Recommended
Recommended
More Related Content
Similar to Design and Construction of a High-voltage System to Kill Weeds with a Feedback Mechanism
Similar to Design and Construction of a High-voltage System to Kill Weeds with a Feedback Mechanism (20)
More from J. Agricultural Machinery
More from J. Agricultural Machinery (20)
Recently uploaded
Recently uploaded (20)
Design and Construction of a High-voltage System to Kill Weeds with a Feedback Mechanism
- 1. Research Article Vol. 13, No. 2, 2023, p. 117-133 Design and Construction of a High-voltage System to Kill Weeds with a Feedback Mechanism B. Besharati1 , A. Jafari 1* , H. Mousazadeh1 , H. Navid2 1- Department of Agricultural Machinery Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, University of Tehran, Karaj, Iran 2- Department of Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran (*- Corresponding Author Email: jafarya@ut.ac.ir) https://doi.org/10.22067/jam.2021.70524.1051 How to cite this article: Besharati, B., Jafari, A., Mousazadeh, H., & Navid, H. (2023). Design and Construction of a High-voltage System to Kill Weeds with a Feedback Mechanism. Journal of Agricultural Machinery, 13(2), 117-133. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jam.2021.70524.1051 Received: 28 June 2021 Revised: 30 July 2021 Accepted: 08 August 2021 Available Online: 10 August 2021 Introduction Various methods have been performed to control weeds in the world and the use of herbicides is one of them, but public concerns about human health have changed interest in alternative methods. Thermal methods based on flame-weeder, hot air, steam, and hot water have the potential to control weeds, but due to the high cost are not economical. Electromagnetic waves transfer energy into weeds and finally destroy them. The effect of radiation on plant mutation, high consumption of energy, and human health are problems for this approach. Unlike other methods, electrical energy is an ideal and non-chemical method for weeds. This method applies high voltage to weeds, their roots, and soil so that electric currents pass through them, and the vaporization of the liquid content of weeds kills the weeds. To increase the severity of damage to weeds, the development of a feedback mechanism is required. The ultrasonic sensor measuring physical parameters like plant height is a simple method. Some complex sensing systems include optical sensors such as infrared, and machine vision that require high-speed processors and expensive equipment. In this project, as a simple method, the monitoring of the electrical current passing through weeds was used for developing the feedback mechanism and increasing electric damage to weeds. Materials and Methods In this study, the system consisted of a high-voltage device that generated a 15 kV AC voltage to kill weeds, as well as a feedback mechanism that included a sensor to measure the electric current on the input of the weed killer and identify the presence of weeds and their annihilation. All parts were installed on a robotic platform, and an application on a laptop was connected to it via an access point for navigation and data reception. The system was tested in a greenhouse lab with various weeds. Initially, a test was performed to investigate the effect of high voltage on the weeds and establish relationships between the electric currents passing through weeds and their presence (before and after annihilation). During the test, the system was guided along a path and applied high voltage to kill the weeds. The feedback mechanism was then calibrated based on the extracted data on electric current relations. This allowed the system to detect weeds and their annihilation, enabling it to move to the next target once a weed had been eliminated. After calibration, a comparative test was conducted to evaluate the weed-killing efficiency of the two methods (with and without the feedback mechanism), and the results were analyzed using a t-test with p ≤ 0.01. Results and Discussion The observations indicated that the input electric current on the weed killer was dependent on the electric current passing through weeds. When the high-voltage electrode touched a weed, the electric current passed through it increased, and simultaneously, the high electrical energy destroyed the weed. After the removal of the weed, the electric current rapidly decreased. The average energy consumption per weed plant was estimated to Journal of Agricultural Machinery Homepage: https://jame.um.ac.ir
