ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Kadir YİĞİT EKİM MAKİNALARINDA ELEKTRONİK TABANLI TOHUMLAR ARASI UZAKLIK ÖLÇME SİSTEMİ TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI ADANA, 2006
ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EKİM MAKİNALARINDA ELEKTRONİK TABANLI TOHUMLAR ARASI UZAKLIK ÖLÇME SİSTEMİ Kadir YİĞİT YÜKSEK LİSANS TEZİ TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI Bu tez 22/12/2006 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oy Birliği ile Kabul Edilmiştir. İmza... İmza... İmza... Doç.Dr. Zeliha B.BARUT Yrd.Doç.Dr. A.Musa BOZDOĞAN Yrd.Doç.Dr. Kubilay VURSAVUŞ DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu tez Enstitümüz Tarım Makinaları Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü İmza ve Mühür Bu çalışma Ç.Ü.Bilimsel Araştırma Projeleri Destekleme Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: ZF2005YL24 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.
ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ KADİR EKİM YİĞİT MAKİNALRINDA ELEKTRONİK TABANLI TOHUMLAR ARASI UZAKLIK ÖLÇME SİSTEMİ Kadir YİĞİT ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSİ TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI Danışman: Doç.Dr. Zeliha Bereket BARUT Yıl: 2006 Sayfa:67 Jüri: Doç.Dr. Zeliha Bereket BARUT Yrd.Doç.Dr. A. Musa BOZDOĞAN Yrd.Doç.Dr. Kubilay VURSAVUŞ 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 algılamaktadır. Bu algılamayla, elektronik ölçme sistemi içinde bulunan mikrokontroller ünitesi yardımıyla zaman geçişleri belirlenmektedir. 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 veriler 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 katsayısı (R 2 ) 0.7735 olarak bulunmuştur. Regresyon katsayısının 0.7735 çıkması sistemlerin ilişkili olduğu anlamına gelmekte olup sistemin kullanabilirliği hakkında fikir vermektedir. Anahtar Kelimeler:Ekim Makinaları, Tohumlar Arası Uzaklık, Algılayıcılar, Mikrokontroller I
ABSTRACT M.Sc. THESIS ELECTRONIC-BASED MEASUREMENT SYSTEM IN DRILLS FOR SEED SPACING MESUREMENTS Kadir YİĞİT DEPARTMENT OF AGRICULTURAL MACHINERY INSTITUTE OF BASİC AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor:Asc.Prof.Zeliha Bereket BARUT Year:2006 Pages:67 Jury :Asc.Prof.Zeliha Bereket BARUT Asst.Prof.Ali Musa BOZDOĞAN Asst.Prof.Kubilay VURSAVUŞ 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 micro-controller or 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 programme or a micro-controller. 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 transfered to a computer via serial port. In researches, the measured data, 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 measurement and grease belt system is calculated (R 2 ) 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 II
ÖNSÖZ Tek tohum ekim makinalarının etkinliği, tohumları istenen aralıklarda toprağa yerleştirmesi ile ölçülür. Ekim makinalarının bu etkinliği laboratuar ve tarla koşullarında ölçülmektedir Tarla koşullarında ölçümler ya doğrudan ekilen tohumların üzerindeki toprak kaldırılarak ardışık tohumların uzaklıkları ya da toprak yüzeyine çıkan ardışık bitkilerin aralıkları ölçülerek yapılmaktadır. Laboratuar koşullarında ise yapışkan bant üzerine düşürülen tohumların aralıklarının ölçümü şeklindedir. Bu işlemler oldukça zaman alıcı, yorucu ve yeterince hassas değildir. Bu nedenle tek tohum ekim makinalarının performansını ortaya koyan daha hassas ve doğru ölçüm yapabilen teknolojik olarak gelişmiş ölçüm sistemlerine gereksinim vardır. Bu bağlamda, ardışık düşen tohumlar arası mesafeyi kolay ve hassas bir şekilde ölçebilen elektronik tabanlı bir ölçme sistemi geliştirilmeye çalışılmıştır. III
