T.C. NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ KOORDİNASYON BİRİMİ (NKÜBAP) BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ SONUÇ RAPORU

Transkript

1 T.C. NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ KOORDİNASYON BİRİMİ (NKÜBAP) BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ SONUÇ RAPORU Değişken miktarlı mineral gübre dağıtma ile homojen gübre uygulamasının buğday tarımında teknik ve ekonomik yönden karşılaştırılması Proje Yürütücüsü: Prof.Dr.Bahattin Akdemir Araştırıcılar: Yrd.Doç.Dr. Nezihi Sağlam Elektr. Müh.Beytullah Aydoğdu Zir.Yük.Müh. Murat Gökçe Üngör Zir.Müh.Murtaza Atik 1

2 ÖNSÖZ Tarla tarımında girdi kullanımının bilinçli olarak yapılmasını ve kayıt altına alınmasını amaçlayan bu projedeki diskli gübre dağıtma makineleri için geliştirilen değişken oranlı kontrol sistem Trakya Üniversitesi tarafından desteklenen TÜBAP 600 no lu ve Santrifüjlü gübre dağıtma makinelerinde değişken miktarlı gübreleme için kontrol sisteminin geliştirilmesi isimli projede geliştirilmiştir. Geliştirilen kontrol sisteminin iyileştirilmesi, iyileştirilen sistemin laboratuar ve tarla testlerinin yapılması için NKUBAP AR no lu Değişken miktarlı mineral gübre dağıtma ile homojen gübre uygulamasının buğday tarımında teknik ve ekonomik yönden karşılaştırılması isimli proje hazırlanmıştır. Projenin elektronik kontrol sisteminin iyileştirilmesi sırasında yaşanan aksamalar nedeniyle proje hedeflerinden sistemin iyileştirilmesi ve test edilmesi gerçekleştirilmiş ancak buğday tarımında teknik ve ekonomik yönde değerlendirilmesi için değişken ve sabit gübre normunu karşılaştırmak için tarla denemeleri gerçekleştirilememiştir. Proje ile ilgili süre uzatımı ile ilgili kısıtlamalar nedeniyle proje sonuç raporu sistemin iyileştirilmesi ve laboratuar testleri ile ilgili sonuçlar verilmiştir. Projeye verdiği desteklerden dolayı Namık Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu na ve projede emeği geçen araştırıcılara çok teşekkür ediyorum. 10/11/2016 Prof.Dr.Bahattin Akdemir Proje Yürütücüsü 2

3 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ ii İÇİNDEKİLER iii ÇİZELGELER DİZİNİ iv ŞEKİLLER DİZİNİ v ÖZET vi ABSTRACT vii 1-GİRİŞ Gübreleme ve Hassas Tarım Diskli Gübre Dağıtma Makineleri Konum Belirleme Sistemi Projenin Gerekçesi, Amacı ve İçeriği 9 2-GEREÇ VE YÖNTEM Gereç Gübre dağıtma makinesi Değişken miktarlı gübre normu ayar ünitesi Konum belirleme sistemi Mineral gübreler Yöntemler ARAŞTIRMA SONUÇLARI Değişken Oranlı Gübre Dağıtma Sisteminin İyileştirilmesi Gübre Dağıtma Makinası Laboratuvar Test Programının Geliştirilmesi Değişken Oranlı Gübre Dağıtma Programının İyileştirilmesi Değişken Oranlı Gübre Dağıtma Sisteminin laboratuar Test Sonuçları SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKÇA 28 3

4 ÇİZELGE DİZİNİ Çizelge no Çizelge adı Sayfa No: Çizelge 1. Çift diskli gübre dağıtma makinesi teknik özellikleri 10 Çizelge 2. Çift diskli gübre dağıtma makinası malzeme özellikleri 11 Çizelge 3. Elektronik kontrol sistemi 11 Çizelge 4. Eski ve yeni girdi uygulama programları arasındaki farklar 19 Çizelge 5. Farklı Skala değerleri için (N, P, K) gübre miktarları (kg) 21 Çizelge 6. Farklı Skala değerleri için %46 Üre gübre miktarları (kg) 21 Çizelge 7. Farklı Skala değerleri için (N, P, K) gübre miktarları (kg) 21 Çizelge 8. Farklı skala değerleri için %33 Amonyum Nitrat gübre miktarları (kg) 22 Çizelge 9. Gübre dağıtma sisteminin gübresi için gübre normu değerleri (kg/da) 23 Çizelge 10. Gübre dağıtma sisteminin %46 Üre gübresi için gübre normu değerleri (kg/da) 24 Çizelge 11. Gübre dağıtma sisteminin gübresi için gübre normu değerleri (kg/da) 25 Çizelge 12. Gübre dağıtma sisteminin %33 Amonyum Nitrat gübresi için gübre normu değerleri (kg/da) 26 4

5 ÖZET Bu araştırmanın amacı; çiftçinin uyguladığı alışılagelmiş homojen gübre uygulama yerine bitkinin ihtiyacına uygun belirlenmiş miktarları konuma göre dağıtan gübreleme yapan daha önce geliştirilmiş bir makine ile değişken düzeyli gübreleme yapmaktır. Araştırmada materyal olarak santrifüjlü gübre dağıtma makinesi, step motor, değişken düzeyli kontrol sistemi, GPS ve uygulama haritası programı kullanılmıştır. Araştırmada daha önce geliştirilen kontrol sistemi ve değişken düzeyli uygulama programı iyileştirilmiştir. Ayrıca laboratuar testleri için bilgisayar programı geliştirilmiştir. Yeni sistemin laboratuar denemeleri yapılmıştır. Testlerde çiftçiler tarafından ülkemizde tarla tarımında yaygın olarak kullanılan (N-P-K), %46 Üre, (N-P-K) ve %33 Amonyum Nitrat gübreleri için testler yapılmıştır. Araştırmada farklı skala değerleri için gübre normu (kg/da) olarak saptanmıştır. Sistem testler sırasında sorunsuz olarak çalışmıştır. Proje ile ilgili araştırmalar değişik senaryolar için sistemin çalışmasının kontrol edilmesi için devam ettirilecektir. Sistemin tarla testleri TAGEM tarafından yürütülen Ulusal Hassas Tarım Projesi çerçevesinde Kırklareli Atatürk Araştırma Enstitüsünde yürütülecektir. 5

6 ABSTRACT Aim of this research project is to apply variable rate fertiliser application due to requirement of crop instead of constant rate of application used by farmers. Centrifugal fertiliser spreader with two discs, stepper motors, variable rate controller, GPS and variable rate application software were used as materials in this research. Developed variable rate controller and application software were improved. In addition, a laboratory test software was developed. Laboratory tests of the new control system were realised (N-P-K), %46 Urea, (N-P- K) and %33 Ammonium Nitrate chemical fertilisers widely used by farmers for field crops were used in the laboratory tests. Fertiliser rate as kg/da were determined. Developed system was worked without problem. Future work of this project will be carried out for determining system performance for different variable rate scenarios on the concrete surface. Field test of the system will be carried out in Ataturk Soil, Water and Meteorological Research Institute under National Precision Farming Project. 6

