilen makinanın ekici ünitesi delikli, düşey
tohum plakasından oluşmuştur.
Çalışmada delik çapı 5 mm olan 4, 8 ve 16 delikli tohum plakaları
kullanılmıştır. Ekim makinası 80 mbar basınç uygulanmış olup 3 farklı sıra üzeri
tohum aralığında çalışılmıştır. Bu aralıklar 10.75, 21.5 ve 43 cm’dir. Çalışmada
Çukurova yöresinde tarımı yoğun yapılan mısır bitkisi tohumları kullanılmıştır.
Tohumlara ilişkin bazı fiziksel özellikler Çizelge 1’ de verilmiştir.
Çizelge 1. Denemelerde kullanılan tohumların bazı fiziksel özelikleri
Boyutlar (mm)
KO
BDA
Tohum
(%)
(g/1000 toh.)
a
b
c
Mısır
9.85 ± 0.36 8.16 ± 0.46 4.79 ± 0.28 73.86
272.24
a: Tohum uzunluğu, b: Tohum genişliği, c: Tohum kalınlığı, KO: Küresellik oranı
41
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
Yöntem
Çalışmada oluşturulan elektronik tabanlı ölçüm düzeni hassas ekim
makinası, mikrokontroller ünitesi, tohum algılama ünitesi, bellek ünitesi ve
bilgisayar gibi ana kısımlardan meydana gelmektedir (Şekil.1).
Has.
Ekim
Mak.
Serbest
Düşen
Tohuml
ar
Tohum Algılama Ünitesi
Bilgisa.
MCU
Mikrokontroller
Ünitesi
Bellek
Ünitesi
AT89S8252
Şekil 1. Elektronik tabanlı tohumları arası uzaklık ölçme test cihazı blok şeması
Ekim makinasından serbest şekilde düşürülen tohumlar, algılama ünitesine
karşılıklı olarak yerleştirilen fiber-optik algılayıcı tarafından algılanmıştır.
Algılayıcıdaki tohumla ilgili veriler ve bilgiler, tasarlanan uygun programla
mikrokontrol ünitesinde değerlendirilmiştir. Her ünitenin ayrı bir görevi olup
görevleri ve elektronik devre çizimleri aşağıda açıklanmıştır.
42
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
Mikrokontroller ve Tohum Algılama Ünitesi
Mikrokontreller ünitesine Atmel tipi AT89S8252 tipi entegre kullanılmıştır.
Geliştirilen test cihazı hassas ekim makinasından serbest şekilde düşen tohumu
sayma, düşen ardışık tohumları arası uzaklığı hesaplama ve uzun süreli tohumsuz
geçişlerde operatörü uyarma işlemini yapmaktadır.
Tohum algılama ünitesinde fiber optik algılayıcı amfisi ve karşılıklı fiber
optik kablo kullanılarak ekim makinasından geçen tohumlar algılanmıştır.
Algılamanın hassasiyetini arttırmak için 2 adet fiber optik algılayıcı ve 2 adet
karşılıklı fiber kablo kullanılmıştır. Algılama sonucunda anfi devresi bir gerilim
üretmiş olup bu gerilim mikrokontrollerı tetiklemiştir.
Kontrol Ünitesi, Bellek Ünitesi ve Bilgisayar
Mikroişlemcideki ve bellekteki veriler, RS-232 den bilgisayarın seri portuna
gelmekte ve Bascom 2.0 programında bulunan Terminal Emilatör menüsünden
gözlenmektedir. Gösterdiği değerler kartta tasarlanan programla istenilen yere,
istenilen dosya isminde ve text uzantılı şekilde kayıt edilmektedir.
Ekim Makinası Deneme Düzeni
Bu çalışmada tasarlanıp geliştirilen elektronik tabanlı ölçüm cihazının
kullanabilirliğini test etmek için, ekim makinası deneme düzeneğinden
yararlanılmıştır. Bu düzenekte tohumlar arası uzaklık, elektronik tabanlı test cihazı
ile belirlenirken aynı anda yapışkan bant sistemiyle de ölçülebilmiştir.
