lucrari agricole de semanat paunescudan

Universitatea TRANSILVANIA din Braov Facultatea de Alimentaie i Turism

Ing. PUNESCU I. Dan-Dorian

TEZA DE DOCTORAT-RezumatCERCETRI PRIVIND MONITORIZAREA LA BORD A PARAMETRILOR PROCESULUI DE MECANIZARE A LUCRRILOR AGRICOLE DE SEMNAT RESEARCH INTO BOARD MONITORING OF PARAMETERS CHARATERISING THE MECHANIZATION PROCESS OF AGRICULTURAL SEEDING WORKS

Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing. BRTUCU Gheorghe

Braov 2010

MINISTERUL EDUCAIEI, CERCETRII I INOVRII UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV, 500038 Braov, B-dul Eroilor nr.29, Tel./Fax: +40-0268-413000

Ctre _________________________________________ V aducem la cunotin c n ziua de joi, 22.07.2010, ora 11:00 n sala RP6 (amfiteatru corp R), la Facultatea de Alimentaie i Turism, va avea loc susinerea public a tezei de doctorat intitulat Cercetri privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecanizare a lucrrilor agricole de semnat, elaborat de domnul ing. Punescu I. Dan Dorian n vederea obinerii titlului tiinific de Doctor n domeniul fundamental tiine Inginereti, domeniul Inginerie Mecanic, cu urmtoarea comisie, numit prin ordinul Rectorului Universitii Transilvania din Braov, nr. 4128/25.06.2010

PREEDINTE:

Prof.univ.dr.ing.Romulus GRUIA DECAN Facultatea de Alimentaie i Turism Universitatea Transilvania din Braov Prof.univ.dr.ing. Gheorghe BRTUCU Universitatea Transilvania din Braov Prof.univ.dr.ing. Gigel PARASCHIV Universitatea Politehnica Bucureti Cercet.t.pr.I, dr.ing. Vasile MOCANU Institutul de CercetareDezvoltare pentru Pajiti - Braov Prof.univ.dr.ing. Florean RUS Universitatea Transilvania din Braov

CONDUCTOR TIINIFIC: REFERENI:

n acest scop v trimitem alturat rezumatul tezei de doctorat i v invitm s luai parte la edina public de susinere a tezei de doctorat. n cazul n care dorii s facei aprecieri sau observaii asupra coninutului lucrrii, v rugm s le transmitei pe adresa Departamentului de Doctorat al Universitii

Cercetri privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrrilor agricole de semnat

CUPRINS1. Generaliti privind lucrarea de semnat i echipamentele tehnice utilizate.................... 1.1. Generaliti despre semnat i importana sa n tehnologiile de cultur ale plantelor 1.2. Principalele specii de plante care se seamn i se cultiv n Romnia............................ 1.3. Condiii agrotehnice impuse lucrrii de semnat 1.4. Metode de semnat.................................................................................. 1.5. Stadiul actual n domeniul construciei de echipamente tehnice de semnat 1.6. Tendine n domeniul construciei de echipamente pentru semnat 1.7. Concluzii privind lucrarea de semnat i echipamentele tehnice folosite 2. Stadiul actual al cercetrilor i realizrilor n domeniul echipamentelor pentru monitorizarea procesului de semnat .. .. 2.1. Indicii calitativi de lucru ai mainilor de semnat i necesitatea monitorizrii acestora 2.2Stadiul actual n domeniul echiprii mainilor de semnat cu instalaii de monitorizare 2.3. Elemente componente ale instalaiilor de monitorizare i control. 2.4. Concluzii privind echipamentele pentru monitorizarea procesului de semnat 3.Necesitatea si obiectivele lucrrii............................................................................................ 3.1. Necesitatea lucrrii............................................................................................................ 3.2.Obiectivele lucrrii i metodica de cercetare.................................................................... 4.Contribuii teoretice privind posibilitatea monitorizrii la bord a parametrilor procesului de mecanizare a lucrrilor agricole de semnat 4.1. Elemente de calcul privind parametrii constructivi i indicatorii funcionali monitorizabili ai mainilor de semnat....................................................................................... 4.2. Cercetri privind folosirea senzorilor tip fototranzistor la monit. echipam. de semnat... 4.3. Cercetri privind folosirea GPS la monitorizarea echipamentelor de semnat................. 4.4. Cercetri privind folosirea senzorilor piezoelectrici la monitoriz. echipam. de semnat 4.5. Concluzii privind contribuiile teoretice la cercetarea sistemelor de monitorizare a procesului de mecanizare a lucrrilor agricole de semnat 5. Cercetri experimentale privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecanizare a lucrrilor agricole de semnat .. 5.1. Obiectivele cercetrii experimentale................................................................................. 5.2. Obiectul cercetrilor experimentale................................................................................... 5.3. Metodica cercetrilor experimentale.................................................................................. 5.4. Aparatura i echipamentele folosite la cercetrile experimentale...................................... 5.5. Desfurarea cercetrilor experimentale............................................................................ 5.6. Prelucrarea, analiza i interpretarea rezultatelor cercetrilor experimentale 5.7. Concluzii privind cercetrile experimentale 6. Concluzii finale........................................................................................................................... 6.1. Concluzii generale............................................................................................................ 6.2. Concluzii privind cercetrile teoretice i experimentale................................................... 6.3. Contribuii personale.......................................................................................................... 6.4. Direcii viitoare de cercetare.............................................................................................. Bibliografie Anexe .. 9 9 10 16 21 23 49 52 55 55 59 65 74 77 77 78 81 81 95 111 114 117 121 121 121 128 132 142 147 154 157 157 161 165 166 167 171

Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian

1 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


1. Generalities regarding the seeding work and the technical used equipments .................. 1.1. Generalities of the seeding and its importance in agricultural plants technologies 1.2. Main plants species which are seeded and cultivated in Romania.................................... 1.3. Agro technical conditions imposed to seeding work 1.4.Seeding methods ................................................................................................................ 1.5.Current stage in the field of developing seeding technical equipments 1.6. Trends in seeding equipments development field 1.7. Conclusion regarding the seeding work and the technical equipments used 2. Current stage of the researches and achievements in the field of equipments for seeding process monitoring .. 2.1. Seed machines working quality indices and their monitoring necessity 2.2. Current stage in equipping seeding machines with monitoring systems field................. 2.3.Parts of the monitoring and controlling systems 2.4. Conclusions regarding the equipments for seeding process monitoring

9 10 16 21 23 49 52 55 55 59 65 74

77 3.PhD thesis necessity and objectives........................................................................................ 3.1. PhD thesis necessity........................................................................................................... 77 3.2.PhD thesis objectives and the research methodic............................................................... 78 4.Theoretical contributions regarding the posibilities of into board monitoring of parameters charaterising the mechanization process of agricultural seeding works.. 4.1. Calculus elements regarding the seeding machines monitoring constructive parameters and functional indices.................................................................................................................. 4.2.Researches regarding the use of phototransistor sensors to monitoring the seeding equipments ................................................................................... 4.3.Researches regarding the use of GPS to monitoring the seeding equipments ............... 4.4.Researches regarding the use of piezoelectric sensors to monit. the seeding equipments 4.5. Conclusions regarding theoretical contributions to researching board monitoring of parameters charaterising the mechanization process of agricultural seeding works 5. Experimental reseasrches reagrding into board monitoring of parameters charaterising the mechanization process of agricultural seeding works 5.1. Experimental research objectives...................................................................................... 5.2. Experimental research object............................................................................................. 5.3. Experimental research methodic ....................................................................................... 5.4. Devices and equipments used to the experimental researches........................................... 5.5. Experimental researches development............................................................................... 5.6. Processing, analysis and interpretation of the results of experimental researches 5.7. Conclusions regarding the experimental researches 6. Final conclusons......................................................................................................................... 6.1. General conclusions........................................................................................................... 6.2. Conclusions regarding the theoretical and experimental researches................................. 6.3. Personal contributions....................................................................................................... 6.4. Future research directions.................................................................................................. Bibliography...... Annexes 81 81 95 111 114 117 121 121 121 128 132 142 147 154 157 157 161 165 166 167 171




PREFAn cadrul tehnologiilor pentru nfiinarea culturilor agricole semnatul ocup un loc special, prin importan i sensibilitatea lucrrii. O lucrare de semnat corespunztoare presupune respectarea simultan a mai multor condiii, ncepnd cu selectarea seminelor, pregtirea patului germinativ n preziua sau ziua semnatului, dar i folosirea unor maini de semnat care s respecte la cel mai nalt nivel indicii calitativi de lucru impui acestei lucrri, simultan cu realizarea unei productiviti a muncii ct mai competitive. n acest sens mainilor de semnat li sau adus mbuntiri permanente, astfel nct normele la hectar s fie riguros respectate, adncimea de ncorporare a seminelor s fie uniform, rndurile s fie drepte, cu distane egale ntre ele, distanele dintre plante pe rnd s se conformeze exigenelor agrotehnicii, s se evite greurile i suprapunerile etc. Pentru ca operatorul sistemului tehnic tractor-main de semnat s poat respecta ct mai riguros aceste cerine au fost aduse perfecionri permanente acestor maini, cea mai recent i interesant aplicaie n acest sens referindu-se la monitorizarea la bord n timp real a unora dintre parametrii funcionali i economici ai procesului de mecanizare a lucrrii de semnat. Dac la nceput s-a urmrit doar buna funcionare a seciilor de lucru ale mainilor de semnat, n momentul de fa cea mai complex monitorizare se face prin utilizarea sistemelor de comunicaii moderne (GPS, internet), pentru a se urmrii ntreaga activitate a agregatului agricol studiindu-se chiar i posibilitatea de nlocuire complet a tractoristului cu un robot comandat i controlat de la mare distan. Echipamentul permite monitorizarea nu numai a performanelor sistemului tehnic, dar i controlul felului n care mecanizatorul se achit de sarcinile specifice. Ca rezultat al acestor realizri tehnice calitatea lucrrii de semnat s-a mbuntit n permanen, contribuind n felul acesta la creterea continu a recoltelor. Neadaptarea tehnologiilor i echipamentelor pentru semnatul culturilor agricole la progresul tehnic mondial din acest domeniu conduce la o productivitate mai sczut a muncii, recolte mai mici i cheltuieli specifice de producie mai mari i, n final, la imposibilitatea de a face fa concurenei pe piaa liber european sau pe piaa mondial. Ca urmare a acestei situaii se poate considera c tema acestei lucrri este de mare actualitate pentru agricultura romneasc, n general, i pentru productorii de echipamente tehnice pentru semnat, n special. Prin valorificarea superioar a unor elemente de natur tehnic devenite comune pentru alte domenii de activitate (GPS), dar i prin completarea dotrii mainilor de semnat cu senzori care s semnaleze starea de funcionare a acestora se va face un important pas nainte pe calea implementrii progresului tehnico-tiinific n agricultura romneasc. Lucrarea este structurat n 6 capitole dezvoltate pe 185 pagini, 165 figuri i grafice, 28 tabele de sintez i 79 relaii matematice, 6 anexe, precum i 108 surse bibliografice. De asemenea, la lucrare sunt ataate urmtoarele documente: Lista lucrrilor n domeniul tezei, CVurile autorului n limbile romn i englez precum i un rezumat n limbile romn i englez. Capitolul 1, intitulat Generaliti privind lucrarea de semnat i echipamentele tehnice utilizate se face la nceput o scurt istorie asupra evoluiei echipamentelor de semnat i o analiz concret referitoare la principalele specii de plante care se seamn i cultiv n Romnia (grul, porumbul, orezul, floarea-soarelui, soia, rapia, sfecla de zahr), pentru care prezint dinamica suprafeelor ocupate de acestea n ultimii 10 ani, dinamica produciilor medii la hectar i a produciei totale de cereale. Cea mai mare parte a capitolului 1 este dedicat analizei stadiului actual i tendinelor n domeniul construciei de echipamente tehnice pentru semnat, remarcnduse creterea continu a capacitii de lucru (limii i vitezei de deplasare), preciziei de nsmnare, inclusiv n teren parial prelucrat i, n mod deosebit, echiparea lor cu sisteme de monitorizare la bord a indicilor funcionali i economici realizai de acestea. Capitolul 2, intitulat Stadiul actual al cercetrilor i realizrilor n domeniul echipamentelor pentru monitorizarea procesului de semnat prezint la nceput indicii calitativi3 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe



