Elektromos mérlegek a mezőgazdaságban

A pontos és megbízható tömegmérés a mezőgazdasági üzemekben, vállalkozásoknál szinte a teljes termelési folyamat minden részletében megtalálható. A gazdálkodásban a termények tömeg szerinti átvétele, a pontos üzemvitel, a termeléssel kapcsolatos pontos elszámolások, a jogszabályi előírásoknak megfelelő adatszolgáltatás is a termények pontos tömegmérését teszik szükségessé. A termeléshez felhasznált inputanyagok mennyiségét, tömegét gyakran nagyon változó szántóföldi körülmények között, a termesztés technológiai igényeinek megfelelően kell kimérni (pl. vetőmag, műtrágya). Esetenként és egyre gyakrabban a növénytermesztési technológiáknak – a precíziós gazdálkodás irányába történő előrelépés következtében – a munkafolyamatban (vetés, műtrágyaszórás, betakarítás, hozammérés és táblatérképezés) menet közben is szükséges a folyamatos tömegmérés.

Jogszabályok, elszámolások

Ezen túlmenően gyakran jogszabályi előírások (pl. mezőgazdasági szállítóeszközökre, pótkocsikra, tehergépkocsikra) a megengedett tengelyterhelések, és az össz-gördülőtömeg betartása, a túlterhelések elkerülése teszi szükségessé a felrakott tömeg mérlegeléssel történő ellenőrzését. Ugyancsak fontos lehet a tengelyterhelés mérése a tápanyag-kijuttató tartálykocsik esetében a „Nitrát direktíva” betartására. Természetesen az említett tömegmérési alkalmazások pontos üzemviteli vezetése elszámolási és ellenőrzési szempontból is szükségesek. Az utóbbi időben kifejlesztett és elektrotenzometrikus mérésen alapuló méréstechnikai alkalmazások, terminálok és szoftvereik USB adathordozóval, vagy RS 232 PC-csatlakozói lehetőséggel is ezt a célt szolgálják.

A szántóföldön megtermelt mezőgazdasági termények átvétele az üzemekben kialakított tárolótelepeken történik. Az átvétel mennyiségi, tömeg- és minőségi nedvességméréssel történik.
A telephelyen végzett tömegmérés jól bevált és mechanikailag kiforrott hitelesített eszközei a hídmérlegek, melyek a pontosságra és alkalmazhatóságra vonatkozó követelményeket messzemenően kielégítik.

Hídmérlegek

Az elektronikus és informatikai innovációt a hídmérlegek területén is tapasztalhatjuk. Ebből következően a mechanikus mérési elven működő hídmérlegeket egyre nagyobb számban váltják ki az elektrotenzometrikus mérőcsapokkal szerelt berendezések. Ezek a berendezések – a teherviselő szerkezeteket tekintve – a korábbi konstrukciókkal megegyező teherhordó mérőfelülettel süllyesztett, sekélyaknás, vagy a felszín fölé emelt feljárós kivitelben készülhetnek. A mérő- vagy teherhordó-felületek acél vagy vasbeton építésűek. Az acélszerkezetű hídmérleg hegesztett keretszerkezet, mely adott méretű, előre gyártott, festett modulokból épül fel, és a helyszínen szerelik össze. Az elektrotenzometrikus mérőcellákkal szerelt elektromos mérlegek a konstrukcióból adódóan nem tartalmaznak mozgó elemeket, vagyis a mechanikai igénybevételnek jól ellenállnak. Az e berendezések által adott jel – megfelelő mérőerősítővel – nagy távolságra elhelyezett kijelzőre juttatható. Az elektrotenzometrikus mérőcsapok által adott jel a továbbiakban – elektromos adatátvitel alapján – számítógépes adat-, üzem- és ügyvitel-feldolgozást biztosít.

A hídmérlegek nagysága, méréshatára az alkalmazott szállítóeszközök geometriai méreteinek, összgördülő tömegének ismeretében megválasztható.