TEŞEKKÜR Yüksek Lisans çalışmamın planlaması ve yürütülmesinde bana yol gösteren, her türlü ilgi ve yardımlarını esirgemeyen danışman hocam Sayın.Doç. Dr. Zeliha Bereket BARUT a en içten teşekkürlerimi sunarım. Beni teşvik eden Prof.Dr. Veyis TANSI ya, Prof.Dr. Ali BAYAT a, Müdürümüz Doç.Dr.Salih KAFKAS a,araştırmanın yürütülmesinde ve uygulamanın yapılmasında desteklerini gördüğüm mesai arkadaşım Ogr.Görv.Tuncay ALTUN a Ögr.Gör. İnci ANDIRAN a ve mezun ettiğimiz örgencilerimizden Sayın Birol KIRPIK a, tez yazımında bana yardımcı olan Müge SALKIM a ve manevi desteklerini esirgemeyen Saliha YALÇINA a, çeviride yardımlarını esirgemeyen Ögr. Gör. Mehmet YURTAL a, Tarım Makinaları Bölüm Hocalarına, Tarım Makinaları Laboratuarı çalışanlarına, çalışmayı destekleyen Çukurova Üniversitesi Araştırma Fonu na ve benden maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen eşime ve oğluma teşekkür ederim. IV
İÇİNEKİLER Sayfa ÖZ... I ABSTRACT... II ÖNSÖZ. III TEŞEKKÜR... IV İÇİNDEKİLER... V ÇİZELGELER DİZİNİ. VIII ŞEKİLLER DİZİNİ... IX 1. GİRİŞ... 1 1.1. Genel 1 1.2. Ekim. 2 1.3. Sıraya Ekim Makinaları ve Üniteleri... 3 1.3.1. Sıraya Kesiksiz Ekim Yapan Ekici Düzenler 5 1.3.1.1. Tek Tohum Ekim Yapan Ekici Düzenler 5 1.3.1.1.(1) Mekanik Tek Tane Ekici Düzenler. 5 1.3.1.1.(2) Pnomatik Ekici Düzenler... 6 1.4. Algılayıcılar... 8 1.4.1. İndüktif Algılayıcılar. 9 1.4.1.1. İndüktif Algılayıcıların Özelikleri... 10 1.4.1.2. İndüktif Algılayıcıların Kesiti... 11 1.4.2. Kapasitif Algılayıcılar... 11 1.4.2.1. Kapasitif Algılayıcıların Özelikleri... 12 1.4.2.2. Kapasitif Algılayıcıların Kesiti... 12 1.4.3. Opto-Elektronik Algılayıcılar... 13 1.4.3.1. Optik Algılayıcılarda Alılama İlkesi... 14 1.4.3.2. Karşılıklı Algılayıcılar. 14 1.4.3.3. Refrektörlü Algılayıcılar. 16 1.4.3.4. Cisimden Yansımalı Algılayıcılar... 19 V
1.4.4. Ultrasonik Algılayıcılar. 20 1.4.4.1. Ultrasonik Algılayıcıların Çalışma İlkesi 21 1.4.5. Fiber-Optik Kablolar. 21 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 24 3. MATERYAL VE METOD.... 30 3.1. Materyal... 30 3.1.1. Mikrodenetleyiciler... 30 3.1.1. Mikrodenetleyici Bacak Bağlantıları.. 30 3.1.2. RS232 ve DB9 Konnektörü... 33 3.1.3. Max- 232... 34 3.1.4. Kullanılan programlar ve Yazılımlar 35 3.1.5. Karşılıklı Fiber-Optik Fotosel... 36 3.1.6. Hava Emişli Hassas Ekim Makinesi. 37 3.1.7. Tohumlar... 39 3.2. Metod... 40 3.2.1 Mikrokontroller Ünitesi. 42 3.2.2. Tohum Algılama Ünitesi... 43 3.2.3. Kontrol Ünitesi.. 44 3.2.4. Bellek Ünitesi 45 3.2.5. Bilgisayar... 46 3.2.6. Ekim Makinası Deneme Düzeni... 47 3.2.6.1. Elektronik Tabanlı Ölçüm Sistemindeki Algılayıcıların Yerleştirilmesi. 48 3.2.6.2. Yapışkan Bant Sistemi 49 3.2.6.3. Denelerde Kullanılan DAF ve Tohum Aralığının Hesaplanması. 50 4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA... 53 4.1. Sıra Üzeri Tohum Dağılımına Etkili Parametreler... 53 4.2. Ölçüm Sistemlerine Göre Dane Atım Frekansının Sıra Üzeri Tohum Dağılımına Etkisi. 53 4.3. Ölçüm Sistemlerine Göre İlerleme Hızının Sıra Üzeri Tohum VI