de lucru impui mainilor de semnat i continu cu analiza modului n care se controleaz i se monitorizeaz aceti indici. Se descrie principiul utilizrii GPS-ului la monitorizarea lucrrilor agricole i se prezint o serie de instalaii care valorific acest principiu, remarcndu-se posibilitatea de ghidare extrem de precis a mainilor agricole la executarea unor lucrri (arat, semnat, combaterea bolilor i duntorilor, recoltat). Pentru utilizarea corespunztoare a instalaiilor de control i monitorizare a indicilor calitativi de lucru ai mainilor de semnat este necesar ca sistemul de monitorizare i maina agricol s se proiecteze i execute simultan, stabilindu-se locul n care traductoarele s preia n cele mai bune condiii semnalele necesare i s se afle n siguran deplin pe timpul efecturii lucrrii de semnat. Capitolul 3, intitulat Necesitatea i obiectivele lucrrii de doctoratprezint utilitatea abordrii temei propuse, obiectivul principal al lucrrii i obiectivele subsidiare, pe baza crora se va putea rezolva n totalitate obiectivul principal, precum i metodica general de cercetare. Capitolul 4, intitulat Contribuii teoretice privind posibilitatea monitorizrii la bord a parametrilor procesului de mecanizare a lucrrilor agricole de semnat s-au studiat n vederea implementrii 3 soluii de sisteme de monitorizare: cu folosirea senzorilor de tip fototranzistor, cu folosirea sistemului GPS i cu folosirea senzorilor de tip piezoelectric. n fiecare caz s-au analizat avantajele i dezavantajele acestor sisteme, i lund n considerare necesitatea adaptrilor la maini se semnat aflate n funciune, a propus soluii tehnice i s-au conceput software capabile s rezolve problema abordat. Capitolul 5, intitulat Cercetri experimentale privind monitorizarea la bord a procesului de mecanizare a lucrrii de semnat prezint modul de desfurare a cercetrilor experimentale efectuate, analiza i interpretarea rezultatelor obinute, care aduc o contribuie important la aprofundarea cunotinelor din acest domeniu. Capitolul 6, intitulat Concluzii finale cuprinde principalele concluzii desprinse din lucrare, contribuiile tiinifice ale autorului tezei de doctorat i direciile viitoare de cercetare pe care acesta intenioneaz s le dezvolte pe aceast tem. Autorul i exprim profunda recunotin, respectul i mulumirile fa de conductorul tiinific, prof.univ.dr.ing. Brtucu Gheorghe de la Universitatea Transilvania din Braov pentru sprijinul acordat n perioada de pregtire a examenelor, referatelor i de elaborare a tezei de doctorat, prin formularea de idei pertinente de nalt valoare tiinific i prin implicarea n vederea rezolvrii tuturor aspectelor tehnice referitoare la finalizarea corespunztoare a fiecrei etape parcurse, precum i a lucrrii n totalitate. Mulumesc conducerii Catedrei de Ingineria Proceselor Alimentare a Facultii de Alimentaie i Turism a Universitii TRANSILVANIA din Braov pentru asigurarea cadrului organizatoric de desfurare a activitii de doctorat, precum i colectivelor de profesori de la aceast catedr care au participat n comisiile de evaluare la examenele i referatele n perioada parcurgerii programului de pregtire la doctorat, pentru sfaturile i ndrumrile tiinifice acordate. n mod deosebit mulumesc doctoranzilor din catedra IPA pentru ajutorul dat la finalizarea tezei de doctorat. Nu n ultimul rnd, mulumesc familiei pentru sprijinul moral i material, pentru nelegerea de care a dat dovad pe tot parcursul activitii mele la doctorat.

Braov, iulie 2010

Ing. PUNESCU I. Dan Dorian




1. GENERALITI PRIVIND LUCRAREA DE SEMNAT I ECHIPAMENTELE TEHNICE UTILIZATE 1.1. Generaliti despre semnat i importana sa n tehnologiile de cultur ale plantelorSe apreciaz c semnatul este prima verig din lanul tehnologic, cu pondere nsemnat n nivelul produciei agricole. Pregtirile pentru semnat ncep imediat dup recoltarea plantei premergtoare, n ceea ce privete terenul, i imediat dup recoltat, n ceea ce privete smna, iar ncheierea acestor pregtiri are loc n ziua semnatului[4],[20],[39],[43],[63],[65]. Semnatul este lucrarea prin care seminele sunt introduse n sol, la o anumit adncime, ntro anumit cantitate la hectar i sub o anumit form de distribuire, n vederea nfiinrii unei noi culturi. Pn la inventarea primei maini rudimentare de semnat, seminele erau aruncate pe sol cu mna liber, proces ce presupunea o productivitate mic i un grad redus de ncolire[10]. Prima main de semnat a fost utilizat de fermierii chinezi nc din secolul II .Hr. Primul brevet de invenie atestat documentar n Europa aparine italianului Camillo Torello i dateaz din 1566. Prima descriere detaliat a unei maini de semnat aparine tot unui italian, Tadeo Cavalina, Bologna,1602, dar mainile de semnat au nceput s fie folosite efectiv ncepnd cu a doua jumtate a secolului al XIX-lea. Jethro Tull (16741741) a inventat o main de semnat cu traciune animal. Aceasta consta dintr-un vehicul cu roi, pe care era montat un buncr cu semine. Seminele erau mprtiate n mod egal pe ntreaga suprafa a cmpului de un mecanism cu clichet, n rnduri, i acoperite cu pmnt. Termenul de smn este atribuit att seminelor propriu-zise, care la maturitate se separ de fructul n care s-au format (mazre, fasole, varz, in, mac), ct i unor fructe care i pstreaz seminele n interiorul lor i dup maturitate (cereale, floarea soarelui, cnep, sfecl etc.)[74]. n afar de pregtirea seminelor i a terenului pentru semnat, o atenie deosebit trebuie acordat mainilor de semnat, tractoarelor i altor utilaje care concur la nfiinarea culturilor agricole [3],[26],[30]. Adncimea de semnat este specific fiecrei culturi, dar ea depinde i de: textura solului, de gradul de umiditate, nivelul la care se gsete aceasta n sol, de felul germinaiei (epigeic sau hipogeic), de lungimea coleoptilului, de mrimea seminei (cantitatea de substane de rezerv din bob) etc. Semnatul de calitate asigur o bun germinaie a seminelor, rsrirea exploziv i uniform, creterea i dezvoltarea normal a plantelor, cu acoperirea terenului de timpuriu i cu posibilitatea de a nvinge n concurena cu buruienele[46].

1.2. Principalele specii de plante care se seamn i se cultiv n RomniaPrincipalele specii de plante care se seamn i cultiv n Romnia sunt: Grul (genul Triticum aestivum L.) este una dintre cele mai importante cereale i totodat planta care ocup pe glob cele mai mari suprafee cultivate. Porumbul (Zea mays L.) este una din cele mai importante plante de cultura, cu utilizri multiple in alimentaia oamenilor, industrie, hrana animalelor. (conform statisticilor FAO, distribuia consumului este: 21% alimentaia umana, 72% hrana animalelor, 7% industrie).




Orzul (Hordeum vulgare L) cuprinde trei convarieti, ntre care sunt importante sunt hexastichon Alef. (orz pentru furaje) i distichon Alef. (orz pentru bere orzoaic) Orezul ocup pe glob locul doi ca suprafa cultivat (dup gru) locul doi la producia medie (dup porumb) i locul trei (dup gru i porumb) la producia total de cereale a lumii. Floarea soarelui (Helianthusannuus L.) este o plant anual, originar din Peru si Mexic; cultura agricol a fost introdus n Europa la nceputul secolului XVI i a cunoscut o larg rspndire dup al doilea rzboi mondial. Soia aparine speciei Glycine max.(L), ordinul Leguminosales soia este una din plantele agricole de cea mai mare importana pentru alimentaia umana, alimentaia animalelor i industrie. Rapia (Brassica napus L) se situeaz pe locul cinci, sub aspectul produciei de ulei comestibil, intre plantele oleaginoase. Sfecla de zahar (Beta vulgaris L.) este o cultura intensiva foarte rentabila, care valorifica eficient fertilizarea organica si minerala, apa de irigaie, fiind i o buna planta premergtoare pentru majoritatea culturilor agricole, contribuind la distrugerea buruienilor i la structurarea solului. Figura 1.11 prezint, pe baza datelor furnizate de Institutul Naional de Statistic [73],[107] precum i a celor existente pe site-ul Ministerului Agriculturii i Dezvoltrii Rurale, dinamica suprafeelor ocupate de principalele culturi de cmp din Romnia, pe o perioad cuprins ntre anii 2001 i 2009.

