УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

Полезная модель относится к измерительной техники и может быть использовано в сельском хозяйстве, в частности для измерения состояния влажности почвы.
Известно устройство для определения влажности почвы, содержащее блок датчиков, подключенный через измерительную схему к блоку регистрации, при этом, с целью повышения точности определения влажности засоленных почв, блок датчиков снабжен датчиками осмотического и капиллярного давления и температуры почвенного раствора, а измерительная схема оснащена двумя блоками связи, тремя блоками преобразования, двумя блоками температурной коррекции и блоком компенсации осмотического давления, при этом выход датчика температуры почвенного раствора через первый блок преобразования связан с первыми входами блока регистрации и первого и второго блоков температурной коррекции, вторые входы которых соединены с выходами соответственно второго и третьего блоков преобразования, а входы последних через соответственно первый и второй блоки связи подключены к выходам датчиков осмотичекого и капиллярного давления, причем выходы первого и второго блоков температурной коррекции связаны с входами блока компенсации осмотического давления и вторым и третьим входами блока регистрации, четвертый вход которого связан с выходом блока компенсации осмотического давления. Датчик осмотического давления выполнен в виде штуцера, герметично соединенного с датчиком капиллярного давления, нижний конец которого закрыт полупроницаемой осмотической мембраной и выполнен наклонным. (Патент РФ №2019099, опубл. 15.09.1994).
Известно устройство для измерения влажности почвы, содержащее генератор сигналов, чувствительный элемент и индикатор, при этом, в него введены детектор и измеритель амплитудно-частотных характеристик сигналов, чувствительный элемент выполнен в виде круглого волноводного резонатора с соосной цилиндрической металлической перегородкой на каждом конце и один из концов волновода дополнительно закрыт диэлектрической пластиной, причем выход генератора сигналов соединен со входом волноводного резонатора, выход которого через детектор подключен ко входу измерителя амплитудно-частотных характеристик, выход измерителя амплитудно-частотных характеристик соединен со входом индикатора. (Патент РФ №2433393, опубл. 10.11.2011).
Известно устройство для измерения влажности горизонтов почвы, включающее электронепроводящий корпус, штангу, измеритель, при этом электронепроводящий корпус выполнен из двух полусфер с двумя электродами на внешней поверхности каждой полусферы, с выступами, входящими в друг друга и соединенными пружинами, а внутри корпуса в выемках размещена штанга в виде трубы, жестко прикрепленная к одному из выступов, со штоком в середине, который выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси, причем в штанге имеется отверстие для шнура, соединяющего подвижную полусферу со штоком, а измеритель состоит из вольтамперметра и соединен с электродами на каждой полусфере. (Патент РФ №2433391, опубл. 10.11.2011).
За прототип выбрано устройство для измерения влажности, содержащее емкостный датчик, подключенный к измерительному двухполюснику на LC-контуре, высокочастотный управляемый генератор импульсов, фазовый компаратор и блок индикации, в устройство дополнительно введены амплитудный детектор, два формирователя импульсов, генератор тактовых импульсов, дифференциальный усилитель, источник опорного напряжения, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, преобразователь напряжения в ток и блок обработки данных, причем первый выход высокочастотного управляемого генератора импульсов через преобразователь напряжения в ток подключен к входу измерительного двухполюсника на LC-контуре, выход которого через амплитудный детектор соединен с первым входом дифференциального усилителя и через первый формирователь импульсов подключен к первому входу фазового компаратора на элементе «Исключающее ИЛИ», второй вход которого подключен к первому входу блока обработки данных и через второй формирователь импульсов соединен со вторым выходом высокочастотного управляемого генератора импульсов, а выход элемента «Исключающее ИЛИ» соединен со вторым входом блока обработки данных, третий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к счетному входу реверсивного счетчика, входы «Разрешение счета» и «Направление счета» которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока обработки данных, третий выход которого подключен к блоку индикации, а четвертый вход блока обработки данных соединен с управляющим входом преобразователя напряжения в ток и с выходом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения и одним входом цифроаналогового преобразователя, другой вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, а выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом высокочастотного управляемого генератора импульсов. (Патент РФ №2399039, опубл. 10.09.2010).
К общим недостаткам известных технических решений, препятствующим достижению поставленного технического результата, относится невозможность проведения дистанционного мониторинга состояния влажности почвы.