Dağılımına Etkisi... 55 4.4. Ölçüm Sistemlerine Göre Dane Atım Frekansı ve İlerleme Hızının Sıra Üzeri Tohum Dağılımına Etkisi... 57 4.5. Elektronik Tabanlı Ölçüm Sistemi ve Bant Ölçüm Sisteminin Karşılaştırılması... 58 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER. 60 5.1. Sonuçlar 60 5.2. Öneriler. 61 KAYNAKLAR.. 62 ÖZGEÇMİŞ... 65 EKLER.. 66 VII
ÇİZELGELER DİZİNİ Şekil No Sayfa 3.1. Mikrodenetleyiciler Bacak İşlevi. 31 3.2. RS-232 Pinlerinin Görevleri. 34 3.3. Sönmezler PM-01 Model Hassas Ekim Makinası Teknik Özelikleri.. 37 3.4. Karşılıklı Fiber-Optik Algılayıcı Teknik Özelikleri. 38 3.5. Denelerde Kullanılan Tohumların Bazı Fiziksel Özelikleri. 39 3.6. Test Sistemlerinde İlerleme Hızlarına Göre Yapışkan Bant Sistemi Devirleri... 51 3.7. Denemelerde kullanılan İlerleme Hızları, Plaka Delik Sayıları ve Dane Atım Frekanslarına Göre Tohumlar Arası Mesafe. 52 4.1. Dağılım Düzgünlüğü Parametrelerinin Varyans Analizi Sonuçları. 53 4.2. Ölçme Sistemlerine Göre Dane Atım Frekansının Tohum Dağılım Düzgünlüne Etkisi 54 4.3. Ölçme Sistemine Göre İlerleme Hızının Tohum Dağılım Düzgünlüğüne Etkisi 56 4.4. Ölçme Sistemine Göre Dane Atım Frekansı ve İlerleme Hızının Tohum Dağılım Düzgünlüğüne Etkisi. 57 VIII
ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil No Sayfa 1.1. İndüktif algılayıcıların manyetik etkisi 10 1.2. İndüktif algılayıcı kesit görünüşü. 11 1.3. Kapasitif algılayıcıların kapasitif alan etkisi 12 1.4. Kapasitif algılayıcı kesit görünüşü... 13 1.5. Karşılıklı algılayıcılarda verici ışının yapısı... 14 1.6. Refrektörlü algılayıcılarda ışığın yansıması. 16 1.7. Refrektörlü algılayıcılarda ışığın prizmatik olarak yansıması. 16 1.8. Yansıtıcılı algılayıcının alıcı özelliği.. 17 1.9. Yansıtıcılı algılayıcıların cisimleri algılaması.. 18 1.10. Cisimden yansımalı algılayıcılarda yüzey rengine göre algılama mesafesi 20 1.11. Cisimden yansımalı algılayıcılarda yüzey boyutuna göre algılama mesafesi 20 1.12. Ses enerjisinin yansıması. 21 1.13. Karşılıklı ve cisimden yansımalı fiber-optik kablo... 22 2.1. Tohumlar arası mesafe ölçme sistemi üniteleri 25 2.2. Tohumlar arası mesafe ölçme sistemi algılayıcı kısmı 25 2.3. Yapışkan bant ve elektronik sistem test düzeneği... 26 2.4. Ekici ünitelerden tohum akışını algılayan algılayıcı devresi... 27 2.5. Tohum akışı cihazını test etmek için geliştirilen model... 28 3.1. AT89S8252 Mikrodenetleyici uçları 30 3.2. Mikroişlemci blok diyagramı... 33 3.3. RS-232 Dişi ve erkek konnektörü 34 3.4. Max-232 Bacak bağlantıları ve elektronik devre. 35 3.5. Proteus 6.0 Lite programının bilgisayardan görünüşü. 36 3.6. Sönmezler PM-01 model hassas ekim makinası... 38 3.7. Tek tane ekim makinası 16 delikli plaka... 39 3.8. Test sisteminde kullanılan mısır tohumları... 39 IX
3.9. Elektronik tabanlı tohumlar arası mesafe ölçme test cihazı. 40 3.10. Ekim makinalarında elektronik tabanlı tohumlar arası mesafe ölçme test cihazı.. 41 3.11. Elektronik tabanlı ölçme sistemi baskı devre şeması.. 41 3.12. Mikrokontroller ünitesi görünüşü. 42 3.13. Mikrokontroller ünitesi elektronik devre şeması. 43 3.14. Tohum algılama ünitesinde kullanılan fiber-optik kablolar. 44 3.15. Kontrol ünitesinin görünüşü... 44 3.16. Kontrol ünitesi elektronik şeması... 45 3.17. Bellek ünitesinin kart üzerinden görünüşü... 46 3.18. Bilgisayar ekranında görülen Emilatör terminal görünüşü.. 47 3.19. Tohumlar arası mesafe ölçümünün yapıldığı test sistemleri 48 3.20. Elektronik tabanlı ölçüm sisteminde algılayıcıların görünüşü. 49 3.21. Tohumlar arası mesafe ölçümünün yapıldığı yapışkan bant sistemi 50 4.1. Ölçüm sistemlerinin dane atım frekanslarına göre sıra üzeri tohum dağılımına etkisi... 54 4.2. Ölçüm sistemlerine göre dane atım frekanslarının tohum aralığına etkisi... 55 4.3. Ölçüm sistemlerine göre ilerleme hızının tohum aralığı düzgünlüğüne etkisi... 56 4.4. Ölçüm sistemlerine göre hız ve dane atım frekanslarının tohum dağılım düzgünlüğüne etkisi 58 4.5. Elektronik tabanlı ölçüm sistemi (E) ile bant ölçüm sistemi (B) arasındaki ilişki... 59 X
