Датчик влажности почвы

) 4 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЙ ПЬСТВУ нутренней пония относит сти корпуса усилием сж эана с упор й выполнен а термоэлек на внутрен сти юбки по е ь ужина с нормирокоторая жест- днищем поршня,и в него устаская батарея, оверхности нижвыполнен срез верхи ваннь тия,и ко свя оторь овлен олым риче ей и ней ч объемоИзлишки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИ(21) .4180714/30-25(71) Специальное опытное проектно- конструкторское технологическое бюро СО Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В,И.Ленина (72) А.Ф.Алейников(53) 621. 317.39.275(088.8) (56) Емельянов В,А. Почвенные влагомеры. - Земледелие, 1984, Р 12, с. 41-43Авторское свидетельство СССР У 1268123, кл. С 01 Н 25/56, 1984. (54) ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении физических свойств почвы в сельском хозяйстве, агрометеорологии и мелиорации. Цель - сокращение трудоемкости проведения измерения влажности почвы. Датчик содержит полый цилиндрический корпус с накидной гайкой и с отверстиями для удаления излишка анализируемой пробы, внутри которого уста,йовлены поршень, датчик температуры, мембрана с датчиком давления, термоэлектрйческая батарея, выполненная в форме полого цилиндра, и фиксатор, Кроме того, в него дополнительно введены упор с воэможностью вращения относительно гайки и продольного пена толщину стенки поршня под угломк его внутренней поверхности, а фиксатор установлен в корпусе с возможностью ограничения движения поршняотносительно корпуса. Образец почвыпомещается внутрь корпуса, на негонаворачивается гайка с упором, пружиной с нормированным усилием сжатии поршнем. При вращении гайки поршень, преодолевая усилие сжатия пружины, формирует почвенный образец соднаковой плотностью и с одинаковым м от измерения к измерению.почвы удаляются через отверстия. В момент срабатывания фиксатора поршень перекрывает эти отверстия и включается термоэлектрическая батарея, вызывая охлаждение почвы. Вода, находящаяся в почве, расширяется и вызывает деформацию мембраны с датчиком давления. Изменение температуры ,регистрируется датчиком температуры. Об измеряемой влажности почвы судят по изменению давления и температуры.Изобретение относится к измеритель,ной технике и может быть использовано для измерения влажности почвы вагрометеорологии, мелиорации и сельском хозяйстве.Цель изобретения - скращение трудоемкости проведения измерений влажности почвы,На чертеже представлена конструкция датчика для измерения влажностипочвы.Датчик содержит корпус 1, накиднуюгайку 2, упор 3 с подшипником 4, пружину 5 с нормированным усилием сжатия, поршень 6, термоэлектрическуюбатарею 7, фиксатор 8, выполненный,например, в виде конуса"искателя 9,пружины 10, упора 11, втулки 12,иручки 13, мембрану 14 с.датчикамидавления.5 и температуры 16, теплоиэоляционный кожух 17, основание 18и электрический разъем 19.Корпус 1 выполнен в виде пологощцтиндра с фланцем 20 и отверстиями 2521 для удаления излишков анализируемойпочвы. На,наружной поверхности корпу-са 1 изготовлена резьба 22. В корпусеизготовлено специальное отверстие для установки механического фиксатора 8. Для установки разъема 19 внижнем торце корпуса 1 изготовленырезьбовые отверстия 23. Накидная гайка 2 имеет внутреннюю резьбу 24 длянаворачивания ее на корпус 1Дляобеспечения удобной работы при наворачивании гайки 2 наее внешней по;верхности изготовлена накатка (не показана). В специальное углубление вгайке 2 запрессован подшипник 4 супором 3, который имеет отверстие 25дпя электрических выводов 26 термоэлектрической батареи 7Вводы 26 могут быть выполнены в виде витой парыс упругими свойствами, что позволяетпри движениипоршня 6 во время работы растягивать или сжимать эти выводы без их повреждения (не показано).Упор выполнен, например, в виде полой оси, оканчивающейся цилиндрической шайбой 27 с большим, чем у оси,диаметром, Шайба 27 имеет ушки 28с отверстиями для жесткого крепленияпружины 5. Поршень 6 выполнен полыми в нем установлены и закрепленытеплоизоляционный кожух 17 и термоэлектрическая батарея 7, внутренняяповерхность которой отшлифована (дляисключения налипания почвы в процессе работы). В.нижней части юбки поршня изготовлен срез, В поршне 6 изготовлено углубление 29 для фиксирова-ния его движения с помощью фиксатора8 при формировании почвенного образца. Днище поршня 6 имеет ушки 30 сотверстиями для жесткого крепленияк нему пружины 5. Разъем 19 крепитсяк нижнему торцу корпуса 1 при помощивинтов 31. Корпус 1 устанавливаетсяна жестком основании 18 и крепится,например, при помощи болтов 32 и гаек 33Внутренняя поверхность корпуса 1 и внешняя поверхность поршня 6обработаны с соответствующим классомчистоты, чтобы обеспечить продольноеперемещение поршня 6 относительно.