pdf romana - Universitatea Transilvania
pdf romana - Universitatea Transilvania
pdf romana - Universitatea Transilvania
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