- 2. 111 ماشين نشریه جلد ،کشاورزي هاي 31 شماره ، 2 تابستان ، 3042 be 250 joules, which can be compared with other methods. The final test comparing the use and non-use of the feedback mechanism revealed significant differences (P < 0.01) between the results obtained with and without the mechanism, demonstrating that the feedback mechanism increased the efficiency of weed annihilation. The sensing system used in the developed feedback mechanism is a simple method that is affected by the electrical resistivity of weeds. As such, it did not mistakenly detect other objects as weeds, unlike an ultrasonic mechanism. Based on these results, monitoring the electrical current passing through weeds proved to be a suitable method for developing a feedback mechanism for the weed killer to identify the presence of weeds and their annihilation. Conclusion The use of high voltage as a non-chemical and alternative method for weed control has shown promising results. The study revealed that measuring the electric current applied to the weed killer was an effective and straightforward approach to developing a feedback mechanism. This mechanism aids in identifying the presence of weeds and ensuring their elimination by intensifying the damage inflicted on them through the application of high electrical energy. To further enhance the efficiency and speed of weed control, future research should consider integrating an automatic guidance mechanism with the weed killer. Keywords: Annihilator, Electric current, High-voltage, Identification, Weed
- 3. ،همکاران و بشارتی علف نابودي براي باال ولتاژ سامانه ساخت و طراحی بازخوردي سازوکار با هرز هاي 111 مقاله پژوهشی جلد 31 شماره ، 2 تابستان ، 3042 ص ، 311 - 331 علف نابودی برای باال ولتاژ سامانه ساخت و طراحی بازخوردی سازوکار با هرز های بشارتی بهرام 3 جعفری علی ، 3 * ، موسی حسین زاده 3 ، نوید حسین 2 :دریافت تاریخ 70 / 70 / 0077 :پذیرش تاریخ 00 / 70 / 0077 چکیده ،پژوهش این در سامانه ای شامل ی ک افزاینده 00 ک ی لو ولت ی برا ی ب از ی ن علف بردن ها ی و هرز ی ک سازوکار بازخوردی علخف تشخیی برای و هخرز از استفاده با آن نابودی پایش جر ی ان الکتر یکی علف نابودگر مصرفی هرز ماش گروه در ی ن ها ی کشاورز ی پرد ی س کشاورز ی طب منابع و ی ع ی تهران دانشگاه (سال 0911 .شد داده توسعه ) اجزا ی این س امانه رو بر ی ی ک سکو ی ربات ی ک خودگردان شد نصب که ب را اطالعات ی ن نرم افزار رایانه ای و سخامانه انتقخال م ی .داد شواهد طبق هنگام ی الکترود که باال ولتاژ علف های م لمس را هرز ی جر ،کرد ی ان افزا ی ش ی ا فته و نابود از پس ی علف ها ی هر جر ،ز ی ان م کم ی .شد هرز علف یک برای مصرفی انرژی متوسط 007 سخازوکار ،مصرفی جریان مقدار مبنای بر .شد زده تیمین ژول بخازخوردی بخرای دریافخت و تشخیی علف نابودی از بازخورد شد واسنجی هرز های . آزمایش سخازوکار از اسختفاده عخدم و اسختفاده کخاری لالخت دو کنتخرل کخارایی مقایسه برای نهایی های سازوکار این از استفاده که شد مشی و شد انجام بازخوردی معن شکل به ی دار ی کارا می افزایش را هرز علف نابودگر یی .دهد واژه ها ی کل ی د ی : الکتریکی جریان ، تشیی ، نابو ،هرز علف دگر باال ولتاژ ، مقدمه 1 2 افزا ی ش جمع ی ت پ در و ی برا تقاضا آن ی افزا ی ش زم بازده ی ن هخا ی کشاورز ی و زیر سطح اهم تخا اسخت شخده باعخ محصول کشت یخ ت علف کنترل ها ی ب هرز ی ش پ از ی ش افزا ی ش ی ابد گ هرز علف . ی اه خاص مشیص و ی ن ی ست بخه بلکخه ،باشد هرز علف ًاذات که دل یخ ل غ یخ ر مفیخد ز و ضرر ،بودن ی ان ناش ی از انتظار برخالف و است ناخواسته ًالکام آن مزرعه در کشاورز یخ ا مخ نمخو و رشخد گلیانخه ی کنخد ( Paap, 2014 ) . علف ها ی هرز آب شامل رشد منابع سر بر ، عنا صر غذا یی نخور و خاک خورش ی د گ با ی اهان زراع ی رقابت می کننخد و ًالمعمخو گ بخه نسخبت یخ اه اصل ی سر رشد ی ع ،تخر بخذر تعخداد و کمتخر توقخع ها ی ب ی شختر ی دارنخد . آن همچنین ها مانخدگار ی ز عمخر طخول و یخ ادتر ی دارنخد و نت در ی جخه به دل ی ل زمخ بازده افت به منجر میرب اثرات ی ن زراعخ ی مخ ی شخوند . در 0 - ماشین مکانیک مهندسی گروه فنخاوری و مهندسخی دانشخکده ،کشخاورزی هخای ایران ،کرج ،تهران دانشگاه ،طبیعی منابع و کشاورزی پردیس ،کشاورزی 0 - ایران ،تبریز ،تبریز دانشگاه ،کشاورزی دانشکده ،بیوسیستم مهندسی گروه *( - :مسئول نویسنده Email: jafarya@ut.ac.ir ) https://doi.org/10.22067/jam.2021.70524.1051 موارد ی علف ها ی دل به هرز ی ل توانا داشتن یی بقا ی ز ی اد روش با هخا ی معمول ی نمخ نابود مبارزه ی شخوند ( Slaughter, Giles, & Downey, 2008 ) علف کنترل و لذف . ها ی ن هرز ی ازمند سرما ی ه گذار ی بیش در تجه ی ،زات ن ی رو ی انسان ی علف و کش افزا که است ها ی ش هز ی نه تول یخ د زراع محصوالت ی پ در را ی مبارزه .دارد ی ا درجه ،کنترل ا ی مد از ی ر ی ت علف ها ی م هرز ی باشد فراوان آن در که ی علف ها ی لد در هرز ی باشد برا که ی گ ی اه اصل ی مزالمت ی ا ی جاد ن کن و محصول بازده افت باع و د مانع عمل ی ات کشاورز نشود ی ( Utstumo et al., 2018 ) . از استفاده ترکیبات ش ی م ی ا یی از یکی روش های را ی ج برا ی مبخارزه علف با ها ی کخ است هرز میربخ اثخرات ه ی ز تنخو ،خخاک بخر ی سخت ی ، آب ها ی ز ی رزم ی ن ی ، انسان سالمت و به کل طور ی بر زنجیره غذا یی دارد همچن و ی ن برخ در ی م باع موارد ی شود گ کخه ی اهخان مخاده بخه هخرز ش ی م ی ا یی شوند مقاوم نگرانخی . هخای عمخوم ی مخورد در آن از اسختفاده ، را محققان عالیق روش به ها ی جا ی گز ی ن تغ یی ر داده است ( Peltzer et al., 2009 ) . د از ی گر روش ها ی ف کنترل ،مبارزه ی ز ی ک ی علف ها ی هخرز گاوآهن از استفاده با د ،ها ی سک ،ها وج ی ن کخن هخا ی سخا و دوار ی ر ادوات مکان ی ک ی کشخاورز ی وجخ .اسخت ی ن ف ی ز ی کخ ی مکخان ابخزار بخا ی ک ی تنهخا علف ها ی قطع را هرز ی ا جاب ه م جا ی کند بنابرا و ی ن مجخدد رشخد امکان ماشين نشریه کشاورزي هاي https://jame.um.ac.ir