Elektronik Tabanlı Ölçüm Sistemindeki Algılayıcıların Yerleştirilmesi
Çalışma yapılan elektronik tabanlı ölçüm sisteminin algılayıcı ünitesi iki
fiber-optik sensörden oluşmuştur. Algılayıcı ünite ekici ünitenin alt kısmına,
tohumun serbest düştüğü yapışkan bant sisteminin üstüne, algılayıcıların kayıpsız
olarak algılayabileceği seviyede yerleştirilmiştir. Algılayıcılar kısmında bulunan fiber
kablo arasından geçen tohumlar algılayıcılar tarafından algılanmakta ve algılayıcı
kısmının anfi devresinde oluşan analog sinyal elektronik kartta bulunan analogdigital dönüştürücü kısmına iletilmektedir.
Yapışkan Bant Sistemi
Elektronik tabanlı ölçüm sisteminin güvenirliğini ortaya koymak amacıyla
tohumlar arası uzaklık ölçümleri yapışkan bant sisteminde de yapılmıştır. Yapışkan
bant ölçüm sistemi; devri ayarlanabilen güç kaynağı (elektrik motoru), bant ve
ekim düzeninden oluşmuştur. Ekici düzen için gerekli 80 mbar’lık vakum basıncı bir
negatif basınç üretecinden sağlanmıştır. Bu bant sisteminde istenen dane atım
frekansında ve ilerleme hızında tohumlar gresli bant üzerine düşürülmüş, banda
yapışan tohumların arası cm cinsinden şerit metre ile ölçülmüştür.
43
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
Denemelerde Kullanılan Dane Atım Frekansı ve Tohum Aralığının
Hesaplanması
Denemeler 0.5 ve 1 m/s’lik ilerleme hızlarında yürütülmüştür. Bu hızları
sağlayacak bant sistemin devir sayısı aşağıdaki eşitlikler yardımıyla hesaplanmıştır
(Schrottmair, 1976).
np =60*Vb/(  *Db)
np = i*nb
Vp = np 6*  * Dp/60
Burada;
-1
nb
:Banda hareket veren milin devir sayısı (min ),
Vb
:Bant (ilerleme hızı) hızı (m/s),
Db
:Banda hareket veren silindirin çapı (m),
-1
np
:Tohum plakasının devir sayısı (min ),
Vp
:Deliklerin bulunduğu dairenin (tohum plakasının ) çevre hızı (m/s),
Dp
:Tohum plakası deliklerinin merkezinden geçen dairenin çapı (m),
i
:İletim Oranı
Test sisteminde banda hareket veren milinin çapı (D b) 27.3 cm olarak
ölçülmüştür. Denemelerde kullanılacak ilerleme hızlarını veren bant mili devir
sayısı Çizelge 2’de verilmiştir.
Çizelge 2. İlerleme Hızlarına Göre Yapışkan Bant Milinin Devirleri
-1
Hız(m/s)
Devir Sayısı(min )
1
70
0.5
35
Elektronik tabanlı ölçüm sisteminde ardışık düşen tohumların arası uzunluk
olarak değil zaman olarak ölçülmüş ve aşağıdaki eşitlikler yardımıyla sıra üzeri
tohum aralığı hesaplanmıştır (Barut, 1996).
ti =1/(n*p)
V=  *d*n/(i*60)
So= (  *d)/(i*p) ti =So/ Vb
Burada:
ti
n
p
i
m
d
Vb
So
:Ardışık iki tohum arasındaki zaman (s),
-1
:Ekici plakanın devir sayısı (min ),
:Plakadaki delik sayısı (adet),
:İletim oranı,
-1
:Ekim makinası tekerleğinin devri (min ),
:Ekim makinasının tekerleğinin çapı (m),
:İlerleme hızı (m/s),
:İstenen sıra üzeri tohum aralığı (m)’dir.
44
So = Vb * ti
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
Yapışkan banda hareket veren silindir ile ekici mil arasındaki iletim oranı
0.5 olup ilerleme hızı ve plaka üzerindeki delik sayısına göre dane atım frekansları
Çizelge 3’de verilmiştir.
Çizelge 3. İlerleme Hızı ve Delik Sayılarına Göre Dane Atım Frekansları (toh/s)
İlerleme hızı
(m/s)
0.5
1
Delik sayısı
(adet)
4
8
16
4
8
16
Tohumlar arası mesafe Dane atım frekansı
(cm)
(toh/s)
10.75
1.19
21.50
2.27
43.00
4.16
10.75
2.27
21.50
4.16
43.00
9.32
ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA
Sıra Üzeri Tohum Dağılımına Etkili Parametreler
Ölçüm sistemlerinin karşılaştırıldığı bu çalışma, iki farklı ilerleme hızına
bağlı olarak üç farklı dane atım frekansında yapılmıştır. Ölçme sitemi, dane atım
frekansı ve ilerleme hızının tekli, ikili ve üçlü interaksiyon halinde sıra üzeri tohum
aralığı düzgünlüğüne etkilerini ortaya koymak için yapılan varyans analizinin
sonuçları Çizelge 4’de verilmiştir.
