Ensayo de "Development of mechatronic diving system for seed meters equipped on conventional precision corn planter"

[pic 1][pic 2][pic 3]

[pic 4]

INTRODUCCIÓN:

• La principal cosecha agrícola que se cultiva en China es el maíz, es por eso que el La Universidad Agrícola de China y la facultad de Ingeniería, empezaron a investigar el proceso el cual se lleva a cabo para la elaboración y extracción en las plantaciones de maíz, y se dieron cuenta de que el sistema implementado no aseguraba la eficacia de la plantación, tenía muchos defectos que se podían mejorar y así incrementar la velocidad y la calidad de producción. [pic 5]
• Para esto la Universidad proponía un experimento en el que se probara el sistema actual que se utiliza en las plantaciones de maíz contra el sistema que ellos proponían.
• El proyecto tuvo tal impacto que instituciones como CNH, Ag Leaders y Jhon Deere estuvieron monitoreando el experimento para ver cómo podían implementar esos procesos en sus maquinarias.
• Básicamente el sistema que propusieron fue remodelar todo el sistema mecánico que distribuye las semillas intentando implementar ventajas con un nuevo sistema mecatrónico que tendrá mejores resultados que el convencional.
• Como se puede ver en la imagen el mecanismo eléctrico

[pic 6]

FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA.:

A continuación explicaremos como funciona todo el mecanismo así como sus respectivas partes:

• El mecanismo consta básicamente de 8 partes un motor, la base, un engrane pequeño y uno grande principal, el plato donde se guardaran las semillas, el tubo donde serán distribuidas, y las tapas frontales y traseras, todas estas piezas forman lo que conocemos como un motor de distribución preciso de semillas.

• Revisemos el sistema de control, este consta de un módulo de manejo motor que es el que regula la velocidad en la que opera el motor, un sensor de velocidad para medir la velocidad en la que va el tractor y poder distribuir adecuadamente las semillas, el interface de información que muestra la información que le proporcionas a la computadora y un microcontrolador que interpreta la información proporcionada por el usuario y la procesa para mostrar los resultados que se buscan… [pic 7]

• Motor y módulo de manejo:

• El modulo que usa este dosificador de semillas es un modulo de 4.6 nanómetros, que a su vez tiene un motor de 1.5 nanómetros, de solamente 12 V y esto genera un aumento de torque  de 7.5  nanómetros con respecto al sistema convencional.
• El ángulo en el que se encuentra el motor es muy importante ya que de estar en un ángulo incorrecto no le permitirá dar el mejor rendimiento posible. Es importante mencionar que es un motor hibrido de dos fases por los que tendrá un cierto torque de dos tiempos. Toda la velocidad y la rotación del motor es ajustado por el usuario a través del módulo de manejo.  

• Sensor de Velocidad:

• El sensor de velocidad es el encargado de regular la distribución de semillas dependiendo de la velocidad a la que se encuentre el tractor, la formula a continuación es la que se uso para que el sensor midiera los datos que necesitaba para que el microcontrolador procesara la información.  
• Donde V es la velocidad del plantador, N es el número de semillas expulsadas por segundo, y R es el radio de la llanta.

[pic 8]

• Interface de Información.

• La interfaced se desarrollo en base en la estructura del plantador y los parámetros de trabajo, tales como el espacio para la semilla y el numero de hoyos de la placa que contiene la semilla usando una pantalla que muestra los parámetro y el rendimiento del plantador.[pic 9]
• Dicha pantalla la cuales touch screen esta conectada a un microcontrolador la cual es controlada por el usuario en la cabina del tractor lo cual es muy conveniente y eficiente ya que resulta muy accesible para el agricultor cambiar los parámetros de la plantación según el quiera o considere mejor.

• Micro-Controlador.

• Se diseño un micro controlador que permite el funcionamiento correcto del sistema, el cual contiene una simple micro computadora que recibe la información proporcionada en la pantalla y esta regula en base a la información recibida los pulsos apropiados al módulo del manejo del motor.

