Устройство для измерения влажности почвы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик(И) М. Ка.ф С 01 К 27/22 с присоединением заявки йоГосударственный оиитет СССР ио делан изобретений и отрытий.7(088.8) Опубликовано 15.01 ВЗ, Бюллетень йо 2 Дата опубликования описания 1501 ВЗ(72) Автор изобретены но-консского оемии укторс еления б Заявител на акадаук им(54) УСТ ДЗИ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖПОЧВЫ И Специальное опытное технологическое бюро : Всесоюзной ордена Ле сельскохозяйственных4 Изобретение относится к измерительной технике, а именно к диэлькожетрии сыпучих материалов.Известно устройство для измерения влажности почвы, содержащее емкостный датчик и измерительное устройство 1.Однако показания данного устройства зависят от плотности почвы;Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения влажности почвы, содержащее емкост-; ный датчик, выполненный в виде набора пустотелых штанг с расположенными в нижней части последней штанги измерительным и компенсационным конденсаторами, коаксиальным кабелем, расположеннйм внутри штанг и соедннякиции датчик с измерительным устройством 2 )Известное устройство не позволяет одновременно измерять плотность почвы, хотя и содержит компенсационный койденсатор, емкость которого пропор,циональна плотности, Кроме того, в известном устройстве не предусмотре.на.регистрация температуры почвы для введения температурной поправки, а соединение датчика с измерительным устройством через коаксиальный кабель (в связи с тем, что измерение производится на высокой частоте), который располагается внутри пустотелых штанг с использованием разъемных высокочастотных соединений, не позво-.ляет использовать дополнительное количество кабелей беэ существенного усложнения конструкции.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей без существенногоусложнения конструкции, а именно дополнительной регистрации температуры и. плотности.Указанная цель достигается тем,что в устройство для измерения влажности почвы, .содержащее емкостнйй датчик, выполненный в виде набора пустотелых штанг с расположенными в нижней части последней штанги измерительным и компенсационным конденсаторами, коаксиальным кабелем, расположенным внутри штанг и "соединяющим датчик с измерительным устройством, в емкостный датчик введены четыре диода,два дросселя, причем 5 все диоды включена последовательно,к катоду первого и аноду четвертого диодов подсоединены один из выводов дросселей, анод первого и катод второго диодов соединены с одним нз О.электродов компенсационного конденса 989437тора, анод второго и катод третьего диодов соединены с центральной жилой коаксиального кабеля, анод третьего ,и катод четвертого диодов соединены с одним из электродов измерительного конденсатора, вторые электроды изме рительного и компенсационного конденсаторов и выводы дросселей соединены с экраном коаксиального кабеля.Входная цепь измерительного устройства, содержащего схему управления, схему регистрации емкости, схемурегистрации напряжения, выполнена ввиде дросселя, разделительного конденсатора,управляемого стабилйзаторатока, причем управляющий вход стабилизатора тока соединен со схемой управления, выход управляемого стабилиза".тора тока соединен с одним из выводовдросселя и схемой регистрации напряжения, другой вывод дросселя соединен с одним из выводов разделительного конденсатора и центральной жилойкоаксиального кабеля, второй выводконденсатора соединен со схемой регистрации емкости,25Введение в известный емкостныйдатчик для измерения влажности почвычетырех диодов (р - 1 - п-диодов),двух дросселей и выполнение входнойцепи измерительного устройства,содер-ЗОжащего схему управления, схему регистрации емкости, схему регистрациинапряжения, в виде дросселя, разде.лительного конденсатора, управляемогостабилизатора тока с соответствующими .связями позволяет расширить Функциональные возможности,аименнодополнительно регистрировать температуру путем регистрации падения напряжения на диодах в прямом включении и 4 Оплотность путем измерения емкости компенсационного конденсатораПрименение р - 1 - и-диодов обусловлено тем, что эти диоды выполняютфункцию электронного коммутатоРа иобладают лучшими частотными характеристиками в режиме переключения ВЧсигналов вотличие отдиодов с р - п-переходами.На фиг, 1 приведено конструктивноевыполнение устройства для измерениявлажности почвы; на Фиг, 2 - электрическая схема устройства.Устройство содержит набор пустотелых штанг 1 и 2, с расположенными внижней части последней штанги 2 датчиком, состоящим из измерительногоконденсатора, выполненного в видешнеков 3, компенсационного конденсатора, выполненного в виде двух электродов 4 и 5,упругого элемента,выпОл 60ненного в виде пружины б конуоногонаконечника 7, дросселя 8, р-и-диодов 9, коаксиального кабеля 10 и кабеля 11, расположенного внутри пустотелых штанг 1 и 2, коаксиальных 65 разъемов 12 и измерительного устрой . ства 13Электрическая схема устройства (Фиг. 2) состоит из датчика 14,содержащего четыре последовательйо соединенных р - 1 - и-диода ЧР 1-Ч 04, два дросселя Е 1, Ь 2, измерительный конденсатор С, компенсационный конденсатор Ср, коаксиальный кабель 10, коаксиальные разъемы 12, измерительного устройства 13, содержащего вход-, ную цепь 15, выполненную в виде управляемого стабилизатора тока 16, дросселя ЬЗ, разделительного конденсатора С 1, а также схему управления17, схему регистрации напряжения 18,схему регистрации емкости 19,Коаксиальный кабель 10, расположенный внутри штанг, образован изцентральной жилы, зафиксированной посредством шайб и внутренней стенкойштанг, выполняющих Функцию экранакоаксиального кабеля.