Çizelge 4. Dağılım Düzgünlüğü Parametrelerin Varyans Analizi Sonuçları
Varyasyon
Serbestlik
Kaynağı
Derecesi
Ölçme sistem(A)
1
Hız(B)
1
(AxB)
1
Dane atım frekansı(C)
2
(AxC)
2
(BxC)
2
(AxBxC)
2
Hata
60
Toplam
71
Varyasyon Katsayısı : %10.45
Kareler
Toplamı
1086.105
70.704
67.83
8174.667
1293.771
28.323
81.37
313.303
11115.623
Ortalamaların
Kareleri
1086.105
70.704
67380
4087.334
646.885
14.161
40.685
5.222
F
Olasılık
Değeri
207.998 0.0000
13.541
0.0005
12.904
0.0007
782
0.0000
7575
0.0000
123.884 0.0745
2.712
0.0010
7.792
Yapılan varyans analizine göre ölçme sistemi, ilerleme hızı ve dane atım
frekansı tohum aralığını istatistiksel olarak %1 önem seviyesinde etkilemiştir. Bu
etki tekli (A, B ve C), ikili (AxB, AxC ve BxC) ve üçlü (AxBxC) interaksiyon şeklinde
devam etmiştir.
45
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
Ölçüm Sistemlerine Göre Dane Atım Frekansının Sıra Üzeri Tohum
Dağılımına Etkisi
Ölçüm sistemlerine göre dane atım frekansının değişimi ortalama tohum
aralığı değerleri arasında istatistiksel olarak farklılık yaratmıştır (P<0.01).
Sistemlerde varyasyon katsayısı %22.26-%5.07 arasında değişmiştir. Elektronik
sistemdeki varyasyon katsayısı %22.26-5.07 aralığında gözlemlenirken yapışkan
bant sisteminde ise %8.39-5.21 aralığında gözlemlenmiştir (Çizelge 5).
Çizelge 5. Ölçme Sistemlerine Göre Dane Atım Frekansının (DAF) Tohum
Aralığına Etkisi (P<0.01)
SİSTEM
DAF
X
VK
(tohum/s)
(cm)
(%)
1.19
45.36
a
8.39
B (Bant Sistemi)
2.27
21.83
c
5.21
4.16
10.01
e
8.47
1.19
25.63
b
22.26
E (Elektronik Sistem)
2.27
19.30
d
5.07
4.16
8.96
e
11.06
Yapılan LSD testine göre elektronik tabanlı ölçüm sisteminden elde edilen
ortalama değerler ile yapışkan bant ölçüm sisteminden elde edilen ortalama
değerler arasında istatistiksel olarak farklılık oluştuğu belirlenmiştir. Her iki
sistemde de 2.27 tohum/s dane atım frekanslarında düşük varyasyon katsayısı
(<%5.3) elde edilmesine karşın 1.19 tohum/s DAF’ında elektronik tabanlı ölçüm
sisteminde %22.26 gibi yüksek bir varyasyon katsayısı değeri hesaplanmıştır.
25
B(cm)
E(cm)
Varyasyon Katsayısı (%)
20
15
10
5
0
0
1
2
3
4
Dane Atım Frekansı (toh/s)
Şekil 2.Ölçüm sistemlerinin DAF’na göre sıra üzeri tohum dağılımına etkisi
46
5
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
Tohum Aralığı (cm)
Ölçüm sistemlerinin DAF’na bağlı olarak tohum aralığı ortalama
değerlerinin varyasyon katsayısı farklarının düşük olması nedeniyle ölçüm
sistemleri arasında ilişkiyi ortaya koyacak regrasyon analizine gereksinim
duyulmuştur. Bu analiz sonucuna göre elektronik tabanlı ölçüm sisteminde dane
atım frekanslarında elde edilen ortalama tohum aralıkları değerlerinin regrasyon
2
katsayısı (R ) 0.9997 olarak bulunmuş olup yapışkan bant isteminde ise ortalama
2
tohum aralıkları değerlerinin regresyon katsayısı (R ) 0.8855’dir. Her iki sistemde
dane atım frekansı ile tohum aralığı arasında ters orantılı doğrusal bir ilişki vardır.