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT 1. GİRİŞ 1.1. Genel 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 faydalanabileceği "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). Teknolojik yönden gelişmiş ülkelerde, tarımda çalışan nüfusun, toplam nüfus içindeki ortalama %5 gibi düşük oranına ancak tarımın makinalaşması ile ulaşılabilmiştir. 21.yüzyıla kısa süre kaldığı şu dönemde, gelişen dünya ile rekabet edebilmesi ve çağdaşlık seviyesini yakalayabilmesi için Türk tarımının da kısa zamanda makinalaşması gerekmektedir (Zeren, 1991). 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 bir çok evresinde yüzlerce elektrikli, elektronik ve mikroişlemci tabanlı cihazlarla iç içe yaşıyoruz. İnsan yaşantısını kolaylaştıran bu cihazlar aynı zamanda çok düşük hatayla çalışmakta, yüksek verim elde edilmekte ve aynı zamanda herhangi bir makinanın düzgün kalibrede çalıştığı 1
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT test edilmektedir. Bu teknolojiden yararlanmak 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 nesneleri algılayabilecek algılayıcılar imal edilmiştir. Bu algılayıcı elamanlarını kullanarak kolaylıkla çok küçük nesneler algılanabilir. Algılanan bu nesneler kolaylıkla mikroişlemciyi uyaracak elektronik sinyallerine dönüştürülebilir (Raheman, ark., 2003). 1.2. Ekim Doğa içerisinde rüzgar, kuş, karınca, vb. etkenlerle sessizce kendiliğinden gelişen ekim işlemi insanoğlu tarafından keşfedilince, insanlığın sosyo-kültürel yaşamında büyük bir değişime neden olmuştur. Bitkisel üretimin döngüsünü sağlayan ekim, ana bitkiyi oluşturacak tohumların çimlenme ve çıkış özeliklerine uygun olarak toprağa yerleştirilip üzerinin kapatılması işlemidir. Ekimde yüksek verim için gerekli koşul, iyi bir çimlenme ve çıkıştır. Çimlenmeye etkili faktörlerden olan sıcaklık, su ve oksijene uygun miktar ve oranda hazır duruma gelmesinde en önemli etken ise ekim derinliğidir. Toprağa yerleştirilen tohum ile toprak üst yüzey arasındaki düşey uzaklık olan ekim derinliğinin çok fazla ve az olması çıkış üzerinde olumsuz etkilere neden olmaktadır. Çok yüzeye ve derine düşen tohumlar çimlenme ve çıkış için yeterli şartları sağlayamadıklarından düzgün bir çıkış elde edilmemekte ve olumsuz durum verime yansımaktadır. Bu nedenle ekim derinliğinin eşit tutulması, eş zamanda bitki gelişimi ve yüksek verim açısından önem kazanmaktadır. Verimi etkileyen diğer bir faktör de her bir bitkinin sahip olduğu yaşam alanıdır. Bitkilerin sağlıklı büyüyüp olgunlaşabilmesi için yeterli, su, ışık, sıcaklık, hava ve besin maddelerini sağlayabileceği bir yaşam alanına gereksinimi vardır. Uygun ve yeterli bir yaşam alanı için tohumlar eşit aralıkla toprak içerisine yerleştirilmelidir. Böylece her bitki ile rekabetten kaynaklanan strese girmeden, yetişme süresince tüm gereksinimlerini topraktan sağlayabilir. Ancak birim alandaki 2