Fig. 1.11. Dinamica suprafeelor ocupate de principalele culturi de cmp din Romnia Din cele 23,8 milioane ha ct nsumeaz teritoriul Romniei, suprafaa agricol a rii este de 14,7 mil. ha (61,7 %), din care 9,4 mil. ha reprezint teren arabil. Romnia se gsete pe locul 7 din Europa ca suprafa agricol (dup Frana Spania, Germania, Polonia, Marea Britanie i Italia) i pe locul 5 ca suprafa arabil (dup Frana, Spania, Germania i Polonia) Contribuia agriculturii, silviculturii i pisciculturii n formarea Produsului Intern Brut se situeaz n jurul valorii de 6% din PIB, iar in statele membre ale UE se situeaz la aproximativ 1,7%.6 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe



Raportul dintre suprafaa arabil a rii la numrul de locuitori denot faptul c fiecrui locuitor i revin circa 0,42 ha teren arabil, valoare superioar multor ri europene i aproape dubl fa de media european, care este de doar de 0,236 ha/locuitor. In tabelul 1.1 se prezint evoluia parcului de tractoare i maini agricole din Romnia n ultimii patru ani. Evoluia parcului de tractoare i maini agricole din Romnia Tabelul 1.1 SPECIFICARE [nr. buc.] 2006 2007 2008 2009 Tractoare agricole 174563 174003 174790 176841 Pluguri 138594 139782 141512 142519 Combine autopropulsate 24975 24656 24273 24249 Maini de semnat 67761 67761 68308 68916 Se poate observa c exceptnd combinele autopropulsate pentru recoltat cereale, dotarea fermierilor romni cu tractoare, pluguri agricole i maini de semnat a nregistrat o evoluie uor ascendent [59],[60],[68].

1.3 Condiii agrotehnice impuse lucrrii de semnatPrincipalele cerine impuse semnatului se refer la[11],[32],[35],[61]: S se execute la epoca optim S se respecte cantitatea de smn necesar la hectar S se respecte distana dintre rnduri i direcia dreapt a rndurilor S se repartizeze seminele la adncimea cerut, uniform n lan i s se acopere bine cu un strat de pmnt mrunit S nu se fac greuri n tabelul 1.5 sunt prezentate normele de nsmnare la hectar, temperatura minim de germinare, distana ntre rnduri i adncimea de semnat care trebuie respectate la nfiinarea principalelor culturi agricole. Condiii ce trebuie respectate la nfiinarea unor culturi agricole[75] Cultura nfiinat Gru Secar Orz Ovz Mazre Porumb Lucern Sfecl Rapi Orzoaic Floareasoarelui Soia Fasole Norma la hectar, kg/ha 100200 100180 110160 140180 120280 5080 625 2030 612 612 612 6090 80200 Temperatura minim de germinare, CO Distana ntre rnduri, cm 1015 1015 1015 1015 2035 6070 1530 4050 3040 1015 70 4550 4550 Tabelul 1.5 Adncimea de semnat, m/s 2,55 23 35 35 38 48 12 1,54 12 23 58 34 57

12 12 89 12 45 12 7 78 89




1.4. Metode de semnatMetodele de semnat caracterizeaz modul de repartiie relativ a seminelor pe suprafaa solului. Ele trebuie s asigure condiii optime de dezvoltare a plantelor, de utilizare raional de ctre plante a energiei solare i a umiditii solului. Cele mai importante metode de semnat practicate n Romnia vor fi prezentate n continuare[27],[28],[63],[70]:semnatul n rnduri obinuite;semnatul n rnduri apropiate; semnatul n benzi sau fii;semnatul n cuiburi; metoda de semnat prin mprtiere. Alegerea metodei de semnat depinde de cultura care se seamn i de lucrrile de ntreinere care urmeaz a se executa ulterior.

1.5. Stadiul actual n domeniul construciei de echipamente tehnice de semnatMainile de semnat universale includ n componena lor urmtoarele pri principale: cutia de semine, aparatele de distribuie, tuburile de conducere a seminelor, brzdarele, transmisia pentru antrenarea aparatelor de distribuie, mecanismul pentru acionarea brzdarelor i marcatoarele pentru asigurarea conducerii agregatului de semnat n timpul lucrului. Toate aceste pri componente sunt montate pe un cadru susinut de dou roi de la care se face i antrenarea aparatelor de distribuie[18],[27],[36]. Mainile de semnat n cuiburi, purtate, sunt formate dintr-un cadru prevzut cu triunghi de prindere, susinut pe dou roi pe care sunt montate seciile de semnat. O secie de semnat este format dintr-un cadru, montat articulat de cadrul principal al mainii, pe care sunt dispuse cutia de semine, aparatul de distribuie, brzdarul i roata de tasare acionare. Roata de tasare acionare ndeplinete att rolul de organ de acoperire i presare a seminelor n sol ct i de acionare a aparatului de distribuie[38],[57],[63],[71]. Mainile de semnat combinate sunt prevzute, n afar de organele pentru efectuarea semnatului n rnduri sau cuiburi, i cu echipamente pentru efectuarea altor lucrri (ncorporat ngrminte, aplicat insectofungicide, aplicat erbicide etc.). Romnia are o experien i o tradiie bine consolidat n domeniul proiectrii i fabricrii de maini de semnat, cele mai bune rezultate obinndu-se de ctre Mecanica CEAHLAU - Piatra Neam (SUP 29M, SPC 6FS, SK 4, SPSF 8), SC MAT Craiova S.A. (SUDV31 - OD, SC 31 DN, Multigrain 5000, SF 6), S.C. ROMET S.R.L. Buzu (SCPA - 29) sau I.N.M.A. Bucureti (SD 3,6, S8, -CP). De regul, dimensiunile acestor maini de semnat s-au corelat cu caracteristicile funcionale ale tractoarelor fabricate n Romnia. Pe plan internaional se remarc mainile de semnat ale altor firme prestigioase, precum: BSV6 fabricat de firma NODET GOUGIS (Frana), AZOS FOTSCHRITT (Germania), SULKY CC TRAMLINES SULKY (Germania), AMICA UBALDI (Italia), SP GASPARDO (Italia), AGRICOLA ITALIANA (Italia) etc. Performanele constructiv-funcionale ale acestor maini sunt similare cu cele ale firmelor americane, dar monitorizarea la bordul tractorului a indicilor funcionali este n curs de implementare.

1.6. Tendine n domeniul construciei de echipamente pentru semnatPrincipalele tendine pe plan mondial n domeniul mainilor de semnat se refer la creterea capacitii de lucru (ACCORD DT 8 Germania, MONOSEM Frana), utilizarea sistemelor pneumatice cu suprapresiune la echipamentele pentru pritoare (INO BREZICE Slovenia i Becker Germania), semnatul direct n mirite (Rapid A800S Suedia) sau echiparea cu elemente de ghidare i monitorizare prin GPS (John Deere S.U.A.). In cazul acestor echipamente se obin performane deosebite, utilizarea lor justificndu-se la semnatul unor suprafee foarte mari, unde economiile de combustibil i surplusul de recolt anuleaz costurile mai mari de producere a lor.Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 8 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


2. STADIUL ACTUAL AL CERCETRILOR I REALIZRILOR N DOMENIUL ECHIPAMENTELOR PENTRU MONITORIZAREA PROCESULUI DE SEMNAT 2.1. Indicii calitativi de lucru ai mainilor de semnat i necesitatea monitorizrii acestoraIndicii dup care se apreciaz calitatea unei lucrri de semnat, stabilii conform normelor agrotehnice, sunt urmtorii[23],[29],[46],[69]: cantitatea de semine distribuite pe unitatea de suprafa; aceasta este n funcie de cultur, cerine tehnologice, valoarea cultural a seminelor etc. i are o valoare cuprins ntre 1,5... 400 kg/ha; se mai numete i norma la hectar; neuniformitatea debitului (normei) de semnat - pe teren orizontal este de maximum 2%; gradul de neuniformitate admis al distribuiei seminelor pe limea de lucru a mainii de semnat (ntre aparatele de distribuie) - pe teren orizontal este de 3%; neuniformitatea adncimii de ncorporare a seminelor. Adncimea de ncorporare a seminelor poate varia cu: 1 cm pentru cele ncorporate la adncimi de peste 4 cm; 0,5 cm pentru cele ncorporate la adncimi sub 4 cm; gradul de vtmare al seminelor. Vtmarea maxim admis a seminelor este de 0,3 %. Indicii calitativi de lucru la semnat prezentai sunt valabili pentru situaia n care terenul este bine pregtit pentru semnat, afnat n profunzime pn la adncimea la care se execut semnatul, nivelat, fr resturi vegetale. Mrunirea solului trebuie astfel fcut nct fraciunile cu dimensiuni de pn la 3 cm s fie n procent de minim 95 %. Umiditatea trebuie s fie cea optim pentru tipul de sol n care se execut semnatul. n vederea aprecierii calitii lucrrilor de nsmnare se verific urmtoarele: nsmnarea integral a normei de semine la hectar, specific culturii respective i stabilit prin reglarea iniial a semntorii; uniformitatea nsmnrii executat de diferitele distribuitoare; gradul de vtmarea a seminelor la semnat; adncimea de ncorporare a seminelor i uniformitatea acesteia; dimensiunea ntrerndurilor de ncheiere; lipsa greurilor i a poriunilor semnate repetat; rectilinietatea rndurilor semnate.

2.2. Stadiul actual n domeniul echiprii mainilor de semnat cu instalaii de monitorizare2.2.1. Instalaii de monitorizare cu traductoare n prezent majoritatea firmelor constructoare de maini agricole au, cel puin ca dotare opional pentru mainile de semnat, un monitor de bord pe care se poate vizualiza suprafaa lucrat (total sau parial), viteza de lucru, nivelul de umplere al cutiei de semine, precum i buna funcionare a seciilor de semnat[50],[51],[58]. Primele aparate comerciale, destinate monitorizrii la bord a parametrilor mainilor de semnat au fost realizate cu aproximativ douzeci de ani n urm. Firma MaterMacc din Italia a realizat o main de semnat plante pritoare, dotat (opional) cu trei aparate electronice ce permit afiarea suprafeei totale sau pariale lucrate, vitezei9 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe



de lucru i distanei parcurse (fig. 2.2., a), ntreruperea distribuiei pe unul sau mai multe rnduri (fig. 2.2, b), sau numai contorizeaz simplu, autonom (autoalimentat) numrul de hectare semnate (fig. 2.2., c).

a b c Fig. 2.2. Aparate de monitorizare pentru mainile de semnat MaterMacc Italia (www.matermacc.it) John Deere vine n ntmpinarea noului concept de agricultur de precizie cu sistemul de monitorizare GreenStar. Original GreenStar posed o interfa de tip ecran alb-negru cu un buton de apsare ce permite utilizatorului s introduc informaii i s vizualizeze n permanen datele operaionale. Sistemul John Deere GreenStar 2 2600 (fig. 2.7.) afieaz datele pe un ecran touch-screen de ultim tehnologie, ce permite operatorului s configureze i s vizualizeze mai multe aplicaii simultan, pe pagina de start.