Bu da olması gereken beklenen bir durumdur. Dane atım frekansı arttıkça ölçüm
sistemleri arasındaki ölçüm farklılığı azalmıştır (Şekil 2 ve 3).
2
Bcm BX = -11.262DAF + 54.338 R =0.8855
50
45
40
35
30
Ecm
2
EX = -5.5964DAF + 32.178 R =0.9997
25
20
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
Dane Atım Frekansı (toh/s)
Şekil 3. Ölçüm sistemlerine göre DAF’nın tohum aralığına etkisi
Ölçüm Sistemlerine Göre İlerleme Hızının Sıra Üzeri Tohum Dağılımına
Etkisi
Ölçüm sistemlerine göre ilerleme hızının değişimi, tohum aralığı ortalama
değerleri arasında istatistiksel olarak farklılık yaratmıştır (P<0.01). Sistemlerde
varyasyon katsayısı %40.17-56.87 arasında gözlemlenmiştir. Elektronik sistemdeki
varyasyon katsayısı %42.82-40.17 aralığında gözlemlenirken yapışkan bant
sisteminde ise %56.86-55.87 aralığında gözlemlenmiştir. Varyasyon katsayıları
farkı 0,5 m/s ilerleme hızında %14.40 olurken 1 m/s ilerleme hızında %15.70
değerinde gözlemlenmiştir (Çizelge 6).
Çizelge 6. Ölçme Sistemine Göre İlerleme Hızının Tohum Dağılım Düzgünlüğüne
Etkisi
SİSTEM
Hız(m/s)
X(cm)
VK(%)
B (Bant Sistemi)
0.5
25.76
a
56.86
1
25.71
a
55.87
E (Elektronik Sistem)
0.5
19.22
b
42.82
1
16.01
c
40.17
X: Sıra üzeri tohum aralığı, VK: Varyasyon katsayısı
47
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
İlerleme hızı 0.5 m/s’den 1 m/s’ye yükseltildiğinde, ölçüm sistemlerin
dağılım düzgünlükleri arasındaki fark artmaktadır. Diğer taraftan sistemler kendi
içinde değerlendirildiğinde, 1 m/s’lik ilerleme hızında sıra üzeri tohum dağılım
düzgünlüğü 0.5 m/s’lik hıza göre iyileşmektedir.
Ölçüm Sistemlerine Göre Dane Atım Frekansı ve İlerleme Hızının Sıra Üzeri
Tohum Dağılımına Etkisi
Ölçüm sistemlerine göre ilerleme hızı ve dane atım frekansının ikili
interaksiyonu ortalama tohum aralığı değerleri arasında istatistiksel olarak farklılık
yaratmıştır (P<0.01). LSD testine göre elektronik ölçüm sisteminin sıra üzeri tohum
aralığı değerleri ile yapışkan bant ölçüm sisteminin değerleri arasında istatistiksel
olarak farklılık oluştuğu belirlenmiştir. Her iki ölçme sisteminde de aynı ilerleme
hızlarında ve 1.19 toh/s frekansında elde edilen tohum aralığı değerleri arasında
önemli farklılık vardır (P<0.01). Ölçüm sisteminin aynı hızlar için diğer iki frekansın
tohum aralığı değerleri arasında istatistiksel olarak farklılık saptanmamıştır (Çizelge
7).
Çizelge 7. Ölçme Sistemine Göre Dane Atım Frekansı Ve İlerleme Hızının Tohum
Aralığına Etkisi
SİSTEM
V
DAF
X
VK
(Bant ve Elek. Sistem) (m/s) (tohum/s)
(cm)
*
(%)
1.19
44.762
a
0.29
0,5
2.27
21.966
c
1.02
Bant Sistemi
4.16
10.533
d
3.32
2.27
45.945
a
12.12
1
4.16
21.687
c
7.66
9.32
9.492
d
9.49
1.19
29.967
b
0,96
0,5
2.27
20.132
c
1.47
Elektronik Sistem
4.16
9.668
d
2.62
2.27
21.29
c
24,13
1
4.16
18.474
c
3.32
9.32
8.253
d
11.47
V: İlerleme Hızı, DAF: Dane atım frekansı, X: Sıra üzeri tohum aralığı, VK:
Varyasyon katsayısı; * P<0.01
Sistemlerin sıra üzeri tohum aralığı ortalamalarının varyasyon katsayıları
(VK) %24.13-%0.29 arasında değişmiştir. Elektronik sistemdeki varyasyon
katsayısı %24.13‘in altında olurken yapışkan bant sisteminde ise %12.12’nin
altında olmuştur. Her iki sistemdeki en büyük varyasyon katsayısı 1 m/s ilerleme
hızındaki 2.27 toh/s dane atım frekansında oluşmuştur. Diğer 0.5 m/s hızındaki
dane atım frekanslarında ve 1 m/s hızındaki 2.16-4.32 toh/s frekanslarında
48
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
varyasyon katsayısı farkları %4.5 seviyesindedir. En düşük varyasyon katsayısı
her iki ölçüm sisteminde de 0.5 m/ ilerleme hızı ve 1.19 tohum/s dane atım
frekansında elde edilmiştir. Söz konusu hız ve frekanslarda varyasyon katsayısı
%1’in altında bulunmuştur.
