02.06.2013 Views

pdf romana - Universitatea Transilvania

pdf romana - Universitatea Transilvania

pdf romana - Universitatea Transilvania

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>Universitatea</strong> TRANSILVANIA din Braşov<br />

Facultatea de Alimentaţie şi Turism<br />

Ing. PĂUNESCU I. Dan-Dorian<br />

TEZA DE DOCTORAT<br />

-Rezumat-<br />

CERCETĂRI PRIVIND MONITORIZAREA LA BORD A<br />

PARAMETRILOR PROCESULUI DE MECANIZARE A<br />

LUCRĂRILOR AGRICOLE DE SEMĂNAT<br />

RESEARCH INTO BOARD MONITORING OF<br />

PARAMETERS CHARATERISING THE MECHANIZATION<br />

PROCESS OF AGRICULTURAL SEEDING WORKS<br />

Conducător ştiinţific:<br />

Prof.univ.dr.ing. BRĂTUCU Gheorghe<br />

Braşov<br />

2010


MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII ŞI INOVĂRII<br />

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV,<br />

500038 Braşov, B-dul Eroilor nr.29,<br />

Tel./Fax: +40-0268-413000<br />

Către _________________________________________<br />

Vă aducem la cunoştinţă că în ziua de joi, 22.07.2010, ora 11:00 în sala RP6 (amfiteatru<br />

corp R), la Facultatea de Alimentaţie şi Turism, va avea loc susţinerea publică a tezei de<br />

doctorat intitulată Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de<br />

mecanizare a lucrărilor agricole de semănat, elaborată de domnul ing. Păunescu I. Dan<br />

Dorian în vederea obţinerii titlului ştiinţific de Doctor în domeniul fundamental Ştiinţe<br />

Inginereşti, domeniul Inginerie Mecanică, cu următoarea comisie, numită prin ordinul<br />

Rectorului Universităţii <strong>Transilvania</strong> din Braşov, nr. 4128/25.06.2010<br />

PREŞEDINTE: Prof.univ.dr.ing.Romulus GRUIA<br />

DECAN – Facultatea de Alimentaţie şi Turism<br />

<strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> din Braşov<br />

CONDUCĂTOR<br />

ŞTIINŢIFIC:<br />

Prof.univ.dr.ing. Gheorghe BRĂTUCU<br />

<strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> din Braşov<br />

REFERENŢI: Prof.univ.dr.ing. Gigel PARASCHIV<br />

<strong>Universitatea</strong> Politehnica Bucureşti<br />

Cercet.şt.pr.I, dr.ing. Vasile MOCANU<br />

Institutul de Cercetare–Dezvoltare pentru<br />

Pajişti - Braşov<br />

Prof.univ.dr.ing. Florean RUS<br />

<strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> din Braşov<br />

În acest scop vă trimitem alăturat rezumatul tezei de doctorat şi vă invităm să luaţi parte la<br />

şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat.<br />

În cazul în care doriţi să faceţi aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării, vă<br />

rugăm să le transmiteţi pe adresa Departamentului de Doctorat al Universităţii


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

CUPRINS<br />

1. Generalităţi privind lucrarea de semănat şi echipamentele tehnice utilizate.................... 9<br />

1.1. Generalităţi despre semănat şi importanţa sa în tehnologiile de cultură ale plantelor… 9<br />

1.2. Principalele specii de plante care se seamănă şi se cultivă în România............................ 10<br />

1.3. Condiţii agrotehnice impuse lucrării de semănat …………………………………… 16<br />

1.4. Metode de semănat.................................................................................. 21<br />

1.5. Stadiul actual în domeniul construcţiei de echipamente tehnice de semănat ……… 23<br />

1.6. Tendinţe în domeniul construcţiei de echipamente pentru semănat ………… 49<br />

1.7. Concluzii privind lucrarea de semănat şi echipamentele tehnice folosite…………<br />

52<br />

2. Stadiul actual al cercetărilor şi realizărilor în domeniul echipamentelor pentru<br />

monitorizarea procesului de semănat ………………….. ………………………………….. 55<br />

2.1. Indicii calitativi de lucru ai maşinilor de semănat şi necesitatea monitorizării acestora 55<br />

2.2Stadiul actual în domeniul echipării maşinilor de semănat cu instalaţii de monitorizare 59<br />

2.3. Elemente componente ale instalaţiilor de monitorizare şi control.………………… 65<br />

2.4. Concluzii privind echipamentele pentru monitorizarea procesului de semănat ……… 74<br />

3.Necesitatea si obiectivele lucrării............................................................................................ 77<br />

3.1. Necesitatea lucrării............................................................................................................ 77<br />

3.2.Obiectivele lucrării şi metodica de cercetare.................................................................... 78<br />

4.Contribuţii teoretice privind posibilitatea monitorizării la bord a parametrilor 81<br />

procesului de mecanizare a lucrărilor agricole de semănat ………………………………<br />

4.1. Elemente de calcul privind parametrii constructivi şi indicatorii funcţionali<br />

81<br />

monitorizabili ai maşinilor de semănat.......................................................................................<br />

4.2. Cercetări privind folosirea senzorilor tip fototranzistor la monit. echipam. de semănat... 95<br />

4.3. Cercetări privind folosirea GPS la monitorizarea echipamentelor de semănat................. 111<br />

4.4. Cercetări privind folosirea senzorilor piezoelectrici la monitoriz. echipam. de semănat 114<br />

4.5. Concluzii privind contribuţiile teoretice la cercetarea sistemelor de monitorizare a<br />

procesului de mecanizare a lucrărilor agricole de semănat …………………………… 117<br />

5. Cercetări experimentale privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de<br />

mecanizare a lucrărilor agricole de semănat …………………………………………………..<br />

121<br />

5.1. Obiectivele cercetării experimentale................................................................................. 121<br />

5.2. Obiectul cercetărilor experimentale................................................................................... 121<br />

5.3. Metodica cercetărilor experimentale.................................................................................. 128<br />

5.4. Aparatura şi echipamentele folosite la cercetările experimentale...................................... 132<br />

5.5. Desfăşurarea cercetărilor experimentale............................................................................ 142<br />

5.6. Prelucrarea, analiza şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale …………… 147<br />

5.7. Concluzii privind cercetările experimentale …………………………………………<br />

154<br />

6. Concluzii finale........................................................................................................................... 157<br />

6.1. Concluzii generale............................................................................................................ 157<br />

6.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale................................................... 161<br />

6.3. Contribuţii personale.......................................................................................................... 165<br />

6.4. Direcţii viitoare de cercetare..............................................................................................<br />

166<br />

Bibliografie …………………………………………………………………………………… 167<br />

Anexe ………………………………………………………………………………………….. 171<br />

1<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

1. Generalities regarding the seeding work and the technical used equipments ..................<br />

1.1. Generalities of the seeding and its importance in agricultural plants technologies … 9<br />

1.2. Main plants species which are seeded and cultivated in Romania.................................... 10<br />

1.3. Agro technical conditions imposed to seeding work ………………………………… 16<br />

1.4.Seeding methods ................................................................................................................ 21<br />

1.5.Current stage in the field of developing seeding technical equipments ……………… 23<br />

1.6. Trends in seeding equipments development field ……………………………………… 49<br />

1.7. Conclusion regarding the seeding work and the technical equipments used …………<br />

52<br />

2. Current stage of the researches and achievements in the field of equipments for<br />

seeding process monitoring …………………………………………………………………..<br />

55<br />

2.1. Seed machines working quality indices and their monitoring necessity……………… 55<br />

2.2. Current stage in equipping seeding machines with monitoring systems field................. 59<br />

2.3.Parts of the monitoring and controlling systems ………………………………………… 65<br />

2.4. Conclusions regarding the equipments for seeding process monitoring ……………… 74<br />

3.PhD thesis necessity and objectives........................................................................................ 77<br />

3.1. PhD thesis necessity........................................................................................................... 77<br />

3.2.PhD thesis objectives and the research methodic............................................................... 78<br />

4.Theoretical contributions regarding the posibilities of into board monitoring of 81<br />

parameters charaterising the mechanization process of agricultural seeding works…..<br />

4.1. Calculus elements regarding the seeding machines monitoring constructive parameters 81<br />

and functional indices..................................................................................................................<br />

4.2.Researches regarding the use of phototransistor sensors to monitoring the seeding 95<br />

equipments ………………………………...................................................................................<br />

4.3.Researches regarding the use of GPS to monitoring the seeding equipments …............... 111<br />

4.4.Researches regarding the use of piezoelectric sensors to monit. the seeding equipments 114<br />

4.5. Conclusions regarding theoretical contributions to researching board monitoring of 117<br />

parameters charaterising the mechanization process of agricultural seeding works …………<br />

5. Experimental reseasrches reagrding into board monitoring of parameters<br />

charaterising the mechanization process of agricultural seeding works …………………<br />

121<br />

5.1. Experimental research objectives...................................................................................... 121<br />

5.2. Experimental research object............................................................................................. 121<br />

5.3. Experimental research methodic ....................................................................................... 128<br />

5.4. Devices and equipments used to the experimental researches........................................... 132<br />

5.5. Experimental researches development............................................................................... 142<br />

5.6. Processing, analysis and interpretation of the results of experimental researches……… 147<br />

5.7. Conclusions regarding the experimental researches……………………………………<br />

154<br />

6. Final conclusons......................................................................................................................... 157<br />

6.1. General conclusions........................................................................................................... 157<br />

6.2. Conclusions regarding the theoretical and experimental researches................................. 161<br />

6.3. Personal contributions....................................................................................................... 165<br />

6.4. Future research directions..................................................................................................<br />

166<br />

Bibliography………………………………………………………………………………...... 167<br />

Annexes……………………………………………………………………………………… 171<br />

2<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

PREFAŢĂ<br />

În cadrul tehnologiilor pentru înfiinţarea culturilor agricole semănatul ocupă un loc special,<br />

prin importanţă şi sensibilitatea lucrării. O lucrare de semănat corespunzătoare presupune<br />

respectarea simultană a mai multor condiţii, începând cu selectarea seminţelor, pregătirea patului<br />

germinativ în preziua sau ziua semănatului, dar şi folosirea unor maşini de semănat care să<br />

respecte la cel mai înalt nivel indicii calitativi de lucru impuşi acestei lucrări, simultan cu<br />

realizarea unei productivităţi a muncii cât mai competitive. În acest sens maşinilor de semănat li sau<br />

adus îmbunătăţiri permanente, astfel încât normele la hectar să fie riguros respectate,<br />

adâncimea de încorporare a seminţelor să fie uniformă, rândurile să fie drepte, cu distanţe egale<br />

între ele, distanţele dintre plante pe rând să se conformeze exigenţelor agrotehnicii, să se evite<br />

greşurile şi suprapunerile etc.<br />

Pentru ca operatorul sistemului tehnic tractor-maşină de semănat să poată respecta cât mai<br />

riguros aceste cerinţe au fost aduse perfecţionări permanente acestor maşini, cea mai recentă şi<br />

interesantă aplicaţie în acest sens referindu-se la monitorizarea la bord în timp real a unora dintre<br />

parametrii funcţionali şi economici ai procesului de mecanizare a lucrării de semănat. Dacă la<br />

început s-a urmărit doar buna funcţionare a secţiilor de lucru ale maşinilor de semănat, în<br />

momentul de faţă cea mai complexă monitorizare se face prin utilizarea sistemelor de comunicaţii<br />

moderne (GPS, internet), pentru a se urmării întreaga activitate a agregatului agricol studiindu-se<br />

chiar şi posibilitatea de înlocuire completă a tractoristului cu un robot comandat şi controlat de la<br />

mare distanţă. Echipamentul permite monitorizarea nu numai a performanţelor sistemului tehnic,<br />

dar şi controlul felului în care mecanizatorul se achită de sarcinile specifice.<br />

Ca rezultat al acestor realizări tehnice calitatea lucrării de semănat s-a îmbunătăţit în<br />

permanenţă, contribuind în felul acesta la creşterea continuă a recoltelor. Neadaptarea<br />

tehnologiilor şi echipamentelor pentru semănatul culturilor agricole la progresul tehnic mondial<br />

din acest domeniu conduce la o productivitate mai scăzută a muncii, recolte mai mici şi cheltuieli<br />

specifice de producţie mai mari şi, în final, la imposibilitatea de a face faţă concurenţei pe piaţa<br />

liberă europeană sau pe piaţa mondială.<br />

Ca urmare a acestei situaţii se poate considera că tema acestei lucrări este de mare<br />

actualitate pentru agricultura românească, în general, şi pentru producătorii de echipamente<br />

tehnice pentru semănat, în special. Prin valorificarea superioară a unor elemente de natură tehnică<br />

devenite comune pentru alte domenii de activitate (GPS), dar şi prin completarea dotării maşinilor<br />

de semănat cu senzori care să semnaleze starea de funcţionare a acestora se va face un important<br />

pas înainte pe calea implementării progresului tehnico-ştiinţific în agricultura românească.<br />

Lucrarea este structurată în 6 capitole dezvoltate pe 185 pagini, 165 figuri şi grafice, 28<br />

tabele de sinteză şi 79 relaţii matematice, 6 anexe, precum şi 108 surse bibliografice. De<br />

asemenea, la lucrare sunt ataşate următoarele documente: Lista lucrărilor în domeniul tezei, CVurile<br />

autorului în limbile română şi engleză precum şi un rezumat în limbile română şi engleză.<br />

Capitolul 1, intitulat „ Generalitǎţi privind lucrarea de semǎnat şi echipamentele tehnice<br />

utilizate ” se face la început o scurtă istorie asupra evoluţiei echipamentelor de semănat şi o<br />

analiză concretă referitoare la principalele specii de plante care se seamănă şi cultivă în România<br />

(grâul, porumbul, orezul, floarea-soarelui, soia, rapiţa, sfecla de zahăr), pentru care prezintă<br />

dinamica suprafeţelor ocupate de acestea în ultimii 10 ani, dinamica producţiilor medii la hectar şi<br />

a producţiei totale de cereale. Cea mai mare parte a capitolului 1 este dedicată analizei stadiului<br />

actual şi tendinţelor în domeniul construcţiei de echipamente tehnice pentru semănat, remarcânduse<br />

creşterea continuă a capacităţii de lucru (lăţimii şi vitezei de deplasare), preciziei de<br />

însămânţare, inclusiv în teren parţial prelucrat şi, în mod deosebit, echiparea lor cu sisteme de<br />

monitorizare la bord a indicilor funcţionali şi economici realizaţi de acestea.<br />

Capitolul 2, intitulat „Stadiul actual al cercetărilor şi realizărilor în domeniul<br />

echipamentelor pentru monitorizarea procesului de semănat” prezintă la început indicii calitativi<br />

3<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

de lucru impuşi maşinilor de semănat şi continuă cu analiza modului în care se controlează şi se<br />

monitorizează aceşti indici. Se descrie principiul utilizării GPS-ului la monitorizarea lucrărilor<br />

agricole şi se prezintă o serie de instalaţii care valorifică acest principiu, remarcându-se<br />

posibilitatea de ghidare extrem de precisă a maşinilor agricole la executarea unor lucrări (arat,<br />

semănat, combaterea bolilor şi dăunătorilor, recoltat). Pentru utilizarea corespunzătoare a<br />

instalaţiilor de control şi monitorizare a indicilor calitativi de lucru ai maşinilor de semănat este<br />

necesar ca sistemul de monitorizare şi maşina agricolă să se proiecteze şi execute simultan,<br />

stabilindu-se locul în care traductoarele să preia în cele mai bune condiţii semnalele necesare şi să<br />

se afle în siguranţă deplină pe timpul efectuării lucrării de semănat.<br />

Capitolul 3, intitulat „Necesitatea şi obiectivele lucrării de doctorat”prezintă utilitatea<br />

abordării temei propuse, obiectivul principal al lucrării şi obiectivele subsidiare, pe baza cărora se<br />

va putea rezolva în totalitate obiectivul principal, precum şi metodica generală de cercetare.<br />

Capitolul 4, intitulat „Contribuţii teoretice privind posibilitatea monitorizării la bord a<br />

parametrilor procesului de mecanizare a lucrărilor agricole de semănat” s-au studiat în vederea<br />

implementării 3 soluţii de sisteme de monitorizare: cu folosirea senzorilor de tip fototranzistor, cu<br />

folosirea sistemului GPS şi cu folosirea senzorilor de tip piezoelectric. În fiecare caz s-au analizat<br />

avantajele şi dezavantajele acestor sisteme, şi luând în considerare necesitatea adaptărilor la<br />

maşini se semănat aflate în funcţiune, a propus soluţii tehnice şi s-au conceput software capabile<br />

să rezolve problema abordată.<br />

Capitolul 5, intitulat „Cercetări experimentale privind monitorizarea la bord a procesului<br />

de mecanizare a lucrării de semănat” prezintă modul de desfăşurare a cercetărilor experimentale<br />

efectuate, analiza şi interpretarea rezultatelor obţinute, care aduc o contribuţie importantă la<br />

aprofundarea cunoştinţelor din acest domeniu.<br />

Capitolul 6, intitulat „Concluzii finale” cuprinde principalele concluzii desprinse din<br />

lucrare, contribuţiile ştiinţifice ale autorului tezei de doctorat şi direcţiile viitoare de cercetare pe<br />

care acesta intenţionează să le dezvolte pe această temă.<br />

Autorul îşi exprimă profunda recunoştinţă, respectul şi mulţumirile faţă de conducătorul<br />

ştiinţific, prof.univ.dr.ing. Brătucu Gheorghe de la <strong>Universitatea</strong> „<strong>Transilvania</strong>” din Braşov<br />

pentru sprijinul acordat în perioada de pregătire a examenelor, referatelor şi de elaborare a tezei<br />

de doctorat, prin formularea de idei pertinente de înaltă valoare ştiinţifică şi prin implicarea în<br />

vederea rezolvării tuturor aspectelor tehnice referitoare la finalizarea corespunzătoare a fiecărei<br />

etape parcurse, precum şi a lucrării în totalitate.<br />

Mulţumesc conducerii Catedrei de Ingineria Proceselor Alimentare a Facultăţii de<br />

Alimentaţie şi Turism a Universităţii „TRANSILVANIA” din Braşov pentru asigurarea cadrului<br />

organizatoric de desfăşurare a activităţii de doctorat, precum şi colectivelor de profesori de la<br />

această catedră care au participat în comisiile de evaluare la examenele şi referatele în perioada<br />

parcurgerii programului de pregătire la doctorat, pentru sfaturile şi îndrumările ştiinţifice<br />

acordate. În mod deosebit mulţumesc doctoranzilor din catedra IPA pentru ajutorul dat la<br />

finalizarea tezei de doctorat.<br />

Nu în ultimul rând, mulţumesc familiei pentru sprijinul moral şi material, pentru înţelegerea<br />

de care a dat dovadă pe tot parcursul activităţii mele la doctorat.<br />

Braşov, iulie 2010 Ing. PĂUNESCU I. Dan Dorian<br />

4<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

1. GENERALITǍŢI PRIVIND LUCRAREA DE SEMǍNAT ŞI<br />

ECHIPAMENTELE TEHNICE UTILIZATE<br />

1.1. Generalităţi despre semănat şi importanţa sa în tehnologiile de cultură<br />

ale plantelor<br />

Se apreciază că semănatul este prima verigă din lanţul tehnologic, cu pondere însemnată în<br />

nivelul producţiei agricole. Pregătirile pentru semănat încep imediat după recoltarea plantei<br />

premergătoare, în ceea ce priveşte terenul, şi imediat după recoltat, în ceea ce priveşte sămânţa, iar<br />

încheierea acestor pregătiri are loc în ziua semănatului[4],[20],[39],[43],[63],[65].<br />

Semănatul este lucrarea prin care seminţele sunt introduse în sol, la o anumită adâncime, întro<br />

anumită cantitate la hectar şi sub o anumită formă de distribuire, în vederea înfiinţării unei noi<br />

culturi.<br />

Până la inventarea primei maşini rudimentare de semănat, seminţele erau aruncate pe sol cu<br />

mâna liberă, proces ce presupunea o productivitate mică şi un grad redus de încolţire[10].<br />

Prima maşină de semănat a fost utilizată de fermierii chinezi încă din secolul II î.Hr.<br />

Primul brevet de invenţie atestat documentar în Europa aparţine italianului Camillo Torello şi<br />

datează din 1566.<br />

Prima descriere detaliată a unei maşini de semănat aparţine tot unui italian, Tadeo Cavalina,<br />

Bologna,1602, dar maşinile de semănat au început să fie folosite efectiv începând cu a doua jumătate<br />

a secolului al XIX-lea.<br />

Jethro Tull (1674–1741) a inventat o maşină de semănat cu tracţiune animală. Aceasta<br />

consta dintr-un vehicul cu roţi, pe care era montat un buncăr cu seminţe. Seminţele erau<br />