Fig. 2.7. Sistemul John Deere GreenStar 2 2600[www.deere.com]

Fig. 2.8. Mobile ProcessorAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian

Fig. 2.9. Parametrii monitorizai10 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


Mobile Processor (fig. 2.8.) este creierul sistemului GreenStar. Acest computer mobil se ataeaz n partea din spate a display-ului GreenStar i posed un card de memorie ce permite stocarea informaiilor legate de ntreg procesul de semnat, informaii de poziionare, precum i totalitatea informaiilor tehnice legate de tractor i de maina de semnat. Cardul poate nregistra pn la 800 de ore de date (de ajuns pentru un ntreg sezon pentru muli cultivatori). Parametrii monitorizai n cadrul procesului de semnat pot fi: distana parcurs, aria suprafeei semnate, consumul orar de combustibil, productivitatea, consumul de combustibil pe hectar, numrul de ore lucrate de operator pe lun etc. (fig. 2.9.). 2.2.2. Instalaii de monitorizare prin GPS GPS-ul a constituit pn nu demult apanajul domeniului militar. n prezent tehnologia GPS a fost transferat parial i sferei civile, gsindu-i utilizarea ntr-o multitudine de domenii, precum: transporturi auto, feroviare, navale i aeriene; echipamente de construcie; echipamente de monitorizare i supraveghere n agricultur etc. Sistemul Global de Poziionare (GPS Global Position System), care a revoluionat pentru totdeauna localizarea, monitorizarea, navigarea i alte aplicaii conexe, a aprut ca rezultat al unor importante investiii realizate de Departamentul pentru Aprare al SUA. GPS este un sistem mondial de radionavigare format dintr-o constelaie de 24 de satelii plasai pe orbit, care graviteaz n jurul Pmntului i din staiile terestre aferente. Pentru calcularea poziiei exacte se folosete principiul triangulaiei, fiind necesare coordonatele furnizate de trei satelii. GPS folosete aceste stele artificiale ca puncte de referin pentru a calcula poziia terestr a unor obiecte cu precizie de civa metri. De fapt, cu formele avansate de GPS, respectiv DGPS (Differential Global Position System) se pot efectua msurtori care au abateri de ordinul a civa centimetri (fig. 2.10.). Arhitectura unui sistem de comunicaii n cadrul sistemului de monitorizare bazat pe GPS Fig. 2.10. Sistemul de ghidare GPS diferenial este prezentat n fig. 2.11[67]. Marile firme constructoare de maini agricole sunt din ce in ce mai interesate de a utiliza ghidarea prin GPS, Compania John Deere este chiar coproprietar al unui satelit aflat pe o orbit mai nalt i pe care l utilizeaz pe vreme nefavorabil.

Fig. 2.11. Arhitectura de comunicaie n cadrul sistemului de monitorizare bazat pe GPSAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 11 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


Pentru calcularea poziiei se folosete principiul triangulaiei, fiind necesare, teoretic, coordonatele furnizate de trei satelii. n practic, pentru aflarea poziiei exacte se utilizeaz semnalul provenind de la minim 4 satelii.

Acesta capteaz semnalele sateliilor mari i le retransmite ctre Pmnt. Ferma ce posed sistemul de monitorizare prin GPS preia semnalul, transmindu-l sub form de unde radio FM ctre antena de pe utilajul agricol. n figurile 2.12. i 2.13. sunt prezentate diferite echipamente GPS i DGPS pentru ghidare (mers n paralel) pentru diferite lucrri agricole: erbicidare, arat, semnat, lucrri pe timp de noapte.

Fig. 2.12. Sistemul de ghidare prin GPS tip Arvanav[www.arvatec.it] Sistemul de ghidare prin satelit tip Arvanav nglobeaz un receptor DGPS de calitate, prevzut cu anten extern i care posed un afiaj ce monitorizeaz poziia exact a utilajului, viteza de lucru, suprafaa realizat, numrul de treceri precum i informaii asupra erorilor existente. Sistemul Navguide de tip DGPS este uor de utilizat i permite vizualizarea n timp real a lucrrii efectuate i lucrul n curb sau n linie dreapt. Fig. 2.13. Sistemul de ghidare prin GPS tip n contextul ultimilor ani, n care Navguide motorina i ngrmintele au devenit tot mai scumpe, marja de profit a fermierilor s-a redus tot mai mult. De exemplu costul cultivrii unui hectar de gru a crescut de la 445 euro n 2002 la 724 euro n 2007, adic cu 65%. 2.3.Elemente componente ale instalaiilor de monitorizare i control Senzorii piezoelectrici valorific efectul piezoelectric, care a fost descoperit n anul 1880 de ctre fraii Pierre i Jacque Curie i pus n eviden prin apariia unei diferene de potenial electric la capetele unui dielectric sau feroelectric, atunci cnd asupra lui acioneaz o for de compresie mecanic. Diferena de potenial se datoreaz polarizrii electrice a materialului piezoelectric sub aciunea deformatoare a solicitrii mecanice externe[2],[52],[66]. Senzorii piezoelectrici s-au dovedit a fi instrumente capabile s msoare parametrii pentru procese variate. nc din 1950, atunci cnd senzorii piezoelectrici au nceput s ptrund n12 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe



aplicaiile industriale, a fost evident fiabilitatea lor (fig. 2.21.). Au fost utilizai cu succes n aplicaiile complexe din domenii precum: medical, aero-spaial sau chiar energie nuclear[67].

Fig.2.21. Schema electric de principiu a unui senzor piezoelectric Dezvoltarea tehnologiei piezoelectrice este legat direct de numeroasele ei avantaje. Dei senzorii piezoelectrici sunt sisteme electro-mecanice care reacioneaz la compresiune, elementele sensibile prezint practic deformare zero. Acest lucru confer robustee senzorilor piezoelectrici, fcndu-i liniari pentru un domeniu larg al amplitudinii mrimi msurate. n plus, tehnologia piezoelectric este insensibil la cmpuri electromagnetice i radiaii, permind astfel msurtori n condiii grele de exploatare. Traductoarele cu elemente fotoelectrice utilizeaz elemente sensibile de tip fotoelectric care detecteaz variaiile unui flux luminos, dependente de viteza de rotaie, folosind n acest scop un dispozitiv modulator acionat de arborele a crui turaie se msoar (fig. 2.22.)[104]. Dup modul n care se obin variaiile fluxului luminos, dispozitivele modulatoare sunt de dou tipuri: cu ntreruperea fluxului luminos; cu reflexia fluxului luminos.

a)

b)

Fig. 2.22. Principii de funcionare ale elementelor sensibile fotoelectrice[56] n cazul ntreruperii fluxului luminos, elementul sensibil este de forma celui din figura 2.22., a, fiind alctuit dintr-o surs de radiaii luminoase (SL) n spectrul vizibil sau infrarou i un element fotoelectric (EF), ntre care se afl un disc opac (D), prevzut cu orificii (fante) aezate echidistant pe un cerc concentric discului. Uneori discul D este transparent i fantele sunt opace. Traductoarele capacitive de deplasare acioneaz asupra unui condensator modificnd unul din parametrii ce determin capacitatea acestuia. n cazul condensatorului plan, capacitatea C este dat de relaia:




, (2.17) x n care: este permitivitatea dielectricului; Sc suprafaa comun a armturilor; x distana dintre armturi[53],[56]. Posibilitile de modificare a capacitii condensatorului plan sunt redate n fig. 2.26.cu caracteristicile statice respective.

C=

Sc

a b c Fig. 2.26. Traductoare capacitive de deplasare i caracteristicile lor statice Traductoarele pentru msurarea vitezelor i turaiilor sunt utilizate pentru conversia vitezelor unor corpuri solide, aflate n micare de translaie, respectiv de rotaie n jurul unei axe, n semnale electrice. Msurarea direct a vitezei liniare se poate realiza cu ajutorul unui traductor de inducie de curent continuu (fig.2.27). Cuplnd mecanic tija de legtur 3 cu sistemul a crui vitez se msoar, se realizeaz micorarea lungimii solenoidului mobil 2 n cmpul magnetic generat de magnetul permanent 1. Drept consecin se obine o tensiune electromotoare n gol e, a crei mrime este proporional cu viteza de deplasare v a solenoidului mobil, adic cu viteza liniar a sistemului ce face corp comun cu tija solenoidului.

Fig. 2.27. Traductor inductiv pentru msurarea vitezelor liniare Traductoarele de turaie cu elemente fotoelectrice (cap. 2.3.1.2) sunt foarte rspndite, deoarece prezint avantaje certe, ca de exemplu: gama foarte larg de turaii, inclusiv turaii foarte joase; construcia simpl; ncrcarea arborelui cu un cuplu rezistent foarte mic sau chiar nul (cazul traductoarelor fotoelectrice cu reflexie).Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 14 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


2.3.2.Variante constructive de echipamente pentru monitorizarea indicilor calitativi de lucru ai mainilor de semnat Sistemul de monitorizare Multi-function Drill Control Aparatul multifuncional pentru controlul mainilor de semnat n rnduri (fig. 2.29) monitorizeaz operaia i controleaz deplasarea rectilinie att a mainilor de semnat convenionale, ct i ale celor cu dispozitiv pneumatic pentru semnat n cuiburi. Instrumentul are un display iluminat (fig. 2.28) cu 4 cifre i 6 funciuni, o alarm pentru viteza de naintare, turaia ventilatorului i a arborelui mecanismului de distribuie a seminelor i senzori inductivi i capacitivi (fig. 2.30 i fig. 2.31). Viteza de deplasare i suprafaa lucrat pot fi afiate n uniti metrice sau n inch. Instrumentul indic: o viteza de naintare (plus alarma pentru viteza minim); o suprafaa parial i suprafaa total lucrat; o numrul de rnduri curente i paralelismul acestora Fig. 2.28. Multi-function Drill pentru o secven selectat; Control- display o turaia ventilatorului (plus alarma pentru viteza maxim i minim); o turaia arborelui de distribuie (plus alarma pentru viteza minim); o nivelul minim n buncrul de semine.