A hídmérlegek méréshatára, kalibrációja, valamint a mérőfelület hossza – az igényeknek megfelelően – széles határok között választható meg. A hídmérlegek – figyelembe véve a szállítóeszközök, járművek megengedett legnagyobb (2,5 m) szélességi méretét – általában 3 m szélességűek.

Összetett, digitális rendszerek

Elektronikus tömegmérő hídmérlegrendszer elemei

A mezőgazdasági üzemben használható komplett rendszerek a mérleghez kapcsolódó kijelzőkből, másodkijelzőkből, a PC-hez való csatlakozásból – vezeték, vagy vezeték nélküli (USB, RS 232) – hídmérleg szoftverből, hardverből, nyomtatóból, adatbázis kezelőből, esetleges kiegészítőkből állhatnak, ezek sorompók, infrasorompók, jelzőlámpák, kamerák, azonosító kártyák.

A szállítóeszközök megengedett teherbírás-kihasználásának beállítása hídmérlegen

A mezőgazdasági anyagok szállítása, fuvarozása gazdaságosságának szempontjából nagyon fontos a szállítóeszközök (traktoros vagy tehergépkocsis pótkocsis, nyerges tehergépkocsis szerelvények) megengedett össz-gördülőtömegének maximális kihasználása, a megengedett tengelyterhelések túllépése nélkül. Ez ömlesztett anyagok, szemestermények esetében a rakomány egyenletes, terménykanállal felszerelt homlokrakodókkal történő elrendezésével oldható meg. A megengedett össz-gördülőtömeg beállítása pedig a hídmérlegen álló szállítóeszköz pótlólagos leterhelésével történhet.

A mezőgazdasági szállítóeszközök teherbírásának, terhelhetőségének kihasználása – a jogszabályi korlátozásokon belül szántóföldi körülmények között is – fontos szempont a szállítási körfolyamat gazdaságosságának elérése céljából. Éppen ezért a rakodási munkák és az egyes felrakodott anyagok (ömlesztett anyagok, almos istálló- és műtrágyák, szalmabálák) felrakott tömegének ellenőrzésére – egyes homlokrakodó gépek hidraulikus rendszerébe – már gyárilag nyomás- vagy elektrotenzometrikus jeladóval működő mérlegeket építenek be.

Rakodógépek hidraulikus rendszerébe utólag beépíthető nyomásadó és tömegmérő eszközök

Ugyanezen az elven működő mérlegrendszerek különböző gyártóktól utólag is beszerelhetők a rakodógépek hidraulikus rendszerébe. A nyomás adó által szolgáltatott jele mérőerősítőn keresztül, és a hozzá illeszkedő szoftver segítségével kijelzőre vihető ki. Ezek a berendezések 1-5%-os pontossággal mérnek, a lejtőhatár ± 6% értéken belül nem befolyásolja számottevően a mérési pontosságot.

A CAN BUS kétirányú kommunikációs rendszer, pl a CLASS CEMOS is tömegmérési adatok alapján müködteti, pl az automatikus terhelésszabályozást

Az elektronikus, digitális üzemviteli, üzemgazdasági adatfeldolgozás is az egyes betakarítógépeken alkalmazott CAN BUS kétirányú kommunikációs rendszerek is a „GPS” helyzetmeghatározás és területmérés mellett a gépekbe épített tömegmérő berendezéseken alapul, amit egyébként több távvezérlő funkció (pl. az automatikus terhelésszabályozás) biztosítja (5. ábra).

Fuvareszközök, pótkocsik

A betakarítógépeket kiszolgáló szállítóeszközöket, mezőgazdasági pótkocsikat gyártó cégek a gyártmányaikhoz különböző tengelymérő berendezéseket fejlesztettek ki.

Az AWS mérőrendszer (Fliegl GmbH) külön méri a pótkocsik tengelyére, egész pontosan a futóműre és a vonórúdra eső tömeget.

Az AWS mérőrendszer a vonórúdban és a tengelyeken, a járókerekek közelében – a már korábban ismertetett – elhelyezett 4 darab, elektrotenzometrikus bélyegekkel ellátott mérőcsapokból, mérőerősítőből, érzékelő szenzorból, valamint adatgyűjtő komputerből és ISOBUS adatátvitellel a vontatóban elhelyezett terminálból áll.