împrăştiate în mod egal pe întreaga suprafaţă a câmpului de un mecanism cu clichet, în rânduri, şi<br />

acoperite cu pământ.<br />

Termenul de sămânţă este atribuit atât seminţelor propriu-zise, care la maturitate se separă de<br />

fructul în care s-au format (mazăre, fasole, varză, in, mac), cât şi unor fructe care îşi păstrează seminţele<br />

în interiorul lor şi după maturitate (cereale, floarea soarelui, cânepă, sfeclă etc.)[74].<br />

În afară de pregătirea seminţelor şi a terenului pentru semănat, o atenţie deosebită trebuie<br />

acordată maşinilor de semănat, tractoarelor şi altor utilaje care concură la înfiinţarea culturilor<br />

agricole [3],[26],[30].<br />

Adâncimea de semănat este specifică fiecărei culturi, dar ea depinde şi de: textura solului, de<br />

gradul de umiditate, nivelul la care se găseşte aceasta în sol, de felul germinaţiei (epigeică sau<br />

hipogeică), de lungimea coleoptilului, de mărimea seminţei (cantitatea de substanţe de rezervă din<br />

bob) etc.<br />

Semănatul de calitate asigură o bună germinaţie a seminţelor, răsărirea explozivă şi uniformă,<br />

creşterea şi dezvoltarea normală a plantelor, cu acoperirea terenului de timpuriu şi cu posibilitatea<br />

de a învinge în concurenţa cu buruienele[46].<br />

1.2. Principalele specii de plante care se seamănă şi se cultivă în România<br />

Principalele specii de plante care se seamănă şi cultivă în România sunt:<br />

Grâul (genul Triticum aestivum L.) este una dintre cele mai importante cereale şi totodată<br />

planta care ocupă pe glob cele mai mari suprafeţe cultivate.<br />

Porumbul (Zea mays L.) este una din cele mai importante plante de cultura, cu utilizări<br />

multiple in alimentaţia oamenilor, industrie, hrana animalelor. (conform statisticilor FAO,<br />

distribuţia consumului este: 21% alimentaţia umana, 72% hrana animalelor, 7% industrie).<br />

5<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Orzul (Hordeum vulgare L) cuprinde trei convarietăţi, între care sunt importante sunt<br />

hexastichon Alef. (orz pentru furaje) şi distichon Alef. (orz pentru bere – orzoaică)<br />

Orezul ocupă pe glob locul doi ca suprafaţă cultivată (după grâu) locul doi la producţia medie<br />

(după porumb) şi locul trei (după grâu şi porumb) la producţia totală de cereale a lumii.<br />

Floarea – soarelui (Helianthusannuus L.) este o plantă anuală, originară din Peru si Mexic;<br />

cultura agricolă a fost introdusă în Europa la începutul secolului XVI şi a cunoscut o largă<br />

răspândire după al doilea război mondial.<br />

Soia aparţine speciei Glycine max.(L), ordinul Leguminosales soia este una din plantele<br />

agricole de cea mai mare importanţa pentru alimentaţia umana, alimentaţia animalelor şi industrie.<br />

Rapiţa (Brassica napus L) se situează pe locul cinci, sub aspectul producţiei de ulei<br />

comestibil, intre plantele oleaginoase.<br />

Sfecla de zahar (Beta vulgaris L.) este o cultura intensiva foarte rentabila, care valorifica<br />

eficient fertilizarea organica si minerala, apa de irigaţie, fiind şi o buna planta premergătoare pentru<br />

majoritatea culturilor agricole, contribuind la distrugerea buruienilor şi la structurarea solului.<br />

Figura 1.11 prezintă, pe baza datelor furnizate de Institutul Naţional de Statistică [73],[107]<br />

precum şi a celor existente pe site-ul Ministerului Agriculturii şi Dezvoltării Rurale, dinamica<br />

suprafeţelor ocupate de principalele culturi de câmp din România, pe o perioadă cuprinsă între anii<br />

2001 şi 2009.<br />

Fig. 1.11. Dinamica suprafeţelor ocupate de principalele culturi de câmp din România<br />

Din cele 23,8 milioane ha cât însumează teritoriul României, suprafaţa agricolă a ţării este de<br />

14,7 mil. ha (61,7 %), din care 9,4 mil. ha reprezintă teren arabil. România se găseşte pe locul 7 din<br />

Europa ca suprafaţă agricolă (după Franţa Spania, Germania, Polonia, Marea Britanie şi Italia) şi pe<br />

locul 5 ca suprafaţă arabilă (după Franţa, Spania, Germania şi Polonia)<br />

Contribuţia agriculturii, silviculturii şi pisciculturii în formarea Produsului Intern Brut se<br />

situează în jurul valorii de 6% din PIB, iar in statele membre ale UE se situează la aproximativ<br />

1,7%.<br />

6<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Raportul dintre suprafaţa arabilă a ţării la numărul de locuitori denotă faptul că fiecărui<br />

locuitor îi revin circa 0,42 ha teren arabil, valoare superioară multor ţări europene şi aproape dublă<br />

faţă de media europeană, care este de doar de 0,236 ha/locuitor.<br />

In tabelul 1.1 se prezintă evoluţia parcului de tractoare şi maşini agricole din România în<br />

ultimii patru ani.<br />

Evoluţia parcului de tractoare şi maşini agricole din România Tabelul 1.1<br />

SPECIFICARE [nr. buc.] 2006 2007 2008 2009<br />

Tractoare agricole 174563 174003 174790 176841<br />

Pluguri 138594 139782 141512 142519<br />

Combine autopropulsate 24975 24656 24273 24249<br />

Maşini de semănat 67761 67761 68308 68916<br />

Se poate observa că exceptând combinele autopropulsate pentru recoltat cereale, dotarea<br />

fermierilor români cu tractoare, pluguri agricole şi maşini de semănat a înregistrat o evoluţie uşor<br />

ascendentă [59],[60],[68].<br />

1.3 Condiţii agrotehnice impuse lucrării de semănat<br />

Principalele cerinţe impuse semănatului se referă la[11],[32],[35],[61]:<br />

Să se execute la epoca optimă<br />

Să se respecte cantitatea de sămânţă necesară la hectar<br />

Să se respecte distanţa dintre rânduri şi direcţia dreaptă a rândurilor<br />

Să se repartizeze seminţele la adâncimea cerută, uniform în lan şi să se acopere bine cu<br />

un strat de pământ mărunţit<br />

Să nu se facă greşuri<br />

În tabelul 1.5 sunt prezentate normele de însămânţare la hectar, temperatura minimă de<br />

germinare, distanţa între rânduri şi adâncimea de semănat care trebuie respectate la înfiinţarea<br />

principalelor culturi agricole.<br />

Condiţii ce trebuie respectate la înfiinţarea unor culturi agricole[75] Tabelul 1.5<br />

Cultura<br />

înfiinţată<br />

Norma la<br />

hectar,<br />

kg/ha<br />

Temperatura<br />

minimă de<br />

germinare,<br />

C O<br />

Distanţa între<br />

rânduri,<br />

cm<br />

Adâncimea de<br />

semănat,<br />

m/s<br />

Grâu 100···200 10···15 2,5···5<br />

Secară 100···180 10···15 2···3<br />

Orz 110···160 10···15 3···5<br />

Ovăz 140···180 1···2 10···15 3···5<br />

Mazăre 120···280 1···2 20···35 3···8<br />

Porumb 50···80 8···9 60···70 4···8<br />

Lucernă 6···25 1···2 15···30 1···2<br />

Sfeclă 20···30 4···5 40···50 1,5···4<br />

Rapiţă 6···12 30···40 1···2<br />

Orzoaică 6···12 1···2 10···15 2···3<br />

Floarea-<br />

6···12 7 70 5···8<br />

soarelui<br />

Soia 60···90 7···8 45···50 3···4<br />

Fasole 80···200 8···9 45···50 5···7<br />

7<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

1.4. Metode de semănat<br />

Metodele de semănat caracterizează modul de repartiţie relativă a seminţelor pe suprafaţa<br />

solului. Ele trebuie să asigure condiţii optime de dezvoltare a plantelor, de utilizare raţională de<br />

către plante a energiei solare şi a umidităţii solului. Cele mai importante metode de semănat<br />

practicate în România vor fi prezentate în continuare[27],[28],[63],[70]:semănatul în rânduri<br />

obişnuite;semănatul în rânduri apropiate; semănatul în benzi sau fâşii;semănatul în cuiburi; metoda<br />

de semănat prin împrăştiere.<br />

Alegerea metodei de semănat depinde de cultura care se seamănă şi de lucrările de întreţinere<br />

care urmează a se executa ulterior.<br />

1.5. Stadiul actual în domeniul construcţiei de echipamente tehnice de semănat<br />

Maşinile de semănat universale includ în componenţa lor următoarele părţi principale: cutia<br />

de seminţe, aparatele de distribuţie, tuburile de conducere a seminţelor, brăzdarele, transmisia<br />

pentru antrenarea aparatelor de distribuţie, mecanismul pentru acţionarea brăzdarelor şi<br />

marcatoarele pentru asigurarea conducerii agregatului de semănat în timpul lucrului. Toate aceste<br />

părţi componente sunt montate pe un cadru susţinut de două roţi de la care se face şi antrenarea<br />

aparatelor de distribuţie[18],[27],[36].<br />

Maşinile de semănat în cuiburi, purtate, sunt formate dintr-un cadru prevăzut cu triunghi de<br />

prindere, susţinut pe două roţi pe care sunt montate secţiile de semănat. O secţie de semănat este<br />

formată dintr-un cadru, montat articulat de cadrul principal al maşinii, pe care sunt dispuse cutia de<br />

seminţe, aparatul de distribuţie, brăzdarul şi roata de tasare acţionare. Roata de tasare acţionare<br />

îndeplineşte atât rolul de organ de acoperire şi presare a seminţelor în sol cât şi de acţionare a<br />

aparatului de distribuţie[38],[57],[63],[71].<br />

Maşinile de semănat combinate sunt prevăzute, în afară de organele pentru efectuarea<br />

semănatului în rânduri sau cuiburi, şi cu echipamente pentru efectuarea altor lucrări (încorporat<br />

îngrăşăminte, aplicat insectofungicide, aplicat erbicide etc.).<br />

România are o experienţă şi o tradiţie bine consolidată în domeniul proiectării şi fabricării de<br />

maşini de semănat, cele mai bune rezultate obţinându-se de către Mecanica CEAHLAU - Piatra<br />

Neamţ (SUP 29M, SPC 6FS, SK 4, SPSF 8), SC MAT Craiova S.A. (SUDV31 - OD, SC 31 DN,<br />

Multigrain 5000, SF 6), S.C. ROMET S.R.L. – Buzău (SCPA - 29) sau I.N.M.A. – Bucureşti (SD<br />

3,6, S8, -CP). De regulă, dimensiunile acestor maşini de semănat s-au corelat cu caracteristicile<br />

funcţionale ale tractoarelor fabricate în România.<br />

Pe plan internaţional se remarcă maşinile de semănat ale altor firme prestigioase, precum:<br />

BSV6 – fabricată de firma NODET GOUGIS (Franţa), AZOS – FOTSCHRITT (Germania),<br />

SULKY CC TRAMLINES – SULKY (Germania), AMICA UBALDI (Italia), SP – GASPARDO<br />

(Italia), AGRICOLA ITALIANA (Italia) etc. Performanţele constructiv-funcţionale ale acestor<br />

maşini sunt similare cu cele ale firmelor americane, dar monitorizarea la bordul tractorului a<br />

indicilor funcţionali este în curs de implementare.<br />

1.6. Tendinţe în domeniul construcţiei de echipamente pentru semănat<br />

Principalele tendinţe pe plan mondial în domeniul maşinilor de semănat se referă la creşterea<br />

capacităţii de lucru (ACCORD DT 8 – Germania, MONOSEM – Franţa), utilizarea sistemelor<br />

pneumatice cu suprapresiune la echipamentele pentru prăşitoare (INO BREZICE –Slovenia şi<br />

Becker – Germania), semănatul direct în mirişte (Rapid A800S – Suedia) sau echiparea cu elemente<br />

de ghidare şi monitorizare prin GPS (John Deere – S.U.A.). In cazul acestor echipamente se obţin<br />

performanţe deosebite, utilizarea lor justificându-se la semănatul unor suprafeţe foarte mari, unde<br />

economiile de combustibil şi surplusul de recoltă anulează costurile mai mari de producere a lor.<br />

8<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

2. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR ŞI REALIZĂRILOR ÎN<br />

DOMENIUL ECHIPAMENTELOR PENTRU MONITORIZAREA<br />

PROCESULUI DE SEMĂNAT<br />

2.1. Indicii calitativi de lucru ai maşinilor de semănat şi necesitatea<br />

monitorizării acestora<br />

Indicii după care se apreciază calitatea unei lucrări de semănat, stabiliţi conform normelor<br />

agrotehnice, sunt următorii[23],[29],[46],[69]:<br />

• cantitatea de seminţe distribuite pe unitatea de suprafaţă; aceasta este în funcţie de<br />

cultură, cerinţe tehnologice, valoarea culturală a seminţelor etc. şi are o valoare cuprinsă între<br />

1,5... 400 kg/ha; se mai numeşte şi norma la hectar; neuniformitatea debitului (normei) de semănat<br />

- pe teren orizontal este de maximum 2%;<br />

• gradul de neuniformitate admis al distribuţiei seminţelor pe lăţimea de lucru a maşinii de<br />

semănat (între aparatele de distribuţie) - pe teren orizontal este de 3%;<br />

• neuniformitatea adâncimii de încorporare a seminţelor. Adâncimea de încorporare a<br />

seminţelor poate varia cu:<br />

± 1 cm pentru cele încorporate la adâncimi de peste 4 cm;<br />

± 0,5 cm pentru cele încorporate la adâncimi sub 4 cm;<br />

• gradul de vătămare al seminţelor. Vătămarea maximă admisă a seminţelor este de 0,3 %.<br />

Indicii calitativi de lucru la semănat prezentaţi sunt valabili pentru situaţia în care terenul<br />

este bine pregătit pentru semănat, afânat în profunzime până la adâncimea la care se execută<br />

semănatul, nivelat, fără resturi vegetale. Mărunţirea solului trebuie astfel făcută încât fracţiunile cu<br />

dimensiuni de până la 3 cm să fie în procent de minim 95 %. Umiditatea trebuie să fie cea optimă<br />

pentru tipul de sol în care se execută semănatul.<br />

În vederea aprecierii calităţii lucrărilor de însămânţare se verifică următoarele:<br />

• însămânţarea integrală a normei de seminţe la hectar, specifică culturii respective şi<br />

stabilită prin reglarea iniţială a semănătorii;<br />

• uniformitatea însămânţării executată de diferitele distribuitoare;<br />

• gradul de vătămarea a seminţelor la semănat;<br />

• adâncimea de încorporare a seminţelor şi uniformitatea acesteia;<br />

• dimensiunea întrerândurilor de încheiere;<br />

• lipsa greşurilor şi a porţiunilor semănate repetat;<br />

• rectilinietatea rândurilor semănate.<br />

2.2. Stadiul actual în domeniul echipării maşinilor de semănat cu instalaţii<br />

de monitorizare<br />

2.2.1. Instalaţii de monitorizare cu traductoare<br />

În prezent majoritatea firmelor constructoare de maşini agricole au, cel puţin ca dotare opţională pentru<br />

maşinile de semănat, un monitor de bord pe care se poate vizualiza suprafaţa lucrată (totală sau parţială),<br />

viteza de lucru, nivelul de umplere al cutiei de seminţe, precum şi buna funcţionare a secţiilor de<br />

semănat[50],[51],[58].<br />

Primele aparate comerciale, destinate monitorizării la bord a parametrilor maşinilor de<br />

semănat au fost realizate cu aproximativ douăzeci de ani în urmă.<br />

Firma MaterMacc din Italia a realizat o maşină de semănat plante prăşitoare, dotată<br />

(opţional) cu trei aparate electronice ce permit afişarea suprafeţei totale sau parţiale lucrate, vitezei<br />

9<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

de lucru şi distanţei parcurse (fig. 2.2., a), întreruperea distribuţiei pe unul sau mai multe rânduri<br />

(fig. 2.2, b), sau numai contorizează simplu, autonom (autoalimentat) numărul de hectare semănate<br />

(fig. 2.2., c).<br />

a b c<br />

Fig. 2.2. Aparate de monitorizare pentru maşinile de semănat MaterMacc Italia<br />

(www.matermacc.it)<br />

John Deere vine în întâmpinarea noului concept de „agricultură de precizie” cu sistemul de<br />

monitorizare GreenStar.<br />

Original GreenStar posedă o interfaţă de tip ecran alb-negru cu un buton de apăsare ce<br />

permite utilizatorului să introducă informaţii şi să vizualizeze în permanenţă datele operaţionale.<br />

Sistemul John Deere GreenStar 2 2600 (fig. 2.7.) afişează datele pe un ecran touch-screen de<br />

ultimă tehnologie, ce permite operatorului să configureze şi să vizualizeze mai multe aplicaţii<br />

simultan, pe pagina de start.<br />

Fig. 2.7. Sistemul John Deere GreenStar 2 2600[www.deere.com]<br />

Fig. 2.8. Mobile Processor Fig. 2.9. Parametrii monitorizaţi<br />

10<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Mobile Processor (fig. 2.8.) este creierul sistemului GreenStar. Acest computer mobil se<br />

ataşează în partea din spate a display-ului GreenStar şi posedă un card de memorie ce permite<br />

stocarea informaţiilor legate de întreg procesul de semănat, informaţii de poziţionare, precum şi<br />

totalitatea informaţiilor tehnice legate de tractor şi de maşina de semănat.<br />

Cardul poate înregistra până la 800 de ore de date (de ajuns pentru un întreg sezon pentru<br />

mulţi cultivatori).<br />

Parametrii monitorizaţi în cadrul procesului de semănat pot fi: distanţa parcursă, aria<br />

suprafeţei semănate, consumul orar de combustibil, productivitatea, consumul de combustibil pe<br />

hectar, numărul de ore lucrate de operator pe lună etc. (fig. 2.9.).<br />

2.2.2. Instalaţii de monitorizare prin GPS<br />

GPS-ul a constituit până nu demult apanajul domeniului militar. În prezent tehnologia GPS a<br />

fost transferată parţial şi sferei civile, găsindu-şi utilizarea într-o multitudine de domenii, precum:<br />

transporturi auto, feroviare, navale şi aeriene; echipamente de construcţie; echipamente de<br />

monitorizare şi supraveghere în agricultură etc.<br />

Sistemul Global de Poziţionare (GPS – Global Position System), care a revoluţionat pentru<br />

totdeauna localizarea, monitorizarea, navigarea şi alte aplicaţii conexe, a apărut ca rezultat al unor<br />

importante investiţii realizate de Departamentul pentru Apărare al SUA. GPS este un sistem mondial de<br />

radionavigare format dintr-o constelaţie de 24 de sateliţi plasaţi pe orbită, care gravitează în jurul<br />

Pământului şi din staţiile terestre aferente.<br />

Pentru calcularea poziţiei exacte se<br />

foloseşte principiul triangulaţiei, fiind necesare<br />

coordonatele furnizate de trei sateliţi. GPS<br />

foloseşte aceste stele artificiale ca puncte de<br />

referinţă pentru a calcula poziţia terestră a unor<br />

obiecte cu precizie de câţiva metri. De fapt, cu<br />

formele avansate de GPS, respectiv DGPS<br />

(Differential Global Position System) se pot<br />

efectua măsurători care au abateri de ordinul a<br />

câţiva centimetri (fig. 2.10.).<br />

Arhitectura unui sistem de comunicaţii în<br />

cadrul sistemului de monitorizare bazat pe GPS<br />

este prezentată în fig. 2.11[67].<br />

Fig. 2.10. Sistemul de ghidare GPS diferenţial<br />

Marile firme constructoare de maşini agricole sunt din ce in ce mai interesate de a utiliza<br />

ghidarea prin GPS, Compania John Deere este chiar coproprietar al unui satelit aflat pe o orbită mai<br />

înaltă şi pe care îl utilizează pe vreme nefavorabilă.<br />

Fig. 2.11. Arhitectura de comunicaţie în cadrul<br />

sistemului de monitorizare bazat pe GPS<br />

11<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Pentru calcularea poziţiei se foloseşte principiul triangulaţiei, fiind necesare, teoretic, coordonatele<br />

furnizate de trei sateliţi. În practică, pentru aflarea poziţiei exacte se utilizează semnalul provenind de la<br />

minim 4 sateliţi.<br />

Acesta captează semnalele sateliţilor mari şi le retransmite către Pământ. Ferma ce posedă<br />

sistemul de monitorizare prin GPS preia semnalul, transmiţându-l sub formă de unde radio FM<br />

către antena de pe utilajul agricol.<br />

În figurile 2.12. şi 2.13. sunt prezentate diferite echipamente GPS şi DGPS pentru ghidare (mers în<br />

paralel) pentru diferite lucrări agricole: erbicidare, arat, semănat, lucrări pe timp de noapte.<br />