Fig. 2.29. Schema sistemului de monitorizare a unei maini de semnat plante pritoare echipat cu senzor inductiv[www.rdstec.com]




3. NECESITATEA SI OBIECTIVELE LUCRRII 3.1. Necesitatea lucrriiAgricultura modern este o ramur economic de maxim importan la nivel mondial, n care se fac mari investiii financiare i de inteligen, i de la care se ateapt rezultate tot mai bune, capabile s hrneasc o populaie aflat ntr-o cretere explosiv, dar s asigure i materia prim pentru o mulime de ramuri industriale. Dac se compar agricultura anului 2010 cu cea practicat cu un secol n urm se constat diferene semnificative, n special la cantitile de produse obinute pe unitatea de suprafa, care n unele cazuri s-au multiplicat de mai multe ori. La aceste rezultate cercetarea tiinific i-a adus o contribuie major prin geneticienii, agrotehnicienii, chimitii i inginerii mecanici, care pe domeniile specifice de activitate, au produs adevrate revoluii, cu multe contribuii extrem de valoroase, dar i cu unele consecine negative, n special asupra mediului agricol. Majoritatea lucrrilor agricole sunt complet mecanizate, echipamentele tehnice care le deservesc nglobnd ultimele rezultate ale cercetrilor tiinifice din domeniile mecanicii, electronicii, informaticii, ergonomiei muncii etc. Exploataiile agricole se extind n permanen, rotaiile culturilor se desfoar n conformitate cu cerinele de baz ale agrotehnicii, solul ncepe s devin un mijloc de producie cruia i se acord o atenie tot mai mare etc. Toate acestea au condus la creterea permanent a productivitii muncii n agricultur, astfel c la nivelul anului 2010 doar 1,5 % din fora de munc din Uniunea European este ocupat n aceast ramur economic. Din pcate, nu acelai lucru se poate spune i despre agricultura romneasc, pentru care numeroasele reforme prin care a trecut n ultimul secol au distrus i ceea ce era bun i au pornit de la capt pe direcii noi de dezvoltare. Retrocedarea n anii '90 a terenurilor agricole fotilor proprietari, lipsii de baza material necesar lucrrii pmntului la standarde moderne, a condus doar la o frmiare excesiv a exploataiilor agricole, la practicarea agriculturii de subzisten i la lsarea n paragin a unor suprafee agricole tot mai mari. n cadrul tehnologiilor pentru nfiinarea culturilor agricole semnatul ocup un loc special, prin importan i sensibilitatea lucrrii. O lucrare de semnat corespunztoare presupune respectarea simultan a mai multor condiii, ncepnd cu selectarea seminelor, pregtirea patului germinativ n preziua sau ziua semnatului, dar i folosirea unor maini de semnat care s respecte la cel mai nalt nivel indicii calitativi de lucru impui acestei lucrri, simultan cu realizarea unei productiviti a muncii ct mai competitive. n acest sens mainilor de semnat li s-au adus mbuntiri permanente, astfel nct normele la ha s fie riguros respectate, adncimea de ncorporare a seminelor s fie uniform, rndurile s fie drepte, cu distane egale ntre ele, distanele dintre plante pe rnd s se conformeze exigenelor agrotehnicii, s se evite greurile i suprapunerile etc. Pentru ca operatorul sistemului tehnic tractor-main de semnat s poat respecta ct mai riguros aceste cerine au fost aduse perfecionri permanente acestor maini, cea mai recent i interesant aplicaie n acest sens referindu-se la monitorizarea la bord n timp real a unora dintre parametrii funcionali i economici ai procesului de mecanizare a lucrrii de semnat. Dac la nceput s-a urmrit doar buna funcionare a seciilor de lucru ale mainilor de semnat, n momentul de fa cea mai complex monitorizare se face prin utilizarea sistemelor de comunicaii moderne (GPS, internet), pentru a se urmrii ntreaga activitate a agregatului agricol studiindu-se chiar i posibilitatea de nlocuire complet a tractoristului cu un robot comandat i controlat de la mare distan. Echipamentul permite monitorizarea nu numai a performanelor sistemului tehnic, dar i controlul felului n care mecanizatorul se achit de sarcinile specifice. Ca urmare a acestor realizri tehnice calitatea lucrrii de semnat s-a mbuntit n permanen, contribuind n felul acesta la creterea continu a recoltelor. Neadaptarea tehnologiilor i echipamentelor pentru semnatul culturilor agricole la progresul tehnic mondial din acestAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 16 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


domeniu conduce la o productivitate mai sczut a muncii, recolte mai mici i cheltuieli specifice de producie mai mari i, n final, la imposibilitatea de a face fa concurenei pe piaa liber european sau pe piaa mondial. Ca urmare a acestei situaii se poate considera c tema acestei lucrri este de mare actualitate pentru agricultura romneasc, n general, i pentru productorii de echipamente tehnice pentru semnat, n special. Prin valorificarea superioar a unor elemente de natur tehnic devenite comune pentru alte domenii de activitate (GPS), dar i prin completarea dotrii mainilor de semnat cu senzori care s semnaleze starea de funcionare a acestora se va face un important pas nainte pe calea implementrii progresului tehnico-tiinific n agricultura romneasc.

3.2. Obiectivele lucrrii i metodica de cercetareObiectivul principal al lucrrii de doctorat l constituie monitorizarea la bordul tractoarelor a parametrilor procesului de mecanizare a lucrrilor agricole de semnat. Atingerea acestui obiectiv presupune parcurgerea secvenial i rezolvarea unor obiective subsidiare, cele mai importante dintre acestea fiind: realizarea unui studiu privind stadiul actual al cunotinelor despre rolul i importana lucrrii de semnat n tehnologia general de cultivare a plantelor, cu evidenierea particularitilor acestei lucrri n situaiile concrete de nfiinare a unor culturi bine precizate; realizarea unei sinteze asupra situaiei naionale i mondiale n domeniul construciei de echipamente tehnice pentru semnat, cu specificarea caracteristicilor principalelor ansambluri funcionale i chiar ale unor piese care pot contribui la perfecionarea general a mainilor de semnat; analiza stadiului actual al echiprii sistemelor tehnice pentru semnat cu instalaii de monitorizare a unor indicatori funcionali i economici specifici procesului de lucru i a tipurilor de instalai folosite de firmele de prestigiu din acest domeniu; cercetarea comparativ a sistemelor de monitorizare a diferiilor parametri ai procesului de mecanizare a lucrrii de semnat i evidenierea avantajelor folosirii acestora n diferite condiii de lucru; analiza teoretic a posibilitii de utilizare a tehnicii i tehnologiei GPS pentru monitorizarea caracteristicilor tehnico-economice ale procesului de semnat, n vederea urmrii parametrilor respectivei lucrri; conceperea unui software complex de urmrire a parametrilor procesului de semnat prin utilizarea GPS i adaptarea sa la monitorizarea acestor parametri; realizarea echipamentului necesar valorificrii software-lui conceput pentru monitorizarea prin GPS i adaptarea acestuia la cerinele specifice existente la bordul tractoarelor; realizarea unei cercetri teoretice asupra posibilitilor de utilizare a senzorilor piezoelectrici la monitorizarea strii de funcionare a echipamentelor de ncorporat seminele n sol i realizarea echipamentului i a software-lui care s valorifice acest principiu; realizarea unei cercetri teoretice i practice asupra posibilitilor de utilizare a senzorilor fotoelectrici la monitorizarea strii de funcionare a echipamentelor de ncorporat seminele n sol i conceperea unui software care s asigure utilizarea datelor furnizate de traductoare; efectuarea cercetrilor experimentale n laborator i n exploatare pentru stabilirea concordanei dintre rezultatele furnizate de programele teoretice concepute i instalaiile realizate, n situaia real a folosirii echipamentului de monitorizare a parametrilor procesului de mecanizare a lucrrilor de semnat; prelucrarea i interpretarea rezultatelor obinute n vederea diseminrii acestora, inclusiv prin propuneri de brevete de invenii sau proiecte europene de continuare a cercetrilor.




Analiza stadiului actual n domeniul agrotehnicii i construciei de echipamente tehnice pentru lucrarea de semnat.

Analiza stadiului actual al dotrii sistemelor tehnice pentru semnat cu echipamente de monitorizare la bord a parametrilor funcionali

Cercetarea teoretic, proiectarea unui software i conceperea unui echipament tehnic care s utilizeze GPS la monitorizarea procesului de semnat

mbuntire

Cercetarea teoretic, proiectarea unui software i conceperea unui echipament tehnic care s utilizeze traductoarele fotoelectrice la monitorizarea procesului de semnat

mbuntire

Cercetarea teoretic, adaptarea unui software i conceperea unui echipament tehnic care s utilizeze traductoare piezoelectrice la monitorizarea procesului de semnat

mbuntire

Cercetarea experimental n laborator i n exploatare a echipamentelor de monitorizare a procesului de semnat

Analiza i compararea rezultatelor cercetrilor teoretice i experimentale n vederea perfecionrii constructiv-funcionale a echipamentelor de monitorizare la bord a parametrilor procesului de semnat

]

STOP Fig. 3.1. Metodica general de studiu a temei abordateAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 18 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


4. CONTRIBUII TEORETICE PRIVIND POSIBILITATEA MONITORIZRII LA BORD A PARAMETRILOR PROCESULUI DE MECANIZARE A LUCRRILOR AGRICOLE DE SEMNAT 4.1. Elemente de calcul privind parametrii constructivi i indicatorii funcionali monitorizabili ai mainilor de semnatPentru ca indicatorii funcionali ai mainilor de semnat s fie monitorizai cu precizia necesar trebuie ca echipamentele de urmrire s se proiecteze i execute ntr-o strns corelaie cu proiectarea i construirea subansamblurilor acestor maini. Este vorba, n principal, de subansamblurile care au legtur direct cu traseul seminelor (cutia de semine, aparatele de distribuie de diferite tipuri, tuburile de conducere, brzdarele, roile de tasare, mecanismele transmisiei etc.). Calculele referitoare la cutia de semine a mainii de semnat trebuie s stabileasc volumul optim al acestora, spaiul parcurs de maina de semnat ntre dou alimentri consecutive, dimensiunea orificiului de curgere a seminelor etc. Aceste elemente i relaiile lor de calcul sunt legate de norma de smn la hectar, distana ntre boabe pe rnd, suprafaa nsmnat, capacitatea de lucru a mainii etc., elemente monitorizabile la cele mai multe maini de semnat. La aparatele de distribuie cu cilindri canelai, specifice unui mare numr de maini de semnat n rnduri este util i chiar necesar uneori cunoaterea volumului de semine evacuat de acestea la o rotaie, grosimea stratului activ de semine, volumul de semine distribuit prin stratul activ, seciunea transversal a canelurilor etc. Aceste elemente furnizeaz sistemului de monitorizare date despre debitul masic al aparatului de distribuie, implicat n controlul normei de smn la hectar. Aparatele de distribuie cu cilindri cu pinteni au construcia i funcionarea apropiate de cele cu cilindri canelai, deci i elementele de calcul vor fi similare, relaiile precizate n lucrare servind direct la monitorizarea unor indici funcionali ai procesului de lucru executat de mainile de semnat. La aparatele de distribuie centrifugale forma paletelor rotorului, curbura i modul de dispunere a acestora pe rotor trebuie astfel alese nct impactul seminelor cu paletele, precum i cu peretele camerei de distribuie s nu produc vtmarea lor. De asemenea, trebuie stabilit valoarea minim a vitezei unghiulare a conului de distribuie pentru care ncepe micarea boabelor pe con n sus, pentru a asigura debitul necesar satisfacerii normei la hectar. n cazul aparatelor de distribuie cu dozare mecanic i distribuie pneumatic calculele trebuie s vizeze att debitul de semine evacuat de cilindrul canelat, ct i corelarea acestuia cu debitul de aer capabil s-l transporte la destinaie. La acest tip de aparat de distribuie trebuie dimensionat cu atenie i diametrul conductei principale de transport i distribuie a seminelor, astfel nct deplasarea seminelor s se fac n cele mai bune condiii. La mainile de semnat de precizie (n cuiburi) se utilizeaz aparate de distribuie pneumatic cu discuri cu orificii, la care este necesar stabilirea valorii depresiunii asupra unei semine aflat n dreptul unui orificiu al discului, astfel nct aceasta s se menin pe disc i s fie transportat n siguran ctre brzdarul care o ncorporeaz n sol. De asemenea, este deosebit de important stabilirea numrului de orificii ale discului pentru a respecta numrul de semine care se distribuie pe un hectar.