Az elektrotenzometrikus jeladóval működő tengely-és vonórúd-terhelésmérő rendszer vázlata

A mérőrendszer alkalmazásának lényege, mivel külön méri a tengelyterheléseket, így a tengelyterhelés túllépés, és az ebből adódó bírság is elkerülhető. A vonórúdterhelés mérésével a vonórúdterhelés is ellenőrizhető. Vonórúd-terhelésű pótkocsiknál ugyanis a rakomány egyenlőtlen elrendezése megnövelheti a vonórúdterhelést, ami a vontatótraktornál stabilitási, kormányozhatósági problémát okoz.

A megengedett teherbírás túllépése pedig a megnövekedett mechanikai igénybevételből adódóan törésekhez vezethet.

A nagyteljesítményű, traktorvontatású betakarítógépeken – így pl. a szögletes nagybálázó gépeken is – széles körben alkalmazzák a különböző szenzortechnológián alapuló távvezérlést, ISOBUS adatátvitelt, az üzemeltető traktor termináljával való kommunikációt.

Bálá(zó)k mér(legel)ése

Szögletes nagybálázók elektromos mérlegrendszerének kijelzője

A szögletes nagybálázók egyes típusait elektrotenzometrikus mérleggel szerelik fel, melyek külön mérik az elkészített bálák tömegét, a bálakamra elhagyása és a földre érés előtti pillanatban. Mindezek mellé egy beépített szenzor segítségével a készített bála nedvességtartalma is mérhető. A szoftver segítségével egyes szögletes nagybálázó típusoknál a bálára jellemző, az előzőekben említett adatok egyedileg rögzíthetők, és a bálán megjelentethetők, USB adathordozóra kimenthetők. A legtöbb szögletes nagybálázó kezelőjének munkáját kiépített kamerarendszer segíti. Ezt egyes gépkapcsolatoknál a traktor és szögletes nagybálázó rendfelszedőjének, és a tömörítő szerkezetének munkáját érzékelő szenzor ISOBUS adatátvitellel közvetíti az üzemeltető traktor termináljának, aminek következtében a traktor TLT-je és a traktor is leáll.

Mérés és inputanyag-kijuttatás

A szántóföldi növénytermesztési technológiák munkafolyamataiban éppen az agrotechnikai követelmények – a kijuttatandó hatóanyag vagy a vetőmag mennyiség – az adott gazdálkodási szintnek, vagy az ökológiai adottságoknak megfelelő optimalizálását, az adott munkafolyamat gépeinél alkalmazott tömegméréssel lehet megvalósítani. Ezek a tömegmérő eszközök az alkalmazott gépek – konstrukciójának megfelelően – vázszerkezetébe épített elektrotenzometrikus nyúlásjelző bélyegekkel felragasztott mérőcsapok, mérőcellák, az adott jel mérőerősítőn keresztül a munkagép adatgyűjtő számítógépébe, ahonnan ISOBUS adatátvitellel az üzemeltető traktor termináljába jut, és a rendszer szoftvere segítségével megtörténik a munkagép automatikus távvezérlése.

A műtrágyaszórók tömegmérés alapján GPS vezérléssel változtathatják a kiszórt adatmennyiséget

A műtrágyaszóró gépeken éppen ezért az elektrotenzometrikus mérőcsapokra alapozott mérőrendszereket, a különböző műtrágyaféleségekhez történő kalibrálásra, vagy leforgatásra, valamint a tábla tápanyagtérképéhez igazított menet közbeni tápanyag-kijuttatásra is használják. A műtrágyaszóró gépek mérlegrendszeréhez kialakított szoftver kereszt- és hosszirányú lejtőkompenzációt is elvégzi.

A vetőmagmennyiség területegységre történő pontos kiadagolása, vagyis a tőszám beállítása – az adott kultúrák genetikai tulajdonságainak, illetve az ökológiai, elsősorban a talajadottságoknak megfelelően –, vagyis a különféle vetőmagok hektáronkénti kivetett magmennyiségének beállítása gazdaságossági és terméshozam optimalizálása szempontjából fontos. Ezért a megfelelő, a vetőgép magadagoló egységének a beállításához különböző vetőmagokkal leforgatást kell elvégezni. A leforgatás során – a különböző beállítások mellett – kell mérni a kiadagolt magmennyiség tömegét, és számítani a területre. A leforgatott vetőmag digitális mérlegekkel grammpontossággal mérhető.

