Toprak sıkışıklığının belirlenmesinde traktör hidrolik sisteminden tahrikli penetrometreden yararlanma olanakları

Abstract

Toprak sıkışıklığı bazı durumlarda bitkilerde büyümeyi ve kök gelişimini sınırlayan önemli bir fiziksel sınırlayıcı faktör olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu yüzden bitkilerin yetiştirilme sezonunda yoğun tarla trafiğine bağlı olarak oluşan toprak sıkışıklığının kontrol edilmesi gerekmektedir. Tarla koşullarında oluşan toprak sıkışıklığı değerleri genellikle standart olan farklı tasarımlardaki toprak penetrometreleri kullanılarak belirlenir. Toprak penetrometrelerinin yaygın kullanımı delmi ve bush tipi standart el penetrometleri ile yapılmakta olup, toprak sıkışıklığı koni indeksi olarak bu penetrometrelerin konisinin toprağı standart delme hızında penetrometreye uygulanan kuvvetin koninin taban alanına oranlanması ile saptanır. Çoğu uygulamalarda, özellikle ağır toprak şartlarında standart el penetrometresi ile toprak sıkışıklığı değerlerinin ölçülmesi sırasında, sabit delme hızını oluşturacak kuvvet uygulanamadığından ölçümde hatalar oluşmaktadır. Aynı zamanda el penetrometreleri ile toprak sıkışıklığının ölçümü yorucu olmakta ve oldukça fazla zaman almaktadır. Bu yüzdendir ki, toprak sıkışıklığına ilişkin ölçümlerde zamanı en aza indirebilmek ve ölçülerdeki olası hata payım azaltabilmek için traktör üç nokta askı sistemine bağlanarak çalışan hidrolik tahrikli bir toprak penetrometresi imal edilmiştir. Üç nokta askı sitemine asılacak şekilde geliştirilen bu penetrometrede, kullanılan bir hidrolik piston, penetrometre konisini standart hızda toprağı delecek şekilde itmektedir. Koniye uygulanan kuvvet, bir yük hücresi, 16 bit'lik veri toplama birimi, sinyal yükseltici, dizüstü bilgisayar ve gerekli veri kontrol yazılımından oluşan bir sistem ile ölçülmektedir. Bu sistem ile veri toplama hızı saniyede 10 adet verinin alınması şeklindedir. Maksimum yük hücresi kapasitesi doğrusal bölgede 500 kg olup bu değer, bu penetrometre konisi için 6 M Pa'a karşılık gelecek şekilde ayarlanmıştır. Bir köprü devresinden oluşan yük hücresi için uyarm a gerilimi 10 V yapılarak tam skala Ölçüm aralığı 20 m V ’ a yükseltilmiştir. Veri toplama sisteminde aynı zamanda hidrolik sistemle bağlantılı döner elemanlara sahip bir potansiyometreden oluşan derinlik algılayıcısı kullanılmıştır. Derinlik algılayıcısının doğrusal bölgedeki kalibrasyonuna göre minimum ilerleme gerilimi 1.4 mV/° dir. Penetrometre çubuğunun 30mm/s standart hızda toprağı delebilmesi, 3 L/d kapasiteli akış kontrol valfı tarafından sağlanmaktadır.

The soil compaction sometimes bccomes an important physical limiting factors for the root emergence and the growth o f plants. Therefore, it is essential to control soil compaction that is normally caused by heavy traffic on field during to the growing season. The soil compaction in field is usually measured by using Standard soil cone penetrometers that can be several types due to their design. For common applications, Standard hand penetrometers such as delmi and bush types are used, and the soil compaction is presented as cone index which is the force acting on device handle divided by Standard cone base area during to the penetration o f penetrometer cone for the constant penetration rate. Most o f the time, especially, in heavy soil conditions, measuring the soil compaction with a Standard hand penetrometer produces measurement errors if the cone of penetrometer cannot be pushed in to the soil with Standard rate. Obtaining data is also difficult and takes long time and cffort with hand penetrometers. For this reason, a three-point hitch mounted and hydraulic driven soil cone penetrometer has been designed in order to reduce time and effort and to reduce possible measurement errors for the sampling o f soil compaction data for research purposes. The hydraulic penetrometer is mounted on threc hitch points and an hydraulic piston pushes Standard penetrometer cone in to the soil in constant speed. Forces acting on cone base are recorded with a Computer based 16-bit data acquisition system that is composed on a load celi, a portable Computer, signal amplifîer and necessary control sofhvare for the sampling. The time o f data sampling is calibrated as ten readings per second. The maximum load celi capacity in linear region is 500 kg that corresponds 6 MPa. An A/D converters card provides 10 V direct current to excite the load celi that is an actually bridge Circuit. Its sensitivity is approximately 2mV, and the minimum measurement interval is 0.8 kg per mV for the calibration. The system also includes a soil depth sensor that is made as tuming electronic potentiometer placed on an hydraulic cylinder. The rotation o f the potentiometer is sensed as a linear movement in 1.4 mV/° per mm length as the depth sensor calibration. The constant penetration rate o f the soil penetrometer cone is 30 mm/s, and a control valve that has maximum capacity as 3 L/min provides this speed.