Конусный наконечник 7 (фиг. 1)через стержень 2 соединен с электродом 4 компенсационного конденсатора.Между конусным наконечником 7 и электродом 4 расположен упругий элемент (пружина) б. На внешней стороне штанги 1 расположены р - 1 - и-диоды 9, выполняющие одновременно функцию датчика температуры.Устройство работает следующим образом.При введении датчика в почву путем вращения штанг 1 и 2 конусный наконечник 7 под действием реакции давления почвы перемещается вдоль штанги. 2 и перемещает электрод 4 относительно электрода 5, изменяя емкость компенсационного конденсатора, образованного электродами 4 и 5.При перемещении конусного наконечника сжимается пружина б, Сила реакции пружины б на конусный наконечник 7, а следовательно, и емкость компенсационного конденсатора 4 и 5 пропорциональна плотности. Емкость измерительного конденсатора, образованного шнековыми электродами 3, пропорциональна влажности почвы, находящЕйся между шнековыми .электродамиТемпература р - 1 - и-диодов 9, а следовательно, и падение прямого напряжения на р - 1 - и-диодах 9 пропорциональна температуре почвы. Значения температуры, влажности и плотности регистрируются устройством 13, подключенным через коаксиальный кабель 10,При подаче сигнала "Лог, 1" на управляющий вход управляемого стаби-. лизатора тока 16 (Фиг. 2) последний формирует ток положительной полярности, стабилизированный по величине.При этом диоды ЧП 1 и Ч 02 оказываются в прямом смещении (внутреннее сопротивление р - 1 - и-диоцов является989437 минимальным) и компенсационный конденсатор С Р подключается к схемерегистрации емкости 19 через разделительный конденсатор С 1.Разделительный конденсатор С 1предназначен для устранения влиянияпрямого падения напряжения на диодахпри протекании через них постоянноготока. Компенсационный конденсатор СРи разделительный конденсатор С 1 включены последовательно. Учитывая, чтоС 1С р и диоды УРЗ и ЧР 4 включеныв обратном смещении (сопротивлениедиодов велико и измерительный.конденсатор Сщ отключен), схема регистрации емкости 19 регйстрирует величину 15емкости СР, т.е, значение плотности.При подаче на управляющий входуправляемого стабилизатора тока 16сигнала ффЛог. 0", последний Формируетток отрицательной полярности,стабилизированный по величине. При этомдиоды ЧР 1 и ЧР 2 оказываются включенными в обратном смещении, а диодыУРЗ и УР 4 в прямом и к схеме регистрации емкости 19 через разделительный конденсатор С 1 подключается измерительный конденсатор Ср . Учитывая, что С. щ С д, схема регистрацииемкости регистрирует величину емкости С, т.е, значение влажности. З 0Дроссель ЬЗ предназначен для Фильтрации высокочастотного напряжения,появляющегося на конденсаторе С 1при работе схемы регистрации емкости.Прямое падение напряжения на диодах при стабилизированной величинепротекающего тока, пропорциональноетемпературе диодов (т.епочвы),поступает на вход схемы регистрациинапряжения 18,Таким образом Формула изобретения 1. Устройство для измерения влажности почвы, содержащее емкостный датчик, выполненный в виде набора пустотелых штанг с расположенными в нижней части последней штанги измерительным и компенсационным конденсаторами, коаксиальиым кабелем, рас-. положенным внутри штаиг и соедйняю- щим датчик с измерительным устройством, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в емкостный датчик введены четыре дйода, два дросселя, причем все диоды включены последовательно, к катоду первого и аноду четвертого диодов подсоединены один иэ выводов дросселей, анод первого и катод второго диодов соединены с одним иэ электродов, компенсационного конденсатора, анод второго и катод третьего диодов соединены с центральной жилой коаксиального кабеля, анод третьего и катод четвертого диодов соединены с одним из электродов измерительного конденсатора, вторые электроды измерительного и компенсационного конденсаторов и выводы дросселей соединены с экранам коаксиального кабеля.2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что входная цепь измерительного устройства, содержащего схему управления, схему регистрации емкости, .схему регистрации напряжения, выполнена в виде дросселя, разделительного конденсатора, управляемого стабилизатора тока, причем управляющий вход стабилизатора тока соединен со схемой управления, выход управляемого стабилизатора тока соединен с одним иэ выводов дросселя и схемой регистрации напряжения, другой вывод дросселя соединен с одним из :выводов разделительного конденсатора и центральной жилой коаксиального кабеля, второй вывод конденсатора соединен со схемой регистрации емкости45 С =Г(Р) при 1) О С = Г(И) при 1 ( 0 Ц = У(ОС) где С - емкость, регистрируемая схемой регистрации емкости;Р - плотность почвы;М - влажность почвы; 50П - напряжение, регистрируемоеахеей регистрации напряжения;йф,С - температура почвы.,применение предлагаемого устройст ва позволяет испольэовать получаемые данные о температуре и плотности почвы как для введения поправки при более точном определении влажности почвы, достичь более высокой скорости измерения, уменьшить энергопотребление, уменьшить трудоемкость измерения,так и использовать значение темпера=туры и плотности почвы как самостоятельные параметры, необходимые припроведении различных агротехническихработ. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 518707 кл. С 01 Х 27/22, 1974.2, Авторское свидетельство СССРпо заявкеР 3235935/18-25,кл. С 01 Х 27/22, 14.01.81 (прототип),.Подлисноеомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5 Заказ 111 871енноготений5, Раув илиал ЛПП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектна 15/62 ТиражВНИИПИ ГосУдаРствпо делам изобре 113035, Москва, МЗ Платова Корректор Л. Вокшан