Fig. 2.12. Sistemul de ghidare prin GPS tip Arvanav[www.arvatec.it]<br />

Sistemul de ghidare prin satelit<br />

tip Arvanav înglobează un receptor<br />

DGPS de calitate, prevăzut cu antenă<br />

externă şi care posedă un afişaj ce<br />

monitorizează poziţia exactă a utilajului,<br />

viteza de lucru, suprafaţa realizată,<br />

numărul de treceri precum şi informaţii<br />

asupra erorilor existente.<br />

Sistemul Navguide de tip DGPS<br />

este uşor de utilizat şi permite<br />

vizualizarea în timp real a lucrării<br />

efectuate şi lucrul în curbă sau în linie<br />

dreaptă.<br />

În contextul ultimilor ani, în care<br />

motorina şi îngrăşămintele au devenit tot<br />

mai scumpe, marja de profit a fermierilor<br />

Fig. 2.13. Sistemul de ghidare prin GPS tip<br />

Navguide<br />

s-a redus tot mai mult. De exemplu costul cultivării unui hectar de grâu a crescut de la 445 euro în<br />

2002 la 724 euro în 2007, adică cu 65%.<br />

2.3.Elemente componente ale instalaţiilor de monitorizare şi control<br />

Senzorii piezoelectrici valorifică efectul piezoelectric, care a fost descoperit în anul 1880<br />

de către fraţii Pierre şi Jacque Curie şi pus în evidenţă prin apariţia unei diferenţe de potenţial<br />

electric la capetele unui dielectric sau feroelectric, atunci când asupra lui acţionează o forţă de<br />

compresie mecanică. Diferenţa de potenţial se datorează polarizării electrice a materialului<br />

piezoelectric sub acţiunea deformatoare a solicitării mecanice externe[2],[52],[66].<br />

Senzorii piezoelectrici s-au dovedit a fi instrumente capabile să măsoare parametrii pentru<br />

procese variate. Încă din 1950, atunci când senzorii piezoelectrici au început să pătrundă în<br />

12<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

aplicaţiile industriale, a fost evidentă fiabilitatea lor (fig. 2.21.). Au fost utilizaţi cu succes în<br />

aplicaţiile complexe din domenii precum: medical, aero-spaţial sau chiar energie nucleară[67].<br />

Fig.2.21. Schema electrică de principiu a unui senzor piezoelectric<br />

Dezvoltarea tehnologiei piezoelectrice este legată direct de numeroasele ei avantaje. Deşi<br />

senzorii piezoelectrici sunt sisteme electro-mecanice care reacţionează la compresiune, elementele<br />

sensibile prezintă practic deformare zero. Acest lucru conferă robusteţe senzorilor piezoelectrici,<br />

făcându-i liniari pentru un domeniu larg al amplitudinii mărimi măsurate. În plus, tehnologia<br />

piezoelectrică este insensibilă la câmpuri electromagnetice şi radiaţii, permiţând astfel măsurători în<br />

condiţii grele de exploatare.<br />

Traductoarele cu elemente fotoelectrice utilizează elemente sensibile de tip fotoelectric<br />

care detectează variaţiile unui flux luminos, dependente de viteza de rotaţie, folosind în acest scop<br />

un dispozitiv modulator acţionat de arborele a cărui turaţie se măsoară (fig. 2.22.)[104].<br />

După modul în care se obţin variaţiile fluxului luminos, dispozitivele modulatoare sunt de<br />

două tipuri:<br />

• cu întreruperea fluxului luminos;<br />

• cu reflexia fluxului luminos.<br />

a) b)<br />

Fig. 2.22. Principii de funcţionare ale elementelor sensibile fotoelectrice[56]<br />

În cazul întreruperii fluxului luminos, elementul sensibil este de forma celui din figura<br />

2.22., a, fiind alcătuit dintr-o sursă de radiaţii luminoase (SL) în spectrul vizibil sau infraroşu şi un<br />

element fotoelectric (EF), între care se află un disc opac (D), prevăzut cu orificii (fante) aşezate<br />

echidistant pe un cerc concentric discului. Uneori discul D este transparent şi fantele sunt opace.<br />

Traductoarele capacitive de deplasare acţionează asupra unui condensator modificând unul<br />

din parametrii ce determină capacitatea acestuia. În cazul condensatorului plan, capacitatea C este<br />

dată de relaţia:<br />

13<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

⋅ S c<br />

C =<br />

x<br />

ε<br />

, (2.17)<br />

în care: ε este permitivitatea dielectricului; Sc – suprafaţa comună a armăturilor; x – distanţa dintre<br />

armături[53],[56]. Posibilităţile de modificare a capacităţii condensatorului plan sunt redate în fig.<br />

2.26.cu caracteristicile statice respective.<br />

a b c<br />

Fig. 2.26. Traductoare capacitive de deplasare şi caracteristicile lor statice<br />

Traductoarele pentru măsurarea vitezelor şi turaţiilor sunt utilizate pentru conversia vitezelor<br />

unor corpuri solide, aflate în mişcare de translaţie, respectiv de rotaţie în jurul unei axe, în semnale<br />

electrice.<br />

Măsurarea directă a vitezei liniare se poate realiza cu ajutorul unui traductor de inducţie de<br />

curent continuu (fig.2.27). Cuplând mecanic tija de legătură 3 cu sistemul a cărui viteză se măsoară,<br />

se realizează micşorarea lungimii solenoidului mobil 2 în câmpul magnetic generat de magnetul<br />

permanent 1. Drept consecinţă se obţine o tensiune electromotoare în gol e, a cărei mărime este<br />

proporţională cu viteza de deplasare v a solenoidului mobil, adică cu viteza liniară a sistemului ce<br />

face corp comun cu tija solenoidului.<br />

Fig. 2.27. Traductor inductiv pentru măsurarea vitezelor liniare<br />

Traductoarele de turaţie cu elemente fotoelectrice (cap. 2.3.1.2) sunt foarte răspândite,<br />

deoarece prezintă avantaje certe, ca de exemplu:<br />

gama foarte largă de turaţii, inclusiv turaţii foarte joase;<br />

construcţia simplă;<br />

încărcarea arborelui cu un cuplu rezistent foarte mic sau chiar nul (cazul traductoarelor<br />

fotoelectrice cu reflexie).<br />

14<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

2.3.2.Variante constructive de echipamente pentru monitorizarea indicilor calitativi<br />

de lucru ai maşinilor de semănat<br />

Sistemul de monitorizare Multi-function Drill Control<br />

Aparatul multifuncţional pentru controlul maşinilor de<br />

semănat în rânduri (fig. 2.29) monitorizează operaţia şi<br />

controlează deplasarea rectilinie atât a maşinilor de semănat<br />

convenţionale, cât şi ale celor cu dispozitiv pneumatic pentru<br />

semănat în cuiburi. Instrumentul are un display iluminat (fig.<br />

2.28) cu 4 cifre şi 6 funcţiuni, o alarmă pentru viteza de<br />

înaintare, turaţia ventilatorului şi a arborelui mecanismului de<br />

distribuţie a seminţelor şi senzori inductivi şi capacitivi (fig.<br />

2.30 şi fig. 2.31). Viteza de deplasare şi suprafaţa lucrată pot fi<br />

afişate în unităţi metrice sau în inch.<br />

Instrumentul indică:<br />

o viteza de înaintare (plus alarma pentru viteza minimă);<br />

o suprafaţa parţială şi suprafaţa totală lucrată;<br />

o numărul de rânduri curente şi paralelismul acestora<br />

pentru o secvenţă selectată;<br />

Fig. 2.28. Multi-function Drill<br />

o turaţia ventilatorului (plus alarma pentru viteza maximă şi Control- display<br />

minimă);<br />

o turaţia arborelui de distribuţie (plus alarma pentru viteza minimă);<br />

o nivelul minim în buncărul de seminţe.<br />

Fig. 2.29. Schema sistemului de monitorizare a unei maşini de semănat plante prăşitoare<br />

echipată cu senzor inductiv[www.rdstec.com]<br />

15<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

3. NECESITATEA SI OBIECTIVELE LUCRĂRII<br />

3.1. Necesitatea lucrării<br />

Agricultura modernă este o ramură economică de maximă importanţă la nivel mondial, în<br />

care se fac mari investiţii financiare şi de inteligenţă, şi de la care se aşteaptă rezultate tot mai bune,<br />

capabile să hrănească o populaţie aflată într-o creştere explosivă, dar să asigure şi materia primă<br />

pentru o mulţime de ramuri industriale.<br />

Dacă se compară agricultura anului 2010 cu cea practicată cu un secol în urmă se constată<br />

diferenţe semnificative, în special la cantităţile de produse obţinute pe unitatea de suprafaţă, care în<br />

unele cazuri s-au multiplicat de mai multe ori. La aceste rezultate cercetarea ştiinţifică şi-a adus o<br />

contribuţie majoră prin geneticienii, agrotehnicienii, chimiştii şi inginerii mecanici, care pe<br />

domeniile specifice de activitate, au produs adevărate „revoluţii”, cu multe contribuţii extrem de<br />

valoroase, dar şi cu unele consecinţe negative, în special asupra mediului agricol.<br />

Majoritatea lucrărilor agricole sunt complet mecanizate, echipamentele tehnice care le<br />

deservesc înglobând ultimele rezultate ale cercetărilor ştiinţifice din domeniile mecanicii,<br />

electronicii, informaticii, ergonomiei muncii etc. Exploataţiile agricole se extind în permanenţă,<br />

rotaţiile culturilor se desfăşoară în conformitate cu cerinţele de bază ale agrotehnicii, solul începe să<br />

devină un mijloc de producţie căruia i se acordă o atenţie tot mai mare etc. Toate acestea au condus<br />

la creşterea permanentă a productivităţii muncii în agricultură, astfel că la nivelul anului 2010 doar<br />

1,5 % din forţa de muncă din Uniunea Europeană este ocupată în această ramură economică.<br />

Din păcate, nu acelaşi lucru se poate spune şi despre agricultura românească, pentru care<br />

numeroasele reforme prin care a trecut în ultimul secol au distrus şi ceea ce era bun şi au pornit de<br />

la capăt pe direcţii noi de dezvoltare. Retrocedarea în anii '90 a terenurilor agricole foştilor<br />

proprietari, lipsiţi de baza materială necesară lucrării pământului la standarde moderne, a condus<br />

doar la o fărâmiţare excesivă a exploataţiilor agricole, la practicarea agriculturii de subzistenţă şi la<br />

lăsarea în paragină a unor suprafeţe agricole tot mai mari.<br />

În cadrul tehnologiilor pentru înfiinţarea culturilor agricole semănatul ocupă un loc special,<br />

prin importanţă şi sensibilitatea lucrării. O lucrare de semănat corespunzătoare presupune<br />

respectarea simultană a mai multor condiţii, începând cu selectarea seminţelor, pregătirea patului<br />

germinativ în preziua sau ziua semănatului, dar şi folosirea unor maşini de semănat care să respecte<br />

la cel mai înalt nivel indicii calitativi de lucru impuşi acestei lucrări, simultan cu realizarea unei<br />

productivităţi a muncii cât mai competitive. În acest sens maşinilor de semănat li s-au adus<br />

îmbunătăţiri permanente, astfel încât normele la ha să fie riguros respectate, adâncimea de<br />

încorporare a seminţelor să fie uniformă, rândurile să fie drepte, cu distanţe egale între ele,<br />

distanţele dintre plante pe rând să se conformeze exigenţelor agrotehnicii, să se evite greşurile şi<br />

suprapunerile etc.<br />

Pentru ca operatorul sistemului tehnic tractor-maşină de semănat să poată respecta cât mai<br />

riguros aceste cerinţe au fost aduse perfecţionări permanente acestor maşini, cea mai recentă şi<br />

interesantă aplicaţie în acest sens referindu-se la monitorizarea la bord în timp real a unora dintre<br />

parametrii funcţionali şi economici ai procesului de mecanizare a lucrării de semănat. Dacă la<br />

început s-a urmărit doar buna funcţionare a secţiilor de lucru ale maşinilor de semănat, în momentul<br />

de faţă cea mai complexă monitorizare se face prin utilizarea sistemelor de comunicaţii moderne<br />

(GPS, internet), pentru a se urmării întreaga activitate a agregatului agricol studiindu-se chiar şi<br />

posibilitatea de înlocuire completă a tractoristului cu un robot comandat şi controlat de la mare<br />

distanţă. Echipamentul permite monitorizarea nu numai a performanţelor sistemului tehnic, dar şi<br />

controlul felului în care mecanizatorul se achită de sarcinile specifice.<br />

Ca urmare a acestor realizări tehnice calitatea lucrării de semănat s-a îmbunătăţit în<br />

permanenţă, contribuind în felul acesta la creşterea continuă a recoltelor. Neadaptarea tehnologiilor<br />

şi echipamentelor pentru semănatul culturilor agricole la progresul tehnic mondial din acest<br />

16<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

domeniu conduce la o productivitate mai scăzută a muncii, recolte mai mici şi cheltuieli specifice de<br />

producţie mai mari şi, în final, la imposibilitatea de a face faţă concurenţei pe piaţa liberă europeană<br />

sau pe piaţa mondială.<br />

Ca urmare a acestei situaţii se poate considera că tema acestei lucrări este de mare actualitate<br />

pentru agricultura românească, în general, şi pentru producătorii de echipamente tehnice pentru<br />

semănat, în special. Prin valorificarea superioară a unor elemente de natură tehnică devenite<br />

comune pentru alte domenii de activitate (GPS), dar şi prin completarea dotării maşinilor de<br />

semănat cu senzori care să semnaleze starea de funcţionare a acestora se va face un important pas<br />

înainte pe calea implementării progresului tehnico-ştiinţific în agricultura românească.<br />

3.2. Obiectivele lucrării şi metodica de cercetare<br />

Obiectivul principal al lucrării de doctorat îl constituie monitorizarea la bordul tractoarelor<br />

a parametrilor procesului de mecanizare a lucrărilor agricole de semănat.<br />

Atingerea acestui obiectiv presupune parcurgerea secvenţială şi rezolvarea unor obiective<br />

subsidiare, cele mai importante dintre acestea fiind:<br />

• realizarea unui studiu privind stadiul actual al cunoştinţelor despre rolul şi importanţa<br />

lucrării de semănat în tehnologia generală de cultivare a plantelor, cu evidenţierea particularităţilor<br />

acestei lucrări în situaţiile concrete de înfiinţare a unor culturi bine precizate;<br />

• realizarea unei sinteze asupra situaţiei naţionale şi mondiale în domeniul construcţiei de<br />

echipamente tehnice pentru semănat, cu specificarea caracteristicilor principalelor ansambluri<br />

funcţionale şi chiar ale unor piese care pot contribui la perfecţionarea generală a maşinilor de<br />

semănat;<br />

• analiza stadiului actual al echipării sistemelor tehnice pentru semănat cu instalaţii de<br />

monitorizare a unor indicatori funcţionali şi economici specifici procesului de lucru şi a tipurilor de<br />

instalaţi folosite de firmele de prestigiu din acest domeniu;<br />

• cercetarea comparativă a sistemelor de monitorizare a diferiţilor parametri ai procesului<br />

de mecanizare a lucrării de semănat şi evidenţierea avantajelor folosirii acestora în diferite condiţii<br />

de lucru;<br />

• analiza teoretică a posibilităţii de utilizare a tehnicii şi tehnologiei GPS pentru<br />

monitorizarea caracteristicilor tehnico-economice ale procesului de semănat, în vederea urmării<br />

parametrilor respectivei lucrări;<br />

• conceperea unui software complex de urmărire a parametrilor procesului de semănat prin<br />

utilizarea GPS şi adaptarea sa la monitorizarea acestor parametri;<br />

• realizarea echipamentului necesar valorificării software-lui conceput pentru monitorizarea<br />

prin GPS şi adaptarea acestuia la cerinţele specifice existente la bordul tractoarelor;<br />

• realizarea unei cercetări teoretice asupra posibilităţilor de utilizare a senzorilor<br />

piezoelectrici la monitorizarea stării de funcţionare a echipamentelor de încorporat seminţele în sol<br />

şi realizarea echipamentului şi a software-lui care să valorifice acest principiu;<br />

• realizarea unei cercetări teoretice şi practice asupra posibilităţilor de utilizare a senzorilor<br />

fotoelectrici la monitorizarea stării de funcţionare a echipamentelor de încorporat seminţele în sol<br />

şi conceperea unui software care să asigure utilizarea datelor furnizate de traductoare;<br />

• efectuarea cercetărilor experimentale în laborator şi în exploatare pentru stabilirea<br />

concordanţei dintre rezultatele furnizate de programele teoretice concepute şi instalaţiile realizate,<br />

în situaţia reală a folosirii echipamentului de monitorizare a parametrilor procesului de mecanizare<br />

a lucrărilor de semănat;<br />

• prelucrarea şi interpretarea rezultatelor obţinute în vederea diseminării acestora, inclusiv<br />

prin propuneri de brevete de invenţii sau proiecte europene de continuare a cercetărilor.<br />

17<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


]<br />

Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Analiza stadiului actual în domeniul<br />

agrotehnicii şi construcţiei de echipamente<br />

tehnice pentru lucrarea de semănat.<br />

Analiza stadiului actual al dotării sistemelor<br />

tehnice pentru semănat cu echipamente de<br />

monitorizare la bord a parametrilor funcţionali<br />

Cercetarea teoretică, proiectarea unui software<br />

şi conceperea unui echipament tehnic care să<br />

utilizeze GPS la monitorizarea procesului de<br />

semănat<br />

Cercetarea teoretică, proiectarea unui software<br />

şi conceperea unui echipament tehnic care să<br />

utilizeze traductoarele fotoelectrice la<br />

monitorizarea procesului de semănat<br />

Cercetarea teoretică, adaptarea unui software şi<br />

conceperea unui echipament tehnic care să<br />

utilizeze traductoare piezoelectrice la<br />

monitorizarea procesului de semănat<br />

Cercetarea experimentală în laborator şi în<br />

exploatare a echipamentelor de monitorizare a<br />

procesului de semănat<br />

Analiza şi compararea rezultatelor cercetărilor<br />

teoretice şi experimentale în vederea<br />

perfecţionării constructiv-funcţionale a<br />

echipamentelor de monitorizare la bord a<br />

parametrilor procesului de semănat<br />

STOP<br />

Îmbunătăţire<br />

Îmbunătăţire<br />

Îmbunătăţire<br />

Fig. 3.1. Metodica generală de studiu a temei abordate<br />

18<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

4. CONTRIBUŢII TEORETICE PRIVIND POSIBILITATEA<br />

MONITORIZĂRII LA BORD A PARAMETRILOR PROCESULUI DE<br />

MECANIZARE A LUCRĂRILOR AGRICOLE DE SEMĂNAT<br />

4.1. Elemente de calcul privind parametrii constructivi şi indicatorii<br />

funcţionali monitorizabili ai maşinilor de semănat<br />

Pentru ca indicatorii funcţionali ai maşinilor de semănat să fie monitorizaţi cu precizia<br />

necesară trebuie ca echipamentele de urmărire să se proiecteze şi execute într-o strânsă corelaţie cu<br />

proiectarea şi construirea subansamblurilor acestor maşini. Este vorba, în principal, de<br />

subansamblurile care au legătură directă cu traseul seminţelor (cutia de seminţe, aparatele de<br />

distribuţie de diferite tipuri, tuburile de conducere, brăzdarele, roţile de tasare, mecanismele<br />

transmisiei etc.).<br />

Calculele referitoare la cutia de seminţe a maşinii de semănat trebuie să stabilească volumul<br />

optim al acestora, spaţiul parcurs de maşina de semănat între două alimentări consecutive,<br />

dimensiunea orificiului de curgere a seminţelor etc. Aceste elemente şi relaţiile lor de calcul sunt<br />

legate de norma de sămânţă la hectar, distanţa între boabe pe rând, suprafaţa însămânţată,<br />

capacitatea de lucru a maşinii etc., elemente monitorizabile la cele mai multe maşini de semănat.<br />