7 1. GİRİŞ 1.1.Gübreleme ve Hassas Tarım Kültür bitkilerinin gelişme ve kalitesini sınırlandıran faktörler vardır. Bunlardan biri bitki besin maddeleridir. Bu bitki besin maddeleri toprakta az olduğu için dışarıdan verilmesi gereklidir. Bu besin maddeleri de gübreleme ile verilmektedir. Mineral gübreler bitki besin maddelerinden bir veya bir kaçını bünyesinde bulundururlar. Toprakta genelde azot, fosfor ve potasyum eksik olduğu için bitki gelişimini etkilemektedirler. Sonuçta gübreleme bitki kalitesini, verimi arttırdığı gibi toprak ıslahında da kullanılmaktadır. Tarımsal üretimde gübre uygulanması en önemli işlemlerden biridir. Geleneksek olarak gübre topraktaki değişkenlik dikkate alınmaksızın tüm tarlaya eşit uygulanır. Toprak örnekleri ayrı ayrı alınıp karıştırılarak tek bir örnekmiş gibi analiz edilir ve sonuçta elde edilen verilere göre tek bir gübreleme normu önerilir. Bununla birlikte, hassas tarım teknolojileri ile grid ya da toprak gruplarına bağlı olarak örnekleme ile topraktaki değişkenlik saptanabilir. Bunun sonucunda da değişken miktarlı gübreleme gerçekleştirilebilir (Sındır ve Tekin, 2002) Diskli gübre dağıtma makinaları; katı mineral gübreleri atabilmektedirler. Bu mineral gübreler; toz, kristal ve granül yapıda olmaktadırlar. Toprağın ıslahında kullanılan kireç ve kireçli maddeler toz halindedir. Kristal ve granül yapıdaki gübrelerden ticari olarak satılan Amonyum sülfat, kompoze gübreler, üre, %26 nitrat, %33 nitrat, triple süper fosfat, di amonyum fosfat, potasyum sülfat, potasyum klorür gibi gübrelerdir. Bu gübrelerin bazı fiziksel ve mekanik özellikleri, dağıtma makinalarının agro teknik isteklere uygun çalışıp çalışmamalarına etki ederler. Mineral gübrelerin fiziksel ve mekanik özellikleri büyük çapta nem oranına bağlıdır. Gübrenin akıcılığı ve kubbe yapma özelliği nem oranına göre değişir. Belli bir nem oranında akıcılık özelliğini tamamen kaybederler. Gübrelerin çoğu higroskopiktir. Havadan nem alırlar ve güç dağılır bir duruma gelirler. Gübrelerin maksimum nem oranı %15 dir. Bu oran geçmesi durumunda makinenin dağıtma organlarına, depo çeperlerine yapışırlar ve depoda boşluklar meydana getirirler. Bu da iyi bir dağılım olmasını imkansız kılar. Tarım mekanize olduğundan beri çiftçiler tüm tarlayı küçük bir birimmiş gibi işlemektedirler. Traktör ve ekipman hızlarının ve kapasitelerinin artmasının sağladığı avantaj nedeni ile çiftçiler küçük birimlerle işletmecilikten vazgeçerek geniş alanlara aynı yöntemleri uygulayarak daha az zaman harcamakta ve daha çok alan işlemektedirler. Artan üretimim avantajları emek yoğun üretimden çok fazla olmaktadır. Bugün, teknoloji öyle bir seviyeye ulaştı ki çiftçiler ölçmekte, analiz edebilmekte ve tarlasında daha önceden bildiği ama dikkate almadığı değişkenlik ile meşgul olmaktadır. Bir tarladaki değişkenliği dikkate alarak verimi maksimize etmeyi her zaman çiftçiler arzu eder, özelliklede sınırlı miktarda arazisi olanlar. Mikroişlemcilerdeki ve diğer elektronik teknolojilerindeki son gelişmeler son gelişmeler çiftçilerin bu amaca ulaşımları yönündedir. Tarladaki farklılıklar üzerine temellenmiş olan bitkisel üretimin optimizasyonu kavramının oldukça önemli olduğu ve teknolojinin kalıcı olacağı inancındayız. Çiftçiler sürekli olarak ekonomik faydalarını arttırmak için gayret gösterirler. Değişken düzeyli uygulama (Variable Rate Application-VRT); küresel konum belirleme sistemi (Global Positioning System-GPS), coğrafik bilgi sistemi 7

8 (Geographical Information System-GIS) gibi bilgi teknolojilerinin tarımsal işletmeciliğe uygulanmasıdır (Blackmore, 1999). Alışılagelmiş sabit düzeyli yani, üretim yapılacak alanın ölçülen toprak özelliklerinin ortalama değerlerini esas alan tarımsal uygulama yöntemleri yerine, değişken düzeyli uygulamayı (variable rate application) esas alan ve genellikle tarlanın ha arasında değişen küçük parsellere ayrılmış bölümlerinin gereksinimlerini dikkate alarak yapılan tarımsal işletmecilik ve tarımsal üretim yöntemidir. Hassas uygulamalı tarım tekniği kavramı içerisinde yapılan ve yapılabilecek bir çok araştırma ve uygulama vardır. Bunlar toprak haritalarının sayısallaştırılması, değişken miktarlı tohum, gübre ve ilaç uygulamaları, gübre gereksinimi ve gübre uygulama haritalarının oluşturulması, verim, yabancı ot haritalarının ortaya konulması, çeşitli tarımsal işlemlerde sensörlerden yararlanma sayılabilir (Davis, 1998) Toprak haritalarının sayısallaştırılması işi uzaktan algılama yöntemleri kullanılarak çözümlenebilir. Değişken miktarlı uygulama kavramı ile gübre dağıtma makinesi veya ekim makinesinin toprağın ihtiyacına göre gübre, toprağın yetiştirebileceği miktarda tohum dağıtması veya tarladaki yabancı ot haritasına göre ilaçlamanın yapılması örnekleri verilebilir. Bu düzenekler elektronik kontrollü hidrolik sistemler olup traktör üzerindeki GPS cihazı ve bilgisayar tarafından verilen komutlarla gübre, ekim makinelerinin veya pülverizatörlerin mekanik kısımlarını kontrol eder ve çalıştırır. Hasat zamanında ise verim haritası ortaya konulabilir. Ürün verimini belirlemede üç temel yöntem kullanılmaktadır; Bu yöntemler; hasat sonrası verim ölçüm yöntemi, yığın tipi verim ölçme yöntemi ve hareketli verim ölçme yöntemidir. Hasat sonrası verim ölçme yönteminde; çiftçi tarladan hasat edilen ürünün taşındığı her tarım arabasını tartar ve kaydeder. Yığın tipi verim ölçme yönteminde ürünün miktarının ölçümü, hasat deposundan tarım arabasına boşaltılması sırasında gerçekleştirilir. İlk iki yöntemde hasat edilen alanın da ölçülmesi gerekir. Hareketli verim ölçme yönteminde ise ürün verimi, hasat sırasında sürekli olarak ölçülür ve kaydedilir. Bu sistemler genellikle her bir veri noktasının ayrı ayrı kaydeder. Ayrıca hasat edilen alanın da belirlenmesi mümkündür. Bu yöntemle belirlenen verim değeri yer belirleme verisiyle birleştirilirse seçilen birim alan için verim haritaları oluşturulabilir. Anlık verim değerinin belirlenmesinde ürün miktarı duyargası, ürün nem miktarı duyargası, ilerleme hızı duyargası, hata düzeltmeli küresel konum belirleme (Differential Global Positioning System-DGPS), hasat başlığı duyargası, ürün kaybı duyargası, iş genişliği duyargası, ürün yoğunluğu duyargası, bilgisayar, monitör, PCMCIA (Perconel Computer Memory Card International Association) kartı ve haritalama yazılımı kullanılmaktadır(kirişci, ve ark., 1999), Moore, 1999). Tarlada değişken miktarlı azot (N) kullanımı ürün verimini arttırır, yer altı sularının nitrat kirliliğini ve çiftçilik maliyetlerini azaltır. Gerçek zamanlı azot algılanması ve gübreleme etkili bir azot işletmeciliği gerektirir. Bu konu ile ilgili yapılan bir çalışmada, çok spektrumlu bir görüntü sensörü (multi-spectral imaging sensor MSIS) değişken miktarlı bir kontrolör ile birleştirildi. Sistem mısır yetiştiriciliğinde N uygulanması için test edildi. N miktarları ve klorofil değerleri gerçek zamanlı (real time) olarak alındı. Bu değerlerden gidilerek azot öneri modeli kullanılarak uygulanacak azot miktarı saptanmıştır. Çalışma sonucuna göre, MSIS üründeki azot miktarını ve bir çok parselde verimi arttırmıştır (Kim ve ark., 2002). 8

