УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ pH ПОЧВЫ

Полезная модель относится к измерительной техники в области сельского хозяйства, в частности, к определению ph почвы.
Известно устройство для измерения химического состава среды, содержащее блок управления, первый выход которого связан с входом вычислительного устройства, а также измерительную ячейку, первый электрод которой последовательно соединен с усилителем на полевом транзисторе, при этом выход усилителя связан с входом блока управления, с целью повышения достоверности измерений путем сохранения физико-химических свойств среды, оно снабжено источником напряжения смещения, сумматором, генератором линейно изменяющегося напряжения, вход которого подключен ко второму выходу блока управления, а выход - к первому входу сумматора, связанного вторым входом с источником напряжения смещения, а выходом соединенного с вторым электродом измерительной ячейки. (Авторское свидетельство СССР №1599752, опубл. 15.10.1990 г.).
К недостаткам известного технического решения, препятствующим достижению поставленного технического результата относится невозможность проведения дистанционного наблюдения ph почвы.
За прототип выбрано устройство для определения концентрации ионов водорода, состоящее из измерительной ячейки, усилителя и вычислителя, отличающееся тем, что дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь и коммутатор, связывающий выход измерительной ячейки со входом усилителя, выход которого через аналого-цифровой преобразователь по шине данных соединен с вычислителем, выполненным на базе персонального компьютера, который по шине управления соединен с управляющим входом коммутатора. (Патент РФ №2167416, опубл. 20.05.2001 г.).
К недостаткам известного технического решения, препятствующим достижению поставленного технического результата относится большие габариты устройства, необходимость проведения измерения в лабораторных условиях, что не позволяет осуществить дистанционное наблюдение ph почвы.
Задача - создание дистанционного устройства для определения ph-почвы.
Технический результат - возможность проведения непрерывного дистанционного мониторинга ph-почвы.
Технический результат достигается устройством для определения ph-почвы, состоящее из измерительной ячейки, усилителя, вычислителя, аналого-цифрового преобразователя, коммутатора, связывающего выход измерительной ячейки со входом усилителя, выход которого через аналого-цифровой преобразователь по шине данных соединен с вычислителем, который по шине управления соединен с управляющим входом коммутатора, дополнительно содержит приемо-передающее устройство и источник питания; вычислитель выполнен на базе микроконтроллера; при этом приемо-передающее устройство имеет возможность соединения с микроконтроллером, который соединен с аналого-цифровым преобразователем, коммутатором и источником питания.
Существенными отличительными признаками заявленного технического решения являются:
- дополнительное содержание приемо-передающего устройства и источника питания;
- выполнение вычислителя на базе микроконтроллера;
- возможность соединения приемо-передающего устройства с микроконтроллером,
- возможность соединения микроконтроллера с аналого-цифровым преобразователем, коммутатором и источником питания.
Из проведенного патентного поиска не было выявлено технического решения, которому присуща совокупность существенных признаков, что соответствует условию «новизна».
Дополнительное содержание приемо-передающего устройства и его соединение с микроконтроллером позволяет осуществить связь между местом проведения измерений (исследуемый участок почвы на обрабатываемом поле) и местом мониторинга параметров ph почвы (лаборатория), что позволяет провести дистанционный мониторинг ph почвы.
Дополнительное содержание источника питания позволяет обеспечить энергией устройство для его непрерывной работы.
Выполнение вычислителя на базе микроконтроллера позволяет упростить схему измерения и уменьшить габариты устройства, что позволяет уменьшить риск возникновения неполадок работы устройства, тем самым обеспечив непрерывность дистанционного определения ph-почвы.
Микроконтроллер имеет возможность соединения с аналого-цифровым преобразователем, коммутатором и источником питания, тем самым автоматизируя систему управления потоком данных и самой работой устройства без непосредственного физического вмешательства человека, т.е. возможностью его удаленного контроля, что позволяет провести непрерывный дистанционный мониторинг ph-почвы.
Полезная модель поясняется блок-схемой, на которой изображены измерительная ячейка 1, усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, коммутатор 4, микроконтроллер 5, приемо-передающее устройство 6 и источник питания 7.
Пример конкретного выполнения.
Изначально устройство находится в спящем не активном ждущем режиме. Работа устройства начинается с того что на приемо-передающее устройство 6 подается сигнал с закодированной командой к началу работы. Этот сигнал от приемо-передающего устройства 6 подается на микроконтроллер 5, где этим сигналом формируется инициирование к началу работы. Микроконтроллер 5 подает сигнал на коммутатор 4, который согласно поданного на него сигнала размыкает накоротко закороченные контакты измерительной ячейки 1 и замыкает контакты, связывающие измерительную ячейку 1 с усилителем 2. Данная операция необходима для предотвращения накопления заряда на измерительных электродах измерительной ячейки 1, что сохраняет ранее заданные калибровочные характеристики измерительной ячейки 1. Через контакты коммутатора 4 от измерительной ячейки 1 на усилитель 2 подается измеряемый сигнал, где в соответствии со своей функцией на усилителе 2 этот сигнал усиливается до уровня необходимого для возможности дифференцирования измеряемого сигнала. Через усилитель 2 усиленный им измеряемый сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь 3, где в соответствии с величиной измеряемого сигнала формируется его цифровой эквивалент. Далее закодированный уровень измеряемого сигнала поступает на микроконтроллер 5, где цифровой эквивалент измеряемого сигнала подвергается торировке и окончательно формируется значение измеряемого параметра рН почвы. Это значение измеряемого параметра рН почвы, закодированного в цифровом коде, поступает на приемо-передающее устройство 6, где через канал связи значение измеряемого параметра рН почвы передается далее. После завершения данного цикла работы устройства производится переход данного устройства в спящий неактивный ждущий нового запроса данных режим. Данная операция осуществляется следующим образом. Микроконтроллер 5 после передачи данных на приемо-передающее устройство 6 подает сигнал на коммутатор 4, который в соответствии с этим сигналом замыкает накоротко контакты измерительной ячейки 1 и размыкает контакты связывающие измерительную ячейку 1 и усилитель 2 тем самым приведя устройство в режим ожидания. Вся схема устройства измерения рН почвы запитывается от источника питания 7.
Заявляемое техническое решение в виде устройства для определения ph-почвы может быть воспроизведено промышленным способом, что соответствует критерию «промышленная применимость».
Таким образом, заявляемое устройство для определения ph-почвы обеспечивает возможность проведения непрерывного дистанционного мониторинга ph-почвы.