Elektronik Sistem ile Ölçülen
Tohumlar Arası Aralık (cm)
Elektronik Tabanlı Ölçüm Sistemi ve Bant Ölçüm Sisteminin Karşılaştırılması
Çizelge 7’de verilen varyans analiz sonuçlarına göre elektronik ölçüm
değerleri ile yapışkan bant ölçüm değerleri arasında istatistiksel. olarak farklılık
oluştuğu için ölçüm sistemleri arasında ilişkiyi ortaya koyacak regrasyon analizine
gereksinim duyulmuştur (Şekil 4).
Bu analiz sonucuna göre elektronik tabanlı ölçüm sistemi ile yapışkan bant
ölçüm sisteminde (B) elde edilen tohum aralıkları değerlerinin regrasyon katsayısı
2
(R ) 0.7735 olarak bulunmuş ve aralarındaki ilişki;
E=0.4392B + 6.6629
Denklemiyle ortaya konmuştur. Elektronik tabanlı ölçme sistemi (E) ile
yapışkan bant ölçme sistemde oluşan sayısal farklılık nedeniyle yukarıdaki eşitlik
elektronik tabanlı ölçme sisteminin kalibrasyonu için önemlidir.
35
30
E= 0,4392B + 6,6629 R2 = 0,7735
25
20
15
10
5
0
0
10
20
30
40
50
Bant Sistemi ile Ölçülen
Tohumlar arası aralık (cm)
Şekil
Şekil 4. Elektronik tabanlı ölçme sistemi (E) ile yapışkan bant ölçme sistemi (B)
arasındaki ilişki
SONUÇLAR VE ÖNERİLER
Sonuçlar
Bu araştırmada tek tohum ekim makinalarında kullanılmak üzere tohumlar
arası uzaklığı ölçebilen, algılayıcı, mikrokontroller ve bilgisayardan meydana gelen
elektronik tabanlı bir ölçme sistemi geliştirilmeye çalışılmıştır. Geliştirilen elektronik
tabanlı ölçme sistemi, düşen tohumları algılayıcılar vasıtası ile algılamaktadır.
49
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
Ardışık düşen tohumların zaman geçişleri mikrokontroller yardımıyla zaman
geçişleri belirlenmekte ve yine bu çalışma kapsamında tasarlanan program
yardımıyla ardışık düşen tohumların zaman farkları mesafeye dönüştürülmektedir.
Bu araştırma kapsamında geliştirilen elektronik tabanlı ölçüm sisteminin
güvenirliliğini ortaya koymak için elde edilen tohum aralıklarının ortalama değerleri
yapışkan bant sisteminde elde edilen tohum aralıklarının ortalama değerleri ile
karşılaştırılmıştır.
Karşılaştırılan iki test sisteminin sonuçları arasında varyans analizine göre
istatistiksel olarak %1 önem seviyesinde farklılık belirlenmiştir. Benzer farklılık
ölçüm sistemine bağlı olarak ilerleme hızı ve dane atım frekansında da
bulunmuştur.
Sistemler arasında en büyük fark, düşük dane atım frekansında ve düşük
hızda meydana gelmiştir. Bu durum, düşük frekansta bir tohum algılayıcı tarafından
algılanmadığı zaman tohumlar arası aralığın diğer frekanslardaki aralıklardan
büyük olmasından kaynaklanmıştır.