9 Özellikle dünya nüfusunun gıda ihtiyacını karşılayabilmek için daha geniş anlamda uluslar arası işbirliği, sürdürülebilir tarımsal kalkınma, çevreci yaklaşımlar, tarımsal üretimde ileri teknoloji kullanımı gibi konular üzerinde yoğun bir şekilde durulması gerekmektedir (Cox, 2002). Günümüzde dünya nüfusu 6 milyarı aşmış durumdadır. Gelecek 50 yıllık bir süre içerisinde yaklaşık olarak üç milyarlık bir artış daha beklenmektedir. Bu durumla birlikte dünyadaki gıda senaryoları hızla değişmektedir. İşlenebilir tarım arazileri azalmakta ve halen tarımsal üretimde kullanılan verimli araziler üzerindeki baskılar giderek artış göstermektedir (Güler ve Kara 2005).. Yıllık % 2.2 lik nüfus artış oranıyla Avrupa da birinci olan ülkemizde, nüfusun % 40 ının 25 yaş altı gençlerden oluşması ve yaklaşık olarak her yıl 1.5 milyon çocuğun dünyaya gelmesinden dolayı beslenme, barınma vs. gibi ihtiyaçlar da buna paralel olarak sürekli artmaktadır. Doğal kaynaklar kullanılarak artan nüfusun gereksinimleri karşılanırken, gelecek nesillerin de aynı doğal kaynaklara gereksinim duyacağı bir gerçek olmakla beraber, özellikle topraklarımızın besin dengesinin korunmasına dikkat edilmesi gerekmektedir (Bellitürk, 2006). Dünya da tarım alanlarının doğal sınırına ulaşılmış olması, kırsal nüfusun sürekli azalması, dünya nüfusunun artması, bu artışa paralel olarak özellikle az gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde meydana gelen kıtlık ve yetersiz beslenme sorunları nedeniyle birim alandan en yüksek verimi alabilme olanaklarının artırılması zorunluluk halini almıştır. Bu nedenle tarım yapılan tüm ülkelerde sulama, makineleşme, iyi tohumluk, ilaçlama, çiftçinin eğitimi gibi önemli faktörlerin yanında gübre kullanımı büyük önem kazanmıştır. Gübre, tarımsal verimliliği arttıran en önemli üretim girdilerinden birisidir (Yılmaz, 2004). Birim alana kullanım itibariyle azotlu gübrelerde Türkiye de hektara 50.5 kg a karşılık Trakya da 101 kg yani iki kat gübre kullanılmaktadır (Bayraktar, 1997). Mineral gübrelerin bilinçsiz bir şekilde kullanımı ile oluşan çevre kirlenmesi sonucunda bozulan doğa dengesinin yeniden kurulması çok güç olduğundan, gerekli önlemlerin alınmasının büyük bir önemi vardır. Bu nedenle tarımsal uygulamalar; kullanılacak mineral gübrelerin fizyolojik özelliği, bitki ve toprak yapısı gibi parametreler birlikte değerlendirilerek yapılmalı, bu uygulamanın sürdürülebilir olmasına özen gösterilmelidir (Bellitürk, 2005). Araştırıcılar, pratik işletmecilik stratejileri geliştirmek için sürdürdükleri 6 yıllık araştırma sonuçlarına göre kışlık buğdayın ilkbahar mevsiminde ürün yoğunluğunu kullanarak gerçek zamanlı olarak azot gereksinimini saptayıp ona göre değişken miktarlı uygulama yapılmasından önemli avantajlar elde edilmiştir. Ortalama ekenomik karlılık 22 Pound/ha, kullanılan azot miktarında1/23 oranında azalmalar olduğu bulunmuştur. Sonuçlardan yararlanarak oluşturulan verim haritaları ile çiftçilere yardımcı olması için stratejiler geliştirmiştir (Godwin et al., 2002-a). Hassas Tarımda tek hedef hiç bir zaman verim artışı olmamakta, verim kaybına yol açmayacak girdi kullanımının da tasarrufa imkan verecek şekilde uygulanmasını içermektedir. Blackmore (1994) hassas tarımın birçok bileşen ile etkileşim halinde olduğunu belirtmiş ve hassas tarımı oluşturan çeşitli unsurlar arasındaki ilişkilerin tüm bileşenlerinin sadece bir ana amaca hizmet etmediğini ve verimliliği artıran unsurlar esas alındığı gibi çevre kirlenmesini asgariye indirecek tedbirler ve kültürel uygulamaların da dikkate alınması gerektiğini belirtmiştir. Tüm bu uygulamalar sonucunda da artan verimliliğe ulaşıldığında nihai hedefin bu olmadığı, artan verimliliğin sonucunda daha az kayıp, iyileştirilmiş brüt miktar ve daha az çevresel etki söz konusu olduğunu, dolayısıyla tüm bu sonuçlara hassas tarım tekniklerini kullanarak ulaşılabileceğini belirtmiştir. 9