4.2.Cercetri privind folosirea senzorilor monitorizarea echipamentelor de semnat

tip

fototranzistor

la

Parametrii monitorizai in cadrul procesului de semnat pot fi: distana parcurs, aria suprafeei semnate, consumul orar de combustibil, productivitatea muncii la lucrul cu mainaAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 19 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


respectiv, consumul de combustibil pe hectar, numrul de ore lucrate de operator pe lun etc.[19],[22],[64].

Fig. 4.12. Prezentarea schematic a multiplexorului cu 8 intrri utilizat Sistemul de monitorizare realizat folosete pentru culegerea datelor senzori tip fototranzistor LED cu emisie in infrarou, montai pe fiecare secie a mainii de semnat. Se lucreaz n infrarou pentru ca msurtorile s nu fie influenate de lumina solar. Impulsurile sunt prelucrate (digitalizate) si apoi transmise prin intermediul unei interfee portului USB al unui laptop sau PC. De aici, printr-un program conceput i realizat in C++ (denumit DorianSoft) se efectueaz calculele necesare, iar pe display se vor afia: o n dreptul fiecrei secii, n timp real, cderea fiecrei semine; o numrul de semine introduse n sol pe fiecare rnd i semnalarea unor greuri sau semine multiple; o numrul total de semine semnate ; suprafaa lucrat n timp real. S-a contorizat i numrul total de semine, deoarece, innd cont de masa a 1000 de boabe, la fiecare hectar lucrat s se poat calcula norma la hectar i verifica respectarea acesteia. S-a considerat un echipament prevzut cu 8 secii de semnat, poziionate la 60 de cm distan ntre rnduri i reglate la 60 cm distan ntre plante pe rnd. Pentru ca datele sa poat fi preluate prin intrarea USB a calculatorului i innd cont c se dorete preluarea a 8 canale pe o singur cale de date, programul folosete i softul interfeei pentru joystick realizat de Microsoft Corporation, DirectX Software Development Kit (DXSDK)[72]. Deoarece este necesar s fie transmise mai multe informaii pe acelai canal i cum acest lucru nu se poate face simultan, se recurge la o partajare n timp a canalului, numit multiplexare.20 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe



Multiplexoarele se monteaz la obiectele ndeprtate pentru a asigura transmiterea informaiei, pe unul si acelai circuit, consecutiv de la mai multe traductoare.

Fig. 4.13. Programul de monitorizare (interfaa grafic) O parte a programul instalat permite citirea de la portul USB al laptop-ului a semnalului multiplexat i realizeaz demultiplexarea acestuia. S-a declarat un vector semine, n care s-a memorat numrul de semine care au trecut prin fiecare secie i s-a folosit o variabil semineTot, care reprezint numrul total de semine trecute prin cele 8 secii. Prin buttonz se monitorizeaz starea seciilor la un moment dat; acesta putnd lua valoarea 0 sau 1. S-a calculat suprafaa de lucru, supLucru, definit ca fiind un numr real calculat dup formula: SupLucru = nsdsL, (4.58)

n care: ns este numrul de semine semnate pe fiecare secie; ds -distana dintre semine pe rnd; L - limea de lucru. Toate calculele se efectueaz innd cont de viteza i de limea de lucru a mainii de semnat. n exemplul din figura 4.13. secia a 8-a a fost blocat, acel X afiat in dreptul ei marcnd acest lucru, iar la secia a 5-a s-a semnalat un gre. Programul realizat in C++, denumit MONIT este urmtorul: ....Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 21 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


// Function-prototypes //----------------------------------------------------------------------------INT_PTR CALLBACK MainDlgProc( HWND hDlg, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam ); BOOL CALLBACK EnumObjectsCallback( const DIDEVICEOBJECTINSTANCE* pdidoi, VOID* pContext ); BOOL CALLBACK EnumJoysticksCallback( const DIDEVICEINSTANCE* pdidInstance, VOID* pContext ); HRESULT InitDirectInput( HWND hDlg ); VOID FreeDirectInput(); HRESULT UpdateInputState( HWND hDlg ); // Stuff to filter out XInput devices #include HRESULT SetupForIsXInputDevice(); bool IsXInputDevice( const GUID* pGuidProductFromDirectInput ); void CleanupForIsXInputDevice(); struct XINPUT_DEVICE_NODE { DWORD dwVidPid; XINPUT_DEVICE_NODE* pNext; }; struct DI_ENUM_CONTEXT { DIJOYCONFIG* pPreferredJoyCfg; bool bPreferredJoyCfgValid; }; bool g_bFilterOutXinputDevices = false; XINPUT_DEVICE_NODE* g_pXInputDeviceList = NULL; ... Semnalul provenit de la fototranzistor este prelucrat printr-o schem cu circuitul 555 folosit ca monostabil.

Fig. 4.14. Schema circuitului monostabil realizat cu E 55522 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe



4.3. Cercetri privind folosirea GPS la monitorizarea echipamentelor de semnatPentru monitorizarea principalilor indici funcionali ai unei maini de semnat s-a folosit un localizator dotat cu un receptor GPS si unul GPRS (fig. 4.15.).

Fig. 4.15. Localizatorul tip AVL-900 Receptorul GPS recepioneaz semnalele de la satelii printr-o anten care se fixeaz magnetic pe cabina tractorului. Prin GPRS se face schimbul de informaii, n sistem duplex, ntre GPS i operatorul ce supravegheaz lucrarea agricol, prin intermediul unui program numit GooLocate. Acest program permite afiarea coordonatelor in timp real pe o hart tip Google Maps. Parametrii monitorizai prin GPRS sunt: timpul, latitudinea, longitudinea, altitudinea, viteza i distana parcurs. Informaiile sunt stocate ntr-o baz de date (fig. 4.16), de unde prin intermediul unui soft realizat n Visual C, se pot urmri n timp real: distana parcurs, suprafaa lucrat, viteza medie i productivitatea mainii de semnat. Limea de lucru este o dat de intrare i se introduce de ctre operator, innd cont de caracteristicile tehnice ale mainii de semnat. Prin programul realizat n Visual C s-a definit ca numr real distana dist parcurs de maina de semnat n perioada de eantionare setat n prealabil pe localizatorul GPS. Perioada de eantionare este prestabilit printr-un mesaj SMS trimis ctre numrul atribuit localizatorului i este de minim 1 secund. A doua variabil este timpul timp, definit ca numr ntreg. Prin apsarea butonului Preia date se citesc informaiile din baza de date tip .mdb, creat de programul GooLocate. Dup preluarea datelor se introduce ca variabil, ntr-o caset text, limea de lucru. Programul permite calcularea i afiarea pe ecran a distanei parcurse, vitezei de lucru, a suprafeei lucrate precum i a productivitii muncii realizat cu maina de semnat (fig. 4.17.).




Fig. 4.16. Baza de date

Fig. 4.17. Interfaa grafic a programului de monitorizare prin GPS




Programul DorianSoft realizat n Visual C este prezentat n continuare. Public Class Form1 Dim dist As Double Dim timp As Integer Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles MyBase.Load Me.LogTableAdapter.Fill(Me.VehicleDBDataSet.Log) End Sub Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click Dim suprafata As Double suprafata = Integer.Parse(TextBox1.Text) * dist / 10 Label7.Text = CStr((Integer.Parse(TextBox1.Text) * dist / 10).ToString("#,####0.0000")) + " ha" Label12.Text = CStr((suprafata / (timp / 3600)).ToString("#,##0.00")) + " ha/h" End Sub Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click ...

4.4. Cercetri privind folosirea senzorilor piezoelectrici la monitorizarea echipamentelor de semnatn aceast lucrarea s-a realizat un sistem de monitorizare cu senzori piezoelectrici, (fig. 4.18.) ale cror semnale electrice sunt prelucrate de calculator. Efectul piezoelectric se manifest prin apariia unei polarizri electrice sau prin variaia unei polarizri existente la dielectrici anizotropi naturali (cuar, turmalina etc.) sau artificiali (sulfat de litiu, materiale ceramice speciale), atunci cnd acetia sunt deformai de o for care acioneaz pe o direcie convenabil. Spre deosebire de senzorii de for/moment care utilizeaz alte tipuri de traductoare, senzorii

Fig. 4.18 Traductor piezoelectric piezoelectrici nu impun existenta unei structuri elastice a crei deformaie s serveasc la determinarea forei sau momentului msurat, ci semnalul electric este direct generat prin aciunea forei asupra traductoruluiAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian

Fig. 4.19. Montajul experimental



piezoelectric. Msurrile statice sunt in schimb imposibil de realizat utiliznd procesul piezoelectric. Pentru a se urmri frecvena de cdere a seminelor i alura semnalului s-a realizat un montaj experimental ce conine un traductor piezoelectric protejat ntr-o incint mic nchis i nclinat la un unghi de 60O fa de orizontal (fig. 4.19). Lovind traductorul n cderea sa spre fundul rigolei, smna va genera un tren de impulsuri, diferit de un semnal sinusoidal sau dreptunghiular. Pentru a vizualiza forma semnalului (fig. 4.20) s-a folosit o plac de sunet dintr-un PC obinuit, transformat n osciloscop, utiliznd un soft specializat i adaptat acestei situaii. Avantajul acestei metode const n faptul c, folosind softul, se pot face nregistrri, baleieri n frecven i folosirea de filtre de frecven.