- 4. 121 ماشين نشریه جلد ،کشاورزي هاي 31 شماره ، 2 تابستان ، 3042 دارد وجود . کوتاه در ا ،مدت ی ن روش م ها ی علف رشد توانند ها ی را هرز متوقف ی ا دهند کاهش درازمخدت در ولخی آن مخ هخا ی جمع تواننخد یخ ت علف ها ی افزا را هرز ی ش و دهند برای محصول اصخلی مشخکل ایجخاد کنند ( Bond & Grundy, 2001 ) . روش در کنترل ز ی ست ی 0 ًالمعمخو ، از دشمنان طب ی ع ی علف هرز های لش چون ،رات قارچ و ،هخا یخ روس ،هخا باکتر ی ،ها ب ی مهرگخان مهخره و بخرا داران ی بخا مبخارزه آن هخا اسختفاده م ی کنند تراکم و علف هرز های اقتصاد سطح در را ی مخ نگخه ی دارنخد . عده ا ی عده و موافق ا ی ا میالف ی ن مخ مبارزه روش ی باشخند موافقخان . ا در که معتقدند ی ن ش مواد از روش ی م ی ا یی نمخ اسختفاده ی شخود فقخط و ی ک بار برا لشرات پیش ی علخف بخا مبارزه هخا ی کخاف هخرز ی .اسخت ا میالفان ی ن م روش ی گو ی ند مبارزه که زیستی روش به علف ها ی هرز نم نابود ًالکام را ی کند کنترلخ عوامل و ی بخرا ی در اسختفاده روش ایخن نا ی اب است ( Morin, 2020 ) . شعله افکن ی ن ی ز برخخ در ی بخرا مخوارد ی ر محصوالت د ی ف ی مخ که است شده استفاده ی جخا توانخد ی گز ی ن ی بخرا ی علف سموم کش علف نابودی در جخوان هرز های .باشخد روش ایخن در ما سوخت ی ع ی ا گاز ی ز ی اد م استفاده ی شود انرژ هدررفت و ی به را دنبال دارد و رد به شعله نشت امکان یخ ف گ ی اهخان اصخل ی و دارد وجخود لخذا اهم لائز شعله سطح کنترل ی ت .است همچنین به ر ی شه علف ها ی هرز صدمه نمخی وارد ای شخود مجخ رشخد کخه مخی میسخر را گیخاه دد سخازد ( Slaughter et al., 2008 ) . روش ها ی لرارت ی علف کنترل ها ی هرز مبتن ی آب و بیار ،هوا بر داغ روش ها ی جا ی گز ی ن ی بخرا ی جلخوگ ی ر ی از آتش به مربوط خطرات سوز ی شعله افکنی همخان انخدازه بخه و هستند روش در و کنترل مد ی ر ی ت علف ها ی موثر هرز می باشخند مخوارد در . ی علف از استفاده که ن مجاز کش ی ست ی ا روش ها ی د ی گر کم اثرات تخری دارند می روش توانند .باشد جایگزینی های بخه اما دل یخ ل اتخالف انخرژی باال لرارتی هز و ی نه اول ی ه سرما ی ه گذار ی برا ی ساخت صرفه به مقرون ن ی سخت ند ( Rask & Kristoffersen, 2007 ) . الکترومغناط امخواج ی سخ ی انرژ با ی مخا ماننخد بخاال ی کروو ی و مخادون ، اشخعه و قرمخز مخاورا ء بخنفش م ی دما توانند ی علف ها ی افزا را هرز ی ش دهند و آن ها را ب از ی ن ببرنخ .د ا ی ن ه تشعشعات ی چ گونه باقی مانده شخ ی م ی ا یی نمخ خخاک در ی گذار نخ د و آتش خطر سوز ی ندارند . روش این گرچه ی ک غ روش ی ر ش ی م ی ا یی برا ی مد ی ر ی ت علف ها ی ه رز انرژ مصرف اما است ی دل به ی ل انتقالی لرارت به ز خاک ی اد اقتصاد هنوز و است ی نمی همچنین .باشد تأث ی ر اشعه بخر جهش ژنی گ ی اهان انسان سالمت و مواردی از م باع که است ی شود راه ی مناسب برا ی مد ی ر ی ت علف ها ی نباشخد هرز ( Astatkie et al., 2007 ) . علف به رساندن آسیب برای لیزر نور از استفاده یکی هرز های روش از دیگر متمرکز و باال انرژی چگالی دارای که است لرارتی های روش سایر به نسبت کمتری هدررفت و است .دارد لرارتخی ها لخذف زا بیش ی ش ی گ ی اه لیزر توسط ، گ رشد کاهش باع یخ اه مخ ی شخود در و 1- Biological control برخ ی کشنده اثرات موارد ا ی رو ی گونه ها ی علف ها ی دارد هخرز ولخی پژوهش داد نشان ها است ه پرتودرمخان کخه ی ل بخا یخ زر مخ ی توانخد رشخد علف ها هرز ی ب عقب به را ی اندازد آن اما بخ از ًالکخام را ها ی ن نمخ ی بخرد ( Marx, Barcikowski, Hustedt, Haferkamp, & Rath, 2012 ) . انخرژ امروزه ی الکتر یکخی کخاربرد هخا ی وسخ ی ع ی صخنا در را ی ع اختص خود به میتلف .است داده اص ا ی ده از استفاده این انرژ ی برا ی از ب ی ن علف بردن ها ی چند به هرز ی ن پ سال دهه ی ش بر م ی گردد برخخ . ی از اسخختفاده معتقدنخخد پژوهشخخگران از آن یخخ ک ا راه یخخ ده ،آل محخخ ی ط ز ی ست خواه غ و ی رش ی م ی ا یی برا ی علف کنترل هخا ی .اسخت جخوان هخرز جر ی ان ر بر باال ولتاژ ی شه تاث ی ر م ی گذارد محدود را مجدد رشد امکان و م ی سازد . ا ی ن ه روش ی چ گونخه مخواد شخ ی م ی ا یی محخ بخه را ی ط ز ی سخت و زنج ی ره غذا مواد یی نم منتقل ی کند خاک در مضر مواد اختالط باع و ی ا ا ی جاد فرسا ی ش نم ی شود تبد ی ل انرژ شدن ی تنها لرارت به باال ولتاژ ا با ی جاد مقاومت الکتر ی ک ی مسخ در هخرز علخف بوتخه ماننخد ی ر جر یخ ان الکتر ی ک ی ا ی جاد م ی شود شعله روش مانند و افکن ی ن ی از ا به ی جخاد شخعله آتش و لرارت نشت امکان و ندارد سوز ی م شدت آن به ی سر نم ی باشد . ب سخهولت هخرز علخف نخابودگر ابخزار کنترل و توان انتقال ی شختر ی در مقا ی سه روش با ها ی د ی گر کمتر لجم ابزار و دارد ی م اشغال را ی کنخد ( Vigneault & Benoît, 2001 ) . پژوهش در از متعددی های انخرژ ی الکتر ی ک ی برا ی نابودی علف ها ی است شده استفاده هرز نیسختین در . ،پژوهش انرژ از ی باال ولتاژ ولتاژی (سطح 0 و 00 )ولت کیلو بخرا ی از ب ی ن علف بردن ها ی هرز به .شد استفاده بیشختر ولتخاژی نرخ که طوری علف در را بیشتری نابودی سرعت و شدت .کخرد ایجاد هرز های ا یخ ن تحق ی ق علف کنترل که داد نشان ها ی هرز یخ ک رو ش سخر ی ع قابخل و با رقابت روش های ش ی م ی ا یی است ( Diprose, Benson, & Willis, 1984 ) . روبات یک از تحقیقی در دارا ی ی ک الکترود ولتاژ با تیل ی ه 00 علف نابودی برای کیلوولت ماشخین سخامانه یخک همچنین و هرز های علف تشیی برای بینایی .شخد اسختفاده کخاهو محصول در هرز های سامانه این ب از به قادر ی ن علف همه بردن ها ی هرز جوان امخا ،بود بخه علف ها ی بخزر هرز نخوع فقخط تخر ی آسخ ی ب بخر بخه وارد هخا کخرد ( Blasco, Aleixos, Roger, Rabatel, & Moltó, 2002 ) در . ولتاژهخای بخا الکتریکی تیلیه از دیگر پژوهشی 0077 و 0077 ولخت برای علف کنترل ها ی محصو در هرز ل سو ی ا اسختفاده بخازده کخه شخد داد افخخزایش را محصخخول ( Brighenti & Brighenti, 2009 ) . در پژوهشی دیگر علف ها ی رو جخوان هخرز ی تیتخه آزمایشخگاهی قخرار گرفت ند جر و ی ان توسط الکترود ها ی مس ی بوته در بوته .شد برقرار ها ها ولتاژ تحت ها ی 077 ، 077 و 977 ولت ی طخ در ی زمخان هخا ی میتلخف تحت اثر الکتریکی انرژی نتخا .گرفتنخد قرار ی ج بخا کخه کخرد مشخی افزا ی ش اثر زمان ی ا تغ ،ولتاژ مقدار ییخ رات معنخادار ی نخابود تعخداد در ی بوته مشاهده ها می شود ( Sahin & Yalınkılıc, 2017 ) .