10 Toprak, ürüne ait veri, arazi bazında bitkisel üretim, yönetim ve işletmeciliği ve daha birçok fiziksel coğrafi değişkenliklerin yorumlanabilmesi için fikir ve düşünceler ortaya atılmakta ve değişken oranlı uygulamalar için bir karar destek sistemine ihtiyaç duyulmaktadır. Stafford (2000) algılama, izleme, kontrol ve veri transferinin hassas tarım uygulama sistemleri için gerekli olan teknolojiler olduğunu belirtmiştir ve hassas tarımda veri akış diyagramını vermiştir. Burada teknoloji fonksiyonları ve işletme fonksiyonları arasındaki bağlantı veri akış diyagramı ile gösterilmiştir. Stafford üretim yönetim ve işletmeciliği, karar destek sistemi ve ilgili bilimler hassas tarımın kalbini oluşturmakla birlikte, fiziksel-coğrafi değişkenliğe ait gerçek veriler olmadan ve hassas tarım uygulama sistemleri, veri transferi ve uygun kontrol sistemlerini dahil etmeden hassas tarımın temelsiz ve işlevsiz kalacağını belirtmiştir. Arazi üzerindeki değişkenliklerin GPS kullanımı ile gerçek yersel koordinatlarda belirlenip, tarımsal uygulamaların aynı sistemlerin yardımıyla yapılması, toprak değişkenliklerinin dikkate alınmasına imkan vermekte olduğu ifade edilmiştir (Stafford ve Ambler, 1991). Hassas tarım teknolojisinin önemli konuları ve çiftçilerin hassas tarımın adaptasyonundaki yaklaşımları Earl ve arkadaşları (1996) tarafından tanımlanmıştır. Araştırıcılar çiftçilerin arazilerinden kazanımlarını arttırmada değişkenliğin ana sebeplerinin (arazideki potansiyeli sınırlayan faktörler), bunların hangisinin veya hangilerinin kontrol edilebileceğinin belirlenmesi ve ekonomik avantaj sağlayacak kararların öncelikle uygulamaya aktarılması hususlarının önemli olduğunu belirtmişlerdir. Araştırıcılar ayrıca birçok faktörün birbiri ile etkileşim halinde olduğunu, bunlardan toprak tekstürü, iklim, yağış ve topoğrafya gibi özelliklerin doğrudan kontrol edilemeyeceğini, fakat topraktaki besin elementleri, iz elementleri, yabancı ot ve ph değeri gibi özelliklerin kontrol altına alınabileceğini ifade etmişlerdir. Sürdürülebilir tarımsal kalkınma, doğal kaynaklarda olumsuz değişimleri red eder veya en azından doğal kaynaklarda, değişime maruz çevrenin atık kapasitesindeki olumsuz gelişmeleri kabul etmez. Bu nedenle hassas tarımın, sürdürülebilir arazi yönetimi kavramının ayrılmaz bir parçası olduğu belirtilmiştir (Pearce ve ark. 1988). Blackmore et al.. (1994), tarımsal alet ve ekipman üreten firmaların değişken gübre uygulamaya imkan veren sisteme sahip, gübre dağıtım makinelerini kullanmışlar ve bu makinelerin değişken gübre oranlarını uygulamada başarı ile kullanılabildiklerini, ayrıca bu makinelerle değişik NPK kombinasyonlarının rahatlıkla uygulanabileceğini belirtmişlerdir. Son yıllarda, ürünü maksimuma çıkarma yollarını ortaya koymaya çalışan araştırma çalışmalarına paralel olarak, Avrupa Birliği Ülkelerinde, çevreye zarar vermeyecek, ekonomik sürdürülebilir ürün yetiştirme sisteminin geliştirilmesi fikri ağırlık kazanmıştır. Blackmore ve ark. (1994a), hassas tarım konuları ilgili bir çok çalışmayı irdelemiştir. Araştırıcılar çalışmalarında verim haritalarının yararlarını ve danışma sistemleri yönetimine olan ihtiyacı tanımlamaya çalışarak, özel veri setlerinin ihtiyaç gösterdiği en iyi yönetimin coğrafi bilgi sistemleri (CBS) ile sağlanabildiğini ve hassas tarım sistemlerinin kullanılması ile Avrupa Birliği Ülkelerindeki kaynak israfının en aza indirgenebileceğini ve çevreye verilen zararın da asgaride tutulabileceğini bildirmişlerdir. Blackmore ve Marshall (1996) ya göre, DGPS sistemlerinin tarım sektörüne girmesi ile verim ve konuma ait bilgiler kullanılarak verim haritalarının hazırlanması 10

11 imkanı doğmuştur. Bu haritalar, arazideki değişken özelliklerin yönetiminde bilgilerin daha iyi kullanılmasına imkan veren ve hassas tarım olarak adlandırılan yeni bir yönetim sisteminin önemli ögeleri haline gelmiştir. Bongiovanni ve DeBoer (2000), değişken oranlı gübre stratejilerinin ortaya konulması amacıyla ürün azot etkisini belirlemek için verim izleme verilerinin mekansal regresyon analizlerini kullanmışlardır. Bu amaçla Arjantin de mısır üretiminde en çok uygulanan azot dozu dikkate alınmış ve alana özgü ürün cevap fonksiyonlarını tahmin etmek için tarla denemeleriyle elde edilen ürün verimleri kullanılmıştır. İlk yıl verileri azot etki arazi şeklinin göre önemli oranda farklılık gösterdiği ve değişken oranlı gübre uygulama teknolojisinin, maliyetine bağlı olarak, azot için üniform uygulama şekli olan 80 kg/da dan daha karlı bir uygulama şekli olacağını göstermişlerdir. Godwin ve ark. (2002) değişken oranlı azot uygulaması ile buğday üretim etkinliğini ve ürün gelişimi ile yaprak şeklindeki değişikliğin geliştirilebildiğini ifade etmişlerdir. Araziye ve yıla bağlı olarak projenin yürütüldüğü arazide %12 ve %52 arasında bir alan, bu yaklaşıma pozitif yanıt vermiştir yılında 8 uygulama parselinden 7 si değişken oranlı azot uygulamasına ortalama hektarda 22 poundluk ekonomik bir kazanç sağlamıştır. Batcholer ve ark., (2002) mısır için (CERES- maize) modellerini kullanarak homojen alanlardaki bitki büyümelerini ve toprak parametreleri ile olan ilişkilerini alansal olarak değerlendirmişlerdir. Bu modellerin kullanımı ile farklı çevresel koşullardaki alansal ve zamansal verim değişkenliklerini değerlendirmede ve ekonomik analizlerin değerlendirilmesinde yarlı olabileceği düşünülen bir kaç strateji geliştirilmişitir. Azot doğru kullanıldığında verimde önemli artışlar sağlarken, aşırı ve kısıntılı kullanıldığı durumlarda verim kayıplarına neden olduğu gibi yeraltı ve yerüstü sularının da kirlenmesine de yol açmaktadır (Mills ve Jones,1979). Frantzen (1999), azot uygulamaları için yönetim alt bölgelerinin oluşturulmasına yönelik yaptıkları çalışmada amaç ister toprak azot seviyesinin isterse toprak verimlilik potansiyelinin belirlenmesi olsun yönetim bölgelerinin hava fotoğrafı, uydu görüntüleri, toprak elektriksel geçirgenliği (EC), verim haritaları gibi bir çok yöntemin kullanılması ile oluşturulabileceğini belirtmiştir. Toprak elektriksel geçirgenliğini ölçen sensörlerin, disk toprak elektrodu veya EM 38 manyetik endüksiyonu ile yönetim bölgelerinin belirlenmesine yardımcı olabileceğini açıklamıştır. Bu çalışmanın sadece azot için değil fosfor, potasyum gibi diğer besin maddelerinin gübrelenmesine de olanak tanıyacağını, doğru yorumlama yapabilmek için değişik toprak parametreleri ile toprak EC si arasındaki ilişkinin kurulmasının önemli olduğunu belirtmiştir. 11