Задача - создание дистанционного устройства контроля влажности почвы.
Технический результат - непрерывный дистанционный мониторинг состояния влажности почвы.
Технический результат достигается устройством контроля влажности почвы, содержащее емкостной датчик, формирователь импульсов, генератор тактовых импульсов, дифференциальный усилитель, источник опорного напряжения, амплитудный детектор, блок обработки данных и дополнительно содержащее второй генератор тактовых импульсов, аналогово-цифровой преобразователь и приемо-передающее устройство, при этом второй генератор тактовых импульсов имеет возможность соединения с формирователем импульсов; аналого-цифровой преобразователь и приемопередающее устройство имеют возможность соединения с блоком обработки данных.
Существенными отличительными признаками заявленного технического решения являются:
- дополнительное содержание второго генератора тактовых импульсов, аналогово-цифрового преобразователя и приемо-передающего устройства;
- возможность соединения второго генератора тактовых импульсов с формирователем импульсов;
- возможность соединения аналогово-цифрового преобразователя и приемо-передающего устройства с блоком обработки данных.
Из проведенного патентного поиска не было выявлено технического решения, которому присуща совокупность существенных признаков, влияющих на достижение поставленного технического результата, что соответствует условию «новизна».
Дополнительное содержание второго генератора тактовых импульсов позволяет упростить схему измерения, что позволяет уменьшить риск возникновения неполадок работы устройства, тем самым обеспечив непрерывную работу устройства.
Дополнительное содержание аналого-цифрового преобразователя позволяет преобразовать аналоговое значение измеряемой величины напряжений в цифровой ее эквивалент для уменьшения вероятности возникновения ложных значений.
Дополнительное содержание приемо-передающего устройства позволяет осуществить передачу измеряемой величины влажности и прием сигнала к началу и завершению сеанса измерения влажности.
Соединение второго генератора тактовых импульсов с формирователем импульсов способствует созданию необходимой формы сигнала воздействия на емкостной датчик.
Соединение аналогово-цифрового преобразователя с блоком обработки данных позволяет осуществить логико-алгебраические преобразования над исходными данными, полученными с емкостного датчика.
Соединения приемо-передающего устройства с блоком обработки данных позволяет осуществлять обмен информацией и управление над устройством контроля влажности.
Полезная модель поясняется блок-схемой, на которой изображены емкостной датчик 1, формирователь импульсов 2, генератор тактовых импульсов 3, дифференциальный усилитель 4, источник опорного напряжения 5, амплитудный детектор 6, блок обработки данных 7, второй генератор тактовых импульсов 8, аналого-цифровой преобразователь 9 и приемо-передающее устройство 10.
Пример конкретного выполнения.
Первоначально на приемо-передающее устройство 10 подается сигнал к началу работы из внешней среды. Согласно этого сигнала, приемопередающее устройство 10 активирует блок обработки данных 7, запуская его в работу с частотой обработки информации заданной первым генератором тактовых импульсов 3. Параллельно данному процессу осуществляется подача питающего напряжения на измерительную схему источником опорного напряжения 5, запитывающего второй генератор тактовых импульсов 8 и дифференциальный усилитель 4. Второй генератор тактовых импульсов 8 задает частоту сигнала подаваемого на формирователь импульсов 2, который, в свою очередь и формирует входное воздействие на емкостной датчик 1. С емкостного датчика 1 амплитудным детектором 6 производится снятие сигнала параметра напряжения сформированного под воздействием входного сигнала идущего от формирователя импульсов 2. Далее сигнал с амплитудного детектора 6 подается на дифференциальный усилитель. От дифференциального усилителя 4 сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 9, где из аналогового сигнала формируется его эквивалент в двоичном коде, подаваемый на блок обработки Данных 7, где сигнал преобразуется согласно ранее откалиброванным значениям и формируется окончательное значение влажности. Это значение передается на приемо-передающее устройство 10, которое через канал связи отсылает это значение далее для сбора данных, после чего происходит завершение сеанса измерения.
Заявляемое техническое решение в виде устройства контроля влажности почвы может быть воспроизведено промышленным способом, что соответствует критерию «промышленная применимость».
Таким образом, заявляемое устройство контроля влажности почвы позволяет осуществить дистанционный мониторинг состояния влажности почвы.