- 5. ،همکاران و بشارتی علف نابودي براي باال ولتاژ سامانه ساخت و طراحی بازخوردي سازوکار با هرز هاي 121 به الکتریسیته از استفاده روش پخژوهش مطالعه مورد روش عنوان م نظر به ی رسد ن ی ازمند تجه ی زات جخانب ی کنترلخ و ی اسخت بتوانخد کخه فرا ی ند علف نابودی هرز های را به موضع صورت ی ا نجام دهد درصخد تا نابود ی علف ها ی افزا هرز ی ش ی ابد .نشخود اتالف انرژی همچنین و بخا ا به توجه ی ن که باید سامانه ها ی علخف کخش ، پوشخش گ یخ اه ی را زنخده قرار هدف دهند تبد باع و ی ل گ توده ی اه ی غ بخه زنخده ی رزنخده ،شخوند بررس ی روش ها ی میتلف تشی ی پوشش گ ی اه ی مخ ی توانخد کمکخی برا ی پیش پژوهش این برد ساده .باشد تشخیی بخرای سخازوکار ترین بخا کخه است متغیر مقاومت یک به متصل آونگی میله ،گیاهی پوشش ایجخاد را پوشش آن لجم با متناسب ولتاژ گیاهی پوشش روی لرکت مخخخی کنخخخد ( Ehlert, Hammen, & Adamek, 2003 ) . در پژوهش به نیز فراصوت عناصر هایی بخه شخد گرفته کار بخا کخه نحخوی ا ارسال مو ا بوته سمت به فراصوت ج ها و سپس ا دریافت مخو ا بازتخاب ج ی فراصوت لسگر توسط داده اسختیراج و توصخیف ،آن از لاصخل هخای ف مشیصات ی ز ی ک ی بر اندازه مانند بوتخه ارتفا و ها هخا گردیخد مهیخا ( Legg & Bradley, 2020 ) . روش از استفاده دیگر های لسخگرها ی نور ی مادون اشعه لسگر مانند ط و قرمز ی ف ها ی نزد ی ک ،آن به لیدار 0 ، ماش ی ن ب ی نا یی و ی ا ترک ی ب ی آن از م ها ی باشد گ بوته . ی اه مقا در زنده ی سخه غ اجسام با ی رزنده (گ ی اه گ ،پژمرده یخ اه )خخاک و مخرده امخواج طخول در بازتخاب ی خی خمعن خاوت ختف خه خک دارد داری دل بخه خ خی ل ا خ خی ن و ی خ خژگ ی ،خاص خخ ط ی ف سنج ی مخادون اشخعه اشخعه و قرمخز هخا ی نزد یخ ک بخرا آن بخه ی تشیی گ پوشش ی اه ی اسخت گرفتخه قرار توجه مورد ( Dworak et al., 2013 ) . لسگر نور ی ل ی دار تابان با ی دن نور ل ی ،زر گیخاهی پوشش در پا میتلف جهات ی ش اندازه و گ ی ر ی مخ ی روش ماننخد روش ایخن .شخود فراصوتی ف مشیصات ی ز ی ک ی مخی ارائه را جهخات در چخون ولخی دهخد می انجام پایش میتلف دارد برتری آن به نسبت شود ( Yuan et al., 2018 ) . گیاهی پوشش از تصویرسازی برای بینایی ماشین مواردی در است شده استفاده ول ی بخاال نخرخ تخراکم علت به ی داده هخای لسخگر تصو ی ر عمل در ی ات ها ی سیت به ،برخط پردازش و افزار و پرسخرعت گر پرهز ی نه ن ی ازمند ( هستند Birrell, Hughes, Cai, & Iida, 2020 ) . کل لالت در ی روش ها ی ساده روش بر تر ها یی هزینه پر و پیچیده اولو ی ت .دارند فرآیندی و لسگر طرفی از م ی توانخد از کنتخرل کخارایی ا بازخورد هرز علف ی جاد داده که کند ها ی در ی افت ی مربوطخه لسخگر از تشی امکان ی گ ی اه به زنده از را مرده مه برخط صورت یخ ا سخازد در و ساده از لال عین سیت و پردازش سازوکار ترین با .باشد برخوردار افزار علخف نابودی عملیات پایش برای یادشده الزامات به توجه هخرز هخای ولتخاژ نخابودگر یک توسعه پژوهش این هدف ،الکتریکی انرژی توسط علف باال بخازخوردی سخازوکار .اسخت بخازخوردی سخازوکار دارای هخرز توسعه اندازه از یافته ول منبخع مصرفی الکتریسیته جریان گیری بخاال تخاژ 1- LIDAR (Light detection and ranging) می استفاده .کند پایش را آن نابودی و هرز علف بوته وجود بتواند تا کند موادوروش ها اتارت سا ا اصا ی اتد نا گر ا ا ع ات ها ی ار ها ت ات سا ات دا ی ا دت طرح واره برای اصلی نابود گر علف باال ولتاژ های سخازوکار بخا هرز بازخورد ی شکل در 0 نما ی ش آزمخا و ساخت .است شده داده ی ش ایخن هرز علف نابودگر ماش گروه در ی ن ها ی کشاورز ی پرد ی س کشخاورز ی و طب منابع ی ع ی (سال تهران دانشگاه 0911 شخد انجام ) اسخت ه . ایخن در سامانه اصل عامل ی نابود ی علف های ولتاژ هرز 00 ک ی لو ولت ی کخه است توسط س دو از الکترودها مت به هرز علف بوته مخی اعمال یخ .شخود ک جر سمت ی ان طر از ی ق د عدد دو ی سک زم (الکترود ی ن نفخوذ خخاک به ) م ی کند همپوشان التمال تا ی جر ی ان ب ی شتر باشد و د سمت ی گر جر یخ ان طر از ی ق هوا الکترود یی م بوته سمت به )باال ولتاژ (الکترود ی رسخد بخا . فاصله ا ی ب که ی ن هخوا الکترود و بوته یی الکتر قخوس دارد وجخود ی کخ ی ا ی جاد م ی شد هرز علف و می نابود شخود ابتخدا در . ی از مجموعخه یخ ک افزا ماژول ی نده (ا ی نورتر 0 007 وات ،ی 07 مربعی پالس کیلوهرتز استفاده ) شد ا . ی ن ماژول 00 جر ولت ی ان مستق ی م به را 077 جر ولت ی ان متناوب تبد ی ل م ی کند . در بعد مرلله ی برا ی افخزا ی ش افزا تخرانس ،ولتخاژ ی نخده خوئ خ(س خاال خب خاژ خولت ی چ ی نگ 9 000 جر خداکرر خل خا خب وات خ خی ان خ خخروج ی 97 م ی ل ی آمپر ولتاژ ،) 077 ولتخاژ بخه را متنخاوب ولخت ًاتقریبخ 00 ک ی لوولخت متناوب تبدیل مخ ی کنخد ا . یخ ن نخو افزاینخده بیخش وجخود علخت بخه پ ی ش افزا ی ش ی الکترون ی ک ی نو از سوئ ی چ ی نگ مبتن ی ن بر ی مخه هخاد ی ، از کمتر وزن ی ترانس نو به نسبت ها ی سخ ی م پ ی چخ ی و اسخت برخخوردار باالتر بازده ی آن به نسبت هم .دارد ها برا ی پایش و بازخوردی سازوکار ایجاد جر ی ان مصخرف ی مجموعخه افزا ی نده جر لسخگر مخاژول از ،باال ولتاژ یخ ان ( الکتریسخیته ACS712 ) استفاده شد ا . ی ن از ماژول یک تراشه و عدد دو خخازن ف ی لتخر نخو ی ز گیر تشک ی ل قابل کخه است شده یخ ت انخدازه گ یخ ر ی جر یخ ان هخا ی مسختق ی م و جر لداکرر تا متناوب ی ان 97 .دارد را آمپر ساده علت به تحلیل بودن تر شخده نصب ابتدایی بیش در ماژول ،متناوب به نسبت مستقیم جریان تراشه .است و از ی ژگ ی هال اثر 0 برا ی اندازه گ ی ر ی جر یخ ان الکتریسخیته م استفاده ی کند و جر مقدار ی ان عبور ی از تبد آنالو ولتاژ به را خود ی ل م ی کند د به آنالو مبدل بیش به اتصال با که ی ج ی تال م ی ،کروکنترلخر تبد و خواندن قابل ی ل عدد مقدار به ی جر ی ان الکتریسیته م ی شخود بخا . پا ی ش جر ی ان مصرف ی بخاال ولتخاژ مجموعخه ، تشخیی هخرز علخف و نابود ی ی ا نابود عدم ی آن م فراهم ی شود . 2- Inverter 3- Switching transformer 4- Hall effect