12 1.2. Diskli Gübre Dağıtma Makineleri Diskli gübre dağıtma makinaları hareketini traktör kuyruk milinden bir mafsallı şaft yardımıyla alınır ve makinanın dişli kutusuna iletilir (Şekil 1). Şekil 1. Diskli gübre dağıtma makinası Çift diskli makinelerde kuyruk milinden gelen hareket ilk önce sağa ve sola iletilir ve buradan her bir disk için konmuş olan konik dişliler yardımıyla 90ºC döndürerek diske ve karıştırıcıya iletilmektedir. Diskli gübre dağıtma makinelerinin hepsinde tek dişli kutusu vardır. Sadece içindeki dişli sayıları farklıdır. Dişli kutusu traktör kuyruk milinden 540 l/min alınan devri uygun transmisyon oranı ile d/min arasında değerlere çıkarmaktadır. Bu devirlerde disklerin çevre hızları TSE ye göre 10 m/s 30 m/s arasında olmaktadır ( Önal, 1995). Bu makinelerin en önemli parçası olan dağıtıcı diskler TSE ye göre saç veya dökümden yapılmaktadır. Disk çapı cm arasında değişmektedir. Bu disklerin görevi gübre deposunun tabanındaki deliklerden dökülen gübre, ilk önce diskin paletsiz kısmına dökülür. Dönen disk toplu olarak düşen gübreyi belirli bir alana yayarak fırlatıcı paletlere sevk eder. Palet üzerine gelen gübre santrifüj kuvvetin etkisiyle radyal bir hız kazanır. Paletin uç noktasında gübre radyal hızın ve diskin çevre hızının etkisiyle belirli bir hızda ve yönde fırlatılır. Bu diskler düz veya iç bükey olabilmektedirler. Düz diskler gübrenin diski yalnızca kanat uçlarından terk etmesini sağlarken, iç bükey diskler gübrenin diski bir yükselme açısı kazanarak terk etmesini sağlar. Disk üzerine gübreyi yönlendirici kanatlar bağlanmıştır. Bu kanatların disk üzerine dizilişi şekil 5 de görülmektedir. Bu kanatlar dağıtılacak gübrenin kazanacağı ivmeye etkili olan ve uçuş yörüngesini belirleyen, dolayısıyla sepme genişliğini ayarlayan parçalardır. Kanatlar disk üzerindeki konumlarının ayarlanabilmesi için iki noktadan çoğunlukla gömme başlı civatalarla diske bağlanır. Kanatlar ayar delikleri yardımıyla radyal ileri ya da geri konumda disk üzerine bağlanırlar. Diskin dönme yönü (+), tersi yönü (-) kabul edilmektedir. Buna göre kanatlar radyal geri konumda (-) ile gösterilirken, radyal ileri konumda (+) olarak gösterilmektedir. Buna göre disk üzerinde kanatlar 3 kademe de ayarlanabilmektedir. Radyal palete göre geriye açık palette, hem gübrenin pallette kalış açısı, hem fırlatma açısı, hem de fırlatma hızı etkilenmektedir. Paletin geriye konuşlandırılması (kepçelemenin azalmasıyla) gübrenin palette kalış açısı azalmaktadır. Kanatlar radyal geri konumda fırlatma (dağıtma) açısı büyümekte 12

13 fakat fırlatma hızının küçülmesine sebep olmaktadır. Bu nedenle geriye dönük paletlerin konum açılarının büyümesi ile makinenin iş genişliği bir miktar azalır. Disk üzerindeki kanatlar, radyal ileri konuma alındığında çevre hızı büyüyecek, buna bağlı olarak savrulma hızı da büyüyecektir. Bunun sonucunda da dağıtma genişliğinin büyüdüğü görülmüştür (Mutaf, 1984, Önal, 1995). Disk üzerinde bir de serbest yarıçap ayarları vardır. Serbest yarıçap; disk merkezinden aksiyon noktasına olan uzaklığıdır. Serbest yarıçap, danenin palette kalış açısına ve fırlatma açısını etkilemektedir. Gübrenin palette kalma açısı serbest yarıçapın artmasıyla azalmaktadır. Disk üzerinde kanat profilleri dağıtılacak materyali yatay düzlemde fırlatacak ve materyalin kanat ucuna varmadan diski terketmesini önleyecek özellikte olması gerekir. Çeşitli tipteki kanat profilleri Şekil 6 da görülmektedir. Bazı araştırmalar sonucunda yarım daire şeklindeki profilin en iyi dağılım desenini oluşturduğu ortaya koymuştur. Diskli gübre dağıtma makinelerindeki çeşitli dağılım desenleri mevcuttur. Diskli gübre dağıtma makinelerinde çok değişik kanat profilleri kullanılmaktadır. Makinanın diski üzerindeki kanat sayısı makinenin özelliğine, disk üzerine gelen gübre miktarına göre ayarlanmaktadır. Bunlara bağlı olarak genelde 2-6 adet arasında kanat kullanılmaktadır. Diskli gübrenin dağıtma makinalarında fırlatma uzaklığını etkileyen en önemli faktörlerden biri de kanatların profili ve uzunluğudur. Kanat uzun olursa gübre kanat üzerinde daha uzun kalacak ve uç noktaya vardığında daha büyük bir ivme kazanacaktır. Gübrenin fırlatma uzaklığı; çevre hızı, kanatçıkların durumu, disklerin yerden yüksekliği, disklerin yere göre konumu, gübrenin yapısı, rüzgar durumu, gübrenin diskler üzerinde hızlanma yolu uzunluğuna bağlı olarak değişmektedir. Diskli gübre dağıtma makinasında fırlatma uzaklıkları toz gübreler için 4-12 m, granüle gübreler için 8-24 m arasında değişmektedir. Disklerin yerden yüksekliği toz gübreler için 55 cm, granüle gübreler için 75 cm olarak alınmaktadır. Disklerin yere olan konumlarında arka kısım daha yüksek olursa fırlatma (dağıtma) genişliği artar. Toz gübrelerde genelde makinanın arkası yere doğru eğimli olacak şekilde dağıtma yapılmalıdır. Fırlatma açısı genelde º arasında değişmektedir. Fırlatma genişliği ve fırlatma açısı iş genişliğini vermektedir. Makinalarla gübre dağıtırken dış sınırlara gübrenin az gitme olasılığı vardır. Bu alana gübrenin az gitmemesi için dağılım deseninin uç taraflarının birbiri üzerine gübre atılır. Buna örtme payı denir. Örtme payı hem sağda hem de solda olmaktadır. Şekil 9 da bunlar görülmektedir. Bu örtme payı olması durumunda iş genişliği pratik olarak dağıtma genişliğinin 2/3 ü kadar olmaktadır. Örtme payı atılan gübreye ve makinenin cinsine göre değişmektedir. İyi bir dağılımın elde edilebilmesi için kanatlar simetrik olarak yerleştirilmelidir. Tarla ve kanal kenarlarının gübrelenmesi için dağıtıcı kanatların uygun yerleştirilmesi ile tek taraflı dağıtımda sağlanmalıdır. Diskli gübre dağıtma makinelerinde katlama öncesi değişik şekillerde dağılım desenleri oluşmaktadır. Tek diskli gübre dağıtma makinelerinde deponun ön kısmında bulunan 2 besleme ağzındın gübre yedirilerek uygun bir dağılım deseni oluşur. Sol besleme ağzından akan gübreler, daha çok makinenin oluşturduğu desenin sağ yanına, sağ besleme ağzından akan gübreler ise desenin sol yanına gübreleri dağıtırlar. 13

