Badanie laboratoryjne czujników przepływu nasion dla siewnika

Badanie laboratoryjne czujników przepływu
nasion dla siewnika pneumatycznego do
warzyw
Jarosław Tatarczak
Katedra Automatyki i Metrologii
Opiekun naukowy: dr hab. inż. Jarosław Sikora, prof. PL.
Zimowe Warsztaty Doktoranckie 29-30 styczeń 2015
Plan prezentacji
 Wstęp – rolnictwo precyzyjne.
 Cel badania.
 Materiał i metoda badawcza.
 Wyniki.
 Podsumowanie.
2/17
Rolnictwo precyzyjne
 Wspomaga tradycyjne rolnictwo nowoczesną
technologią,
 Prowadzi do zwiększenia plonu,
 Obniża koszt pracy,
 Ogranicza skażenia
w środowisku.
3/17
Siew precyzyjny
 Wpływa na dalsze zabiegi agrotechniczne,
 Istotny zwłaszcza przy aplikowaniu nasion
warzyw,
 Wymaga specjalnego aparatu dozującego.
4/17
Aparat dozujący
5/17
Cel badania
 Określenie współczynnika zauważalności Pn
dla wybranego rodzaju czujnika i nasion.
𝑛𝑧
𝑃𝑛 =
∙ 100%
𝑛𝑐
gdzie: 𝑛𝑧 – liczba zaobserwowanych nasion,
𝑛𝑐 – liczba wszystkich nasion.
6/17
Laboratoryjny aparat wysiewający
Aparat
wysiewający
7/17
Napęd – silnik
krokowy
Jednostka
sterująca –
Arduino UNO
Czujnik typ I
Materiał badawczy
Rzepa
pastewna
Średnica
projekcyjna:
8/17
Kulistość:
Kule łożyskowe
Rzodkiew
1,71 mm
2,98 mm
2,5 mm
0,78
0,82
1,0
Idea działania czujnika
N
O
9/17
Schemat elektryczny czujnika I
Arduino
10/17
Schemat elektryczny czujnika II
Arduino
11/17
Metodyka
 Przyjęto 2 rodzaje nasion: rzodkiewki, rzepy oraz
jako wzorcowe kule łożyskowe ⌀2,5mm.
 Przyjęto przepustowość nasion na poziomie
maksymalnych obrotów siewnika
pneumatycznego.
 Dla potrzeb badania zostało napisane dedykowane
oprogramowanie sterujące.
 Przeprowadzono 5 serii powtórzeń po 10 sztuk
nasion lub kul łożyskowych oraz dwóch czujników
(150 pomiarów).
12/17
Współczynnik zauważalności Pn, względem
maksymalnej przepustowości, czujnik I
Pn 1
0,95
0,9
0,85
0,8
Rzepa
Rzodkiew
K. łożyskowe
0,75
0,7
0,65
0,6
0,55
0,5
25%
13/17
50%
75%
100%
100% = 2000 nasion/min, co odpowiada
max. przepustowości siewnika
Współczynnik zauważalności Pn, względem
maksymalnej przepustowości, czujnik II
Pn
1
0,98
0,96
0,94
0,92
0,9
0,88
0,86
0,84
0,82
0,8
Rzepa
Rzodkiew
25%
14/17
50%
75%
100% = 2000 nasion/min, co odpowiada
max. przepustowości siewnika
100%
Zestawienie wyników
Rzepa
nr
1
2
3
4
5
X
S
Pn[%]
N[%]
25
9
7
7
6
4
6,6
1,82
66%
27,52%
50
6
6
9
6
8
7
1,41
70%
20,20%
75
5
7
6
6
7
6,2
0,84
62%
13,49%
100
6
4
5
8
7
6
1,58
60%
26,35%
25
10
8
8
10
7
8,6
1,34
86%
15,60%
Rzepa
nr
1
2
3
4
5
X
S
Pn[%]
N[%]
15/17
25
10
9
9
10
9
9,4
0,55
94%
5,83%
50
10
10
9
10
10
9,8
0,45
98%
4,56%
75
9
10
10
10
10
9,8
0,45
98%
4,56%
100
8
9
10
9
10
9,2
0,84
92%
9,09%
25
10
9
9
10
10
9,6
0,55
96%
5,71%
Czujnik I
Rzodkiew
50
75
9
10
10
10
7
9
9
7
9
8
8,8
8,8
1,10
1,30
88%
88%
12,45% 14,82%
Czujnik II
Rzodkiew
50
75
9
10
10
10
9
8
10
7
10
10
9,6
9
0,55
1,41
96%
90%
5,71% 15,71%
100
9
10
8
9
10
9,2
0,84
92%
9,09%
100
9
9
8
9
9
8,8
0,45
88%
5,08%
25
10
10
10
10
10
10
0,00
100%
0,00%
Kule łożyskowe
50
75
10
10
10
9
10
9
10
10
10
10
10
9,6
0,00
0,55
100%
96%
0,00%
5,71%
100
8
8
9
10
9
8,8
0,84
88%
9,51%
25
10
10
10
10
10
10
0,00
100%
0,00%
Kule łożyskowe
50
75
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
0,00
0,00
100%
100%
0,00%
0,00%
100
8
10
10
9
9
9,2
0,84
92%
9,09%
Wnioski
 Współczynnik zauważalności Pn jest zależny od
prędkości wysiewanych nasion.
 Czujnik I cechuje się mniejszym współczynnikiem
zauważalności nasion względem czujnika II.
 Czujnik II cechuje się wysokim współ. zauważalności
średnio powyżej 90% oraz współ. zmienności poniżej
10%.
 Do dalszych badań należy wykorzystać czujnik z
liniowym strumieniem światła, który zapewni lepsze
zliczanie nasion.
16/17
Bibliografia
[1] Gierz Ł., Kęska W.: Badania laboratoryjne czujników przepływu ziarna
dla siewnika zbożowego. Journal of Research and Applications in
Agricultural Engineering, 2011, vol. 56(1), 49-53.
[2] Kęska W.: O istocie, perspektywach i potrzebach badawczych rolnictwa
precyzyjnego. Journal of Research and Applications in Agricultural
Engineering, 2002, vol. 47(2), 4-7.
[3] Rakowska J., Radwan K., Ślosorz Z.:Problemy oceny wielkości i
kształtu ziaren materiałów sypkich. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza,
2012,nr 3, 59-64
[4] Gierz Ł.: Comparative studies of grain flow sensor in row drills and
single seeders, Journal of Research and Applications in Agricultural
Engineering. 2015, Vol. 60, nr 1, 11-13
[5] United States Patent 4.555.624 (1983).
[6] United States Patent 8.441.247 (1995).
17/17
Dziękuję za uwagę
18