- 6. 122 ماشين نشریه جلد ،کشاورزي هاي 31 شماره ، 2 تابستان ، 3042 شکل 1 - طرح اصل واره ی علف باال ولتاژ نابودگر بازخورد سازوکار با هرز ( ی 0 - ،جریان لسگر ماژول 0 - افزا ماژول ی نده 077 ولت ،ی 9 - ترانس افزا ی نده 00 ک ی لوولت ،ی 0 - ولتاژ الکترود باال ، 0 - علف هرز ، 0 - )زمین الکترود Fig.1. The main scheme of the high-voltage weed killer with the feedback mechanism (1- Electric current sensor, 2- 200V booster module, 3- 15kV booster transformer, 4- High voltage electrode, 5- Weed, 6- Ground electrode) شکل 2 - الکتر مدار ی ک ی برا معادل ی نابود گر علف و هرز الکتریکی جریان لسگر ( 0 - جر لسگر ماژول ی ،ان 0 - )باال ولتاژ افزاینده مجموعه Fig.2. The equivalent circuit for the weed killer and the electric current sensor (1- Electric current sensor, 2- High voltage booster set) الکتر مدار ی ک ی طرح برای معادل اصلی واره سامانه (شخکل نابودگر 0 ) ، شکل در 0 تصو به ی ر کش ی ده ماه بخه توجه با .است شده یخ ت مخدار ،الکتریکی ا لالت در ی ده آل توان ورود ی ( in ) و توان خروجخ ی ( t ) مجموعه در افزاینده برابر باال ولتاژ می باشد ول ی در واقعی لالت اتالف ( توان l ss مغناطیسی و لرارتی ) د وجود اشته نم کامل بازده و ی باشخد ( رابطه و 0 :است برقرار ) ( 0 ) in t l ss بخا ،اسخت اتالفخی و خروجخی تخوان از متأثر ورودی توان بنابراین صرف رابط اتالفی توان از کردن نظر ه ( 0 می بیان ) :شود ( 0 ) in t رابط ،ورودی ولتاژ اعمال با و ه ( 0 عبخوری الکتریکی جریان طبق ) ( لسگر از s ( هرز علف و ) w رابط ،آن به اعمالی باالی ولتاژ و ) ه ( 9 ) می تشکیل را :دهد ( 9 ) 00 s 00 07 9 w رابط به توجه با ه ( 9 ) جر ی ان لسخگر از عبوری الکتریکی از متخأثر جر ی ان بنابراین و است هرز علف از عبوری الکتریکی رابط ه ( 0 تعریف ) می :شود ( 0 ) s w شکل الکتریکی مدار طبق 0 علخف از عبخوری الکتریکخی جریخان ( هرز علف الکتریکی مقاوت برآیند به هرز w ( خخاک ،) s هخوای و ) ( آزاد a رابط و است وابسته ) ه ( 0 ) کخه t الکتریکخی مقاومخت آن در می بیان ،است برآیند :گردد ( 0 ) w t زمانی هخرز علخف بوته روی ثابت موقعیت در باال ولتاژ الکترود که می ،است توان a و s دانست ثابت مقداری را و رابط ه ( 0 تشکیل را ) :داد ( 0 ) w w رابط از استفاده با ه ( 0 رابط و ) ه ( 0 رابط ،) ه ( 0 می تشکیل ) :شود ( 0 ) s h w رابط طبق ه ( 0 لسخ از عبخوری الکتریکی جریان ) مقاومخت بخه گر خروجی 12V 1 5V Out 2 3 4 5 6 15 kV 2 1 12V
- 7. ،همکاران و بشارتی علف نابودي براي باال ولتاژ سامانه ساخت و طراحی بازخوردي سازوکار با هرز هاي 121 انخدازه بخا و بخوده وابسخته هخرز علف الکتریکی جریخان مقخدار گیخری می اطال آن نابودی و هرز علف وجود از سامانه ،الکتریکی در و یابخد می تشکیل آن برای را بازخوردی سازوکار یک لقیقت .دهد سک ی ان گر ا دتتیک برا ی آزما انجام ی ش ها ی نابود ی علف بخه و باال ولتاژ با هرز دسخت داده آوردن ها یی واسخنج انجام جهت ی بخازخوردی سخازوکار ، سخکو ی روبات ی ک خودگردان شکل 9 کل شکل .شد ساخته ی شخب سخکو ی ه م یخ ز چهارپا ی ه چرخ تمام و است دار ی تجه ی زات الکترون ی ک ی مکان و ی ک ی م ورد ن ی از رو بر ی طرال .است شده سوار آن ی به نحو ی گر صورت اسخت فته فضا لداکرر که ی خال ی ز ی ر ی مه سکو ی ا شده باشد تا ب بخاال از توانخد ی علف سر ها ی بخرا .کنخد لرکخت هرز ی قخوط از سخکو سخاخت ی هخا ی آلوم ی ن ی وم ی ابعاد به 90 × 90 م ی ل ی متر و 90 × 07 م ی ل ی متر اسختفاده شخد . اتصاال ت قوط ی ها ی آلوم ی ن ی وم ی پ توسط ی چ ها ی آلن شماره 0 براکت و تأمین گردیده که مناسب استحکام از ی برخوردار است سخکو ارتفا . 97 سانت ی ،متر عرض و طول آن 00 سانت ی متر می باشد . دارا سکو ی چهخار پالست چرخ ی ک ی فلز بوش با ی قطخر به 07 سخانت ی متخر عخرض و 0 / 0 سانت ی متر چرخ .است ها ی عقب ی به فرمخان و دوران آزاد صخورت گ یخ ر ی داشته ول ی چرخ ها ی جلو یی این قابل یخ ت را ندا شخته دورانخ لرکخت و ی دنخده موتور از را خود ا ی 00 ولتخ ی ( JGY-370 در ) ی افخت مخ ی ک ردنخ د . فر مان گ ی ر ی دورانخ لرکخت شخدن معکخوس بخا دستگاه ی موتورهخا ی دنده ا ی (موتورهای چرخ به متصل ها ی جلو )یی هخم بخه نسبت انجخام م ی شد . لداکرر بدون سرعت و گشتاور به موتورها بار ترت ی ب برابر یخ ک ن ی وتن متر و 17 دق بر دور ی قخه اسخت فلخز دنخده سخروموتور عخدد دو . ی ( MG995 برا ) ی پا و باال یی ن م بردن ی له ولتا الکترود ژ باال شد استفاده . لداکرر بدون سرعت و گشتاور بخه سخروموتورها بخار ترت یخ ب برابخر 9 / 0 ن ی وتن متر و 07 دق بر دور ی قه می باشد کل طول . ی ،باال ولتاژ الکترود 90 سانت ی متر آن مؤثر طول و 00 سانت ی متر افزا .