La aparatele de distribuţie cu cilindri canelaţi, specifice unui mare număr de maşini de<br />

semănat în rânduri este utilă şi chiar necesară uneori cunoaşterea volumului de seminţe evacuat de<br />

acestea la o rotaţie, grosimea stratului activ de seminţe, volumul de seminţe distribuit prin stratul<br />

activ, secţiunea transversală a canelurilor etc. Aceste elemente furnizează sistemului de<br />

monitorizare date despre debitul masic al aparatului de distribuţie, implicat în controlul normei de<br />

sămânţă la hectar.<br />

Aparatele de distribuţie cu cilindri cu pinteni au construcţia şi funcţionarea apropiate de cele<br />

cu cilindri canelaţi, deci şi elementele de calcul vor fi similare, relaţiile precizate în lucrare servind<br />

direct la monitorizarea unor indici funcţionali ai procesului de lucru executat de maşinile de<br />

semănat.<br />

La aparatele de distribuţie centrifugale forma paletelor rotorului, curbura şi modul de<br />

dispunere a acestora pe rotor trebuie astfel alese încât impactul seminţelor cu paletele, precum şi cu<br />

peretele camerei de distribuţie să nu producă vătămarea lor. De asemenea, trebuie stabilită valoarea<br />

minimă a vitezei unghiulare a conului de distribuţie pentru care începe mişcarea boabelor pe con în<br />

sus, pentru a asigura debitul necesar satisfacerii normei la hectar.<br />

În cazul aparatelor de distribuţie cu dozare mecanică şi distribuţie pneumatică calculele<br />

trebuie să vizeze atât debitul de seminţe evacuat de cilindrul canelat, cât şi corelarea acestuia cu<br />

debitul de aer capabil să-l transporte la destinaţie. La acest tip de aparat de distribuţie trebuie<br />

dimensionat cu atenţie şi diametrul conductei principale de transport şi distribuţie a seminţelor,<br />

astfel încât deplasarea seminţelor să se facă în cele mai bune condiţii.<br />

La maşinile de semănat de precizie (în cuiburi) se utilizează aparate de distribuţie<br />

pneumatică cu discuri cu orificii, la care este necesară stabilirea valorii depresiunii asupra unei<br />

seminţe aflată în dreptul unui orificiu al discului, astfel încât aceasta să se menţină pe disc şi să fie<br />

transportată în siguranţă către brăzdarul care o încorporează în sol. De asemenea, este deosebit de<br />

importantă stabilirea numărului de orificii ale discului pentru a respecta numărul de seminţe care se<br />

distribuie pe un hectar.<br />

4.2.Cercetări privind folosirea senzorilor tip fototranzistor la<br />

monitorizarea echipamentelor de semănat<br />

Parametrii monitorizaţi in cadrul procesului de semănat pot fi: distanţa parcursă, aria<br />

suprafeţei semănate, consumul orar de combustibil, productivitatea muncii la lucrul cu maşina<br />

19<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

respectivă, consumul de combustibil pe hectar, numărul de ore lucrate de operator pe lună<br />

etc.[19],[22],[64].<br />

Fig. 4.12. Prezentarea schematică a multiplexorului cu 8 intrări utilizat<br />

Sistemul de monitorizare realizat foloseşte pentru culegerea datelor senzori tip fototranzistor<br />

– LED cu emisie in infraroşu, montaţi pe fiecare secţie a maşinii de semănat. Se lucrează în<br />

infraroşu pentru ca măsurătorile să nu fie influenţate de lumina solară.<br />

Impulsurile sunt prelucrate (digitalizate) si apoi transmise prin intermediul unei interfeţe<br />

portului USB al unui laptop sau PC. De aici, printr-un program conceput şi realizat in C ++ (denumit<br />

DorianSoft) se efectuează calculele necesare, iar pe display se vor afişa:<br />

o în dreptul fiecărei secţii, în timp real, căderea fiecărei seminţe;<br />

o numărul de seminţe introduse în sol pe fiecare rând şi semnalarea unor greşuri sau seminţe<br />

multiple;<br />

o numărul total de seminţe semănate ;<br />

suprafaţa lucrată în timp real.<br />

S-a contorizat şi numărul total de seminţe, deoarece, ţinând cont de masa a 1000 de boabe,<br />

la fiecare hectar lucrat să se poată calcula norma la hectar şi verifica respectarea acesteia.<br />

S-a considerat un echipament prevăzut cu 8 secţii de semănat, poziţionate la 60 de cm<br />

distanţă între rânduri şi reglate la 60 cm distanţă între plante pe rând.<br />

Pentru ca datele sa poată fi preluate prin intrarea USB a calculatorului şi ţinând cont că se<br />

doreşte preluarea a 8 canale pe o singură cale de date, programul foloseşte şi softul interfeţei pentru<br />

joystick realizat de Microsoft Corporation, DirectX Software Development Kit (DXSDK)[72].<br />

Deoarece este necesar să fie transmise mai multe informaţii pe acelaşi canal şi cum acest<br />

lucru nu se poate face simultan, se recurge la o partajare în timp a canalului, numită multiplexare.<br />

20<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Multiplexoarele se montează la obiectele îndepărtate pentru a asigura transmiterea<br />

informaţiei, pe unul si acelaşi circuit, consecutiv de la mai multe traductoare.<br />

Fig. 4.13. Programul de monitorizare (interfaţa grafică)<br />

O parte a programul instalat permite citirea de la portul USB al laptop-ului a semnalului<br />

multiplexat şi realizează demultiplexarea acestuia.<br />

S-a declarat un vector „seminţe”, în care s-a memorat numărul de seminţe care au trecut prin<br />

fiecare secţie şi s-a folosit o variabilă „seminţeTot”, care reprezintă numărul total de seminţe trecute<br />

prin cele 8 secţii.<br />

Prin „buttonz” se monitorizează starea secţiilor la un moment dat; acesta putând lua valoarea<br />

0 sau 1.<br />

S-a calculat suprafaţa de lucru, „supLucru”, definită ca fiind un număr real calculat după<br />

formula:<br />

SupLucru = ns·ds·L, (4.58)<br />

în care: ns este numărul de seminţe semănate pe fiecare secţie; ds -distanţa dintre seminţe pe rând; L<br />

- lăţimea de lucru.<br />

Toate calculele se efectuează ţinând cont de viteza şi de lăţimea de lucru a maşinii de<br />

semănat.<br />

În exemplul din figura 4.13. secţia a 8-a a fost blocată, acel X afişat in dreptul ei marcând<br />

acest lucru, iar la secţia a 5-a s-a semnalat un greş.<br />

Programul realizat in C ++ , denumit „MONIT” este următorul:<br />

....<br />

21<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

// Function-prototypes<br />

//-----------------------------------------------------------------------------<br />

INT_PTR CALLBACK MainDlgProc( HWND hDlg, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM<br />

lParam );<br />

BOOL CALLBACK EnumObjectsCallback( const DIDEVICEOBJECTINSTANCE* pdidoi,<br />

VOID* pContext );<br />

BOOL CALLBACK EnumJoysticksCallback( const DIDEVICEINSTANCE* pdidInstance,<br />

VOID* pContext );<br />

HRESULT InitDirectInput( HWND hDlg );<br />

VOID FreeDirectInput();<br />

HRESULT UpdateInputState( HWND hDlg );<br />

// Stuff to filter out XInput devices<br />

#include <br />

HRESULT SetupForIsXInputDevice();<br />

bool IsXInputDevice( const GUID* pGuidProductFromDirectInput );<br />

void CleanupForIsXInputDevice();<br />

struct XINPUT_DEVICE_NODE<br />

{<br />

DWORD dwVidPid;<br />

XINPUT_DEVICE_NODE* pNext;<br />

};<br />

struct DI_ENUM_CONTEXT<br />

{<br />

DIJOYCONFIG* pPreferredJoyCfg;<br />

bool bPreferredJoyCfgValid;<br />

};<br />

bool g_bFilterOutXinputDevices = false;<br />

XINPUT_DEVICE_NODE* g_pXInputDeviceList = NULL;<br />

...<br />

Semnalul provenit de la fototranzistor este prelucrat printr-o schemă cu circuitul 555 folosit ca<br />

monostabil.<br />

Fig. 4.14. Schema circuitului monostabil realizat cu ßE 555<br />

22<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

4.3. Cercetări privind folosirea GPS la monitorizarea echipamentelor de<br />

semănat<br />

Pentru monitorizarea principalilor indici funcţionali ai unei maşini de semănat s-a folosit un<br />

localizator dotat cu un receptor GPS si unul GPRS (fig. 4.15.).<br />

Fig. 4.15. Localizatorul tip AVL-900<br />

Receptorul GPS recepţionează semnalele de la sateliţi printr-o antenă care se fixează<br />

magnetic pe cabina tractorului.<br />

Prin GPRS se face schimbul de informaţii, în sistem duplex, între GPS şi operatorul ce<br />

supraveghează lucrarea agricolă, prin intermediul unui program numit GooLocate.<br />

Acest program permite afişarea coordonatelor in timp real pe o hartă tip Google Maps.<br />

Parametrii monitorizaţi prin GPRS sunt: timpul, latitudinea, longitudinea, altitudinea, viteza şi<br />

distanţa parcursă.<br />

Informaţiile sunt stocate într-o bază de date (fig. 4.16), de unde prin intermediul unui soft<br />

realizat în Visual C, se pot urmări în timp real: distanţa parcursă, suprafaţa lucrată, viteza medie şi<br />

productivitatea maşinii de semănat.<br />

Lăţimea de lucru este o dată de intrare şi se introduce de către operator, ţinând cont de<br />

caracteristicile tehnice ale maşinii de semănat.<br />

Prin programul realizat în Visual C s-a definit ca număr real distanţa „dist” parcursă de<br />

maşina de semănat în perioada de eşantionare setată în prealabil pe localizatorul GPS. Perioada de<br />

eşantionare este prestabilită printr-un mesaj SMS trimis către numărul atribuit localizatorului şi este<br />

de minim 1 secundă.<br />

A doua variabilă este timpul „timp”, definită ca număr întreg.<br />

Prin apăsarea butonului „Preia date” se citesc informaţiile din baza de date tip .mdb, creată<br />

de programul GooLocate.<br />

După preluarea datelor se introduce ca variabilă, într-o casetă text, lăţimea de lucru.<br />

Programul permite calcularea şi afişarea pe ecran a distanţei parcurse, vitezei de lucru, a<br />

suprafeţei lucrate precum şi a productivităţii muncii realizată cu maşina de semănat (fig. 4.17.).<br />

23<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Fig. 4.16. Baza de date<br />

Fig. 4.17. Interfaţa grafică a programului de monitorizare prin GPS<br />

24<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Programul DorianSoft realizat în Visual C este prezentat în continuare.<br />

Public Class Form1<br />

Dim dist As Double<br />

Dim timp As Integer<br />

Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs)<br />

Handles MyBase.Load<br />

Me.LogTableAdapter.Fill(Me.VehicleDBDataSet.Log)<br />

End Sub<br />

Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs)<br />

Handles Button1.Click<br />

Dim suprafata As Double<br />

suprafata = Integer.Parse(TextBox1.Text) * dist / 10<br />

Label7.Text = CStr((Integer.Parse(TextBox1.Text) * dist / 10).ToString("#,####0.0000")) + "<br />

ha"<br />

Label12.Text = CStr((suprafata / (timp / 3600)).ToString("#,##0.00")) + " ha/h"<br />

End Sub<br />

Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs)<br />

Handles Button2.Click<br />

...<br />

4.4. Cercetări privind folosirea senzorilor piezoelectrici la monitorizarea<br />

echipamentelor de semănat<br />

În această lucrarea s-a realizat un sistem de monitorizare cu senzori piezoelectrici, (fig. 4.18.)<br />

ale căror semnale electrice sunt prelucrate de calculator. Efectul piezoelectric se manifestă prin<br />

apariţia unei polarizări electrice sau prin variaţia unei polarizări existente la dielectrici anizotropi<br />

naturali (cuarţ, turmalina etc.) sau artificiali (sulfat de litiu, materiale ceramice speciale), atunci<br />

când aceştia sunt deformaţi de o forţă care acţionează pe o direcţie convenabilă.<br />

Spre deosebire de senzorii de forţă/moment care utilizează alte tipuri de traductoare, senzorii<br />

Fig. 4.18 Traductor piezoelectric<br />

piezoelectrici nu impun existenta unei structuri<br />

elastice a cărei deformaţie să servească la<br />

determinarea forţei sau momentului măsurat, ci<br />

semnalul electric este direct generat prin<br />

acţiunea forţei asupra traductorului<br />

Fig. 4.19. Montajul experimental<br />

25<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

piezoelectric. Măsurările statice sunt in schimb imposibil de realizat utilizând procesul<br />

piezoelectric.<br />

Pentru a se urmări frecvenţa de cădere a seminţelor şi alura semnalului s-a realizat un<br />

montaj experimental ce conţine un traductor piezoelectric protejat într-o incintă mică închisă şi<br />

înclinat la un unghi de 60 O faţă de orizontală (fig. 4.19).<br />

Lovind traductorul în căderea sa spre fundul rigolei, sămânţa va genera un tren de impulsuri,<br />

diferit de un semnal sinusoidal sau dreptunghiular.<br />

Pentru a vizualiza forma semnalului (fig. 4.20) s-a folosit o placă de sunet dintr-un PC<br />

obişnuit, transformată în osciloscop, utilizând un soft specializat şi adaptat acestei situaţii.<br />

Avantajul acestei metode constă în faptul că, folosind softul, se pot face înregistrări, baleieri în<br />

frecvenţă şi folosirea de filtre de frecvenţă.<br />

Fig. 4.20. Forma semnalului obţinută de la placa de sunet folosită ca osciloscop<br />

Forma semnalului diferă de în funcţie de caracteristicile bobului (masă, duritate şi formă) care<br />

loveşte cristalul piezoelectric. În figura 4.21 sunt vizualizate formele de semnal obţinute în cazul<br />

seminţelor de porumb, fasole, soia şi floarea soarelui.<br />

S-a observat că peste semnalul captat de senzorul piezoelectric se adaugă o multitudine de<br />

zgomote datorate vibraţiilor cadrului maşinii de semănat, precum şi alte zgomote parazite.<br />

Pentru a se vedea unde se obţine semnalul maxim s-a realizat un baleiaj în frecvenţă între 0<br />

şi 20.000 de Hz. Pentru toate seminţele folosite semnalul maxim s-a situat între 1600...1800 Hz şi<br />

de asemenea, s-a putut vizualiza pe grafic pe lângă maxim şi două armonici superioare (fig. 4.22.).<br />

Introducând un filtru trece banda (între 1500 şi 2000 de Hz) se obţine un singur semnal<br />

aproximativ triunghiular, care poate fi utilizat mai departe în sistemul de monitorizare (fig. 4.23.).<br />

Vizualizarea la bordul tractorului a bunei funcţionări a secţiilor de semănat se poate realiza<br />

prin aprinderea unor LED-uri la fiecare lovire a traductorului piezoelectric de către sămânţa<br />

respectivă.<br />

a b<br />

26<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

c d<br />

Fig. 4.21 Forma semnalului pentru boabele de porumb – a, fasole – b,<br />

soia-c, floarea soarelui-d<br />

Pentru acesta se poate folosi semnalul provenit de la traductorul piezoelectric pentru a declanşa un circuit<br />

monostabil 555 (fig. 4.24.). Tensiunea generată de cristalul piezoelectric este preluată de circuitul tip ßE555,<br />

iar la ieşire LED-urile montate la bordul tractorului (câte unul pentru fiecare secţie) vor oferi informaţii în<br />

timp real despre funcţionarea secţiilor de semănat (fig. 4.25).<br />

Fig. 4.22. Graficul baleiajului în frecvenţă<br />

Fig. 4.24. Schema bloc a circuitului integrat Fig.4.25. Schema desfăşurată a<br />

circuitului .<br />

monostabil 555<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

5. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND MONITORIZAREA LA<br />

BORD A PARAMETRILOR PROCESULUI DE MECANIZARE A<br />

LUCRĂRILOR AGRICOLE DE SEMĂNAT<br />

5.1. Obiectivele cercetării experimentale<br />

Cercetarea experimentală reprezintă unul din modurile principale de abordare a problemelor<br />

de investigare ştiinţifică fundamentală sau aplicativă. În general, în cercetarea ştiinţifică trebuie să<br />

existe o unitate indisolubilă între studiile teoretice şi cercetarea experimentală, prin aceasta<br />

soluţionându-se problemele ştiinţifice pe căile cele mai scurte şi mai puţin costisitoare.<br />

Studiile teoretice permit stabilirea interdependenţei dintre diferiţi parametri ai proceselor<br />

tehnice, a legilor care stau la baza fenomenelor, utilizând aparatul matematic şi realizările din<br />

domeniul ştiinţelor fundamentale (fizica, chimia, biologia etc.).<br />

Cercetările experimentale urmăresc, pe de o parte, verificarea adevărului ipotezelor şi<br />

teoriilor care au stat la baza studiilor referitoare la procesele cercetate, iar pe de altă parte, permit<br />

investigarea unor fenomene pentru care nu se pot obţine rezultate cu aplicabilitate practică pe cale<br />

teoretică, datorită complexităţii acestora sau necunoaşterii în suficientă măsură a legilor care<br />

determină evoluţia fenomenului cercetat.<br />

Toate cercetările experimentale presupun măsurarea unor mărimi fizice, mecanice sau de altă<br />

natură, în regim static sau dinamic, folosind aparatură şi mijloace de măsurare adecvate, prelucrarea<br />

datelor obţinute şi în final, stabilirea concluziilor pe baza cărora se poate trece la valorificarea<br />

rezultatelor.<br />

Obiectivul principal al cercetării experimentale din această lucrare a constat în verificarea<br />

practică a soluţiilor tehnice de monitorizare la bord a parametrilor procesului de mecanizare a<br />

lucrărilor agricole de semănat şi a software-urilor concepute în acest scop.<br />

În vederea atingerii obiectivului principal al acestor cercetări a fost necesară parcurgerea<br />

secvenţială şi rezolvarea mai multor obiective subsidiare, precum:<br />

• alegerea obiectului cercetării experimentale;<br />

• stabilirea unei metodici riguroase de cercetare experimentală în vederea verificării softwareurilor<br />

şi echipamentelor tehnice concepute şi realizate pentru monitorizarea indicilor funcţionali ai<br />

sistemului tehnic;<br />

• proiectarea şi realizarea echipamentelor pentru monitorizare la bord prin folosirea GPS-ului,<br />

traductoarelor cu fototranzistoare şi traductoarelor cu senzori piezoelectrici;<br />

• desfăşurarea cercetărilor experimentale în laborator şi înregistrarea rezultatelor pentru cele<br />

trei sisteme de monitorizare studiate teoretic, pentru care s-au conceput şi realizat echipamente<br />

practice;<br />

• desfăşurarea cercetărilor experimentale în exploatare, pentru evidenţierea preciziei de<br />

utilizare a GPS-ului;<br />

• compararea rezultatelor cercetărilor teoretice cu cele obţinute în urma investigaţiilor<br />

experimentale în laborator şi în exploatare în scopul validării software-urilor concepute şi a<br />

echipamentelor tehnice de monitorizare la bord proiectate şi realizate .<br />

5.2. Obiectul cercetărilor experimentale<br />

În cadrul acestei lucrări s-a ales ca obiect al cercetării experimentale sistemul tehnic format<br />

din tractorul New Holland TL 100A şi maşina de semănat SUP 29. Acest tractor ocupă în<br />

momentul de faţă un loc important în agricultura României, fiind dintre cele mai performante<br />

echipamente de acest tip care se importă. De asemenea, maşina de semănat SUP 29 este considerată<br />

un echipament tehnic de cea mai bună calitate, fabricată în România şi exportată în numeroase alte<br />

ţări.(fig.5.1. şi fig.5.3)<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Fig. 5.1. Vedere generală a tractorului New Holland TL 100A<br />

[agriculture.newholland.com]<br />

Maşina de semănat universală purtată SUP-29 (fig. 5.3.) este destinată semănatului în rânduri<br />

a tuturor culturilor agricole de câmp, cu aceasta putându-se semăna: grâu, orz, ovăz, orez, mazăre,<br />

mei , cânepă, sfeclă, tomate, salată, pătrunjel, ceapă, morcovi, spanac, sparcetă, varză, golomăţ,<br />

ridichi, trifoi alb, trifoi roşu, lucernă etc. Maşina seamănă în rânduri si poate respecta cerinţele agrotehnice<br />

privind debitul de seminţe, adâncimea de însămânţare şi distanţa dintre rânduri,<br />

corespunzătoare diferitelor culturi.<br />

Fig.5.3. Maşina de semănat universală SUP-29[www.mecanicaceahlau.ro]<br />

5.3. Metodica cercetării experimentale<br />

În vederea atingerii obiectivului general al cercetărilor experimentale, precum şi a<br />

obiectivelor subsidiare specificate în capitolul 5.1, s-a conceput şi urmărit metodica generală de<br />

cercetare precizată în figura 5.8. [9],[76]:<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Locul de desfăşurare a cercetărilor experimentale<br />

Viteza de dLaborator eplasare a agregatului<br />

Echipament<br />

de<br />

monitorizare<br />

prin GPS,<br />

laptop<br />

Exploatare<br />

Fig. 5.8. Metodica cercetării experimentale<br />

În vederea îndeplinirii metodicii generale au fost realizate următoarele activităţi:<br />