Fig. 4.20. Forma semnalului obinut de la placa de sunet folosit ca osciloscop Forma semnalului difer de n funcie de caracteristicile bobului (mas, duritate i form) care lovete cristalul piezoelectric. n figura 4.21 sunt vizualizate formele de semnal obinute n cazul seminelor de porumb, fasole, soia i floarea soarelui. S-a observat c peste semnalul captat de senzorul piezoelectric se adaug o multitudine de zgomote datorate vibraiilor cadrului mainii de semnat, precum i alte zgomote parazite. Pentru a se vedea unde se obine semnalul maxim s-a realizat un baleiaj n frecven ntre 0 i 20.000 de Hz. Pentru toate seminele folosite semnalul maxim s-a situat ntre 1600...1800 Hz i de asemenea, s-a putut vizualiza pe grafic pe lng maxim i dou armonici superioare (fig. 4.22.). Introducnd un filtru trece banda (ntre 1500 i 2000 de Hz) se obine un singur semnal aproximativ triunghiular, care poate fi utilizat mai departe n sistemul de monitorizare (fig. 4.23.). Vizualizarea la bordul tractorului a bunei funcionri a seciilor de semnat se poate realiza prin aprinderea unor LED-uri la fiecare lovire a traductorului piezoelectric de ctre smna respectiv.

aAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian

b26 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


c

d

Fig. 4.21 Forma semnalului pentru boabele de porumb a, fasole b, soia-c, floarea soarelui-d Pentru acesta se poate folosi semnalul provenit de la traductorul piezoelectric pentru a declana un circuit monostabil 555 (fig. 4.24.). Tensiunea generat de cristalul piezoelectric este preluat de circuitul tip E555, iar la ieire LED-urile montate la bordul tractorului (cte unul pentru fiecare secie) vor oferi informaii n timp real despre funcionarea seciilor de semnat (fig. 4.25).

Fig. 4.22. Graficul baleiajului n frecven

Fig. 4.24. Schema bloc a circuitului integrat circuitului monostabil 555Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian

Fig.4.25. Schema desfurat a.



5. CERCETRI EXPERIMENTALE PRIVIND MONITORIZAREA LA BORD A PARAMETRILOR PROCESULUI DE MECANIZARE A LUCRRILOR AGRICOLE DE SEMNAT 5.1. Obiectivele cercetrii experimentaleCercetarea experimental reprezint unul din modurile principale de abordare a problemelor de investigare tiinific fundamental sau aplicativ. n general, n cercetarea tiinific trebuie s existe o unitate indisolubil ntre studiile teoretice i cercetarea experimental, prin aceasta soluionndu-se problemele tiinifice pe cile cele mai scurte i mai puin costisitoare. Studiile teoretice permit stabilirea interdependenei dintre diferii parametri ai proceselor tehnice, a legilor care stau la baza fenomenelor, utiliznd aparatul matematic i realizrile din domeniul tiinelor fundamentale (fizica, chimia, biologia etc.). Cercetrile experimentale urmresc, pe de o parte, verificarea adevrului ipotezelor i teoriilor care au stat la baza studiilor referitoare la procesele cercetate, iar pe de alt parte, permit investigarea unor fenomene pentru care nu se pot obine rezultate cu aplicabilitate practic pe cale teoretic, datorit complexitii acestora sau necunoaterii n suficient msur a legilor care determin evoluia fenomenului cercetat. Toate cercetrile experimentale presupun msurarea unor mrimi fizice, mecanice sau de alt natur, n regim static sau dinamic, folosind aparatur i mijloace de msurare adecvate, prelucrarea datelor obinute i n final, stabilirea concluziilor pe baza crora se poate trece la valorificarea rezultatelor. Obiectivul principal al cercetrii experimentale din aceast lucrare a constat n verificarea practic a soluiilor tehnice de monitorizare la bord a parametrilor procesului de mecanizare a lucrrilor agricole de semnat i a software-urilor concepute n acest scop. n vederea atingerii obiectivului principal al acestor cercetri a fost necesar parcurgerea secvenial i rezolvarea mai multor obiective subsidiare, precum: alegerea obiectului cercetrii experimentale; stabilirea unei metodici riguroase de cercetare experimental n vederea verificrii softwareurilor i echipamentelor tehnice concepute i realizate pentru monitorizarea indicilor funcionali ai sistemului tehnic; proiectarea i realizarea echipamentelor pentru monitorizare la bord prin folosirea GPS-ului, traductoarelor cu fototranzistoare i traductoarelor cu senzori piezoelectrici; desfurarea cercetrilor experimentale n laborator i nregistrarea rezultatelor pentru cele trei sisteme de monitorizare studiate teoretic, pentru care s-au conceput i realizat echipamente practice; desfurarea cercetrilor experimentale n exploatare, pentru evidenierea preciziei de utilizare a GPS-ului; compararea rezultatelor cercetrilor teoretice cu cele obinute n urma investigaiilor experimentale n laborator i n exploatare n scopul validrii software-urilor concepute i a echipamentelor tehnice de monitorizare la bord proiectate i realizate .

5.2. Obiectul cercetrilor experimentalen cadrul acestei lucrri s-a ales ca obiect al cercetrii experimentale sistemul tehnic format din tractorul New Holland TL 100A i maina de semnat SUP 29. Acest tractor ocup n momentul de fa un loc important n agricultura Romniei, fiind dintre cele mai performante echipamente de acest tip care se import. De asemenea, maina de semnat SUP 29 este considerat un echipament tehnic de cea mai bun calitate, fabricat n Romnia i exportat n numeroase alte ri.(fig.5.1. i fig.5.3)Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


Fig. 5.1. Vedere general a tractorului New Holland TL 100A [agriculture.newholland.com] Maina de semnat universal purtat SUP-29 (fig. 5.3.) este destinat semnatului n rnduri a tuturor culturilor agricole de cmp, cu aceasta putndu-se semna: gru, orz, ovz, orez, mazre, mei , cnep, sfecl, tomate, salat, ptrunjel, ceap, morcovi, spanac, sparcet, varz, golom, ridichi, trifoi alb, trifoi rou, lucern etc. Maina seamn n rnduri si poate respecta cerinele agrotehnice privind debitul de semine, adncimea de nsmnare i distana dintre rnduri, corespunztoare diferitelor culturi.

Fig.5.3. Maina de semnat universal SUP-29[www.mecanicaceahlau.ro]

5.3. Metodica cercetrii experimentalen vederea atingerii obiectivului general al cercetrilor experimentale, precum i a obiectivelor subsidiare specificate n capitolul 5.1, s-a conceput i urmrit metodica general de cercetare precizat n figura 5.8. [9],[76]:Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


Locul de desfurare a cercetrilor experimentale

Viteza de dLaboratoragregatului eplasare a Obiectul cercetrilor experimentale

Exploatare

Sistemul tehnic format din tractorul New Holland TL 100 i maina de semnat SUP-29

Echipamente i aparate folosite

Echipament de monitorizare prin GPS, laptop

Echipament de monitorizare cu fototranzistoa re n infrarou

Echipament de monitorizare cu traductoare piezoelectrice

Tractorul New Holland TL 100, maina de semnat SUP-29, cronometru, rulet, jaloane

Indicatori urmrii

Numrul de boabe ncorporate de fiecare secie; total de boabe Numrul ncorporate de main; Norma la hectar; Starea de funcionare a mainii.

Distana parcurs; Suprafaa lucrat; Viteza medie; Productivitatea.

Fig. 5.8. Metodica cercetrii experimentale n vederea ndeplinirii metodicii generale au fost realizate urmtoarele activiti: aciuni preliminare cercetrilor experimentale; cercetri experimentale n laborator; cercetri experimentale n exploatare. 5.3.1. Aciuni preliminare Pentru reuita cercetrilor experimentale este necesar s se organizeze n amnunime fiecare aciune, ncepnd cu analiza legislaiei referitoare la restriciile desfurrii acestora, alegerea i procurarea celor mai potrivite echipamente i aparate, desemnarea locaiilor n care cercetrile respective sunt reprezentative, stabilirea personalului de specialitate etc. O schem sintetic a modului n care s-au desfurat aciunile preliminare cercetrilor experimentale n cadrul acestei lucrri este prezentat n figura 5.9Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


Analizarea documentelor de referin i conexe (notie tehnice, standarde etc.)

Stabilirea i verificarea obiectului supus cercetrilor experimentale

Alegerea i verificarea aparatelor i echipamentelor pentru cercetarea experimental

n laborator: Echipament de monitorizare prin GPS; Echipament de monitorizare cu fototranzistoare n infrarou; Echipament de monitorizare cu traductoare piezoelectrice; Laptop

n exploatare: Tractorul New Holland TL 100; Maina de semnat SUP-29; Cronometru; Rulet; Jaloane; Echipament de monitorizare prin GPS; Laptop.

Stabilirea schemelor de msurare-ncercare

Pregtirea pentru cercetri experimentale n laborator

Pregtirea pentru cercetri experimentale n exploatare

Fig. 5.9. Schema de lucru privind aciunile preliminare cercetrilor experimentale 5.3.2. Analizarea documentelor de referin i conexe n vederea efecturii experimentrilor cu echipamentele pentru semnat a fost necesar studierea urmtoarelor documente de referin, legi, standarde etc.: Directiva: SECURITATEA MAINILOR 98/37/EC, Directiva Parlamentului european i a Consiliului din 22 iunie 1998 privind abordarea legislaiei Statelor membre relativ la maini; STAS 13042/1-91, Maini agricole. Metode de determinare a parametrilor constructivi; STAS 13042/2-91, Maini agricole. Metode de determinare a indicilor de exploatare; STAS 13042/3-91, Maini agricole. Metode de determinare a indicatorilor de mentenabilitate preventiv; SR ISO 2332:1997, Tractoare i maini agricole. Cuplarea utilajelor prin mecanismul de suspendare n trei puncte. Spaiul liber al utilajelor; STAS 10307-75, Fiabilitatea produselor industriale. Indicatori de fiabilitate. STAS 10911-77, Fiabilitate, mentenabilitate i disponibilitate. Culegerea datelor privind comportarea n exploatare a produselor industriale. SR ISO 730-1+C1:2000, Tractoare agricole pe roi. Mecanism de suspendare n trei puncte montat n spate. Partea 1: Categoriile 1,2,3 i 4. PGI 01.12, Procedur general de ncercare pentru determinarea indicilor de exploatare ai mainilor agricole ; SR EN 45001-1993, Criterii generale de funcionare a laboratoarelor de ncercri ;Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


PSpI-01.00.33,Procedur specific pentru determinarea indicilor energetici ai agregatelor; Legea proteciei muncii 90/96 i Normele metodologice de aplicare ; Strategia de dezvoltare a agriculturii, industriei alimentare i silviculturii pe termen mediu i lung (2001 2005 i 2005 2010) MAAP. 5.3.3 Metodica desfurrii cercetrilor experimentale n laborator Cercetrile experimentale de tip laborator s-au desfurat n laboratorul specializat NS 11 de la Facultatea de Alimentaie i Turism din cadrul Universitii Transilvania din Braov, n perioada septembrie 2009-iunie 2010. Locul de desfurare a cercetrilor experimentale

Universitatea Transilvania Braov, Laboratorul NS 11

Echipamentele de monitorizare verificate cu patru soiuri de semine: gru,orz, porumb, fasole

Echipament de monitorizare cu fototranzistoare n infrarou

Echipament de monitorizare cu trei traductoare piezoelectrice diferite

Indicatori urmrii

Funcionarea echipamentelor de monitorizare; Numrul de boabe ncorporate de fiecare secie; Numrul total de boabe ncorporate de main; Norma la hectar; Starea de funcionare a mainii.

