نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مجتبی نادری بلداجی ¹
• رضا علیمردانی ²
• احمد طباطبایی فر ²
• احمد شریفی ³

¹ دانشجوی دکتری پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

² استاد دانشکده مهندسی بیوسیستم پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

³ استادیار پژوهش مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

چکیده

یکی از مقوله­های مهم در کشاورزی، فشردگی خاک است.  برای اندازه­گیری این پارامتر، روش­های متعددی وجود دارد. یکی از این روش­ها، اندازه­گیری میزان نیروی مورد نیاز در واحد سطح برای نفوذ یک مخروط فولادی با ابعاد استاندارد و با سرعت ثابت است.  این پارامتر «شاخص مخروطی» نامیده می­شود. برای اندازه­گیری شاخص مخروطی از دستگاه نفوذسنج استفاده می­شود. در این تحقیق یک دستگاه نفوذسنج پشت تراکتوری پس از طراحی، ساخته شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. این دستگاه شامل پنج قسمت قاب، واحد محرک هیدرولیکی، مبدل نیرو (لودسل)، واحد اندازه­گیری عمق، و سیستم تحصیل اطلاعات است. دستگاه قابل نصب بر اتصال سه نقطة تراکتورهای گروه III است و سیستم هیدرولیک آن می­تواند سرعت ثابت مورد نیاز (3 سانتی­متر بر ثانیه مطابق با استاندارد ASAE, S313.3) را تأمین کند.  در این دستگاه برای اندازه­گیری نیرو از مبدل تیری یک سرگیردار و برای اندازه­گیری عمق از حسگر فرستنده و گیرنده نوری استفاده شده است.  برای دریافت و ذخیرة داده­ها، سیستم تحصیل اطلاعات با استفاده از میکروکنترلر طراحی و ساخته شد. در مرحلة ارزیابی دستگاه، با مقایسة داده­های دستگاه پشت تراکتوری با داده­های دستگاه دستی Eijkelkamp مشخص شد که در سطح اطمینان 95 درصد اختلاف معنی­داری بین آنها وجود ندارد.  سرانجام اینکه کارایی دستگاه قابل اطمینان و عملکرد قسمت­های مکانیکی و الکتریکی آن بدون مشکل است.

20.1001.1.26454531.1387.9.4.6.7

عنوان مقاله [English]

Design, Construction and Field Evaluation of a Tractor-Mounted Penetrometer

چکیده [English]

Soil compaction is an important aspect of agriculture and different methods are available to measure this parameter. One method is called the cone index; measuring the force required per unit area for penetration of a standard steel cone into the ground. Cone penetrometers are used for cone index measurement. In this study, a tractor mounted, hydraulically-operated penetrometer was designed, built and evaluated. The penetrometer consisted of a frame, hydraulic driving unit, force transducer, depth measuring unit and data acquisition system. The entire penetrometer unit was mounted on the frame and held in place by the three-point hitch on a category III tractor. The hydraulic driving unit provided a constant penetration rate of 3 cm/s, in accordance with the ASAE S313.3 standard. A cantilever beam strain-gauge load cell measured the penetration force applied to the cone shaft and a photodiode sensor measured the penetration depth. A microcontroller-based data acquisition system was designed and developed to record and save the penetration data. Evaluations were conducted by comparing the data of the tractor- mounted penetrometer and that of a commercial hand-pushed penetrometer (Eijkelkamp). Analysis found no significant difference at the 95% confidence level. The penetrometer performance was found to be reliable and the unit’s mechanical and electronic parts worked without malfunction.

کلیدواژه‌ها [English]

• Cone index
• Data Acquisition System
• Tractor Mounted Penetrometer