• acţiuni preliminare cercetărilor experimentale;<br />

• cercetări experimentale în laborator;<br />

• cercetări experimentale în exploatare.<br />

5.3.1. Acţiuni preliminare<br />

Obiectul cercetărilor experimentale<br />

Sistemul tehnic format din tractorul New Holland TL 100 şi<br />

maşina de semănat SUP-29<br />

Echipament<br />

de<br />

monitorizare<br />

cu<br />

fototranzistoa<br />

re în infraroşu<br />

• Numărul de boabe încorporate de<br />

fiecare secţie;<br />

• Numărul total de boabe<br />

încorporate de maşină;<br />

• Norma la hectar;<br />

• Starea de funcţionare a maşinii.<br />

Echipamente şi aparate folosite<br />

Echipament<br />

de<br />

monitorizare<br />

cu<br />

traductoare<br />

piezoelectrice<br />

Indicatori urmăriţi<br />

• Distanţa parcursă;<br />

• Suprafaţa lucrată;<br />

• Viteza medie;<br />

• Productivitatea.<br />

Tractorul New<br />

Holland TL 100,<br />

maşina de semănat<br />

SUP-29, cronometru,<br />

ruletă, jaloane<br />

Pentru reuşita cercetărilor experimentale este necesar să se organizeze în amănunţime fiecare<br />

acţiune, începând cu analiza legislaţiei referitoare la restricţiile desfăşurării acestora, alegerea şi<br />

procurarea celor mai potrivite echipamente şi aparate, desemnarea locaţiilor în care cercetările<br />

respective sunt reprezentative, stabilirea personalului de specialitate etc.<br />

O schemă sintetică a modului în care s-au desfăşurat acţiunile preliminare cercetărilor<br />

experimentale în cadrul acestei lucrări este prezentată în figura 5.9<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Analizarea documentelor de referinţă şi conexe (notiţe tehnice, standarde etc.)<br />

Stabilirea şi verificarea obiectului supus cercetărilor experimentale<br />

Alegerea şi verificarea aparatelor şi echipamentelor pentru cercetarea experimentală<br />

În laborator:<br />

În exploatare:<br />

• Echipament de monitorizare prin<br />

• Tractorul New Holland TL 100;<br />

GPS;<br />

• Maşina de semănat SUP-29;<br />

• Echipament de monitorizare cu<br />

• Cronometru;<br />

fototranzistoare în infraroşu;<br />

• Ruletă;<br />

• Echipament de monitorizare cu<br />

• Jaloane;<br />

traductoare piezoelectrice;<br />

• Laptop<br />

• Echipament<br />

de<br />

monitorizare prin<br />

GPS;<br />

• Laptop.<br />

Pregătirea pentru cercetări experimentale<br />

în laborator<br />

Stabilirea schemelor de măsurare-încercare<br />

Pregătirea pentru cercetări experimentale<br />

în exploatare<br />

Fig. 5.9. Schema de lucru privind acţiunile preliminare cercetărilor experimentale<br />

5.3.2.<br />

Analizarea documentelor de referinţă şi conexe<br />

În vederea efectuării experimentărilor cu echipamentele<br />

pentru semănat a fost necesară<br />

studierea<br />

următoarelor documente de referinţă, legi, standarde etc.:<br />

Directiva: SECURITATEA MAŞINILOR 98/37/EC, Directiva Parlamentului european şi a<br />

Consiliului din 22 iunie 1998 privind abordarea legislaţiei Statelor membre<br />

relativ la maşini;<br />

STAS 13042/1-91, Maşini agricole. Metode de determinare a parametrilor constructivi;<br />

STAS 13042/2-91, Maşini agricole. Metode de determinare a indicilor de exploatare;<br />

STAS 13042/3-91, Maşini agricole. Metode de determinare a indicatorilor<br />

mentenabilitate<br />

preventivă;<br />

SR ISO 2332:1997, Tractoare şi maşini agricole. Cuplarea utilajelor prin mecanismul de<br />

suspendare în trei puncte. Spaţiul<br />

liber al utilajelor;<br />

STAS 10307-75, Fiabilitatea produselor industriale. Indicatori de fiabilitate.<br />

STAS 10911-77, Fiabilitate, mentenabilitate şi disponibilitate. Culegerea datelor privind<br />

comportarea<br />

în exploatare a produselor industriale.<br />

SR ISO 730-1+C1:2000, Tractoare agricole pe roţi. Mecanism de suspendare în trei puncte<br />

montat în spate. Partea 1: Categoriile 1,2,3 şi 4.<br />

PGI 01.12, Procedură generală de încercare pentru determinarea indicilor de exploatare ai<br />

maşinilor agricole ;<br />

SR EN 45001-1993, Criterii generale de funcţionare a laboratoarelor de încercări ;<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe<br />

de


lung<br />

Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

PSpI-01.00.33,Procedură specifică pentru determinarea indicilor energetici ai agregatelor;<br />

Legea protecţiei muncii 90/96 şi Normele metodologice de aplicare ;<br />

Strategia de dezvoltare a agriculturii, industriei alimentare şi silviculturii pe termen mediu<br />

(2001 – 2005 şi 2005 – 2010) MAAP.<br />

5.3.3 Metodica desfăşurării cercetărilor<br />

experimentale în laborator<br />

Cercetările experimentale de tip laborator s-au desfăşurat în laboratorul<br />

specializat NS 11 de<br />

la Facultatea de Alimentaţie şi Turism din cadrul Universităţii <strong>Transilvania</strong> din Braşov, în perioada<br />

septembrie<br />

2009-iunie 2010.<br />

Locul de desfăşurare a cercetărilor experimentale<br />

<strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> Braşov, Laboratorul NS 11<br />

Echipamentele de monitorizare verificate cu patru<br />

soiuri de seminţe: grâu,orz, porumb, fasole<br />

Echipament de<br />

monitorizare cu<br />

fototranzistoare<br />

în infraroşu<br />

Indicatori urmăriţi<br />

Echipament de<br />

monitorizare cu<br />

trei traductoare<br />

piezoelectrice<br />

diferite<br />

• Funcţionarea echipamentelor de monitorizare;<br />

• Numărul de boabe încorporate de fiecare secţie;<br />

• Numărul total de boabe încorporate de maşină;<br />

• Norma la hectar;<br />

• Starea de funcţionare a maşinii.<br />

Fig. 5.10. Metodica cercetărilor experimentale în condiţii de laborator<br />

5.3.4. Metodica<br />

desfăşurării cercetărilor experimentale în exploatare<br />

Cercetările experimentale în exploatare s-au desfăşurat la ICDP Braşov (Măgurele), în data<br />

de 2 iunie 2010, după metodica indicată în figura 5.11.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe<br />

şi


g<br />

Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

PREGĂTIREA ECHIPAMENTULUI PENTRU PROBE<br />

Pregătirea tractorului New Holland TL 100;<br />

Montarea antenei pe capota tractorului;<br />

Montarea receptorului GPS în cabină.<br />

V1<br />

Pregătirea semănătorii SUP-29<br />

Pregătirea terenului pentru probe:<br />

o Stabilirea locului de desfăşurare a probelor;<br />

o Măsurarea distanţei de 100 m;<br />

o Marcarea capetelor traseului cu jaloane duble.<br />

Deplasarea agregatului la locul de probe<br />

Viteza de deplasare a agregatului<br />

V2<br />

V3 V4<br />

Cronometrarea timpului de parcurgere a distanţei de 100 m<br />

Pe teren Cu aparatura GPS<br />

Compararea rezultatelor<br />

Fig. 5.11. Metodica cercetărilor<br />

experimentale în condiţii<br />

de câmp-laborator<br />

5.4.<br />

Aparatura şi echipamentele folosite la cercetările experimentale<br />

5.4.1. Instalaţia<br />

folosită la monitorizarea cu traductoare piezoelectrice<br />

Pentru a afla forma semnalului generat de senzorul piezoelectric la încercări s-au folosit trei<br />

traductore cu senzori piezoelectrici, notate A, B şi C (fig. 5.12.). Se observă şi în figură că<br />

traductoarele au dimensiuni diferite, fapt care ar trebui să influenţeze valoarea frecvenţei<br />

semnalelor<br />

furnizate<br />

de acestea la căderea pe suprafaţa lor a unei seminţe de masă cunoscută: senzorul A are<br />

dimensiunile cele mai mari, iar senzorul C dimensiunile cele mai mici.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

A B C<br />

Fig. 5.12. Senzorii piezoelectrici folosiţi la încercări<br />

Pentru încercări s-a folosit un brăzdar tip ancoră pe talpa căruia a fost montat senzorul<br />

piezoelectric (fig. 5.13.).<br />

Fig. 5.13. Brăzdarul tip ancoră folosit la încercări şi locul de amplasare a traductorului<br />

Pentru vizualizarea şi înregistrarea semnalelor electrice produse de căderea seminţelor pe<br />

senzorul piezoelectric s-a folosit, pentru început, o placă externă de osciloscop pentru PC (tip kit de<br />

asamblare aparţinând firmei Epsico Manufacturing şi comercializată în România de către firma SC<br />

Epsicom SRL Craiova) a cărei schemă este prezentată în figura 5.14.<br />

Schema de amplasare a componentelor este prezentată în figura 5.15. Conectorul Db25 se<br />

conectează la PC prin intermediul unui adaptor „mamă-tată” cu 25 de pini.<br />

Semnalul de intrare este aplicat simultan atât unui redresor bialternanţă cât şi unui detector de<br />

trecere prin zero realizat cu U5 (display driver cu leduri).<br />

Semialternanţele sunt aplicate eşantionat convertorului ADC pe 8 biţi (Convertor Analog<br />

Numeric) tip AD0804. Punctul sensibil este cel de detecţie a trecerii prin zero. Sunt prevăzute<br />

reglajele „referinţă intrare” şi „nivel ieşire” P1 respectiv P2, iar semnalul este trimis prin pinul 15 al<br />

portului paralel către PC, zero pe semialternanţa pozitivă. Din P1 se poate regla şi domeniul de<br />

indicare a ledurilor.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Fig. 5.14. Schema electronică a osciloscopului<br />

Fig. 5.15. Schema de amplasare a componentelor osciloscopului<br />

Prin pinul 1 al conectorului DB25 se primeşte comanda de deschidere a comutatorului<br />

analogic realizat cu U6 şi se realizează eşantionarea semnalului, memorat apoi pe C3 (sample and<br />

hold), aplicat repetorului U4C convertit cu ADC0804 (pin 6 intrare). Fiecare eşantion este deci<br />

convertit din semnal analogic in eşantioane de coduri numerice. Timpul de conversie de 100 µs este<br />

stabilit de valorile C4 şi R1. Datele convertite numeric sunt depuse într-un buffer octal şi apoi citite<br />

multiplexat de către PC in seturi de cate 4 biţi, acesta trimiţând semnalele de validare citire prin<br />

pinii 2 si 9 către U1 (dual buffer). Pinul 5 al convertorului indică prin “0” logic finalizarea<br />

conversiei, iar prin pinul 3 se începe conversia.<br />

Alimentarea circuitului se face de la o sursă de de 9-12V, tensiune ce este apoi stabilizată la<br />

5V cu circuitul integrat LM7805. Montajul, conectat la PC prin portul paralel LPT1 este prezentat<br />

în figura 5.16.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Fig. 5.16. Osciloscopul conectat la portul LPT1 al PC-ului<br />

5.4.2. Instalaţia folosită la monitorizarea cu traductoare fotoelectrice<br />

Pentru monitorizarea la bord a bunei funcţionări a secţiilor de semănat s-au folosi ca senzori<br />

dispozitive optoelectronice, respectiv fototranzistoarele.<br />

Traductoarele folosite în schema bloc a dispozitivului de monitorizare din figura 5.17. lucrează<br />

în zona spectrului electromagnetic vizibil al radiaţiei luminoase, respectiv între 0,4…0,76 µm.<br />

Fig. 5.17. Schema bloc a dispozitivului de monitorizare cu senzori fotoelectrici<br />

Senzorul fotoelectric este alcătuit dintr-o reţea de 8 fototranzistoare activate de 8 LED-uri<br />

superbright (fig. 5.18), tip HB5-439AWF.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Fig. 5.18. LED-ul tip HB5-439AWF şi caracteristica lungimii de undă emise<br />

Fototranzistoarele şi LED-urile sunt poziţionate întreţesut pentru ca interferenţele produse<br />

de emisia de lumină să fie cât mai mici (fig. 5.19).<br />

Fig.5.19. Amplasarea LED-urilor şi a fototranzistoarelor în celula senzorului fotoelectric<br />

Fototranzistoarele folosite sunt de tip L-932P3BT (fig. 5.20).<br />

Fig. 5.20. Fototranzistoarele L-932P3BT şi caracteristica variaţiei<br />

curentului de colector funcţie de intensitatea radiaţiei luminoase<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Traductorul realizat este de tip activ, respectiv raza de lumină cade permanent pe<br />

fototranzistor, semnalul electric fiind generat atunci când raza este întreruptă.<br />

Schema generală a traductorului fotoelectric (amplificatorului) este prezentată în figura 5.21.<br />

Fototranzistorul este conectat în circuitul de polarizare al tranzistorului T1, acesta fiind conectat în<br />

regim de repetor.<br />

Când FT1 nu este iluminat, rezistenţa sa internă este foarte mare, nepermiţând ca tensiunea<br />

sursei de alimentare să ajungă la baza lui T1. În aceste condiţii, T1 este blocat, cea ce înseamnă că<br />

prin R1 nu circulă nici un curent, tensiunea de ieşire fiind nulă.<br />

La apariţia luminii pe fereastra de acces a FT1, acesta devine conductor, iar prin el începe să<br />

circule curentul de colector care va trece şi prin R1. În acest mod, la bornele rezistorului R1 apare o<br />

tensiune continuă, care reprezintă răspunsul traductorului la apariţia luminii.<br />

Fig. 5.21. Schema traductorului fotoelectric şi a etajului monostabil realizat cu circuitul LM 555<br />

Fig. 5.22. Schema electronică a circuitului LM 555N<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Pentru etajul monostabil s-a folosit circuitul LM 555 (fig. 5.22). Acesta este un circuit<br />

integrat monolitic care generează întârzieri în timp declanşate sau oscilaţii libere. Este prevăzut cu<br />

terminale auxiliare de control pentru declanşare sau aducere la zero pe frontul de cădere şi poate<br />

debita sau absorbi curenţi de până la 200 mA.<br />

Circuitul echivalent este reprezentat în schema bloc din figura 5.23, reprezentând funcţiile<br />

de control, semnalul trigger, detectoare de nivel sau comparatoare de nivel, circuit basculant bistabil<br />

RS şi etajul tampon de ieşire care inversează faza semnalului de la ieşirea complementară ()Q a<br />

CBB.<br />

În cazul modului de operare multivibrator monostabil, între tensiunea de alimentare (pin 8)<br />

şi masă (pin 1) se conectează reţeaua R2C2. Punctul comun dintre rezistor şi condensator este<br />

conectat la intrarea de prag care este de fapt intrarea comparatorului superior. Tranzistorul intern de<br />

descărcare este conectat şi el în acelaşi punct. Pentru a atenua zgomotul, între pinul 5 şi masă se<br />

conectează condensatorul C3.<br />

Pe pinul 2, care este conectat la intrarea comparatorului inferior se aplică un tensiune<br />

pozitivă mai mare decât 1/3V+. În această stare tensiunea de ieşire pe pinul 3 este de aproximativ 0<br />

V. Semnalul de nivel logic 1 de la ieşirea complementară a CBB face ca T1 să fie în stare de<br />

conducţie şi să scurtcircuiteze condensatorul extern. De aceea condensatorul nu se poate încărca. În<br />

acelaşi timp intrarea comparatorului superior are o valoare de aproape 0 V, ceea ce face ca ieşirea<br />

comparatorului să menţină bistabilul resetat.<br />

Fig. 5.23. Schema bloc şi configuraţia pinilor circuitului LM 555N<br />

Când pe intrarea de declanşare este aplicat un semnal trigger în sens negativ, pragul<br />

comparatorului inferior este depăşit, deci comparatorul inferior setează circuitul basculant. Aceasta<br />

face ca T1 să se comporte ca un circuit deschis. Setarea circuitului basculant generează de asemenea<br />

un nivel pozitiv al ieşirii, care este de fapt începutul pulsului de ieşire. Condensatorul începe acum<br />

să se încarce prin rezistorul extern. Imediat ce tensiunea pe condensator devine egală cu două treimi<br />

din tensiunea de alimentare, comparatorul superior resetează circuitul basculant. Astfel, semnalul de<br />

ieşire scade la 0 logic. În acelaşi timp T1 începe să conducă, permiţând descărcarea rapidă (prin el) a<br />

condensatorului. Dacă, în timp ce pulsul de ieşire este la 1 logic, se aplică un puls negativ pe<br />

intrarea de reset, acesta va fi stopat imediat ce acel puls resetează circuitul basculant. În funcţie de<br />

valorile rezistenţei externe şi capacităţii, durata pulsului de ieşire poate fi reglată să ia valori<br />

cuprinse între câteva milisecunde şi câteva sute de secunde (T= 1,1 R2C2 [s].<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Forma semnalelor electric la intrarea şi ieşirea din amplificator precum şi la ieşirea din etajul<br />

monostabil este prezentată în figura 5.24.<br />

De la ieşirea din monostabil semnalul se poate duce la un monitor simplu de bord prevăzut<br />

cu 8 LED-uri, câte unul pentru fiecare secţie de semănat, care prin aprinderea lor arată buna<br />

funcţionare a echipamentului de semănat.<br />

Etajul multiplexor permite ca semnalul electric corespunzător celor 8 canale să ajungă în<br />

portul USB al laptopului printr-un singur cablu USB, care-i asigură totodată şi alimentarea.<br />

a b c<br />

Fig. 5.24. Forma semnalelor electrice a - la intrarea în amplificator;<br />

b - la ieşirea din amplificator; c – la ieşirea din circuitul monostabil<br />

5.5. Desfăşurarea cercetărilor experimentale<br />

5.5.1. Desfăşurarea cercetărilor experimentale în laborator<br />

5.5.1.1. Desfăşurarea cercetărilor experimentale cu traductoare piezoelectrice<br />

Cercetările experimentale s-au desfăşurat în laboratorul NS 11 de la Facultatea de<br />

Alimentaţie şi Turism din cadrul Universităţii <strong>Transilvania</strong> din Braşov în perioada septembrie<br />

2009... iunie 2010, folosind brăzdarul ancoră şi instalaţia de monitorizare prezentate în figurile<br />

5.13...5.16, precum şi un soft dezvoltat de către Christian Zeitnitz din Germania şi anume „Scope<br />

V1.32” (figura 5.27).<br />

Acest program, scris complet în LabView (National Instruments), poate fi folosit pentru<br />

transformarea plăcii de sunet a PC-ului într-un veritabil osciloscop.<br />

Principalele caracteristici ale osciloscopului sunt următoarele:<br />

• permite vizualizarea simultană a 2 canale;<br />

• moduri de declanşare (trigger): inactiv, automat, normal şi semnal singular;<br />

• semnalele de intrare de pe cele două canale pot fi adunate, scăzute sau înmulţite;<br />

• permite analiza în frecvenţă (Fourier Spectrum);<br />

• posedă cursoare pentru măsurarea amplitudinii, timpului şi frecvenţei în fereastra<br />

principală;<br />

• filtru de frecvenţă „taie jos”, „taie sus” şi „trece banda”;<br />

• salvarea vizualizărilor în format .jpeg şi .csv (bază de date).<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Fig. 5.27. Interfaţa grafică a softului Scope V1.32<br />

În general, traductorul piezoelectric este influenţat şi de factori perturbatori cum ar fi<br />

trepidaţiile maşinii de semănat sau vibraţiile datorate frecării dintre brăzdar şi sol.<br />

Pentru a diminua influenţa acestor factori, traductorul s-a montat pe o lamelă de oţel izolată<br />

de restul brăzdarului prin benzi de cauciuc moale (fig. 5.28.).<br />

1<br />

4<br />

Fig. 5.28. Montarea senzorului piezoelectric<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe<br />

5<br />

2<br />

3


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

În figura 5.28 notaţiile au următoarele semnificaţii: 1-brăzdar; 2- lamelă cu senzor<br />

piezoelectric; 3-izolaţie de cauciuc; 4-cablu ecranat; 5-jack de cuplare la PC.<br />

5.5.1.2 Desfăşurarea cercetărilor experimentale cu traductoare fotoelectrice<br />

Fig. 5.29 Montarea senzorului<br />

fotoelectric pe tubul de conducere a<br />

seminţelor<br />

Cercetările experimentale s-au desfăşurat în<br />

laboratorul NS 11 de la Facultatea de Alimentaţie şi<br />

Turism din carul Universităţii <strong>Transilvania</strong> din Braşov în<br />

perioada septembrie 2009... iunie 2010.<br />

Fototranzistoarele şi LED-urile ce alcătuiesc<br />

senzorul fotoelectric sunt protejate de praf şi intemperii<br />

printr-o cutie din tablă de alamă (fig. 5.29). Aceasta se<br />

poate monta pe traseul tuburilor de seminţe pentru a<br />

monitoriza buna funcţionare a secţiilor maşinilor de<br />

semănat universale<br />

Prin montarea unui alt senzor fotoelectric (nu este<br />

vorba de cel din figura 5.29) în cutiile de distribuţie ale<br />

maşinilor de semănat de precizie şi folosind schema din<br />

figura 5.17 şi softul specializat, se pot vizualiza numărul de<br />

boabe semănate de fiecare secţie şi numărul total de boabe<br />

semănat.<br />

Cunoscând lăţimea de lucru, distanţa între boabe pe<br />

rând şi masa a 1000 de boabe se poate verifica şi dacă este<br />

respectată norma la hectar.<br />

Deoarece una din problemele cele mai importante<br />

ale senzorilor fotoelectrici este acoperirea acestora cu praf<br />

datorită condiţiilor din câmp specifice procesul de semănat,<br />

aceştia s-au protejat cu un geam (fig. 5.30), tratat<br />

împotriva aderării prafului sau a altor impurităţi cu<br />

substanţe tip nanostructuri a căror funcţionare se bazează pe efectul de lotus.<br />