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT bitki sayısının azalması alan veriminin düşmesine neden olacaktır. Yaşam alanının küçülmesi ise birim alandaki bitki sayısının artışına neden olurken, bitki başına verimi düşürecektir (Barut, 2006). Özelikle sıra üzeri tohum aralığı üretim maliyetlerini ve ürün verimini doğrudan etkilemektedir (Barut ve Özmerzi, 1997). Her çevre ve bitki için ayrı bir yaşam alanın ve dolaysıyla birim alan için bitki sıklığının belirlenmesine yol açmaktadır.uygun bitki sıklığı, birim alana atılacak tohum sayısıyla, başka bir deyişle ekim normuyla belirlenir Ekim normu, birim alana ekilebilecek tohum miktarı olarak bilinir ve aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanır; Q = 10 3.b.h / s.ç...(1.1) Q : Ekim Normu (kg/da), b : Tohumluğun bin dane ağırlığı (kg/1000 tohum), h : Birim alanda istenilen bitki sayısı (bitki/m 3 ), s : Tohum sarfiyatı (%), ç : Tohumluğun çimlenme gücü (%) dür. 1.3. Sıraya Ekim Makinaları ve Üniteleri Farklı çeşit ve büyüklükteki tohumları, ayarlanan ekim normlarında birbirine paralel sıralara ekebilen makinalardır. Küçük tohumlu yem bitkilerinden, büyük tohumlu baklagil tohumlarına kadar her türlü tohumu ekebilecek özelikte çeşitli tip sıraya ekim makinaları geliştirilmiştir.yöntemlerin makinaların farklılığına karşın,ekim tekniği açısından sıraya ekim makinalarında bulunması gereken temel özelikler aşağıdaki gibidir ( Mutaf, 1984; Tezer ve Zeren, 1995; Ülger, 1982). Oluşturulan ekim sıraları birbirinden eşit uzaklıkta olmalı, Ekici düzenler tarafından atılan tohum miktarları ekim süresince değişmemelidir. Sıralara atılan tohum miktarları arasındaki fark %5 aşmamalı, 3
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT Tohumlar sıralar üzerine düzgün bir şekilde dağılmalıdır; özellikle tek dane ve ocaklara ekimde tohumların sıra üzeri uzaklıkları ayarlanabilmeli ve birbirine eşit olmalı, Makine agroteknik isteklere uyabilecek geniş sınırlar içerisinde ekim normlarına ayarlanabilmeli, Arazi eğilimleri ve makinedeki titreşimler ekim normuna ve tohumların bir örnek ekilisine etkili olmamalı, Ekici ayaklar ekilecek tohumların uygun ekim derinliklerine göre ayarlanabilmelidir ve tohumlar aynı derinliğe bırakılmalı, Ekimde tohumlarda çimlenmeyi olumsuz etkileyebilecek mekanik zedelenmeler meydana gelmemeli, Tohum sandığının, ekici düzen ve diğer parçaların temizlenmesi, bakım ve ayarları kolay olmalıdır. Sıraya ekim makinasında bir depo içerisinde taşınan tohumlar, ekici düzen tarafından ayarlanan ekim normlarında alınarak tohum borsusuna gönderilir. Tohumlar buradan agroteknik özeliklere uygun olarak açılmış çizerlere iletilir ve üzeri yumuşak bir toprak tabaksı ile kapatılarak ekim işlemi tamamlanır. Sıraya ekim makinaları ekilecek tohumluğun çeşidine, uygulanacak ekim yöntemine, toprak ve iklim koşullarına göre çeşitli parçalardan oluşmaktadır. Bununla beraber sıraya ekim makinalarında bulunan genel parçalar; tohum deposu (sandığı), ekici düzen, tohum borusu, çizi açıcı ayaklar, baskı tekerleği, hareket iletim sistemi, derinlik ve ekim normu ayar düzeni, çatı ve tekerleklerdir. Ekim makinasının en önemli parçasını ekici düzenler oluşturur. Çünkü ekim tekniğine en uygun bir ekimin yapılabilmesi birinci derecede ekici düzenlere bağlıdır. Bu düzenler, depo içindeki tohumları belli miktarda alır ve tohum borusuna ve çizerlere bırakılır.ekim makinalarının gelişim süreci içerisinde çeşitli ekici düzenler ortaya atılmıştır. Günümüz tarımında en çok kullanılan düzenler sıraya kesiksiz ekim yapan ekici düzenler, ocağa (kümeye) ekim yapan ekici düzenler ve tek tek tohum eken ekici düzenledir (Barut, 2006). 4