14 Çift diskli dağıtma makinelerinde ise deponun altında bulunan 2 adet disk ters yönde dönerler. Her iki besleme deliklerinden yedirilen gübrenin dağılım deseni, tek diskliden bir ayrılık göstermez. Ancak iki diskin dağıtım alanları birleşince dağılım deseni ortaya çıkar. Gübre norm ayar mekanizması, gübrenin disk üzerine akma süresini ve miktarını ayarlamaktadır. Gübre norm ayar mekanizması, tek diskli dağıtıcılarda 2 tane, çift diskli dağıtıcılarda her disk için bir tanedir. Bu mekanizma makinenin yapısına göre gübre deposunun alt ya da yan yüzeyinde bulunmaktadır. Delik çeşitleri değişik şekillerde denenmiş ve en uygun Trapez kesit uygun bulunmuştur. Diskli gübre dağıtma makinesinin tüm parçalarını üstünde taşıyan ve traktör üç nokta askı sistemine bağlanmasını sağlayan çatı ya da şase TSE ye göre yapı çelikleri, boru ve profilden yapılabilmektedir. Diskli gübre dağıtma makineleri sadece katı mineral gübreleri dağıtmakla kalmamakta, serpme ekim yapan yerlerde ekim işlerinde de kullanılmaktadır. Genelde buğday, arpa, çavdar gibi tohum iriliği granül gübrelere yakın olan tohumların ekiminde başarıyla kullanılmaktadırlar. Çift diskli gübre dağıtma makineleri, tek diskli gübre dağıtma makinelerine göre daha iyi bir dağılım göstermektedir. Buna rağmen ülkemizde en çok tek diskli dağıtıcılar kullanılmaktadır. Gübre serpme makinesi çift diskli, hidrolik kumandalı, kuyruk milinden hareketini alan asılır ti tip bir makinedir. Gübre serpme makinesi gübre cinsine bağlı olarak iş genişliği 24 m ye kadar ulaşmaktadır. Gübre dağıtıcı organlar hareketini kuyruk milinden almaktadır. Kuyruk mili 540 d/dak. hızda çalıştırılmaktadır. Gübre normu gübrenin aktığı açıklığın açılıp kapanması ile sağlanmaktadır. Mineral gübrelerin fiziksel ve mekanik özellikleri büyük çapta nem oranına bağlıdır. Gübrenin akıcılığı ve kubbe yapma özelliği nem oranına göre değişir. Belli bir nem oranında akıcılık özelliğini tamamen kaybederler. Gübrelerin çoğu higroskopiktir. Havadan nem alırlar ve güç dağılır bir duruma gelirler. Gübrelerin maksimum nem oranı %15 dir. Bu oran geçmesi durumunda makinanın dağıtma organlarına, depo çeperlerine yapışırlar ve depoda boşluklar meydana getirirler. Bu da iyi bir dağılım olmasını imkansız kılar. Tarım mekanize olduğundan beri çiftçiler tüm tarlayı küçük bir birimmiş gibi işlemektedirler. Traktör ve ekipman hızlarının ve kapasitelerinin artmasının sağladığı avantaj nedeni ile çiftçiler küçük birimlerle işletmecilikten vazgeçerek geniş alanlara aynı yöntemleri uygulayarak daha az zaman harcamakta ve daha çok alan işlemektedirler. Artan üretimim avantajları emek yoğun üretimden çok fazla olmaktadır Konum Belirleme Sistemi Konum belirleme sistemi herhangi bir objenin yerini genellikle elektronik olarak tanımlar ve kaydeder. Konum belirleme sistemleri bir objenin enlem, boylam ve yükseltisini saptama olarak da tanımlanabilir. Böyle bir sistem bir aracın yeryüzünde, uzayda veya havadaki ilerlemesini kaydedebiliriz. Konum belirleme sistemleri arazi bazlı konum belirleme sistemleri ki yıllarca kullanıldı diğeri ise uydu bazlı küresel konum belirleme sistemleri (GPS) ki burada uydulardan gelen sinyallerden faydalanılarak yeryüzünde objenin konumu belirlenir. Bu noktada konum belirleme sistemlerinin hatalarını azaltmak için kullanılan diferansiyel düzeltme veya diferansiyel konum belirleme sistemleri devreye girmektedir (Blackmore, 1999, Kirişçi ve ark., 1999, Larscheid and Blackmore, 1996). 14

15 1.4. Projenin Gerekçesi, Amacı ve İçeriği Bugün, teknoloji öyle bir seviyeye ulaştı ki çiftçiler ölçmekte, analiz edebilmekte ve tarlasında daha önceden bildiği ama dikkate almadığı değişkenlik ile meşgul olmaktadır. Bir tarladaki değişkenliği dikkate alarak verimi maksimize etmeyi her zaman çiftçiler arzu eder, özelliklede sınırlı miktarda arazisi olanlar. Mikroişlemcilerdeki ve diğer elektronik teknolojilerindeki son gelişmeler son gelişmeler çiftçilerin bu amaca ulaşımları yönündedir. Tarladaki farklılıklar üzerine temellenmiş olan bitkisel üretimin optimizasyonu kavramının oldukça önemli olduğu ve teknolojinin kalıcı olacağı inancındayız. Çiftçiler sürekli olarak ekonomik faydalarını arttırmak için gayret gösterirler. Gübrelemede amaç toprakta eksik olan ve bitkinin gereksinim duyduğu bitki besin elementlerinin organik veya inorganik maddelerle tamamlanmasıdır. Dolayısıyla toprak tipi değiştikçe atılan gübre miktarının da değişmesi gerekmektedir. Halbuki çiftçi tarlaya girmekte ve makinesini bir kez ayarladıktan sonra bir daha ayarını değiştirmemektedir. Dolayısıyla tarlanın her yerinin aynı miktarda gereksinim göstermemesine rağmen, tüm tarlaya aynı miktarda gübre atmaktadır. Bu araştırmanın amaçları temel amaçlar ve ikincil amaçlar olmak üzere ikiye ayrılabilir. Temel amaçlar: - Gereksiz gübre kullanımını azaltarak maliyeti düşürmek ve ürün verimi arttırmak. - Kimyasalların çevreye olan olumsuz etkilerini azaltmaktır. - Bunları sağlayacak gübre dağıtma makinası kontrol ünitesini oluşturmak ve iyileştirmektir. İkincil amaçlar: - Gelişmiş ülkelerde uygulanan ve hassas tarım olarak adlandırılan ve toprak tipindeki değişiklikleri dikkate alarak toprak işleme, gübreleme, ekim yapan ve yabancı ot haritasına göre ilaçlama yapan tarım sistemlerini ülkemiz koşullarına adapte edebilmektir. 15

16 2. GEREÇ VE YÖNTEM 2.1. Gereç Araştırmada materyal olarak çift diskli gübre dağıtma makinesi, konum belirleme için RTK GPS/GNSS, %46 Üre, %26 Amonyum Nitrat, ve mineral gübreleri kullanılmıştır Gübre dağıtma makinesi Araştırmada çift diskli gübre dağıtma makinesini şekil 2 de, boyut özelikleri Çizelge 1 de ve malzeme özellikleri ise Çizelge 2 de verilmiştir. Şekil 2. Çift Diskli Gübre Dağıtma Makinesi Çizelge 1. Çift diskli gübre dağıtma makinesi teknik özellikleri Teknik ölçüler Değer Genişlik (mm) 2090 Yükseklik (mm) 1527 Uzunluk (mm) 1227 Depo Hacmi (dm 3 ) 1000 İş genişliği (m) 6-24 Ağırlık (kg) 320 Kontrol sistemi Hidrolik Max. Gübreleme normu (kg/da) 150 Teorik iş başarısı (da/h)

17 Çizelge 2. Çift diskli gübre dağıtma makinası malzeme özellikleri Makine parçası/bölümü Gübre deposu İlave depo Gübre eleği Malzeme özelliği 2 mm Sac 2 mm sac 13 mm Değişken miktarlı gübre normu ayar ünitesi Konum verileri ve önceden hazırlanmış tarlanın gübre gereksinimi haritası bilgisayar yüklenmektedir. Konum kontrol edilerek tarlaya uygulanacak gübre normunda bir değişiklik olup olmayacağı saptanmakta ve sonuçta akan gübre miktarını kontrol eden kapakçığın konumu gerekiyorsa otomatik olarak değiştirilmektedir. Kontrol sisteminde kullanılan malzemelerin listesi aşağıda verilmiştir. Çizelge 3. Elektronik kontrol sistemi MALZEME ADET PIC24fj16 1 Soket 5 XTAL 10Mhz 1 Kondansatör 8 kontrol PCB 1 Limit switch 4 Step motorarın kontorlü PIC 24fj16 ile sağlanmıştır. Limit switch ile de step motorun hareketi sınırlandırılmıştır Konum belirleme sistemi Araştırmada konum belirleme amacıyla CHC X91 GNSS cihazı kullanılmıştır (Şekil 3). Şekil 3. CHC X91 GNSS cihazı 17