Fig. 5.30. Protejarea senzorilor de praf<br />

Pentru înnobilarea suprafeţei de protecţie s-a folosit o substanţă în alcătuirea căreia intră<br />

nanostructuri din grupul perfluoridelor modificate superficial -“AGV”, produsă de firma RES-<br />

BONA GROUP INTERNATIONAL din Germania.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

5.5.2. Desfăşurarea cercetărilor experimentale în exploatare prin utilizarea GPS<br />

Cercetările experimentale în exploatare s-au desfăşurat în data de 02.06.2010 în incinta<br />

ICDP-Braşov (Măgurele) după metodica prezentată în figura 5.11 şi folosind sistemul tehnic format<br />

din tractorul New Holland TL 100A şi maşina de semănat SUP-29.<br />

Echipamentul de monitorizare prin GPS a fost verificat în prealabil sub aspectul funcţionării<br />

în zona respectivă, după care s-a trecut la instalarea sa conform prescripţiilor. Astfel, antena s-a<br />

montat pe capota motorului (fig. 5.31) prin aderenţă magnetică, iar restul instalaţiei s-a amplasat în<br />

cabina tractorului (fig. 5.32). Acesta s-a alimentat de la priza de curent continuu de 12V existentă în<br />

cabina tractorului.<br />

Fig. 5.31 Fixarea antenei pe capota tractorului<br />

Fig.5.32. Amplasarea şi conectarea echipamentului de recepţie GPS în cabina tractorului<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Pentru a feri instalaţia de monitorizare prin GPS de vibraţii excesive s-au utilizat mai multe<br />

bucăţi din pânză ca elemente de amortizare. Prin telefon s-a stabilit legătura permanentă cu<br />

operatorul PC aflat în Braşov, la distanţa de circa 10 km .<br />

S-a identificat terenul pe care urma să se deplaseze agregatul de semănat, s-a măsurat o<br />

distanţă de 100 m , care a fost marcată la cele două capete cu jaloane duble (fig.5.33). S-a instruit<br />

personalul participant la cercetările experimentale asupra modului de desfăşurare a acestora şi a<br />

rolului fiecărui cercetător.<br />

Fig. 5.33. Pregătirea terenului pentru măsurări<br />

S-a deplasat agregatul de semănat pe terenul pregătit şi s-au făcut mai multe probe<br />

pregătitoare, la vitezele stabilite, cu cronometrarea timpilor de parcurgere a distanţei marcate<br />

(fig.5.34). După ce s-a constatat că se îndeplinesc toate cerinţele impuse unei cercetări<br />

experimentale s-a trecut la cronometrarea timpului în care agregatul a parcurs cei 100 m.<br />

Momentele începerii şi încheierii cronometrării erau transmise în timp real prin telefon şi<br />

operatorului PC, care le introducea în programul special conceput pentru monitorizarea indicilor<br />

funcţionali ai sistemului tehnic de semănat. În prealabil în soft-ul respectiv (Monit) a fost introdusă<br />

lăţimea de lucru a maşinii de semănat (3,625 m).<br />

S-au efectuat 8 probe, câte două pentru fiecare din cele patru viteze de lucru considerate ca<br />

posibile la desfăşurarea lucrării agricole de semănat (fig.5.35).<br />

Fig.5.34. Pregătirea agregatului pentru măsurări<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Fig.5.35. Cronometrarea timpului de deplasare a agregatului<br />

5.6. Prelucrarea, analiza şi interpretarea rezultatelor cercetărilor experimentale<br />

5.6.1. Analiza şi interpretarea rezultatelor obţinute cu instalaţia cu traductoare<br />

piezoelectrice<br />

Semnalele generate la lovirea senzorului piezoelectric A de către seminţe sunt prezentate în<br />

figura 5.36.<br />

a b c<br />

Fig. 5.36. Semnalele obţinute pentru a-grâu, b-fasole, c-porumb<br />

Pentru a vedea la ce frecvente semnalul dat de traductor are amplitudinea maximă s-a trecut<br />

la o baleiere în frecvenţă între 20 şi 20.000 Hz utilizându-se ca senzor tot cristalul A.<br />

Seminţele folosite la încercări au fost de grâu, orz, porumb şi fasole.<br />

Pentru a se reduce şi mai mult influenţele exterioare asupra traductoarelor, corpul brăzdarul<br />

a fost legat la masa PC-ului.<br />

Graficele rezultate în urma prelucrării semnalelor transmise de traductoarele piezoelectric<br />

A,B şi C sunt prezentate în figurile 5.37, 5.38 şi 5.39.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

a<br />

b<br />

c<br />

d<br />

Fig. 5.37. Graficele rezultate în urma baleierii în frecvenţă (traductorul A)<br />

pentru: a-grâu, b-orz, c-porumb, d-fasole<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

a<br />

b<br />

c<br />

d<br />

Fig. 5.38. Graficele rezultate în urma baleierii în frecvenţă (traductorul B)<br />

pentru: a-grâu, b-orz, c-porumb, d-fasole<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

a<br />

b<br />

c<br />

d<br />

Fig. 5.39. Graficele rezultate în urma baleierii în frecvenţă (traductorul C)<br />

pentru: a-grâu, b-orz, c-porumb, d-fasole<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Se observă că pentru toate seminţele folosite la încercări, în cazul traductorului A s-a<br />

înregistrat un maxim al amplitudinii semnalului electric în jurul valorii de 6 kHz, în cazul<br />

traductorului B maximul s-a situat în jurul valorii de 1,2 kHz iar pentru traductorul C maximul<br />

amplitudinii s-a realizat la 1 kHz.<br />

O concluzie ar fi faptul ca indiferent de tipul seminţelor, frecvenţa la care amplitudinea este<br />

maximă este o constantă pentru fiecare tip de traductor.<br />

Asta înseamnă că introducând în circuit un filtru „trece banda”, setat în jurul maximului de<br />

amplitudine, se va obţine un semnal clar şi neperturbat de alţi factori.<br />

Forma semnalului obţinut în urma căderii mai multor boabe de la distribuitor pe traductorul<br />

piezoelectric, este prezentată în figura 5.40.<br />

Fig. 5.40. Semnalul electric vizualizat pe osciloscop<br />

în cadrul procesului de semănat<br />

5.6.2. Analiza şi interpretarea rezultatelor obţinute cu instalaţia cu traductoare fotoelectrice<br />

Semnalul obţinut în urma prelucrării cu echipamentul de monitorizare cu osciloscopul realizat<br />

pe baza plăcii de sunet a unui PC prin folosirea software-ului Scope V1.32 este prezentat în figura<br />

5.41.<br />

Se constată că la intrarea în amplificator (fig. 5.41, a) semnalul include mai multe frecvenţe<br />

cu amplitudini diferite, cele mai mari fiind specifice trecerii seminţelor. Semnalul respectiv este<br />

prelucrat în amplificator, astfel că la ieşirea din acesta are forma din figura 5.41, b. În urma trecerii<br />

semnalului prin circuitul monostabil se obţine forma finală din figura 5.41, c, care poate fi<br />

monitorizată în continuare în vederea stabilirii indicilor calitativi de lucru ai maşinii de semănat.<br />

a<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

b<br />

c<br />

Fig. 5.41. Forma semnalelor electrice a - la intrarea în amplificator;<br />

b - la ieşirea din amplificator; c – la ieşirea din circuitul monostabil<br />

5.6.3. Analiza şi interpretarea rezultatelor obţinute cu instalaţia care utilizează GPS-ul<br />

În tabelul 5.4. se prezintă rezultatele cercetărilor experimentale din exploatare obţinute în<br />

urma cronometrării timpului prin metoda clasică şi valorile spaţiilor şi vitezelor măsurate cu GPSul.<br />

Tabelul 5.4.<br />

Rezultatele măsurării prin GPS a spaţiului parcurs şi a vitezei medii a maşinii de semănat<br />

Proba Nr. ID Timp [s] Spatiul parcurs [m] Viteza medie [km/h]<br />

1 1261 – 1278 49 97,271 7,15<br />

2 1328 – 1346 51 102,317 7,22<br />

3 1368 – 1384 45 101,179 8,09<br />

4 1398 – 1413 43 101,145 8,46<br />

5 1428 – 1442 41 103,24 9,066<br />

6 1464 – 1478 40 100,952 9,086<br />

7 1493 – 1505 35 97,983 10,08<br />

8 1519 - 1531 34 95,426 10,10<br />

În tabelul 5.4 Nr.ID semnifică poziţia din baza de date (fig.4.16) pe care a accesat-o programul de<br />

calcul a indicilor funcţionali ai agregatului de semănat.<br />

Graficele variaţiei vitezei pentru cele 8 încercări sunt prezentate în figura 5.42.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Viteza [km/h]<br />

Viteza [km/h]<br />

Viteza [km/h]<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

10<br />

Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

10<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51<br />

Timp [s]<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe<br />

Viteza [km/h]<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54<br />

Timp [s]<br />

Proba 1 Proba 2<br />

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45<br />

Timp [s]<br />

..<br />

Proba 3 Proba 4<br />

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39<br />

Timp [s]<br />

Proba 5 Proba 6<br />

Viteza [km/h]<br />

Viteza [km/h]<br />

11<br />

10<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42<br />

Timp [s]<br />

1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39<br />

Timp [s]


Viteza [km/h]<br />

11<br />

10<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12<br />

Timp [s]<br />

Proba 7 Proba 8<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe<br />

Viteza [km/h]<br />

11<br />

10<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36<br />

5.6.4. Compararea rezultatelor obţinute prin cercetările experimentale clasice şi prin folosirea<br />

GPS-ului<br />

În urma cercetărilor experimentale prin metoda clasică şi prin folosirea GPS-ului s-au obţinut<br />

rezultatele precizate în tabelul 5.5.<br />

Tabelul 5.5<br />

Rezultate comparative obţinute la cercetările experimentale<br />

Proba Timp [s] Spatiul parcurs [m] Viteza medie [km/h]<br />

Timp [s]<br />

GPS Clasic GPS Clasic GPS Clasic<br />

1 49 50 97,271 100 7,15 7,2<br />

2 51 51 102,317 100 7,22 7,058<br />

3 45 43 101,179 100 8,09 8,372<br />

4 43 43,5 101,145 100 8,46 8,275<br />

5 41 39,5 103,24 100 9,066 9,113<br />

6 40 40 100,952 100 9,086 9,0<br />

7 35 30 97,983 100 10,08 12<br />

8 34 31 95,426 100 10,10 11,612<br />

Se constată că cea mai mare diferenţă de timp măsurată prin cronometrare clasică şi prin<br />

instalaţia de monitorizare GPS s-a manifestat la proba nr. 7 (5 s). De asemenea, cea mai mare<br />

diferenţă referitoare la spaţiul parcurs se constată la proba nr. 8 (4,574 m), iar cea mai mare<br />

diferenţă de viteză se manifestă la proba nr. 7, respectiv de 1,92 km/h . Aceste diferenţe au ponderi<br />

relativ mari datorită distanţei scurte de referinţă (100 m) şi timpului redus în care a fost parcursă<br />

această distanţă.<br />

Cu cât distanţele măsurate vor fi mai mari, cu atât şi precizia măsurărilor se va îmbunătăţi. De<br />

exemplu, la o distanţă măsurată de 1000 m diferenţa între cele două metode a fost de numai 4 m<br />

(0,04%).


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

6. CONCLUZII FINALE<br />

6.1. Concluzii generale<br />

1. Semănatul este prima verigă din lanţul tehnologic al producţiei agricole, prin care seminţele<br />

sunt introduse în sol, la o anumită adâncime, într-o anumită cantitate şi sub o anumită formă de<br />

distribuire, în vederea înfiinţării unei noi culturi. Termenul de sămânţă este atribuit atât seminţelor<br />

propriu-zise, care la maturitate se separă de fructul în care s-au format (mazăre, fasole, varză etc.),<br />

cât şi unor fructe care îşi păstrează seminţele în interiorul lor şi după maturitate (cereale, floarea<br />

soarelui, cânepă etc.)<br />

2. In afară de pregătirea seminţelor şi a terenului pentru semănat, o atenţie deosebită trebuie<br />

acordată maşinilor de semănat, tractoarelor şi altor echipamente tehnologice care concură la<br />

înfiinţarea culturilor agricole. Acestea trebuie să asigure indicii calitativi impuşi lucrării de semănat,<br />

dar să realizeze această lucrare şi în condiţii economice optime.<br />

3. Principalele plante care se seamănă şi se cultivă în România şi prezentate în această lucrare<br />

sunt: grâul, porumbul, orzul, orezul, floarea soarelui, soia, rapiţa şi sfecla de zahăr. Totuşi datele<br />

statistice arată că în România suprafeţele cultivate sunt în continuă scădere, iar producţiile medii la<br />

hectar stagnează sau scad, în contradicţie cu situaţia europeană şi mondială din acest punct de<br />

vedere.<br />

4. Principalele cerinţe impuse lucrării de semănat se referă la: executarea în epoca optimă;<br />

respectarea normei de semănat la hectar; respectarea distanţei dintre rânduri şi a rectilinităţii<br />

rândurilor; seminţele să se repartizeze la adâncimea necesară, uniform în lan şi să se acopere bine<br />

cu un strat de pământ mărunţit; să nu se facă greşuri.<br />

5. Maşinile de semănat universale includ în componenţă cutii de seminţe, aparate de distribuţie,<br />

tuburi de conducere a seminţelor, brăzdare, transmisii pentru antrenarea aparatelor de distribuţie,<br />

mecanisme pentru acţionarea brăzdarelor şi marcatoare pentru orientarea agregatului de semănat în<br />

timpul lucrului. Aceste subansambluri sunt montate pe un cadru susţinut de două roţi, de la care se<br />

face şi antrenarea aparatelor de distribuţie.<br />

6. România are o experienţă şi o tradiţie bine consolidată în domeniul proiectării şi fabricării de<br />

maşini de semănat, cele mai bune rezultate obţinându-se de către Mecanica CEAHLAU - Piatra<br />

Neamţ (SUP 29M, SPC 6FS, SK 4, SPSF 8), SC MAT Craiova S.A. (SUDV31 - OD, SC 31 DN,<br />

Multigrain 5000, SF 6), S.C. ROMET S.R.L. – Buzău (SCPA - 29) sau I.N.M.A. – Bucureşti (SD<br />

3,6, S8, -CP). De regulă, dimensiunile acestor maşini de semănat s-au corelat cu caracteristicile<br />

funcţionale ale tractoarelor fabricate în România.<br />

7. Pe plan internaţional se remarcă maşinile de semănat ale altor firme prestigioase, precum:<br />

BSV6 – fabricată de firma NODET GOUGIS (Franţa), AZOS – FOTSCHRITT (Germania),<br />

SULKY CC TRAMLINES – SULKY (Germania), AMICA UBALDI (Italia), SP – GASPARDO<br />

(Italia), AGRICOLA ITALIANA (Italia) etc. Performanţele constructiv-funcţionale ale acestor<br />

maşini sunt similare cu cele ale firmelor americane, dar monitorizarea la bordul tractorului a<br />

indicilor funcţionali este în curs de implementare.<br />

8. Principalele tendinţe pe plan mondial în domeniul maşinilor de semănat se referă la creşterea<br />

capacităţii de lucru (ACCORD DT 8 – Germania, MONOSEM – Franţa), utilizarea sistemelor<br />

pneumatice cu suprapresiune la echipamentele pentru prăşitoare (INO – Becker – Germania),<br />

semănatul direct în mirişte (Rapid A800S – Suedia) sau echiparea cu elemente de ghidare şi<br />

monitorizare prin GPS (John Deere – S.U.A.). In cazul acestor echipamente se obţin performanţe<br />

deosebite, utilizarea lor justificându-se la semănatul unor suprafeţe foarte mari, unde economiile de<br />

combustibil şi surplusul de recoltă anulează costurile mai mari de producere a lor.<br />

9. Pornind de la importanţa deosebită acordată lucrării de semănat, a fost necesară<br />

normalizarea unor indici referitori la diferitele restricţii impuse acesteia, proveniţi atât din<br />

necesitatea asigurării condiţiilor optime de germinare şi răsărire, dar şi cele care vor trebui să<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

permită executarea în cele mai bune condiţii a lucrărilor ulterioare din tehnologia culturii<br />

considerate.<br />

10. Cei mai importanţi indici calitativi de lucru impuşi maşinilor de semănat se referă la :<br />

respectarea normei de sămânţă distribuită pe unitatea de suprafaţă (hectar); gradul de neuniformitate<br />

al distribuţiei seminţelor pe lăţimea de lucru a maşinii; neuniformitatea adâncimii de încorporare a<br />

seminţelor în sol; gradul de vătămare al seminţelor în procesul de semănare; lipsa greşurilor;<br />

rectilinitatea rândurilor semănate; uniformitatea întrerândurilor de încheiere etc.<br />

11. Controlul indicilor calitativi ai echipamentelor de semănat se execută de către personalul<br />

tehnic în perioada lucrului cu maşinile de semănat şi după ce răsar plantele. Deoarece calitatea<br />

semănatului are o deosebită influenţă asupra calităţii şi cantităţii recoltei, este necesar ca lucrarea să<br />

fie executată la timp pentru a se putea lua măsurile necesare de înlăturare pe parcurs a eventualelor<br />

lipsuri.<br />

12. În prezent majoritatea firmelor constructoare de maşini agricole au, cel puţin ca dotare<br />

opţională pentru maşinile de semănat, un monitor de bord pe care se poate vizualiza suprafaţa<br />

lucrată (totală sau parţială), viteza de lucru, nivelul de umplere al cutiei de seminţe, precum şi buna<br />

funcţionare a secţiilor de semănat. Primele aparate comerciale destinate monitorizării la bord a<br />

parametrilor maşinilor de semănat au fost realizate cu circa 20 de ani în urmă. La început s-au<br />

utilizat doar instalaţii de monitorizare cu traductoare, după care au apărut sistemele care folosesc<br />

GPS-ul ca bază pentru furnizarea unor indicatori tehnico-economici ai procesului de semănat.<br />

13. Dintre firmele care şi-au echipat maşinile de semănat cu instalaţii de monitorizare a<br />

indicilor funcţionali cu traductoare se remarcă: Mater-Macc - Italia, Rau Sicam – Franţa, Riboulean<br />

– Franţa, Ino Brezice- Slovenia, John Deer – SUA etc. În afara furnizării în timp real a stării de<br />

funcţionare a maşinii de semănat şi a tractorului, unele instalaţii posedă carduri de memorie care pot<br />

înmagazina un număr mare de date, inclusiv programe capabile să ofere operatorului informaţii<br />

referitoare la caracteristicile care trebuie realizate în activitatea ulterioară.<br />

14. Transformarea parţială a unor aplicaţii ale GPS din domeniul militar către activităţile<br />

civile şi-a găsit rapid loc şi în agricultura de precizie. Formele avansate ale GPS, respectiv DGPS<br />

(Differential Global Position System) permit măsurători care au abateri de ordinul a câţiva<br />

centimetrii de la poziţia măsurată la sol. Campioană a acestor aplicaţii este compania americană<br />

John Deer, care este coproprietara unui satelit aflat pe o orbită mai înaltă decât a celor 24 sateliţi<br />

GPS, pe care îl utilizează pe vreme nefavorabilă.<br />

15. Cele mai largi aplicaţii în instalaţiile de monitorizare şi control a indicilor funcţionali ai<br />

maşinilor de semănat le au senzorii piezoelectrici, traductoarele cu elemente fotoelectrice (fotodioda<br />

şi fototranzistorul), traductoarele capacitive de deplasare, traductoarele de inducţie pentru<br />

măsurarea vitezelor de deplasare, traductoarele de turaţie cu elemente fotoelectrice etc.<br />

16. Dintre variantele constructive de echipamente pentru monitorizarea indicilor calitativi de<br />

lucru ai maşinilor de semănat, în lucrare sunt prezentate sistemele : Multi-function Drill Control şi<br />

MCK 40 CB MONITOR MC Electronics (Italia). În principiu, acestea afişează viteza de deplasare<br />

(plus alarma pentru viteza minimă), suprafaţa totală lucrată, numărul de rânduri curente şi<br />

paralelismul acestora pentru o secvenţă selectată, turaţiile ventilatorului şi arborelui de distribuţie<br />