Talajművelés

A leforgatási munkák elvégzésének megkönnyítésére egyes vetőgépgyártók (mint pl. a LEMKEN, a SOLITAIR) 25-soros vetőgépébe épített mérlegrendszeren alapuló leforgató berendezést fejlesztett ki. A leforgató berendezés a magtartályba van beépítve. A nyomólégáramba jutó vetőmag egy irányváltón keresztül jut a leválasztó ciklonon át a mérleg mérőedényébe.

A kivethető magmennyiség beállításához alkalmazható leforgatómérleg működési vázlata

A bemért mag visszajut a tartályba. A bemért érték a szoftver segítségével a monitoron ha/kg-ban jelenik meg, aminek alapján az adagoló aktív felülete, a munkasebesség és a fordulatszám beállítható.

Állattartás

Az állattenyésztésben, az állattartás területén is számos technológiai folyamatban szükségszerűen használni kell a különböző tömegmérő eszközöket, mérlegrendszereket.

Az állattartásban a takarmányozás színvonala, a takarmányoknak a termelési szintnek megfelelő összeállítása, és a megfelelő olajmennyiségben történő kiosztása, szintén pontos tömegmérést, és ennek megfelelően jól működő mérlegrendszert igényel.

Az állattenyésztésben, a tehenészetekben, illetve a szarvasmarhatartásban – éppen a magas termelési szinthez optimalizált – TMR etetéstechnológiát az ágazat egészében alkalmazzák. A TMR etetési technológiában a tehenek különböző teljesítményszintű csoportjai részére, különböző összetételű takarmánykeveréket állítanak elő. A TMR etetéstechnológia alapgépei a takarmánykeverő-kiosztó kocsi. A takarmánykeverő-kiosztó kocsik, az előzőekben ismertetett elektrotenzometrikus mérőcsapokból, mérőcellákból kialakított mérlegrend10. ábra: A kivethető magmennyiség beállításához alkalmazható leforgatómérleg működési vázlata9. ábra: A műtrágyaszórók tömegmérés alapján GPS vezérléssel változtathatják a kiszórt adagmennyiséget szerrel vannak felszerelve.

Magajáró keverő-kiosztó kocsi elekrtonikus mérlegének kijelzője

A megfelelő receptúrát, mely több, gyakran 8-15 komponenst is tartalmaz a takarmányozási vezető táplálja be a terminál szoftverébe. A komponensek pontos mérlegelésével történik a takarmánykeverék összeállítása. A mért értékek a kijelzőn megjelennek, és többnyire hangjelzés figyelmezteti a gépkezelőt a beállított érték elérésére.

Az állattartás területén használatos állatmérlegek, szintén az előzőekhez hasonló elektromos mérlegek. Ezek a mérlegek korrózióálló anyagból készülnek, vagy korrózióvédelemmel ellátott acélszerkezetek, melyek kialakításánál különösen nagy gondot fordítanak a tisztíthatóságra és a nedvesség elleni védelemre. Készülhetnek telepített és hordozható változatban is.

A mezőgazdasági anyagok tömegmérésére számos elektronikus-digitális mérleg választható

Összefoglalás

Megállapítható, hogy a mezőgazdasági termelés teljes területén a növénytermesztési termények, az állattartás termékeinek, valamint a termeléshez használt input anyagok pontos mennyiségi meghatározása, azaz a tömeg mérése fontos része az üzemvitelnek a gazdálkodásnak. Az anyag csak a fontosabb munkafolyamatok tömegmérési technológiáira terjedhetett ki, de látható, hogy a mezőgazdasági anyagok tömegmérésére széles választékú, a különböző technológiákban jól használható eszközök állnak rendelkezésre.

dr. Kelemen Zsolt
műszaki szakértő