18 Cihaz 220 Kanallı GPS, Glonass, Galileo ve Beidou uydu desteği vermektedir. Dahili Radyo Modem ve Dijital Haberleşme Var. Koordinat belirleme için CORS-TR (TUSAGA AKTİF) sistemine üye olunmuş ve testler sırasında ve tarla uygulamalarında bu sistemden düzeltme sinyali alınmıştır. Hareket halinde iken sistemin hatası cm dolayındadır. Projede CHC X91 GNSS alıcısı kullanılmıştır. Aynı zamanda TUSGA AKTIF (CORS-TR) sisteminden düzeltme sinyali satın alınmıştır Mineral gübreler Araştırmada makinenin skala değerlerinin belirlenmesi amacıyla (N, P, K), (N, P, K), %33 Amonyum Nitrat (NH3NO4), ve % 46 Üre gübreleri kullanılmıştır. 18

19 2.2. Yöntemler Araştırma laboratuar koşullarında gerçekleştirilmiştir. Bu araştırmada öncelikle gübre dağıtma makinesinin ve konum belirleme sistemlerinin testleri yapılmıştır. Daha sonra geliştirilen sistemin konuma bağlı olarak gerekli gübre miktarını atıp atmadığı test edilmiştir. Çift diskli gübre dağıtma makinesi üzerine yerleştirilen sistemin testleri yapılmış ve koordinata bağlı olarak gübre normu kapakçığını açıp açmadığı kontrol edilmiştir. Yüklenen uygulama haritasına göre kapakçık konumları kontrol edilmiştir. Gübre besleme açıklıklarından, belirlenen ayar kademelerinde, birim zamanda dökülen gübre miktarı belirlenmiştir. Bunun için makine traktöre bağlanarak deposu doldurulmuş ve disk yere paralel duruma getirilmiştir. Makine önce, 540 d/min kuyruk mili devrinde 30 saniyeden az olmamak üzere belirli bir süre boşta çalıştırılmıştır. Daha sonra yine 30 saniyeden az olmamak üzere gübre dağıtımı sağlanır. Altta biriken gübreler tartılarak gübre miktarı belirlenmiştir. Bu işlem üç kez yinelenerek ortalaması alınır ve o besleme açıklığında (ayar kademesinde) birim zamanda atılan gübre miktarı belirlenmiştir. Aynı işlem makinede var olan diğer ayar kademelerinde de yapılmıştır. Denemeler sırasında depodaki gübre seviyesinin 20 cm' den daha aşağı düşmemesine özen gösterilmiştir (Anonim, 2006). Projede 500 x 500 x 150 mm boyutlarında, separatörlerle 25 göze bölünmüş oluklu plastikten yapılan 160 adet kutu satın alınmıştır. (Şekil 4). Ancak proje ile ilgili ek süre verilmemesi nedeniyle testler bitirme raporun tarihine yetiştirilememiştir. Şekil 4. Gübre toplama kutuları 19

20 3. ARAŞTIRMA SONUÇLARI Araştırma sonuçları aşağıdaki başlıklar atında verilmiştir. - değişken oranlı kontrol sisteminin iyileştirilmesi - laboratuar test programının geliştirilmesi - uygulama haritası programın ve yapılan iyileştirmeler - laboratuar denemeleri 3.1. Değişken Oranlı Gübre Dağıtma Sisteminin İyileştirilmesi Proje kapsamında Trakya Üniversitesi tarafından desteklenen TÜBAP 600 projesi kapsamında geliştirilen kontrol sistemi dişli bir mil ile gübrenin açıklığını kontrol eden skalayı değiştirmekteydi. Bunun yerine step motorun milinden dönü hareketi alan dişli bir sistem tasarlanmış ve gübrenin açıklığını kontrol eden ayar sistemi aracılığı ile depo tabanındaki açıklığın kapalılık ya da açıklık oranı değiştiirlerek atılan gübre miktarı kontrol edilmiştir (Şekil 5). Şekil 5. Eski (dişli mil) ve yeni( dişli) değişken oranlı gübre dağıtma sistemi Sistemin hareketi limit sviç (sınırlayıcılar) ile her iki disk tarafında sınırlandırılmıştır. Step motora bağlı olamayan yarım dişli sınırlayıcıya (limit switch) yaklaştığında daha ileri gitmesi engellenmektedir (Şekil 6). Şekil 6. Sistemin sınırlayıcı (limit switch) l bağlantısı Elektronik kontrol sisteminin devre şeması Şekil 7 de verilmiştir. 20

21 Şekil 7. Yeni değişken oranlı gübre dağıtma sistemi blok diyagram Sistemin genel görevi, UART2 portundan aldığı GPS verilerini UART1 portuna bağlı olan PC ye göndermek ve PC'nin bu verileri işledikten sonra tekrar mikrokontrolörün UART1 portuna göndererek klepelere bağlı olan STEP1 ve STEP2 motorlarına hareket verdirmesidir. UART portu, Universal Asynchronous Receiver / Transmitter yani Evrensel Asenkron Alıcı / Verici portuna verilen kısa isimdir. PC ile mikrokontroller ile seri iletişim yapılmasını sağlayan bu port üzerinden metinler ve rakamlar gibi verileri iletilir. Cihazlar (PC/Mikrokontrolor) aktarılan paralel veriyi kendi içlerinde seri veriye dönüştürerek iletişim hattında kullanılabilir hale getirirler. UART arabirimi, byte verileri alır ve bunları sırayla birer bit halinde iletim yolundan taşır. Hedefte, ikinci bir UART iletim hattindan gelen bitleri bir araya getirip bunları tekrar byte haline getirir. Donanımsal olarak farkli protokoller vardır. Bunlar RS232, RS485, RS482 sayilabilir. Blok diagramda gözüken UART1, UART2, SPI PIC18F46K22 mikrokontrolörünün kendi iç yapısında bulunan modüllerdir. STEP1, STEP2 step motorları ve LIMIT_SW_1, LIMIT_SW_2 yine mikrokontrolörün girişçıkış portuna bağlıdır. STEP motor: Kullanılan step motorlar iş makinasının klepe hareket sistemine bağlıdır. Motorların sürücüleri üzerindedir dolasıyla mikrokontrolörden sadece yön (ileri-geri) ve adım bilgisi alarak hareketi gerçekleştirir. LIMIT_SW: Endüktif sensörlerdir ve metale duyarlıdırlar. Etki alanlarına metal yaklaştığında bunu algılarlar. Bu sensörler klepe mekanizmasının kapalı olduğu konuma yerleştirilmiştir. STEP1 ve STEP2 motorlarına sıfır konumuna yani kapalı konuma git komutu gonderildiğinde step motorlar klepeleri kapalı konuma getirinceye kadar hareket ederler ve kapalı konuma geldiklerini bu sensorlerden anlıyarak harekete son verirler. UART : Bu modüller asenkron seri veri iletişimi sağlarlar. RS-232 standartı bu iletişimi tanımlamaktadır. Buna göre iletişim protokolü tanımlanmıştır. Bu protokole göre tanımlanmış olan elektrik sinyalleri ayrı bir entegre olan MAX232 entegresi tarafından sağlanır. SPI Serial Peripheral Interface Bus : Full dublex calışan seri veri bağlantısı sağlıyan modüldür. Ek hafıza modülleri, SD kart, LCD göstergeler vb.. bu modül vasıtasıyla hızlı bir şekilde haberleşirler. 21