Fig. 5.10. Metodica cercetrilor experimentale n condiii de laborator 5.3.4. Metodica desfurrii cercetrilor experimentale n exploatare Cercetrile experimentale n exploatare s-au desfurat la ICDP Braov (Mgurele), n data de 2 iunie 2010, dup metodica indicat n figura 5.11.Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


PREGTIREA ECHIPAMENTULUI PENTRU PROBE

Pregtirea tractorului New Holland TL 100; Montarea antenei pe capota tractorului; Montarea receptorului GPS n cabin.

Pregtirea semntorii SUP-29

Pregtirea terenului pentru probe: o Stabilirea locului de desfurare a probelor; o Msurarea distanei de 100 m; o Marcarea capetelor traseului cu jaloane duble.

Deplasarea agregatului la locul de probe Viteza de deplasare a agregatului

V1

V2

V3

V4

Cronometrarea timpului de parcurgere a distanei de 100 m

Pe teren

Cu aparatura GPS

Compararea rezultatelor

g Fig. 5.11. Metodica cercetrilor experimentale n condiii de cmp-laborator

5.4. Aparatura i echipamentele folosite la cercetrile experimentale5.4.1. Instalaia folosit la monitorizarea cu traductoare piezoelectrice Pentru a afla forma semnalului generat de senzorul piezoelectric la ncercri s-au folosit trei traductore cu senzori piezoelectrici, notate A, B i C (fig. 5.12.). Se observ i n figur c traductoarele au dimensiuni diferite, fapt care ar trebui s influeneze valoarea frecvenei semnalelor furnizate de acestea la cderea pe suprafaa lor a unei semine de mas cunoscut: senzorul A are dimensiunile cele mai mari, iar senzorul C dimensiunile cele mai mici.




A

B

C

Fig. 5.12. Senzorii piezoelectrici folosii la ncercri

Pentru ncercri s-a folosit un brzdar tip ancor pe talpa cruia a fost montat senzorul piezoelectric (fig. 5.13.).

Fig. 5.13. Brzdarul tip ancor folosit la ncercri i locul de amplasare a traductorului Pentru vizualizarea i nregistrarea semnalelor electrice produse de cderea seminelor pe senzorul piezoelectric s-a folosit, pentru nceput, o plac extern de osciloscop pentru PC (tip kit de asamblare aparinnd firmei Epsico Manufacturing i comercializat n Romnia de ctre firma SC Epsicom SRL Craiova) a crei schem este prezentat n figura 5.14. Schema de amplasare a componentelor este prezentat n figura 5.15. Conectorul Db25 se conecteaz la PC prin intermediul unui adaptor mam-tat cu 25 de pini. Semnalul de intrare este aplicat simultan att unui redresor bialternan ct i unui detector de trecere prin zero realizat cu U5 (display driver cu leduri). Semialternanele sunt aplicate eantionat convertorului ADC pe 8 bii (Convertor Analog Numeric) tip AD0804. Punctul sensibil este cel de detecie a trecerii prin zero. Sunt prevzute reglajele referin intrare i nivel ieire P1 respectiv P2, iar semnalul este trimis prin pinul 15 al portului paralel ctre PC, zero pe semialternana pozitiv. Din P1 se poate regla i domeniul de indicare a ledurilor.66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe



Fig. 5.14. Schema electronic a osciloscopului

Fig. 5.15. Schema de amplasare a componentelor osciloscopului Prin pinul 1 al conectorului DB25 se primete comanda de deschidere a comutatorului analogic realizat cu U6 i se realizeaz eantionarea semnalului, memorat apoi pe C3 (sample and hold), aplicat repetorului U4C convertit cu ADC0804 (pin 6 intrare). Fiecare eantion este deci convertit din semnal analogic in eantioane de coduri numerice. Timpul de conversie de 100 s este stabilit de valorile C4 i R1. Datele convertite numeric sunt depuse ntr-un buffer octal i apoi citite multiplexat de ctre PC in seturi de cate 4 bii, acesta trimind semnalele de validare citire prin pinii 2 si 9 ctre U1 (dual buffer). Pinul 5 al convertorului indic prin 0 logic finalizarea conversiei, iar prin pinul 3 se ncepe conversia. Alimentarea circuitului se face de la o surs de de 9-12V, tensiune ce este apoi stabilizat la 5V cu circuitul integrat LM7805. Montajul, conectat la PC prin portul paralel LPT1 este prezentat n figura 5.16.Autor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


Fig. 5.16. Osciloscopul conectat la portul LPT1 al PC-ului 5.4.2. Instalaia folosit la monitorizarea cu traductoare fotoelectrice Pentru monitorizarea la bord a bunei funcionri a seciilor de semnat s-au folosi ca senzori dispozitive optoelectronice, respectiv fototranzistoarele. Traductoarele folosite n schema bloc a dispozitivului de monitorizare din figura 5.17. lucreaz n zona spectrului electromagnetic vizibil al radiaiei luminoase, respectiv ntre 0,40,76 m.

Fig. 5.17. Schema bloc a dispozitivului de monitorizare cu senzori fotoelectrici Senzorul fotoelectric este alctuit dintr-o reea de 8 fototranzistoare activate de 8 LED-uri superbright (fig. 5.18), tip HB5-439AWF.66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe



Fig. 5.18. LED-ul tip HB5-439AWF i caracteristica lungimii de und emise Fototranzistoarele i LED-urile sunt poziionate ntreesut pentru ca interferenele produse de emisia de lumin s fie ct mai mici (fig. 5.19).

Fig.5.19. Amplasarea LED-urilor i a fototranzistoarelor n celula senzorului fotoelectric Fototranzistoarele folosite sunt de tip L-932P3BT (fig. 5.20).

Fig. 5.20. Fototranzistoarele L-932P3BT i caracteristica variaiei curentului de colector funcie de intensitatea radiaiei luminoaseAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


Traductorul realizat este de tip activ, respectiv raza de lumin cade permanent pe fototranzistor, semnalul electric fiind generat atunci cnd raza este ntrerupt. Schema general a traductorului fotoelectric (amplificatorului) este prezentat n figura 5.21. Fototranzistorul este conectat n circuitul de polarizare al tranzistorului T1, acesta fiind conectat n regim de repetor. Cnd FT1 nu este iluminat, rezistena sa intern este foarte mare, nepermind ca tensiunea sursei de alimentare s ajung la baza lui T1. n aceste condiii, T1 este blocat, cea ce nseamn c prin R1 nu circul nici un curent, tensiunea de ieire fiind nul. La apariia luminii pe fereastra de acces a FT1, acesta devine conductor, iar prin el ncepe s circule curentul de colector care va trece i prin R1. n acest mod, la bornele rezistorului R1 apare o tensiune continu, care reprezint rspunsul traductorului la apariia luminii.

Fig. 5.21. Schema traductorului fotoelectric i a etajului monostabil realizat cu circuitul LM 555

Fig. 5.22. Schema electronic a circuitului LM 555NAutor: ing.PUNESCU I. Dan Dorian 66 Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing.BRTUCU Gheorghe


Pentru etajul monostabil s-a folosit circuitul LM 555 (fig. 5.22). Acesta este un circuit integrat monolitic care genereaz ntrzieri n timp declanate sau oscilaii libere. Este prevzut cu terminale auxiliare de control pentru declanare sau aducere la zero pe frontul de cdere i poate debita sau absorbi cureni de pn la 200 mA. Circuitul echivalent este reprezentat n schema bloc din figura 5.23, reprezentnd funciile de control, semnalul trigger, detectoare de nivel sau comparatoare de nivel, circuit basculant bistabil RS i etajul tampon de ieire care inverseaz faza semnalului de la ieirea complementar ()Q a CBB. n cazul modului de operare multivibrator monostabil, ntre tensiunea de alimentare (pin 8) i mas (pin 1) se conecteaz reeaua R2C2. Punctul comun dintre rezistor i condensator este conectat la intrarea de prag care este de fapt intrarea comparatorului superior. Tranzistorul intern de descrcare este conectat i el n acelai punct. Pentru a atenua zgomotul, ntre pinul 5 i mas se conecteaz condensatorul C3. Pe pinul 2, care este conectat la intrarea comparatorului inferior se aplic un tensiune pozitiv mai mare dect 1/3V+. n aceast stare tensiunea de ieire pe pinul 3 este de aproximativ 0 V. Semnalul de nivel logic 1 de la ieirea complementar a CBB face ca T1 s fie n stare de conducie i s scurtcircuiteze condensatorul extern. De aceea condensatorul nu se poate ncrca. n acelai timp intrarea comparatorului superior are o valoare de aproape 0 V, ceea ce face ca ieirea comparatorului s menin bistabilul resetat.

Fig. 5.23. Schema bloc i configuraia pinilor circuitului LM 555N Cnd pe intrarea de declanare este aplicat un semnal trigger n sens negativ, pragul comparatorului inferior este depit, deci comparatorul inferior seteaz circuitul basculant. Aceasta face ca T1 s se comporte ca un circuit deschis. Setarea circuitului basculant genereaz de asemenea un nivel pozitiv al ieirii, care este de fapt nceputul pulsului de ieire. Condensatorul ncepe acum s se ncarce prin rezistorul extern. Imediat ce tensiunea pe condensator devine egal cu dou treimi din tensiunea de alimentare, comparatorul superior reseteaz circuitul basculant. Astfel, semnalul de ieire scade la 0 logic. n acelai timp T1 ncepe s conduc, permind descrcarea rapid (prin el) a condensatorului. Dac, n timp ce pulsul de ieire este la 1 logic, se aplic un puls negativ pe intrarea de reset, acesta va fi stopat imediat ce acel puls reseteaz circuitul basculant. n funcie de valorile rezistenei externe i capacitii,

lucrari agricole de semanat paunescudan

Documents