است ی نخده در بخاال ولتخاژ جلو ی نصب دستگاه گردیده ولتاژ و 00 ک ی لوولت ی کابخل توسط را هخا ی د ی الکتر ی ک الکترود به باال ها ی زم ی ن مخ باال ولتاژ الکترود و ی رسخاند . آزما انجام زمان در ی ش ،ها زم الکترود ی ن با بخا باال ولتاژ الکترود و خاک علف های تماس در هرز بود . الکترون مدارات ی ک ی سامانه ا ماژول شامل ی نترنت اش ی اء ( Wemos D1 mini V2 م ،) ی کروکنترلر ( Atmega328p راه و ) موتورهخا انخداز ی خده خدنخ ا ی ( L298N خه خجعبخ در ) خردازش خپخ ( خکل خشخ 0 - a ) خاد خابعخ خه خبخ 0 / 07 × 0 / 0 × 0 / 9 سانت ی متر شخد نصخب سخا و ی ر ا ماننخد مخوارد ی ،نخورتر جر لسگر ی ان الکتریکی ( ACS712 ماژو ،رله ،) ل ها ی تغذ ی ه شخارژر و باتر ی تغذ جعبه در ی ه ( شکل 0 - b ) ابعاد به 00 × 07 × 0 سانت ی متخر قخرار .گرفت شکل 3 - سکو ی بازخوری سازوکاز با هرز علف نابودگر برای خودگردان روباتیک ( 0 - افزا ی نده باال ولتاژ ، 0 - پردازش جعبه ، 9 - تغذ جعبه ی ،ه 0 - باتر ی ، 0 - ،سروموتور 0 - دنده موتور ا ،ی 0 - باال ولتاژ الکترود ، 0 - زم الکترود ی ن ، 1 - کل ی دها ی خاموش و روشن ، 07 - ف ی وز ، 00 - راه دکمه اندازی )مجدد Fig.3. The self-propelled robotic platform of the weed killer with the feedback mechanism (1- High-voltage booster, 2- Processing box, 3- Supply box, 4- Battery, 5- Servo motor, 6- Gear motor, 7- High-voltage electrode, 8- Ground electrode, 9- on/off switches, 10- Fuse 11- Restart button) 1 5 7 3 4 6 2 10 4 8 9 11
- 8. 121 ماشين نشریه جلد ،کشاورزي هاي 31 شماره ، 2 تابستان ، 3042 شکل 4 - ( a تغذیه جعبه ) ( 0 - نما ی جانب ی ، 0 - ورود جک ی 00 ولت ، 9 - م نشانگر ی زان باتر شارژ ی ، 0 - جر لسگر ماژول ی ،ان 0 - افزاینده ماژول 00 به ولت 007 ولت ، 0 - رله ماژول ، 0 - باتر شارژ ماژول ی ، 0 - کل ی د سه لالته ، 1 - کل ی د ،دولالته 07 - ف ی وز ) ، ( b ( پردازش جعبه ) 0 - نما ی جانب ی ، 0 - کل ی د راه انداز ی ،مجدد 9 - راه ماژول ،موتور انداز 0 - رگوالتور 0 ولت ، 0 - م ی کروکنترلر Atmega328p ، 0 - کر ی ستال نوسان ساز 00 ،مگاهرتز 0 - ا ماژول ی نترنت اش ی اء Wemos D1 mini V2 ) Fig.4. (a) Supply box (1- Side view, 2- Input jack, 3- Battery charge indicator, 4- Electric current sensor module, 5- 12 to 220V booster module, 6- Relay module, 7- Battery charging module, 8- Tri-state switch, 9- Two-state switch, 10- Fuse), (b) Processing box (1- Side view, 2- Restart button, 3- Motor driver module, 4- 5V regulator, 5- Atmega328p microcontroller, 6- 16 MHz crystal oscillator, 7- Wemos D1 mini V2 IoT module) باتر عدد دو ی اس ی د ی شارژ قابل 0 ولت 0 ( آمپرساعت Euronet NP7-12 ابعاد به ) 00 × 0 / 1 × 0 / 0 سانت ی متر تعب سخکو طخرف دو در یخ ه پا .شد ی انه ها ی ا ی ن باتر دو ی به سر صورت ی متصخل هم به و هسختند خاژخولت 00 تول را ولخخت یخخ د مخخ ی خدخکنن الکترون خداراتخم . ی کخخ ی در برابخخر جر ی ان کش ی ب ی ش ف توسط لد از ی وز م محافظت ی شوند کل عخدد دو . یخ د تغذ جعبه در ی ه است موجود کخه کل یخ د سخه بخرا لالتخه ی کخردن شخارژ کل کردن خاموش ،دستگاه ی است آن کردن روشن و و کل یخ د دولالتخه برا ی کردن روشن و خاموش باال ولتاژ مجموعه شخده داده اختصخاص خت خاس دو خین خهمچن و کل خدد خع خ خی د خار خفش ی خرا خب ی راه خداز خان ی خدد خمج م ی کروکنترلر ا ماژول و ی نترنت اش ی اء به .است شده گرفته کار معمت ی پ ی کره دند ی ن الکرر ی ک ی طرح کل واره ی معمار از ی تجه ی زات و الکتر مدار ی ک ی برا ی نابودگر علف هرز در شکل 0 نشان دا د است شده ه پردازش . کنتخرل و داده بخر م عهده ی کروکنترلر Atmega328p داده پخردازش سرعت .است در هخا ا ی ن کر توسط تراشه ی ستال خارج ی 00 تأم مگاهرتز ی ن م ی شود ت . راشخه لودر بوت با 0 هسته آرد ی نو 0 برنامه ر ی ز ی بخرای را الزم عملیخات تخا شد دهد انجام پژوهش پیشبرد . تراشخه ایخن همچنین ا مخاژول بخا ی نترنخت اش ی اء دارا ی ارتباط پروتکل ی سخر ی ال اسخت موتورهخای . بخه پیشخروی راه ماژول ( انداز L298N عخدد دو از مخاژول این تراشه .هستند متصل ) پل قدرتی 9 می بهره .برد ا ی ن م با اژول مدوالس ی ون پهنخا ی پخالس 0 بخه بخه اعمخالی ولتخاژ مقخدار دریافتی پالس با و است متصل میکروکنترلر آن دورانی سرعت نهایت در و موتورها مخی کنتخرل را هخا جهخت .کنخد تغییخر موتورهخا بخه الکتریکخی جریخان جهخت تغییخر با هم را چرخش می دهد . کنترل بنابراین فرمخان و پیشخروی سرعت بخه گیخری صخورت نرم می انجام افزاری باال برای سروموتور عدد دو .شود هخم الکتخرود بخر به شیوه مدوالس ی ون پهنا ی پالس سرو چرخش زاویه کنتخرل را موتورها می ارتفا در بتواند میله تا کنند علخف باالی در میتلف های هخای هخرز .گیرد قرار 1- Bootloader 2- Arduino 3- H-Bridge 4- Pulse Width Modulation (PWM) (a) (b)
- 9. ،همکاران و بشارتی علف نابودي براي باال ولتاژ سامانه ساخت و طراحی بازخوردي سازوکار با هرز هاي 121 شکل 5 - علف نابودگر الکتریکی مدار هرز بازخوردی سازوکار با Fig.5. The circuit of the weed killer with the feedback mechanism Charger Module 12V Switch 220V to 15KV 12V to 220V Battery Level Switch Relay Module ACS712 Fuse Restart Button Battery 6V Battery 6V Atmega328p Wemos D1 mini V2 15kV 10k 22pF 22pF 16MHz - C C C 5V GND L298N A B C D E F A B C D E F LM7805 VCC R X I1 I2 I3 I4 E1 E2 DP5 DP3 (PWM) ADC 0 DP3 (PWM DP6 (PWM) DP0 (RX DP1 (TX Dp9 (PWM M M M M