корпуса . Внутри корпуса установлена мембрана 14, выполненная, например, из теплопроводного материала,на которой установлены, например,при помощи клея датчики давления 15и температуры 16Датчик работает следующим образом,Оператор путем вращения гайки 2 извлекает поршень 6 с пружиной 5 и упором 3 из корпуса 1. Фиксатор в данном случае находится в исходном состоянии и упирается упором 1 1 в корпус 1. Почвенный образец 34 засыпается в корпус 1. Забор почвы с заданной глубины может производиться оператором с помощью серийно выпускаемых пробоотборников, Затем в корпус 1 устанавливается узел, включающий поршень б,пружину 5 и толкатель 3, и гайка 2 поворачивается на корпус 1, Фиксатор поворачивают на уголо90 . Упор 11 фиксатора входит в специальное углубление, выполненное на внешней поверхности корпуса 1 и вовтулке 12 .(не показано), и конус- искатель 9 под воздействием пружины10 сжатия давит на поверхность юбки поршня 6.При вращении гайки 2 поршень 6, преодолевая усилие сжатия пружины 5, формирует почвенный образец. Излишки почвы удаляютсячерез отверстия 21 корпуса 1 при достижении определенного критического усилия пружины 5. Перемещение поршня 6 происходйт до того момента времени, пока в углубление 29 не входит конус-искатель 9фиксатора 8. Длина поршня 6, местоустановки, фиксатора 8 и отверстий 21а также конструктивные размеры дру 14083285 1 О 15 20 25 формул а ЭО 35 40 гих элементов датчика (и расстояния между ними) выбраны так, что при срабатывании фиксатора 8 поршень 6 перекрывает отверстия 2 корпуса 1.Это необходимо для того, чтобы процесс расширения воды, находящейся в почве, воздействовал лйшь на мембрану 14 с датчиком 15 давления, вызывая ее деформацию. Поэтому материалы, из которых изготовлены корпус 1, поршень 6, термоэлектрическая батарея 7 и кожух 17, выбраны с малыми коэффициентами линейного и объемного расширения. Это необходимо для того, чтобы процесс охлаждения обра"ца почвы не изменял их линейные размеры, в противном случае это приводит к изменению объема рабочей" камеры, .а следовательно, и к дополнительной погрешности измерения. Тогда при включении термоэлектрической батареи 7 за счет расширения воды (при охлаждении) объем образца увеличивается, а следовательно, и изменяется давление.Так как мембрана может быть выполнена из теплопроводного материала и датчик 16 температуры установлен в месте от- сутствия деформаций, появляется возможность измерения температуры, В принципе датчик 16 температуры может быть установлен и внутри поршня 7 и контактировать непосредственно с образцом 34 почвы. Зная разность температуры, изменения давления, можно определить влажность почвы.Возможность формирования образца почвы с одинаковым объемом и одинаковойплотностью позволяет анализировать почвы с разными физико-механическими и другими свойствами. Датчик высокочувствителен, не сложен в изго товлении й сборке, не требует специ" альной подготовки оператора, так как в датчике отсутствуют сложные регулировки, а эксплуатация и техническое обслуживание датчика просты. Реализация предлагаемого датчика позволит создать датчики с высокой точностью измерения влажности. Повышению точности измерения влажности способствует тот фактор, что в данном лучае нет необходимости компенсировать дополнительную погрешность за счет воздействия влияющих величин, таких как температура, плотность, эасоленность и т,п. Не исключено применение датчика для одновременного измерения температуры и механических усилий, что расширяет его функциональные возможности, Возможность анализа пробы почти малого объема (массы), небольшая потребляемая мощность термоэлектрической батареи создают предпосылки дпя проектирования компактных устройств для измерения влажности почвы. Отсутатвие необходимости в точной дозировке почвы по объему и плотности сокращает время измерения и матери-. альные затраты, связанные с применением дополнительных аналитических средств измерения, что позволяет скисзить трудоемкость и сроки, а также повысить качество проведения работ при исследовании физических свойств почвы. изобретения Датчик влажности почвы, содержащий полый цилиндрический корпус с накидной гайкой и с отверстиями для удаления излишка анализируемой пробы, внутри которого установлены поршень, датчик температуры, мембрана с датчиком давления и термоэлектрическая батарея, выполненная в форме полого цилиндра, и фиксатор, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью сокращения трудоемкости проведения измерений, в корпус введены упор с возможностью вращения относительно гайки. и продольного перемещения относительно внутренней поверхности корпуса, пружина с нормированным усилием сжатия, которая жестко связана с упором и днищем поршня, выполненного полым,в котором установлена термоэлектрическая батарея, причем на внутреннейповерхности нижней части юбки поршнявыполнен срез на толщину стенки поршня под углом к его внутренней поверх.ности, а фиксатор установлен в корпусе с возможностью ограничения движения относительно .корпуса.408328оставитель А.Платоваехред М.Дидык Корректор И.Муск актор И.Горна акаэ 3304/46 Подписи та СССР Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная Тираж 847 ВНИИПИ Государствен по делам иэобрет 13035, Москва, Ж, ого комите ий и открытий аушская наб., д. 4/5