• Como podemos ver las entradas al microcontrolador son los pulsos que le mande el codificador que contiene la información de la llanta (Grosor, Radio), se le ingresan los datos como los hoyos de la placa que contiene a las semillas, y el espacio que se quiere dejar entre ellas, el microcontrolador procesa la información que es reflejada en la pantalla, el microcontrolador manda la información procesada al modulo de manejo que contiene al motor de una fase que regula al dosificador de semillas.[pic 10]

PRUEBAS EXPERIMENTALES

• En las pruebas experimentales sse monto en un solo tractor un plantador de precisión de dos filas endonde de un lado teníamos el sistema convencional y mecanico y del otro tenaimos el sistema nuevo mecatronico implementado por la universidad y veremos las diferencias entre amabos sistemas y compararemos sus resultados. [pic 11]
• Variables a considerar

• Sistema de conducción
• Velocidad de plantación
• Tierra

• QFI en sus siglas en ingles significa Quality Feeding Index (Índice de calidad alimenticia), en la cual se muestra como los porcentajes varían dependiendo la velocidad en la que va el tractor, pero siempre se mantiene por encima la calidad del sistema mecatrónico sobre el sistema tradicional que es el mecánico.
• *El rango de calidad se encuentra tanto en tierra labrada como no labrada se mantiene en (89.93%, 94,23%) lo cual está por encima del de Método Estándar Nacional de China para Prueba de Plantación de semillas que se encuentra en 85%
• Para el mecatrónico, no hay diferencia de valores de semillas perdidas entre  labranza rotatoria y en labranza cero.
• Para el mecánico la semilla perdida en labranza rotatoria es más alta que en labranza cero.
• El índice de precisión es una medida de la variabilidad del espaciado entre las semillas, después de haber tomado en cuenta la variabilidad debida a cada porción de semillas.
• El porcentaje superior óptimo para el índice de precisión es de 29%. Valores menores en el índice representan mejor funcionamiento del mecanismo y menos variabilidad en la plantación.
• Se obtuvo que el rango del índice de precisión en tierra labrada y no labrada, y en velocidades de 9, 11, t 12 km/h fue de 17.85% - 18.92%.
• Este rango es aceptable ya que se encuentra por debajo de 29%.

CONCLUSIONES

• Es una práctica solución que mejora el rendimiento y la precisión de las plantaciones de maíz, usando un sistema mecatrónico como dosificador de semillas el cual es mucho mas eficaz que los métodos tradicionales, como el mecánico que es usar sistema con una llanta de suelo y una cadena con dientes que marcaba el terreno.
• VENTAJAS
• Valores del índice de la calidad de alimentación, el índice de semillas perdidas y el índice de precisión  de cada plantación; son comparables en la tierra ya trabajada y en la no trabajada
• Peores en la tierra ya trabajada
• Distribución uniforme de semillas
• Evita que la tierra se deslice
• CONTRASTE CON LOS RESULTADOS
• A pesar de que la velocidad afecta los resultados del sistema mecatrónico.
• Sigue mostrando mejores resultados que los sistemas tradicionales anteriores incluso yendo a velocidad máxima, lo que potencializa más este sistema.
• Incrementando la velocidad de producción sin perder tanta calidad en comparación al sistema antiguo
• El  sistema mecatrónico es efectivo, por evitar la pérdida de siembra.
• El aumento de la velocidad para ambos sistemas de conducción se pierde siembra.
• El sistema de manejo mecatrónico  desarrollado en este estudio puede reducir el efecto que la velocidad tiene en la precisión en que las semillas son plantadas de forma efectiva.
• Los plantadores de precisión equipados con este sistema son más adecuados para la plantación en velocidades rápidas (>= 11 km/h) a comparación con sistemas de manejo convencional.

...