22 Mikrokontrolör: PIC18F46K22 Microchip firmasının son nesil geliştirdiği RISC tabanlı ve Harvard mimarisinde bir işlemcidir. 16 MIPS (saniyede 16 milyon işlem) hızına çıkabilir. 64 Kbyte program hafızası ve 4 Kbyte RAM hafızası ve 1 Kbyte EEPROM hafızası vardır. İçinde bir çok bütünleşmiş UART, SPI, ADC, DAC, PWM gibi modüller vardır. Geliştirilen yeni elektronik devre bir önceki devreye göre gelişmiş özelliklere ve daha modüler yapıya sahiptir. Bu özellikler devreye istenilen geliştirmeleri ve ek fonksiyonların eklenmesini olanaklı kılmıştır. Elektronik karttaki işlemci saniyede komut isleme kapasitesine sahiptir. Besleme gerilimi 12V ve çektiği akim 30 ma dir ve akü ile beslemeye uygundur Yeni devre iki haberleşme portuna sahiptir, dolasiyla PC ile haberleşirken ayni zamanda GPRS ile de haberleşebilmektedir. Kullanılan işlemcinin 16 Kilo byte ROM ve 8 Kbyte RAM hafızası vardir. İki adet SPI portundan biri ile hafıza kartlarına direkt bağlantı sağlayabilir ve tarlanın verim haritasını hafızasında tutarak işlem yapabilir. Diğer SPI portunada bir LCD ekran bağlanabilir. Bu özellikler ona daha sonraki versiyonlarda stand-alone çalışmasına olanak verecektir. Bu ana özellikler haricinde devrenin 8 adet yalıtılmış dijital girişleri ile 4 adet role çıkısı ve step motoru sürmek içinde 4 adet open-collector transistor çıkışları vardır. Elektronik kartin microislemcisinin programı C dilinde yazılmıştır. Programa GPRS ile haberlesmesi icin NMEA (National Marine Electronics Association) GGA (Global Positioning System Fixed Data) komut seti girilmiştir. Program PC ile haberleşerek GPRS koordinatlarını gönderir ve Visual Basic ile yazılmış olan program veriyi işleyerek belirli bir protokol ile gerekli olan klape açıklık oranlarını elektronik karta gönderir ve klapelerin uygun oranda açılmasını sağlar. Kartın fonksiyonlarını test etmek ve klapeleri manüel olarak çalıştırmak için ayrıca Delphi programlama dili ile bir test programda hazırlanmıştır. Bu test programı ile ayrıca step motorun klape ile ilgili olan kalibrasyon ayarlarda yapılabilmektedir. Test programındaki haberleşme protokolü Visual Basic teki ana program ile aynidir Gübre Dağıtma Makinası Laboratuvar Test Programının Geliştirilmesi Gübre dağıtma makinesinin laboratuar testlerinin gerçekleştirilmesi için test programı geliştirilmiştir. Program aracılığı ile her iki step motor 0-18 arasında değişen skala/adım değerleri için çalıştırılabilmektedir. Gerektiğinde her iki motor ya da ayrı step motorlar seçilerek testler gerçekleştirilebilmektedir. Programın ara yüzünden görüntüler aşağıdaki şekillerde verilmiştir (Şekil 8, Şekil 9, Şekil 10, Şekil 11) 22

23 Şekil 8. Laboratuar test programı görünümü Şekil 9. Haberleşme portunun seçimi Şekil 10. Haberleşmenin açılması ve kapanması Şekil 11. Adım sayısının seçimi 23

24 Programda arayüzdeki menüdeki komutların ne işe yaradığı ise aşağıda açıklanmıştır. GÖNDER = SEÇİLEN KOMUTLARI KONTROL KARTINA GÖNDERİR. SOL RESET = SOL KLAPEYİ SIFIRLAR. SAĞ RESET = SAĞ KLAPEYİ SIFIRLAR. RESET = İKİ KLEPAYE AYNI ANDA SIFIRLAR İleri Yönde = ileri Yönlü Hareket GERİ YÖNDE = Geri Yönlü Hareket Süreli Komut Gönder = Komutu Gönderir ve belirlenen saniye sonra klapeleri otomatik kapatır. Şekil 12. Testler sırasında programın ekran görüntüsü 3.3. Değişken Oranlı Gübre Dağıtma Programının İyileştirilmesi Tarla sınırları ve kullanılan makinanın iş genişliğini dikkate alarak tarlayı istenen ölçülerde gridlere ayıran ve kullanıcı tarafından bu gridlere gereksinim duyulan gübre miktarlarının atandığı Tarımsal Girdi Uygulama Programı geliştirilmiştir. Programın algoritması Şekil 13 de verilmiştir. 24

25 Şekil 13. Değişken oranlı gübreleme program algoritması TÜBAP 600 Projesi çerçevesinde geliştirilen değişken program ile bu proje çerçevesinde geliştirilen değişken oranlı tarımsal girdi uygulama programları arasındaki farklar aşağıda Çizelge 4 de verilmiştir. Çizelge 4. Eski ve yeni girdi uygulama programları arasındaki farklar Eski Program Yeni Program (2016) 1. Visual Basic Platformu Visual Studio VB.Net ( 2012 ) 2. M.S. Access Veritabanı XML Veritabanı Canlı (Online) Gerçek Zamanlı Harita üzerinde çalışma Poligonların tümünü sürüş yönüne göre çevirme Poligonları tarla sınırı ile örtüştürme ( Enlem ve Boylam Kaydırma ) Çift diskli gübre dağıtma makinaları için poligonu ikiye bölebilme İkiye bölünen poligona farklı değerler atama Simülasyon oluşturabilme 25

26 Değişken miktarlı uygulama programından ekran görüntüleri Şekil 14 de verilmiştir. Şekil 14. Değişken miktarlı girdi uygulama programı ekran görüntüleri 3.4. Değişken Oranlı Kontrol Sisteminin Laboratuar Test Sonuçları Değişken oranlı sistem geliştirilen test programı kullanılarak farklı skala değerleri için , %46 Üre, , %33 Amonyum Nitrat gübreleri kullanılarak test edilmiştir (Şekil 15). Farklı skala değerleri için (N, P, K) gübre miktarları Çizelge 5 te, %46 Üre gübresi için Çizelge 6 da, (N, P, K) gübresi için Çizelge 7 de ve %33 Amonyum nitrat gübresi için Çizelge 8 de verilmiştir. Şekil 15. Makine ve kontrol sisteminin laboratuar testleri 26

27 Çizelge 5. Farklı Skala değerleri için (N, P, K) gübre miktarları (kg) Skala 1.Tekerür 2.Tekerür 3.Tekerür Ortalama Toplam Sol Sağ Sol Sağ Sol Sağ Sol Sağ Çizelge 6. Farklı Skala değerleri için %46 Üre gübre miktarları (kg) TEKERRÜRLER 1.Tekerür 2.Tekerür 3.Tekerür ORTALAMA TOPLAM Adım Sol Sağ Sol Sağ Sol Sağ Sol Sağ Çizelge 7. Farklı Skala değerleri için (N, P, K) gübre miktarları (kg) TEKERRÜRLER 1.Tekerür 2.Tekerür 3.Tekerür ORTALAMA TOPLAM Adım Sol Sağ Sol Sağ Sol Sağ Sol Sağ

28 Çizelge 8. Farklı skala değerleri için %33 Amonyum Nitrat gübre miktarları (kg) 1.Tekerür 2.Tekerür 3.Tekerür ORTALAMA TOPLAM Adım Sol Sağ Sol Sağ Sol Sağ Sol Sağ

29 Çizelge 9. Gübre dağıtma sisteminin gübresi için gübre normu değerleri (kg/da) İş genişliği (m) Hız (km/h) Gübrelenen alan (da/h) Skala Gübre Normu (kg/da)