(plus alarma pentru valorile maxime şi minime), nivelul minim în buncărul de seminţe etc. Noua<br />

generaţie de tehnologie CAN-BUS MCK 40 este capabilă să afişeze simultan comportarea a 40 de<br />

secţii de semănat în rânduri.<br />

17. Condiţia esenţială pentru utilizarea corespunzătoare a instalaţiilor de monitorizare a<br />

indicilor calitativi de lucru ai maşinilor de semănat este aceea ca sistemul de monitorizare şi maşina<br />

agricolă să se proiecteze simultan, stabilindu-se locurile în care senzorii şi traductoarele să preia în<br />

cele mai bune condiţii semnalele necesare şi să se afle în siguranţă deplină pe timpul efectuării<br />

lucrării de semănat. Modificările sau ataşările ulterioare pot crea disfuncţiuni ale echipamentului de<br />

semănat sau ale celui de monitorizare.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

6.2. Concluzii privind cercetările teoretice şi experimentale<br />

1. Pentru ca indicatorii funcţionali ai maşinilor de semănat să fie monitorizaţi cu precizia<br />

necesară trebuie ca echipamentele de urmărire să se proiecteze şi execute într-o strânsă corelaţie cu<br />

proiectarea şi construirea subansamblurilor acestor maşini. Este vorba, în principal, de<br />

subansamblurile care au legătură directă cu traseul seminţelor (cutia de seminţe, aparatele de<br />

distribuţie de diferite tipuri, tuburile de conducere, brăzdarele, roţile de tasare, mecanismele<br />

transmisiei etc.).<br />

2. Calculele referitoare la cutia de seminţe a maşinii de semănat trebuie să stabilească<br />

volumul optim al acestora, spaţiul parcurs de maşina de semănat între două alimentări consecutive,<br />

dimensiunea orificiului de curgere a seminţelor etc. Aceste elemente şi relaţiile lor de calcul sunt<br />

legate de norma de sămânţă la hectar, distanţa între boabe pe rând, suprafaţa însămânţată,<br />

capacitatea de lucru a maşinii etc., elemente monitorizabile la cele mai multe maşini de semănat.<br />

3. La aparatele de distribuţie cu cilindri canelaţi, specifice unui mare număr de maşini de<br />

semănat în rânduri este utilă şi chiar necesară uneori cunoaşterea volumului de seminţe evacuat de<br />

acestea la o rotaţie, grosimea stratului activ de seminţe, volumul de seminţe distribuit prin stratul<br />

activ, secţiunea transversală a canelurilor etc. Aceste elemente furnizează sistemului de<br />

monitorizare date despre debitul masic al aparatului de distribuţie, implicat în controlul normei de<br />

sămânţă la hectar.<br />

4. Aparatele de distribuţie cu cilindri cu pinteni au construcţia şi funcţionarea apropiate de<br />

cele cu cilindri canelaţi, deci şi elementele de calcul vor fi similare, relaţiile precizate în lucrare<br />

servind direct la monitorizarea unor indici funcţionali ai procesului de lucru executat de maşinile de<br />

semănat.<br />

5. La aparatele de distribuţie centrifugale forma paletelor rotorului, curbura şi modul de<br />

dispunere a acestora pe rotor trebuie astfel alese încât impactul seminţelor cu paletele, precum şi cu<br />

peretele camerei de distribuţie să nu producă vătămarea lor. De asemenea, trebuie stabilită valoarea<br />

minimă a vitezei unghiulare a conului de distribuţie pentru care începe mişcarea boabelor pe con în<br />

sus, pentru a asigura debitul necesar satisfacerii normei la hectar.<br />

6. În cazul aparatelor de distribuţie cu dozare mecanică şi distribuţie pneumatică calculele<br />

trebuie să vizeze atât debitul de seminţe evacuat de cilindrul canelat, cât şi corelarea acestuia cu<br />

debitul de aer capabil să-l transporte la destinaţie. La acest tip de aparat de distribuţie trebuie<br />

dimensionat cu atenţie şi diametrul conductei principale de transport şi distribuţie a seminţelor,<br />

astfel încât deplasarea seminţelor să se facă în cele mai bune condiţii.<br />

7. La maşinile de semănat de precizie (în cuiburi) se utilizează aparate de distribuţie<br />

pneumatică cu discuri cu orificii, la care este necesară stabilirea valorii depresiunii asupra unei<br />

seminţe aflată în dreptul unui orificiu al discului, astfel încât aceasta să se menţină pe disc şi să fie<br />

transportată în siguranţă către brăzdarul care o încorporează în sol. De asemenea, este deosebit de<br />

importantă stabilirea numărului de orificii ale discului pentru a respecta numărul de seminţe care se<br />

distribuie pe un hectar.<br />

8. Cunoaşterea stabilităţii în lucru a brăzdarelor, rezistenţei la tracţiune a maşinilor de<br />

semănat, sarcinii minime pe roata de tasare şi chiar a construcţiei mecanismului transmisiei prezintă<br />

importanţă pentru asigurarea unei lucrări de calitate, dar şi pentru alegerea celor mai bune soluţii<br />

constructive pentru echipamentele de monitorizare a indicilor funcţionali ai procesului de lucru<br />

executat de maşinile de semănat.<br />

9. La sistemul de monitorizare propus şi realizat de autorul lucrării, cu senzori tip<br />

fototranzistor-LED cu emisie în infraroşu, montaţi pe fiecare secţie a maşinii de semănat,<br />

măsurările nu sunt influenţate de lumina solară. Impulsurile sunt prelucrate (digitalizate) şi apoi<br />

transmise prin intermediul unei interfeţe portului USB al unui laptop sau PC. De aici, printr-un<br />

program conceput şi realizat în C ++ (denumit Monit) se efectuează calculele necesare.<br />

10. Pe display se vor afişa: căderea fiecărei seminţe în dreptul fiecărei secţii, numărul de<br />

seminţe introduse în sol şi semnalarea unor greşuri sau seminţe multiple, numărul total de seminţe<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

semănate şi suprafaţa lucrată în timp real. S-a contorizat şi numărul total de seminţe, deoarece,<br />

ţinând cont de masa a 1000 de boabe, la fiecare hectar lucrat să se poată calcula norma la hectar şi<br />

verifica respectarea acesteia. Pentru ca datele să poată fi prelucrate prin intrarea USB a<br />

calculatorului şi ţinând cont că se doreşte prelucrarea a 8 canale pe o singură cale de date, s-a<br />

conceput programul Monit, care foloseşte şi softul interfeţei joystick realizat de Microsoft<br />

Corporation, Direct X Software Development Kit (DXSDK).<br />

11. Deoarece este necesar să fie transmise mai multe informaţii pe acelaşi canal şi cum acest<br />

lucru nu se poate face simultan, s-a recurs la o partajare în timp a canalului (multiplexare). O parte a<br />

programului instalat permite citirea de la portul USB al laptopului a semnalului multiplexat şi<br />

realizează demultiplexarea acestuia.<br />

12. S-a declarat un vector „seminte”, în care s-a memorat numărul de seminţe trecute prin<br />

fiecare secţie şi s-a folosit o variabilă „seminteTot”, care reprezintă numărul total de seminţe trecute<br />

prin cele 8 secţii. Prin „buttonz” se monitorizează starea secţiilor la un moment dat, aceasta putând<br />

lua valoarea 0 sau 1. S-a calculat suprafaţa lucrată „supLucru”, definită ca fiind un număr real<br />

calculat cu o relaţie în care se regăsesc: numărul de seminţe semănate de fiecare secţie, distanţa<br />

dintre seminţe pe rând şi lăţimea de lucru a maşinii. Toate calculele se efectuează ţinând cont de<br />

viteza şi de lăţimea de lucru a maşinii de semănat. Semnalul provenit de la fototranzistor este<br />

prelucrat printr-o schemă clasică cu circuitul 555 folosit ca monostabil.<br />

13. O altă schemă de instalaţie de monitorizare a principalilor indici funcţionali ai maşinilor<br />

de semănat a inclus un localizator dotat cu un receptor GPS şi unul GPRS. GPS-ul recepţionează<br />

semnalele de la sateliţi printr-o antenă care se fixează magnetic pe cabina tractorului. Prin GPRS se<br />

face schimbul de informaţii în sistem duplex, între GPS şi operatorul care supraveghează lucrarea<br />

agricolă prin intermediul unui program denumit GooLocate.<br />

14. Programul GooLocate permite afişarea coordonatelor în timp real pe o hartă tip Google<br />

Maps. Parametrii monitorizaţi prin GPRS sunt: timpul, latitudinea, longitudinea, altitudinea, viteza<br />

şi distanţa parcursă. Informaţiile sunt stocate într-o bază de date, de unde, prin intermediul unui soft<br />

DorianSoft realizat în Visual C, se pot urmări în timp real: distanţa parcursă, suprafaţa lucrată,<br />

viteza medie şi productivitatea maşinii de semănat. Lăţimea de lucru este o dată de intrare şi se<br />

introduce de către operator, ţinând cont de caracteristicile tehnice ale maşinii de semănat.<br />

15.Prin programul DorianSoft realizat in Visual C s-a definit ca număr real distanţa „dist”<br />

parcursă de maşina de semănat în perioada de eşantionare setată în prealabil pe localizatorul GPS.<br />

Perioada de eşantionare este prestabilită printr-un mesaj SMS trimis către numărul atribuit<br />

localizatorului şi este de minimum 1 sec. A doua variabilă este timpul „timp”, definită ca un număr<br />

întreg.<br />

16. Prin apăsarea butonului „Preia date” se citesc informaţiile din baza de date timp .mdb,<br />

creată de programul GooLocate . După prelucrarea datelor se introduce ca variabilă, într-o casetă<br />

text, lăţimea de lucru. Programul permite calcularea şi afişarea pe ecran a distanţei parcurse, vitezei<br />

de lucru, suprafeţei lucrate, şi a productivităţii muncii realizată cu maşina de semănat.<br />

17. În lucrare s-a realizat un sistem de monitorizare cu senzori piezoelectrici, ale căror<br />

semnale electrice sunt prelucrate de calculator. Pentru a se urmări frecvenţa de cădere a seminţelor<br />

şi alura semnalului s-a realizat un montaj experimental care conţine un traductor piezoelectric<br />

protejat într-o incintă închisă şi înclinat la un unghi de 60 0 faţă de orizontală. Lovind traductorul în<br />

căderea sa spre fundul rigolei, sămânţa va genera un tren de impulsuri, diferit de un semnal<br />

sinusoidal sau dreptunghiular.<br />

18. Pentru vizualizarea formei semnalului s-a folosit o placă de sunet dintr-un PC obişnuit,<br />

transformată în osciloscop, utilizând un soft specializat. Avantajul metodei constă în faptul că se pot<br />

face înregistrări, baleieri în frecvenţă şi folosirea de filtre de frecvenţă.<br />

19. Forma semnalului diferă în funcţie de caracteristicile bobului (masă, duritate, formă)<br />

care loveşte cristalul piezoelectric. În lucrare se prezintă formele semnalului obţinute în cazul<br />

căderii seminţelor de porumb, fasole, soia şi floarea soarelui. S-a observat că peste semnalul captat<br />

de senzorul piezoelectric se adaugă o mulţime de zgomote provenite de la vibraţiile cadrului maşinii<br />

de semănat, secţiile de lucru ale acesteia, precum şi alte zgomote parazite.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

20. Pentru a se vedea unde se obţine semnalul maxim s-a realizat un baleiaj în frecvenţa<br />

între 0...20 000 Hz. Pentru toate seminţele folosite semnalul maxim s-a situat între 1600...1800 Hz.<br />

Pe grafic s-au manifestat şi două armonici superioare. Folosind un filtru trece banda se obţine un<br />

singur semnal aproximativ triunghiular, care poate fi utilizat mai departe în sistemul de<br />

monitorizare.<br />

21. Pentru vizualizarea la bordul tractorului a bunei funcţionări a secţiilor de semănat se<br />

poate folosi semnalul provenit de la traductorul piezoelectric pentru a declanşa un circuit<br />

monostabil 555. Tensiunea generată de cristalul piezoelectric este introdusă în circuitul de tip βE<br />

555, iar la ieşire LED-urile montate la bordul tractorului (câte unul pentru fiecare secţie) vor oferi<br />

informaţii în timp real despre funcţionarea secţiilor maşinii de semănat.<br />

22. Obiectivul principal al cercetărilor experimentale din această lucrare îl reprezintă<br />

verificarea practică a soluţiilor tehnice de monitorizare la bord a parametrilor procesului de<br />

mecanizare a lucrărilor agricole de semănat şi a software-urilor concepute în acest scop.<br />

23. Pentru rezolvarea în totalitate a obiectivului principal al cercetărilor experimentale a fost<br />

necesară parcurgerea secvenţială şi rezolvarea mai multor obiective subsidiare, referitoare la<br />

alegerea obiectului cercetărilor experimentale, stabilirea unei metodici riguroase de cercetare<br />

experimentală pentru verificarea echipamentelor tehnice şi a software-urilor concepute şi realizate,<br />

desfăşurarea cercetărilor în laborator şi exploatare şi compararea rezultatelor cercetărilor teoretice<br />

cu cele obţinute în urma investigaţiilor experimentale, în vederea corectării programelor de<br />

calculator dezvoltate.<br />

24. Obiectul cercetărilor experimentale a fost sistemul tehnic format din tractorul New<br />

Holland TL 100A şi maşina de semănat SUP 29, aflate în proprietatea ICDP Braşov (Măgurele).<br />

Atât tractorul, cât şi maşina de semănat sunt recunoscute pentru performanţele lor tehnicoeconomice<br />

şi fiabilistice, fiind larg utilizate la lucrările agricole de semănat.<br />

25. Metodica generală de cercetare experimentală a avut în vedere locul de desfăşurare a<br />

cercetărilor, obiectul acestor cercetări, echipamentele şi aparatele folosite şi indicatorii funcţionali şi<br />

economici urmăriţi. De asemenea, s-a considerat că pentru îndeplinirea metodicii generale este<br />

necesar să se realizeze următoarele activităţi: acţiuni preliminare, cercetări experimentale în<br />

laborator şi cercetări experimentale în exploatare.<br />

26. Acţiunile preliminare cercetărilor experimentale au avut ca scop organizarea în<br />

amănunţime a fiecărei activităţi de cercetare, începând cu analiza legislaţiei româneşti şi europene<br />

referitoare la restricţiile desfăşurării acestora, alegerea şi procurarea celor mai potrivite echipamente<br />

şi aparate, stabilirea şi verificarea obiectului supus cercetărilor experimentale, desemnarea locaţiilor<br />

în care cercetările respective sunt reprezentative, desemnarea personalului de specialitate, stabilirea<br />

schemelor de măsurare etc.<br />

27. Documentele de referinţă şi conexe care trebuie cunoscute şi respectate de către cei care<br />

cercetează experimental maşinile de semănat au fost alese cu mult discernământ, între acestea<br />

găsindu-se atât Directive europene, cât şi standarde româneşti referitoare la metodele de<br />

determinare a indicilor de exploatare şi parametrilor constructivi ai maşinilor agricole, procedurile<br />

de încercare pentru determinarea acestor indici şi parametri, criteriile generale de funcţionare a<br />

laboratoarelor de încercări şi chiar Legea protecţiei muncii 90/96, cu normele ei metodologice de<br />

aplicare.<br />

28. Cercetările experimentale de tip laborator s-au desfăşurat în laboratorul specializat NS<br />

11 de la Facultatea de Alimentaţie şi Turism din cadrul Universităţii <strong>Transilvania</strong> din Braşov, în<br />

perioada septembrie 2009- iunie 2010. Acestea s-au referit la verificarea funcţională şi<br />

performanţele echipamentelor de monitorizare a indicilor funcţionali ai maşinilor de semănat care<br />

folosesc traductoare cu fototranzistoare şi traductoare piezoelectrice.<br />

29. Cercetările experimentale în exploatare s-au desfăşurat la ICDP - Braşov (Măgurele), în<br />

data de 2 iunie 2010, după o metodică în care au fost respectate riguros toate etapele, începând cu<br />

pregătirea sistemului tehnic tractor-maşină de semănat, montarea corectă a receptorului GPS în<br />

cabină şi a antenei pe capota tractorului, stabilirea legăturii telefonice permanente cu operatorul PC,<br />

alegerea terenului pentru deplasarea agregatului, măsurarea spaţiului de deplasare (100 m) şi<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

jalonarea acestuia, instruirea personalului şi desfăşurarea propriu-zisă a cercetărilor.<br />

30. Instalaţia de monitorizare cu senzori piezoelectrici a utilizat trei traductoare cu senzori<br />

piezoelectrici, notate cu A, B şi C, de dimensiuni diferite, senzorul A fiind cel mai mare, iar<br />

senzorul C- cel mai mic. Pentru încercări s-a folosit un brăzdar de semănătoare tip ancoră, pe talpa<br />

căruia a fost montat senzorul piezoelectric.<br />

31. Pentru vizualizarea şi înregistrarea semnalelor electrice produse de căderea seminţelor<br />

pe senzor s-a folosit o placă externă de osciloscop pentru PC (placă de sunet), tip kit de asamblare<br />

aparţinând firmei Epsico Manufacturing şi comercializată în România de către firma S.C. Epsicom<br />

SRL Craiova. Alimentarea circuitului se face de la o sursă de 9...12V stabilizată apoi la 5V cu<br />

circuitul integrat LM 7805.<br />

6.3. Contribuţii personale<br />

1. Evidenţierea utilităţii şi oportunităţii temei de doctorat, precizându-se obiectivul principal<br />

al lucrării ca fiind monitorizarea la bordul tractoarelor a procesului de mecanizare a lucrărilor<br />

agricole de semănat, precum şi obiectivele subsidiare, pe baza cărora să se asigure îndeplinirea în<br />

totalitate a obiectivului propus.<br />

2. Realizarea unui studiu privind stadiul actual al cunoştinţelor despre rolul şi importanţa<br />

lucrării de semănat în tehnologia generală de cultivare a plantelor, cu evidenţierea particularităţilor<br />

acestei lucrări în situaţiile concrete de înfiinţare a unor culturi precizate.<br />

3. Efectuarea unei sinteze asupra realizărilor naţionale şi mondiale, precum şi asupra<br />

tendinţelor în domeniul construcţiei de echipamente tehnice pentru semănat, cu specificarea<br />

caracteristicilor principalelor ansambluri funcţionale şi chiar ale unor piese care pot contribui la<br />

perfecţionarea generală a maşinilor de semănat.<br />

4. Cercetarea comparativă a sistemelor de monitorizare a diferiţilor parametri ai procesului de<br />

mecanizare a lucrării de semănat şi evidenţierea avantajelor folosirii acestora în diferite condiţii de<br />

lucru.<br />

5. Cercetarea teoretică a posibilităţii de utilizare a tehnicii şi tehnologiei GPS pentru<br />

monitorizarea caracteristicilor tehnico-economice ale procesului de semănat, în vederea urmăririi<br />

acestora în timpul lucrului.<br />

6. Conceperea unui software complex de urmărire a procesului de semănat prin utilizarea GPS<br />

şi adaptarea sa la monitorizarea parametrilor lucrării de semănat.<br />

7. Realizarea echipamentului necesar valorificării software-lui conceput şi adaptarea acestuia la<br />

cerinţele specifice existente la bordul tractoarelor.<br />

8. Efectuarea unei cercetări teoretice şi practice asupra posibilităţilor de utilizare a senzorilor<br />

piezoelectrici în vederea monitorizării stării de funcţionare a echipamentelor de încorporat seminţe<br />

în sol.<br />

9. Efectuarea unei cercetări teoretice şi practice asupra posibilităţilor de utilizare a senzorilor<br />

fotoelectrici în vederea monitorizării stării de funcţionare a echipamentelor de încorporat seminţe în<br />

sol.<br />

10. Efectuarea cercetărilor experimentale în laborator şi în exploatare pentru stabilirea<br />

concordanţei dintre software-ul conceput şi situaţia reală a folosirii echipamentului de monitorizare<br />

a parametrilor procesului de mecanizare a lucrărilor de semănat.<br />

11. Evidenţierea spectrului de frecvenţe generate la contactul diferitelor seminţe cu senzorul<br />

piezoelectric, respectiv a variaţiei în timp a tensiunii înregistrată de un osciloscop digital în<br />

momentul respectiv, în vederea folosirii acestora la traductoarele montate pe maşinile de semănat.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

6.4. Direcţii viitoare de cercetare<br />

• Continuarea cercetărilor în vederea extinderii programului de monitorizare prin GPS şi la<br />

alte lucrări agricole (lucrările solului, întreţinerea culturilor, recoltat etc.), inclusiv pentru furnizarea<br />

în timp real a indicilor funcţionali caracteristici ai acestora.<br />

• Diversificarea constructivă a traductoarelor piezoelectrice şi echipamentelor de<br />

monitorizare aferente, pentru a fi utilizate la o gamă cât mai largă de seminţe în procesul<br />

încorporării acestora în sol.<br />

• Cercetarea posibilităţilor de utilizare şi a altor timpuri de traductoare (ex. traductoare în<br />

infraroşu) pentru urmărirea stării de funcţionare a unor subansambluri ale maşinilor agricole, la care<br />

traductoarele obişnuite nu furnizează date suficient de precise.<br />

• Evidenţierea spectrului de frecvenţe generate la contactul diferitelor seminţe cu senzorul<br />

piezoelectric, respectiv a variaţiei în timp a tensiunii înregistrată de un osciloscop digital în<br />

momentul respectiv, în vederea folosirii acestora la traductoarele montate pe maşinile de semănat.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