Elektronik tabanlı ölçüm sistemi ile yapışkan bant ölçüm sisteminde elde
2
edilen tohum aralıkları değerlerinin regrasyon katsayısı (R ) 0.7735 olarak
bulunmuştur. Regresyon katsayısının 0.7735 çıkması sistemlerin ilişkili olduğu
anlamına gelmekte olup sistemin kullanabilirliği hakkında fikir vermektedir.
Bu çalışma ile elektronik ölçüm sistemlerinin ekim makinalarının
etkinliklerinin (tohum aralığı, tohum atım frekansı, ekim normu, atılan tohum miktarı
gibi) belirlenmesinde kullanılabileceği ortaya konmuştur.
Öneriler
Çalışma sonuçları göz önüne alınarak bundan sonraki çalışmalara ışık tutması
açısından aşağıdakiler önerilebilir:
1. Hata oranın azaltılması için elektronik tabanlı ölçüm sisteminde tasarlanan
mikrokontroller entegresinde tasarlanan programdaki zaman gecikmelerinin
minimuma indirilmesi,
2. Zaman gecikmesine neden olduğundan dolayı mikrokontroller entegresi
programı tasarlanırken amacın dışında ek programlardan kaçınılmalı, test analizi
amacı dışında ilave programlar yapılmamalı,
3. Tohumların geçtiği bölgeler iyi analiz edilmeli ve algılayıcılar uygun yere
konulmalı,
4. Tüm tohumları algılayabilecek sayıda algılayıcı kullanılmalı ve yüksek dane
atım frekansında hassas algılama yapabilecek algılayıcıların geliştirilmesi,
5. Algılayıcı teknolojisinin gelişmesi ile daha az hata ile ekim makinaları test
edilebilecektir.
6. Tasarlanan elektronik tabanlı ölçüm sisteminin performansını test edebilmek
için cihazın farklı tohumlar ve farkı makinalarda kullanılması uygun olacaktır.
50
Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:18-1
KAYNAKLAR
AXELSON, J., DİNÇER, G., 2000. Her Yönüyle 8051/52, Bileşim Yayıncılık,
İstanbul, p223.
BARUT, Z.B., ÖZMERZİ, A., 1997. Hava Akımlı Hassas Ekim Makinalarında
Tohum Plakası Delik Şeklinin Ekim Düzgünlüğüne Etkisi. Tarımsal
Mekanizasyon 17. Ulusal Kongresi Bildiri Kitabı, 17-19 Eylül, Tokat. s: 474484.
BARUT, Z.B., 2006. TARIM MAKİNALARI 2., Bölüm II., Ekim Makinaları, Ed:
Öztekin, S., Nobel Kitabevi, Adana, s:55-110.
HOFMAN, V., STAFNEY, J. 1998. An Optical Sensor for Rapid Measurement of
Planter Seed Spacing Accuracy. Research Specialist Ag and Biosystems
Engineering. North Dakota State University.
KOCHER, M.F., LAN, Y., CHEN, C., SMİTH, J.A., 1997. Opto-electronic sensor
system for rapid evaluation of planter seed spacing uniformity.
Transactions of the ASAE, 41(1): 237-245.
KUMAR, V., DURAİRAJ, C.D., 2000. Influence of Head Geometry on the
Distributive Performance of Air-assisted Seed Drills. J. Agric. Engng. Res.,
75 (2), 81-95.
ÖNAL, İ., 1975. Bir Pnömatik Hassas Ekim Makinası ile Mısır Tohumunun Ekim
Olanakları Üzerinde Bir Araştırma. TÜBİTAK V. Bilim Kongresi TOAG
Tebliğleri, 29 Eylül-2 Ekim, İzmir. s: 253-273.
ÖZMERZİ, A., BARUT, Z.B., 1991. Antalya Yöresinde Pamuk Tarımında Kullanılan
Tarım Alet ve Makinalarının Zaman Tüketimleri Üzerinde Bir
Araştırma.Tarımsal Mekanizasyon 13. Ulusal Kongresi, Konya, s:551-560.
RAHEMAN, H., SİNHG, U., 2003. A Sensor for Seed Flow from Seed Metering
Mechanisms. IE(I) Journal-AG, 84(1): 6-8.
SCHROTTMMAIER, J., 1976. Elektronisches Mebverfahren zur Bestimmung der
Körnerverteilung
von
Saemeschinen.
Forschungsberichte
der
Bundesversuchsund Prüfungsanstalt für landwirtschaftliche Maschinen und
Geraete, Wieselburg, Heft 4.
51