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT 1.3.1. Sıraya Kesiksiz Ekim Yapan Ekici Düzenler Günümüz tarım tekniğinde daha çok tahıl, baklagil ve yem bitkilerinin ekiminde kullanılan bu düzenler ekimde sürekli akış sağlayan tiplerdir.bunlar içinde en yaygın olanları oluklu makaralar, dişli makaralar, içten kertikli bilezikler, santrifüj etkili, pnömatik dağıtmalı ve helezonlu makaralı ekici düzenlerdir. 1.3.1.1. Tek Tohum Ekim Yapan Ekici Düzenler Her çeşit tohumun ekimi için geliştirilen bu düzenler,tohumları ayarlanan sıra üzeri uzaklıklarda tek tek ekebilecek hassasiyettedir.tek tohum ekici düzenlerin diğer ekici düzenlere göre sağladığı bazı önemli avantajlar vardır. Sıraya kesiksiz ekime göre tohumluk tüketiminde önemli korunum sağlar, Ekim derinliği daha tekdüze ve bunun sonucunda makinalı hasat kayıpları daha azdır, Her bitki için en uygun yaşam alanı sağlar, Seyreltme işgücü gereksinimini ortadan kaldırır. Hastalıklı ve zararlılara dayanıklı,çimlenme gücü yüksek tohumluk kullanımını verim artışı sağlar. Tek tohum ekici düzenler yapısal farklılık olarak mekanik ve pnömatik olmak üzere iki ana gruba ayrılır. 1.3.1.1.(1). Mekanik Tek Tohum Ekici Düzenler Mekanik hassas ekici düzenler, tohumu belli sıra aralığı ve belli sıra üzeri mesafelere ekebilen tek tohum ekim makinalarında kullanılır. Bu ekici düzenler, ekim makinası tekerleğinden aldığı hareketle tohum deposu altındaki tohum hücresinde çalışırlar. Tohum hücresinden ekici düzen tarafından tek tek alınan tohumlar kendi aralığı ile çizi ayarları tarafından acılan çiziye iletilir. Arkadan gelen ara baskı tekeri tohumu toprağa bastırır ve kapatıcılar tohumun üzerini gevşek toprak 5
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT tabakasıyla kapatarak konik baskı tekerinin geçişiyle Yaygın kullanılan mekanik tek tohum ekici düzenler; Yuvalı çarklar Delikli çarklar Kaşıklı çarklar Çift çarklar Bant çarklar Kıskaçlı ekicilerden oluşmaktadırlar. ekim işlemi tamamlanır. Mekanik tek tohum ekici düzenlerin başarısı ilerleme hızını, tohum ile yuva/delik arasındaki boyut uyumuna, tohumluğun sınıflandırılmış olasına bağlıdır.aynı şekil ve boyutta olmayan havuç şeker pancarı gibi tohumların mekanik tek tohum ekici düzenlerle hassas olarak ekimi söz konusu değildir. Şekli düzgün olmayan ve çok küçük tohumların bu tip düzenlerle hassas olarak ekilebilmesi için kaplama yapılarak tohum 2-4 mm çapında küre haline getirilir (Özmerzi, 1996). Bu düzenlerde sıra üzeri tohum aralığı ekicilerin dönü hızı veya ekicilerdeki delik, kaşık veya kıskaç sayısı değiştirilerek ayarlanır. 1.3.1.1.(2). Pnomatik Ekici Düzenleri Mekanik hassas ekici düzenlerde karşılaşılan tohum ve yuva yada delik boyutlarının kesin uygunluğu, tohum dağılım düzgünlüğünün bozulmaması için düşük ilerleme hızında çalışma, tohumluğun iyi sınıflandırılmış ve düzgün şekilli olması, çok küçük tohumların kaplamadan ekilmemesi gibi sakıncaları ortadan kaldırmak için pnömatik tek tohum ekim düzenleri geliştirilmiştir. Bu düzende tohumun depodan alınıp çiziye kadar taşınması traktör kuyruk milinden hareket alan bir aspiratörün oluşturduğu vakumlu hava ile yapılır. Tohumlar düşey düzlemde dönene delikli tohum plakasına vakumla tutunarak düşme noktasına kadar taşınır. Düşme noktasında vakum kesildiğinden tohumlar kendi ağırlığı ile ayağın açtığı çiziye tek tek düşer. 6