BIBLIOGRAFIE<br />

1. (1)Adam, K., Erbach, D.: Secondary tillage tool effect on soil aggregation, Transactions of<br />

ASAE, 35(6), 1992;<br />

2. (4)Brătucu, Gh.: Tehnologie agricolă, Editura Universităţii <strong>Transilvania</strong> Brasov, 1999;<br />

3. (7)Brătucu, Gh., Căpăţînă, I..: Curent aspects on the Ergonomic Design of Romanian<br />

Agricultural Equipments, în revista INMATEH I/2008, nr. 24, vol II, Bucureşti, p. 46-50, ISSN<br />

1583-1019.<br />

4. (8)Brătucu, Gh.: Untersuchung des Verhaltens von Schlepperkupplungen bei dynamisher<br />

Belastung, Grundagen der Landtechnik, Bd.27/1977, nr.2, p. 49-56, Germania, 1997;<br />

5. (11)Căproiu, St., s.a.: Masini agricole de lucrat solul, semănat si întreţinere a culturilor,<br />

Editura Didactică si Pedagogică, Bucuresti, 1982; Ceausescu, I.: Legumicultură generală si<br />

specială, Editura Didactică si Pedagogică, Bucuresti, 1984;<br />

6. (14)Cojocaru, I., Marin, E., Manea, D.: Ecological technology of soil working in<br />

conservative system and subsoilage by the performance of a technical equipment for the big power<br />

tractors, Prooceedings of the union od scientists, , House af Anghel Kunchev University of Rousse,<br />

pg. 384-389, 2006;<br />

7. (15)Jităreanu, G., ş.a.: Tehnologii si masini pentru mecanizarea lucrărilor solului în vederea<br />

practicării conceptului de agricultură durabilă, Editura Ion Ionescu de la Brad , Iasi, 2007;<br />

8. (18)Gangu, V., Pirna, I., Cojocaru, I., s.a.: Noi tipuri de echipamente tehnice realizate de<br />

INMA Bucuresti in cadrul programelor nationale de CDI in parteneriat cu S.C. Mecanica Ceahlau<br />

S.A. Piatra Neamt, Tehnici moderne în managementul, concepţia si realizarea masinilor si<br />

echipamentelor, pag. 126-445, Editura BREN, Bucuresti, 2006;<br />

9. (20)Ghimbăsan, R.: Bazele agrobiologice ale mecanizării agriculturii, <strong>Universitatea</strong><br />

<strong>Transilvania</strong> Brasov, 1992;<br />

10. (22)Koolen, A.J.: Agricultural soil mechanics, Springer Verlag, Berlin, 1983;<br />

11. (23)Manea, D., Cojocaru, I., Marin, E.: Determinarea în condiţii de laborator a indicilor<br />

calitativi de lucru ai echipamentului tehnic mecano - pneumatic pentru semănat cereale păioase,<br />

Lucrările simpozionului “Energii alternative, tehnologii de mecanizare si echipamente tehnice<br />

eficiente pentru agricultură si industria alimentară”, INMATEH I, ianuarie 2008, pag. 32…40,<br />

Bucuresti, 2008;<br />

12. (26)Mitroi, A.: Mecanizarea agriculturii, Manual universitar, USAMV, DID, Bucuresti,<br />

2003;<br />

28. (30)Mocanu, V., Hermenean I.: Tehnologie ecologică şi economică de mecanizare pentru<br />

îmbunătăţirea prin reînsămânţare a pajiştilor degradate situate în diferite condiţii staţionale,<br />

Broşură, 20 pagini editată de ICDP Braşov în Octombrie 2006.<br />

29. (31)Mocanu V., Hermenean I. : New Mechanization Alternatives with Low Inputs for<br />

Reseeding Degraded Grassland, Research Journal of Agricultural Science, Vol. 41(2), pag. 463-<br />

467, Timişoara , 2009, ISSN 2066-1843.<br />

30. (33)Musuroi, G., Paraschiv, G.,: Verificarea experimentala a uniformităţii adâncimii de<br />

lucru in cazul agregatelor de arat, echipate cu sistem hidraulic de reglare a poziţiei maşinii<br />

agricole faţă de sol, Revista Construcţia de Maşini, nr.4, pag. 29-32, 2003 (ISSN 0573-7419).<br />

31. (35)Naghiu, Al., s.a.: Maşini si instalaţii agricole, vol. I, Editura Risoprint, Cluj-Napoca,<br />

2004;<br />

32. (37)Năstăsoiu, S., s.a.:Tractoare, Editura Didactică si Pedagogică, Bucuresti, 1983;<br />

33. (39)Oancea, I.: Tratat de tehnologii agricole, Editura Tehnică, Bucuresti, 1998;<br />

34. (42)Paraschiv, G.,ş.a. : Sisteme de acţionare a maşinilor şi instalaţiilor, Editura<br />

PRINTECH, ISBN 978-606-521-185-8 Bucureşti, 188 pg., 2008 .<br />

35. (43)Paraschiv ,G., ş.a.: Maşini de lucrat solul, semănat şi întreţinerea culturilor, Editura<br />

Printech, ISBN 973-718-374-6, Bucureşti, 130 pg., 2005.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

36. (47)Pásztor, J., Brătucu Gh.: Researches about the Kinetics and the Dynamics of the<br />

Machines for Preparing the Seedbeds in Greenhouses, International Conference on New Research<br />

in Food and Tourism, Bioatlas, Brasov, Romania, 2008;<br />

37. (48)Păunescu D., Vlăduţ V. : Cercetǎri privind determinarea şi monitorizarea<br />

parametrilor proceselor de mecanizare a lucrǎrilor agricole, „35 DE ANI DE ÎNVĂŢĂMÂNT<br />

SUPERIOR HUNEDOREAN” SESIUNE DE COMUNICĂRI ŞTIINŢIFICE STUDENŢEŞTI”,<br />

Hunedoara – România, 2004.<br />

38. (49)Păunescu D., Brătucu Gh. : Aspects Regarding the GPS Using for Functional Indices<br />

Monitoring of the Seeders Machines, BIOATLAS 2010 Conference 28-30 May 2010, ISSN: 1844-<br />

8577, pag.176÷179, Braşov - România.<br />

39. (50)Păunescu D., Brătucu Gh. : Complex System for the Tractor Board Monitoring of the<br />

Functional Parameters of the Seeders Machines, BIOATLAS 2010 Conference 28-30 May 2010,<br />

ISSN: 1844-8577, pag.89÷92, Braşov - România.<br />

40. (51)Păunescu, D.,:Stadiul actual şi tendinţe în realizarea echipamentelor pentru<br />

mecanizarea lucrării de semănat, Referat în cadrul programului de pregătire la doctorat, susţinut la<br />

<strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> din Braşov, 2002.<br />

41. (52)Păunescu, D.,: Cercetări privind determinarea şi monitorizarea parametrilor<br />

proceselor de mecanizare a lucrărilor de semănat, Referat în cadrul programului de pregătire la<br />

doctorat, susţinut la <strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> din Braşov, 2003.<br />

42. (53)Păunescu, D.,:Metodica şi aparatura pentru monitorizarea parametrilor proceselor de<br />

mecanizare a lucrării de semănat, Referat în cadrul programului de pregătire la doctorat, susţinut la<br />

<strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> din Braşov, 2004.<br />

43. (54)Păunescu, D.: Research Regarding Automated Supervision of the Work Process of<br />

Precision Seed Drills, INMATEH, Vol. 28, No.2 /2009, p. 14-17, ISSN 1583-1019.<br />

44. (55)Păunescu D., ş.a.: Cercetări privind generarea formei şi dimensionarea structurilor<br />

de rezistenţǎ ale maşinilor de lucrat solul, Sesiunea Jubiliară de Comunicări Ştiinţifice - Realizări şi<br />

perspective în ingineria sistemelor biotehnice, ISBTeh 2002, secţ. 1, pag. 150÷153, 2002, ISBN<br />

973-685-410-8, Bucureşti-România;<br />

45. (56)Păunescu, I., David, L.: Bazele cercetării experimentale a sistemelor biotehnice,<br />

Editura Printech, Bucuresti, 1999;<br />

46. (57)Popescu, S., Csatlos, C., Rus, Fl., Ghinea, T.: Automatizarea masinilor si instalaţiilor<br />

agricole, Îndrumar de lucrări practice, Reprografia Universităţii din Brasov, 1985;<br />

47. (61)Rus, FL., Csatlos, C., Ţane, N.: Masini agricole pentru lucrările solului, semănat si<br />

întreţinerea culturilor, Îndrumar de lucrări practice, Reprografia Universităţii din Brasov, 1990;<br />

48. (63)Rus, Fl.: Masini pentru lucrările solului, semănat si întreţinerea culturilor,<br />

<strong>Universitatea</strong> din Brasov, 1987.<br />

49. (65)Scripnic, V., s.a.: Maşini agricole, Editura Agrosilvică, Bucureşti, 1968;<br />

50. (67)Székely, I., s.a.: Sisteme pentru achiziţii si prelucrarea datelor, Editura Mediamira,<br />

Cluj- Napoca,1997;<br />

51. (69)Toma, D., Sin, Gh.: Calitatea lucrărilor agricole executate mecanizat pentru culturile<br />

de câmp, Editura Ceres, Bucuresti, 1987;<br />

52. (73)xxx Anuarul Statistic al României – 2000...2007 Editat de Institutul Român de<br />

Standardizare;<br />

53. (76)xxx Proceduri pentru testarea masinilor agricole, Editat INMA, Bucuresti 2008;<br />

54. (77)xxx http:// www.arvatec.it ;<br />

55. (79)xxx http://www.deere.com/en_US/deerecom/usa_canada.html<br />

56. (81)xxx http://www.kvernelandgroup.com;<br />

57. (83)xxx http://www.dickey-john.com<br />

58. (88)xxx http://www.inma.ro;<br />

59. (93)xxx http://www.matcraiova.ro<br />

60. (94)xxx http://www.mecanicaceahlau.ro<br />

61. (108)xxx http://agriculture.newholland.com.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Curriculum<br />

vitae<br />

Nume şi<br />

prenume<br />

PĂUNESCU I. DAN-DORIAN<br />

Data naşterii 20 februarie 1963, Bucureşti<br />

Profesia Inginer mecanic<br />

Educaţie şi 1978 – 1982 Liceul teoretic „Gheorghe Lazăr, Bucureşti;<br />

formare 1988 – 1993 <strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> Braşov, Facultatea de<br />

Mecanică, secţia Mecanică Agricolă;<br />

2000 – Doctorand în „Ştiinţe inginereşti”, la <strong>Universitatea</strong><br />

<strong>Transilvania</strong> Braşov.<br />

Locul de<br />

muncă<br />

S.C. DORIANSOFT S.R.L.<br />

Activitatea 2007 – prezent – Director societate – S.C. DORIANSOFT S.R.L. –<br />

profesională administrare magazin online de produse electronice, calculatoare şi<br />

componente calculatoare;<br />

2006 – 2007 – Şef laborator – S.C. STRAERO S.A. Bucureşti – încercări<br />

simulate şi accelerate pe instalaţia tip HIDROPULS;<br />

1999 – 2006 – Şef laborator în cadrul I.N.M.A. Bucureşti – încercări simulate<br />

şi accelerate pe instalaţia tip HIDROPULS; certificarea calităţii din punct de<br />

vedere al securităţii muncii, fiind responsabil de încercări în peste 50 de<br />

lucrări;<br />

1995 – 1998 – Inginer mecanic – S.C. Steffi Import Export S.R.L. –<br />

mentenanţa utilajelor agro-industriale;<br />

1994 – 1995 – Şef secţie S.C. Agromec S.A. Teslui - mentenanţa utilajelor<br />

agricole;<br />

1993 – 1994 – Inginer mecanic – S.C. Avicola S.A. Braşov;<br />

Activităţi de responsabil de proiect la 5 proiecte de cercetare ştiinţifică obţinute<br />

cercetare<br />

prin competiţii naţionale;<br />

colaborator la 4 proiecte de cercetare ştiinţifică obţinute prin<br />

competiţii naţionale;<br />

autor principal sau coautor la 18 lucrări ştiinţifice susţinute la diverse<br />

manifestări în domeniul mecanizării agriculturii şi industriei alimentare,<br />

publicate în reviste de specialitate româneşti şi în volumele cu lucrări<br />

editate de INMA Bucureşti şi alte instituţii;<br />

8 lucrări în domeniul tezei de doctorat, dintre care 5 publicate.<br />

Adresa Str. Mihai Eminescu nr. 44, ap. 2, Braşov, jud. Braşov<br />

Telefon 0727-861-228, 0368-459233<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

Curriculum<br />

vitae<br />

Name PĂUNESCU I. DAN-DORIAN<br />

Birth date and<br />

place<br />

20 February 1963, Bucureşti<br />

Profession Mechanical Engineer<br />

Studies 1978 – 1982 Theoretical High School „Gheorghe Lazăr,<br />

Bucureşti;<br />

1988 – 1993 University <strong>Transilvania</strong> Braşov, Faculty of<br />

Mechanics, section Agricultural Mechanics;<br />

2000 – PhD in „Engineering Sciences”, at the University<br />

<strong>Transilvania</strong> Braşov.<br />

Working place S.C. DORIANSOFT S.R.L.<br />

Professional 2007 – present – Manager – S.C. DORIANSOFT S.R.L. –<br />

activity electronics, computers and computer components online shop<br />

management;<br />

2006 – 2007 – Head of laboratory – S.C. STRAERO S.A. Bucharest<br />

– simulated and accelerated tests on the installation type<br />

Hydropulse;<br />

1999 – 2006 – Head of laboratory – I.N.M.A. Bucureşti – simulated<br />

and accelerated tests on the installation type Hydropulse; quality<br />

certification in terms of job security, being responsible for testing<br />

over 50 works;<br />

1995 – 1998 – Mechanical Engineer – S.C. Steffi Import Export<br />

S.R.L. – agro-industrial machinery maintenance;<br />

1994 – 1995 – Section chief – S.C. Agromec S.A. Teslui -<br />

maintenance of agricultural machinery;<br />

1993 – 1994 – Mechanical Engineer – S.C. Avicola S.A. Braşov;<br />

Research project officer in 5 research projects obtained through<br />

activity<br />

national competitions;<br />

contributor to 4 research projects obtained through national<br />

competitions;<br />

principal author or coauthor of 18 scientific papers<br />

presented at various events regarding the mechanization of<br />

agriculture and food industry, published in Romanian<br />

journals and edited volumes by INMA Bucharest and other<br />

institutions;<br />

6 papers published in the omain of the PhD. thesis.<br />

Address 44 Mihai Eminescu Street , ap. 2, Braşov, Braşov Cir.<br />

Phone 0727-861-228, 0368-459233<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

LUCRĂRI ELABORATE DE AUTOR ÎN DOMENIUL TEZEI DE DOCTORAT<br />

1. Păunescu D., Vlăduţ V. : Cercetǎri privind determinarea şi monitorizarea parametrilor<br />

proceselor de mecanizare a lucrǎrilor agricole, „35 DE ANI DE ÎNVĂŢĂMÂNT SUPERIOR<br />

HUNEDOREAN” SESIUNE DE COMUNICĂRI ŞTIINŢIFICE STUDENŢEŞTI”, Hunedoara –<br />

România, 2004.<br />

2. Păunescu D., Brătucu Gh. : Aspects Regarding the GPS Using for Functional Indices<br />

Monitoring of the Seeders Machines, BIOATLAS 2010 Conference 28-30 May 2010, ISSN: 1844-<br />

8577, pag.176÷179, Braşov - România.<br />

3. Păunescu D., Brătucu Gh. : Complex System for the Tractor Board Monitoring of the<br />

Functional Parameters of the Seeders Machines, BIOATLAS 2010 Conference 28-30 May 2010,<br />

ISSN: 1844-8577, pag.89÷92, Braşov - România.<br />

4. Păunescu, D.,:Stadiul actual şi tendinţe în realizarea echipamentelor pentru mecanizarea<br />

lucrării de semănat, Referat în cadrul programului de pregătire la doctorat, susţinut la <strong>Universitatea</strong><br />

<strong>Transilvania</strong> din Braşov, 2002.<br />

5. Păunescu, D.,: Cercetări privind determinarea şi monitorizarea parametrilor proceselor<br />

de mecanizare a lucrărilor de semănat, Referat în cadrul programului de pregătire la doctorat,<br />

susţinut la <strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> din Braşov, 2003.<br />

6. Păunescu, D.,:Metodica şi aparatura pentru monitorizarea parametrilor proceselor de<br />

mecanizare a lucrării de semănat, Referat în cadrul programului de pregătire la doctorat, susţinut la<br />

<strong>Universitatea</strong> <strong>Transilvania</strong> din Braşov, 2004.<br />

7. Păunescu, D.: Research Regarding Automated Supervision of the Work Process of<br />

Precision Seed Drills, INMATEH, Vol. 28, No.2 /2009, p. 14-17, ISSN 1583-1019.<br />

8. Păunescu D., ş.a.: Cercetări privind generarea formei şi dimensionarea structurilor de<br />

rezistenţǎ ale maşinilor de lucrat solul, Sesiunea Jubiliară de Comunicări Ştiinţifice - REALIZĂRI<br />

ŞI PERSPECTIVE ÎN INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE, ISBTeh 2002, secţ. 1, pag.<br />

150÷153, 2002, ISBN 973-685-410-8, Bucureşti-România;<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

CERCETĂRI PRIVIND MONITORIZAREA LA BORD A PARAMETRILOR<br />

PROCESULUI DE MECANIZARE A LUCRĂRILOR AGRICOLE DE SEMĂNAT<br />

-Rezumat-<br />

Conducător ştiinţific, Doctorand,<br />

Prof.univ.dr.ing Brătucu Gheorghe Ing. Păunescu Dan Dorian<br />

În lucrare se abordează şi rezolvă o problemă esenţială pentru progresul tehnic în domeniul<br />

maşinilor de semănat fabricate în România, respectiv posibilitatea monitorizării la bord a stării de<br />

funcţionare a sistemului tehnic tractor-maşină agricolă şi a indicilor calitativi şi economici ai<br />

procesului de semănat. Sunt studiate teoretic şi rezolvate practic trei soluţii tehnice pentru realizarea<br />

acestei monitorizări şi anume: prin folosirea senzorilor de tip fototranzistor care lucrează în<br />

infraroşu, prin utilizarea GPS-ului şi prin folosirea senzorilor piezoelectrici. S-au conceput două<br />

software prin intermediul cărora semnalele traductoarelor sau cele captate prin GPS să poată fi<br />

folosite la obţinerea în timp real a datelor referitoare la numărul de seminţe încorporate, viteza de<br />

deplasare a maşinii de semănat, suprafaţa însămânţată, norma de seminţe la hectar etc. Aceste date<br />

pot fi vizualizate atât de operatorul agregatului agricol, cât şi de la orice distanţă, dacă se folosesc<br />

echipamentele tehnice şi soft-urile specificate în lucrare. Cercetările experimentale au validat<br />

cercetările teoretice, iar aplicarea acestora la maşinile de semănat este de mare interes pentru<br />

proiectanţii, fabricanţii şi utilizatorii acestora.<br />

RESEARCH INTO BOARD MONITORING OF PARAMETERS<br />

CHARATERISING THE MECHANIZATION PROCESS OF AGRICULTURAL SEEDING<br />

WORKS<br />

-Abstract-<br />

Scientific Coordinator, PhD. Student,<br />

PhD. Professor Brătucu Gheorghe Păunescu Dan Dorian<br />

In the paper is approached and resolved an essential problem for technical progress in<br />

seeding machines area manufactured in Romania, respectively the possibility to monitoring on<br />

board the functioning status for the tractor – agricultural machine technical system and the quality<br />

and economical indices of the seeding process. There are theoretical studied and practical resolved<br />

three technical solutions for achieving this monitoring and namely: by using phototransistor sensors<br />

which works in infrared, by using GPS and by using piezoelectric sensors. There were designed two<br />

software through which the signals of the transducers or the ones captured by GPS can be used to<br />

obtain in real time the data referring to the incorporated seed number, moving speed of the seeding<br />

machine, the seeded area, the adjusted quantity of seed per hectare etc. This data can be visualized<br />

by the agricultural aggregate operator and by others operator situated at any distance if there are<br />

used the technical equipments and the software specified in this paper. The experimental researches<br />

have validated the theoretical researches and applying them to the seeding machines is of great<br />

interest for designers, manufactures and farmers that use this machines.<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe


Cercetări privind monitorizarea la bord a parametrilor procesului de mecaniz. a lucrărilor agricole de semănat<br />

66<br />

Autor: ing.PĂUNESCU I. Dan Dorian Conducător ştiinţific: Prof.univ.dr.ing.BRĂTUCU Gheorghe

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!