- 10. 121 ماشين نشریه جلد ،کشاورزي هاي 31 شماره ، 2 تابستان ، 3042 شکل 6 - نرم ( بازخوردی سازوکار با هرز علف نابودگر کنترل افزار 0 - پ ی شرو ی ،جلو به 0 - پ ی شرو ی ،عقب به 9 - چپ به چرخش ، 0 - به چرخش راست ، 0 - پ توقف ی شرو ی ، 0 - تنظ ی م پ سرعت ی شرو ی ، 0 - تنظ ی م ،الکترود ارتفا 0 - کل ی د باال ولتاژ ، 1 - سر درگاه به اتصال ی ال ، 07 - سر درگاه ی ال ) Fig.6. The application for controlling the weed killer with the feedback mechanism (1- Move forward, 2- Move back, 3- Turn left, 4- Turn right, 5- Stop movement, 6- Movement speed, 7- Electrode height, 8- High-voltage switch, 9- Connect to port, 10- Serial port number) راه جهت باال ولتاژ مجموعه رله ماژول عدد یک به اندازی 0 ولتی الکترود بین در ولتاژ ،میکرکنترلر از دستور دریافت با تا است متصل هخا میکروکترلخر توسخط نیخز الکتریکی جریان مقدار همزمان و شود ایجاد ارسال رایانه به و دریافت .شود نرم نررل افزا نرم علف نابودگر کنترل برای افزاری د تبادل و هرز اده بخا آن هخای استودیو ویژوال در رایانه 0 0700 (شکل شد طرالی 0 نخرم این .) افخزار داده ذخیره قابلیت از و دارد را جریخان لسخگر مخاژول از لاصخل های وای طریق متصل سامانه در موجود اشیاء اینترنت ماژول به رایانه فای همچنین .است فعخال ،خخودگردان سکوی ناوبری بخاال ولتخاژ سخازی و قابلیخت از الکتخرود ارتفا تنظیم انجخام در کخه اسخت آن دیگخر هخای آزمایش بهره مورد ها گرفت قرار برداری مت آ ی ش هر ع گر نتد ستمتنه آزمایش علف بوته چندین لاوی محیط در سامانه های جخوان هرز (شکل شد انجام 0 بوته .) ریحخان و خرفخه گیخاه نو از هرز علف های ( بودند ولشی جدول 0 ،نیست گام در .) آزما ی ش هخرز علخف نخابودی ( الکتریکی جریان بین رابطه یافتن برای s بوتخه وجود و ) علخف هخای هرز نابود از بعد و (قبل ی علف ها ی )هرز الکتخرود تنظیم با .شد انجام بخه بخاال ولتخاژ ،مسختقیم مسیر در سامانه پیشروی و مناسب ارتفا در بوته داده و اعمال ها ها رایانخه در تحلیخل جهخت آزمخایش انجخام لین .شدند ذخیره داده از ،سرانجام بخرا هخا ی و توسخعه واسخنجی سخازوکار 1- Visual Studio بازخوردی .شد استفاده آزما از پس ی ش واسنج ی ، آزما ی شخ ی ( 0 )تکخرار برا ی ارز ی اب ی مقا و ی سه عمل نخابود کخرد ی عخدم و اسختفاده لالخت دو سازوکار از استفاده بازخوردی د .شد انجام اول لالت ر ، سامانه در یخ ک مس ی ر هرز علف بازخوردی سازوکار کمک به مستقیم لخذف بخه اقدام علف .کرد هرز های بخه طخور ی مسخیر در سخامانه لرکخت هنگخام کخه علخف بخه بخاال ولتخاژ الکتخرود برخخورد با ،آزمایش جریخان هخرز هخای می افزایش الکتریکی بخا بخازخوردی سخازوکار هنگخام ایخن در و یافت سخامانه ،هخرز علخف بوتخه از عبوری الکتریکی جریان تغییرات بررسی مقدار به الکتریکی جریان (کاهش هرز علف کامل نابودی تا را نابودگر می متوقف )اولیه و کرد را سامانه سپس پ در ی هرز علف لذف ی د ی گر لرکت می .داد نخابود از اطخال بدون سامانه دوم لالت در ی یخ ا عخدم نابود ی هر علف ز سرعت با ( متوسط 0 / 0 سانتی اول لالت )ثانیه بر متر علف لذف به اقدام ها ی .کخرد هخرز آزمخایش در بوتخه هخا تیمخار هخای دیده یخک از بعخد رشد توقف صورت در الکتریسته جریان از ناشی شده به هفته منخابع بخه توجخه بخا .شخد گرفته نظر در شده نابود بوته عنوان علمخی (Derrick, 2017; Khalil, Johnson, & Lamar, 2005; Zwietering, Jongenburger, Rombouts, & Van't Riet, 1990) ، برا ی مقا ی سه میانگین های بوتخه تعداد به مربوطه هخا ی نخابود شخخده در لالخخت دو سخخازوکار از اسخختفاده عخخدم و ختفادهخ(اس آزمخخایش )بازخوردی آمار آزمون از ی t معنی سطح در داری 0 % .شد استفاده 9 7 4 1 3 2 5 6 10 8
- 11. ،همکاران و بشارتی علف نابودي براي باال ولتاژ سامانه ساخت و طراحی بازخوردي سازوکار با هرز هاي 121 شکل 7 - آزمایش محیط هرز علف نابودی لال در بازخوردی سازوکار با هرز علف نابودگر ،ها Fig.7. Test environment, the weed killer with the feedback mechanism killing weeds جدول 1 - علف مشیصات آزمایش هرز های نابودگر توسط شده بازخوردی سازوکار با هرز Table 1- Properties of the tested weeds by the weed killer with the feedback mechanism انواععلف هایهرز Type of weeds ویژگی ها Properties ریحانوحشی Clinopodium vulgare خرفه Portulaca oleracea 8 9 ارتفا متوسط Mean height (cm) 6 8 بر تعداد متوسط ها Mean number of leaves نتایجوبحث ادطه ی تد ی اسنجی داده از عملی نمودار در الکتریکخی جریخان لسخگر دریخافتی هخای علف نابودی زمان برای هرز های 07 (شامل بوته عدد 07 )اوج نالیخه شکل در 0 .است شده داده نشان مخی نشخان نمخودار این مقخدار دهخد ( الکتریکی جریان تغییرات Is علف وجود با ) و است ارتباط در هرز های علف به باال ولتاژ الکترود شدن نزدیک با قخوس تشخکیل و هخرز های رسخیده بیشخینه مقخدار بخه و کرده پیدا افزایش جریان مقدار الکتریکی .است انخرژ اعمال با ی الکتر ی کخ ی ز یخ ،اد خخاک هخ و وا بخه دل یخ ل تخوان الکتر ی ک ی تحمل ی باال ، هم و امان در صدمه از ی شه رسخانا ی الکتر ی کخ ی بودند ول ی بوته دل بخه هرز علف یخ ل تحملخ تخوان ی همچخون ،محخدود الکتر مقاومت ی کخ ی کخم دمخا تخوان ی ش بخاال رفتخه باعخ و شخ ده آب ز ی ست توده تبی ها ی ر علف بافت و ت هرز یر ی ب نها در .