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT Delikli plaka, tohum deposunun alt yanında yer alan hücreyi ikiye bölmektedir. Hücrenin bir yanı, vakumlu hava kanallarının bulunduğu hava hücresini diğer yanı ise depodan gelen tohumların bulunduğu tohum hücresini oluşturmaktadır. Tohum plakası üzerindeki deliklerin çapı tohum boyutlarından daha küçüktür. Plakanın arka yüzünden etki eden vakumlu hava delikler üzerinde tohumların tutulmasını sağlar. Ekim makinası tekerleğinden hareket alan plakanın dönüşüyle tutulan tohumlar yukarı doğru taşınır. Bazen tohum deliği tam olarak kapatamamasından dolayı aynı deliğe birden fazla tohum tutunabilmektedir. Çoklu tohum ekimini önlemek için tohumların özelliğine göre ayarlana bilen bir sıyırıcı kullanılarak, fazla tohumların hücreye geri düşmesi sağlanır. Böylece her delikte bir tohum taşınmış olur. Plakanın dönmesiyle tohumlar ekici ayağın üstündeki düşme noktasına gelirler.bu arada delik üzerine etki eden vakum kanallarının olmaması nedeniyle havanın emme etkisi kesilir ve bir iticinin etkiyle tohum deliği terk ederek açılan çizi içine düşer. Bu tip pnömatik ekici düzenlerde plaka üzerinde delikler genellikle bir sıra dizilmekle birlikte teknolojisi biraz daha gelişmiş makinalarda tohum plakası üzerinde iki veya üç sıra halinde birbirlerinin boşluklarına gelecek şekilde delikler açılmaktadır. Bu tip çok sıralı diziliş,plakanın düşük devirle çalışmasını sağladığı için tohum dağılım düzgünlüğü daha iyi olmaktadır. Pnömatik etkili diğer bir itici düzen, üzerinde emme deliklerinin bulunduğu kanatlı bir çarktan oluşmaktadır. Deliklerin bulunduğu çember ile kanatlar tek parça şeklinde yapılmış olmasına karşın, hareket yönünde bakıldığından yan yana yerleştirilmiş oldukları görülür. Burada delikler tarafından tutulan tohumların kanatlara geçmesi, mekanik ekici düzenlerden kaşıklı çarklarda olduğu gibi gerçekleşir.bir kanaldan deliklerin bulunduğu bölmeye akan tohumlar hava akımı ile deliklerde tutulurlar ve yukarı doğru taşınırlar bir delik üzerinde birden fazla tutulan tohumlar çapraz şekilde yerleştirilmiş sıyırıcılarla geri düşürülür en üst noktada deliklere etki eden hava akımı kesilir ve tohum aradaki açıklıktan, yönlendirme plakası üzerinden yuvarlanarak kanatlar arasına düşer. Bu kez kanatlar tarafından taşınan tohum ekici ayak üzerindeki açıklıktan çiziye bırakılır (Ülger ve ark, 1996). Tek tohum ekicilerinde ekim normu (sıra üzeri tohum aralığı), delik sayısı farklı tohum plakası kullanarak veya plakanın dönü hızı değiştirilerek ayarlanır. 7
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT 1.4. Algılayıcılar (Sensörler) Günlük yaşamda ve endüstriyel üretim süreçlerinde yüzlerce elektrikli ve elektronik aygıtlarla iç içe yaşıyoruz. İnsan yaşantısını kolaylaştıran, üretimi kolaylaştıran bu cihazların otomatik olarak çalışmasını sağlamak için sensör (algılayıcı ) ve tranducer (dönüştürücü) adı verilen elemanlardan yararlanılır. Mikro-elektronik teknolojisindeki hızlı gelişme yeni bir buluş ve yeni bir uygulama tipi geliştirilmesine olanak sağlamaktadır (Anonymous, 2005). Günümüzde her türlü unsuru algılayacak algılayıcılar (sensörler) geliştirilmiştir. Endüstride en sık kullanılan algılayıcılar aşağıdadır. 1. İndüktif 2. Kapasitif 3. Hız 4. İvme 5. Hava Hızı 6. Akım 7. Öteleme 8. Isı Akıntısı 9. Nem 10. Ani Sarsıntı 11. Ses Basıncı 12. Gerilme 13. Sıvı Seviyesi 14. Işık 15. Nükleer Radyasyon 16. Basınç 17. Sıcaklık 18. Tork 19. Açı 20. Fark 21. Kızıl Ötesi 22. Kütle 23. Parlaklık 24. Elektromanyetik 25. Fotokondaktif 26. Termoelektrik 27. Fotovoltik 28. Fotokondaktif 29. Potonsiyometrik 30. Piezoelektrik 31. Ultrosonik 32. Elektro-Optik Algılayıcılar tarafından algılanan değerler bir şey ifade etmez.yani algılayıcıların algıladığı bilgiler başka elemanlarla ( taransistör, tristör, triyak, opamp, diyot vb. ) kullanılabilir hale getirilir. 8
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT Özetlersek ortamdaki bir değişikliği algılayan elamanlara sensör, algılanan değeri başka bir enerjiye çeviren elemanlara da transducer denilmektedir. Bu nedenle bu elemanlar hep birlikte kullanılır. Algılayıcıları birbirinden farklı birçok sınıfa ayırmak mümkündür.en çok sınıflandırmada baz alınan değerler ; ölçülen büyüklük ve çıkış büyüklüğü, besleme gerilimidir. Genelde mekanikte en çok kullanılan algılayıcılar; yer değiştirme, indüktif, kapasitif, foto-elektrik ve ultrasonik algılayıcılar kullanılmaktadır (Anonymous, 2005; Anonymous, 2006a). 1.4.1. İndüktif Algılayıcılar Tüm otomatik işlemlerde üretimin akışı ve makine hareketlerinin, geri besleme bilgisi olarak denetleyici birimlere aktarılması için sensörlere kesinlikle gerek vardır. İndüktif ve kapasitif algılayıcılar çok geniş bir malzeme çeşidini dokunmadan algılamak için uygundur. İndüktif yaklaşım anahtarı, iletken malzeme içerisinde girdap akımı kayıplarının neden olduğu bir rezonans devresinin kalite faktöründeki değişikliğin fiziksel etkisinden yararlanır. Bir LC osilatörü 100 khz. ile 1 MHz. arasında yüksek frekanslı bir elektromanyetik alan oluşturur. Şekilde 1.1 de görüldüğü gibi alan herhangi bir yöne yönelmeden, sargı eksenine göre simetrik biçimlenir. Bununla beraber gerçekte, yalnızca akım taşıyan iletkenden oluşan bir sargı kullanılmaz ve yüksek geçirgenliği olan Ferit malzeme yardımıyla elektromanyetik alana, istenilen doğrultuda bir yön vermeye çalışılır (Şekil 1.1). Ferit çekirdek üzerine yerleştirilen sargının manyetik alanı sensör etrafında yoğunlaşmış olur. Özellikle duyarlı bir hale gelen sensörün etkin alanının ön tarafında meydana gelir. Eğer sargı ve Ferit çekirdek ayrıca bir metal ekranla çevrilmiş ise manyetik alan tümüyle sensörün ön tarafındaki alanda sınırlanmış olur. Böylece sensörün kenarları anahtarlama özelliğini etkilemeden tümüyle metalle çevrilebilir. 9
1. GİRİŞ Kadir YİĞİT Şekil 1.1 İndüktif algılayıcıların manyetik alan etkisi Eğer bir iletken malzeme, yaratılan elektromanyetik alan içine girerse, indüksiyon yasasına göre malzeme içinde girdap akımları oluşur ve osilatör devresinden enerji çeker. Osilasyon devresini sınırsız bir enerji ile beslemek olası olmadığı için yaklaşım anahtarının etkin alanının içine bir iletken malzeme girdiği zaman osilasyon bozulur ve bu gerilim kolaylıkla değerlendirilebilecek bir sinyale dönüştürülür. 1.4.1.1. İndüktif Algılayıcıların Özelikleri Bir indüktif sensör tüm iletken malzemeleri algılayabilir. çalışması ne mıknatıslanabilir malzemelerle nede metallerle sınırlıdır. Salınan elektromanyetik alana dayalı çalışma ilkesinden dolayı yaklaşım anahtarı, cisimlerin hareket edip etmemelerine bakmadan onları algılar. İndüktif sensör birkaç mikrowat lık bir elektrik enerjisi ile çalıştığından yarattığı yüksek frekanslı alan radyo gürültüsünü artırmaz. Ayrıca hedef cisim üzerinde ölçülebilecek kadar çok ısınma olmaz. Sensörün cisim üzerinde manyetik bir etkisi yoktur. Tüm pratik uygulamalarda hedef cisim her türlü etkiden uzaktır. 10