شود ی ت سخاختار درون ی هرز علف بوته نابود خارج مدار از و شده جر و ی ان الکتر یکخی در لسگر ناچ لد به ی ز هر عددی مقدار نمودار طبق .است کرده پیدا نزول قله 0 به آن زمانی طول همچنین و الکتریکی جریان تغییرات به مربوط جرخه بزرگخی از نشخان قلخه بیشتر مقدار که دارد بستگی بوته هر جره الکتر (مقاومت .دارد بوته آن )کمتر یکی تعدادی داده شکل نمودار از 0 برای 07 هخرز علخف بوتخه عدد در جدول 0 .است شده استیراج در فرآیند علف نابودی مخدت ،هخرز های است بوده اوج در الکتریکی جریان که زمانی زمان با برابر ( Ta ) مخورد ن ی از برای نابود ی هر .است هرز علف هخر نخابودی زمخان در همچنخین الکتریکی جریان مقدار کمترین ،هرز علف Is متغیر در Ia گرفتخه قخرار است کمتر که ی ن جر مقدار ی ان عبور ی از را هخرز علف هر هنگخام بخه می نشان باال ولتاژ اعمال .دهد مقخدار لخداکرر Ta مقخدار لخداقل و Ia برا ی علف همه ها ی هرز آزمایش مورد به ترت ی ب م در تغیرهای Tmxa و Imna ب ه .آمد دست بخرای مبنخایی الکتریکخی جریخان بخه مربوط متغیر هرز علف نابودی تشیی و واسنجی آن زمخان بخه مربخوط متغیخر و است ایمنی ایجاد و توان اتالف از جلوگیری برای عخاجز صورت در تا نابود از سامانه بودن ی خ بوته اندام ًال(مر بوته ی ل ی بزر ،)باشد تر بوته بعد ی گ قرار هدف مورد ی رد . 1- Peak
- 12. 121 ماشين نشریه جلد ،کشاورزي هاي 31 شماره ، 2 تابستان ، 3042 شکل 8 - تغ نمودار یی رات جر ی ان الکتر ی ک ی نابود زمان در ی علف ها ی هرز توسط س با هرز علف نابودگر ازوکار بازخورد ی Fig.8. The graph of electric current changes versus time during weeds being killed by the weed killer with the feedback mechanism جدول 2 - داده علف نابودی زمانی و الکتریکی جریان های هرز های Table 2- Electric current and time data of weeds killing Imna (A) Ia (A) Tmxa (s) Ta (s) No 2.42 4.54 6 2.9 1 2.79 3.1 2 2.42 2.2 3 2.5 6 4 3.17 5 5 3.98 2.4 6 2.42 3.8 7 5.24 2.7 8 4.05 2.3 9 5.39 3.4 10 داده از استفاده با و الکتریکخی جریخان به مربوطه استیراجی های (جدول زمانی متغیر 0 (شخکل کخاری برنامخه یک ،) 1 سخامانه بخرای ) ،برنامه این ساختار به توجه با .شد داده توسعه نابودگر ، شخرو هنگخام رو باال ولتاژ ی م فعال الکترودها ی شود متغ و ی رها مقدارده ی م ی شخوند . سپس سامانه در یک مس ی ر مستق ی م می پیشروی کند جر لسگر و یخ ان مقدار Is انداز را ه گیری م ی کنخ د اولخ . ی ن ( شخرط Is>Imna بخرا ) ی وجخود ع لف هرز بررس ی م ی شود ( شخرط بودن درست با و علخف وجخود هخرز ) ، ( دوم شرط N<S سرر نظر از ) ی ز زمان ی بررس ی م ی شود و درسخت اگخر باشد )باال ولتاژ اعمال برای اختصاصی زمان نشدن (تمام برا سامانه ، ی T ثان ی ه م متوقف ی شود و زمان این طی در علف ه رز ولتخاژ تاثیر تحت می قرار باال گیرد علف ،چرخه تکرار با . ب از هرز ی ن مخ ی رود یخ ا سخرر ی ز زمان ی ( Tmxa = S×T م تمام ) ی شود بنابرا . ی ،ن ی کخ ی ا از یخ ن شخرط دو نم برآورده ی شود و برنامه کاری ابتخدا به ًامجدد برمخ ی ،گخردد متغ ی رهخا مقدارده ی م ی شوند سامانه و می اجازه تا یابد بخرا دوباره ی شناسخا یی و بوته نابودی د ی گر لرکت کند . ان ت ع ی نتد درای مصرفی انرژی هر هتی میانگین با داده گیری مربوط الکتریکی جریان های اوج نخوالی به آن ضخرب و هخرز علف نابودی عدم نوالی و هرز علف نابودی در هخا مقدار 00 (شخکل شخد تشکیل مصرفی توان نمودار ولت 07 ایخن در .) عددی مقدار بین مصرفی توان ،نمودار 07 تا 00 توان همچنین و وات استیراجی متوسط 09 وات شده محاسبه ایخن بخه توجخه با .است کخه توان لداکرر افزاینده ترانس 000 معقخول اسختیراجی اعداد است وات می نظر به شکل از لاصل انرژی نمودار .رسند 07 شکل در 00 نشخان انخرژی مقدار بیشترین .است شده داده 0 / 000 مقخدار کمتخرین و ژول انرژی 007 به ژول بخرای مصخرفی انخرژی متوسخط مقخدار .آمد دست هخرز علف بوته یک نابودی 000 بخا ژول معیخار انحخراف 99 / 10 ژول ایده لالت در .است بوته ،آل بزر جره دارای رسخانای سخیم (ماننخد تر مخی عبخور خود از را بیشتری الکتریکی جریان )قطورتر و دهخد انخرژ ی ب ی شتر می مصرف را ی قله تغییرات .کند بوتخه بخرای انخرژی های هخای بخه توجخه بخا .است اهم قانون اصل همین گویای نیز میتلف تفخاوت قله عددی مخی نظر به ،نمودار در انرژی های متغیخر یخک وجخود رسخد بخرای انخرژی و زمخان اتالف از جلوگیری برای بازدارنده زمانی سرریز بوته نخابودی معطخل سامانه تا است ضروری سامانه توان از خارج های بوته و نشود بوته آن ایخن البتخه که دهد قرار هدف مورد را بعدی های متغیر .است شده اعمال سامانه کاری برنامه در زمانی سرریز 0 2 4 6 8 10 0 10 20 30 40 50 I s (A) Time (s)
- 13. ،همکاران و بشارتی علف نابودي براي باال ولتاژ سامانه ساخت و طراحی بازخوردي سازوکار با هرز هاي 121 شکل 9 - برنامه کار ی برای نابود گر علف بازخورد سازوکار با هرز ی Fig.9. Working program for the weed killer with the feedback mechanism شکل 11 - نمودار مصرفی توان برای نابود ی علف ها ی هرز بازخورد سازوکار با هرز علف نابودگر توسط ی Fig.10. The graph of consumption power for weeds being killed by the weed killer with the feedback mechanism 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 Power (W) Time (s) Begin Is > Imna N=N+1 Movement 15 kV Stop Movement Measure Is Yes No Wait T seconds Yes No N=0, Is=0, Imna=2.42, A, S=10, T=0.6s N < S