CN110865177A - 一种便携式电动圆锥指数仪 - Google Patents

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赵健
罗新帅
朱冰
王春迪
孙卓
孙宇航
王鹏
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Jilin University
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明公开了一种便携式电动圆锥指数仪，包括有壳体、蓄电池、控制芯片和驱动机构，其中蓄电池、控制芯片和驱动机构均装配在壳体内，蓄电池与控制芯片和驱动机构相连接，蓄电池为控制芯片和驱动机构提供电力，控制芯片与驱动机构内的步进电机相连接，控制芯片控制步进电机的工作，驱动机构的下端连接有连接杆，驱动机构驱使连接杆进行上下移动，连接杆的下端连接有探头。控制芯片上面安装有GPS接收器，能够记录测量时的GPS位置信息。有益效果：利用人体重力使得整个测试过程更省力。连接在壳体两侧的踏板能够进行折叠，不进行测量时可以将踏板沿壳体边缘折叠，减小空间占用，易于携带。

Description

一种便携式电动圆锥指数仪
技术领域
本发明涉及一种圆锥指数仪，特别涉及一种便携式电动圆锥指数仪。
背景技术
目前，无论是车辆可行驶性研究还是农业耕土深度测算，都需要提前了解所研究土壤的圆锥指数。土壤圆锥指数需要在野外进行相应测量获得，携带大型自动化测量仪器可实现性较小。现有的便携式圆锥指数仪多数需要人工手动按压，通常在按压角度和按压速度上和法规标准不同，测量的结果受人的影响较大。
发明内容
本发明的目的是为了解决在野外测量土壤圆锥指数的便捷性和精确度的问题，而提供的一种便携式电动圆锥指数仪。
本发明提供的便携式电动圆锥指数仪包括有壳体、蓄电池、控制芯片和驱动机构，其中蓄电池、控制芯片和驱动机构均装配在壳体内，蓄电池与控制芯片和驱动机构相连接，蓄电池为控制芯片和驱动机构提供电力，控制芯片与驱动机构内的步进电机相连接，控制芯片控制步进电机的工作，驱动机构的下端连接有连接杆，驱动机构驱使连接杆进行上下移动，连接杆的下端连接有探头。
控制芯片上面安装有GPS接收器，能够记录测量时的GPS位置信息。
壳体的顶端装配有电源开关按键、测量开关按键、水平仪安装槽和LED显示器，其中电源开关按键与壳体内的蓄电池相连接并控制蓄电池的开合，测量开关按键与控制芯片相连接，LED显示器与控制芯片相连接，水平仪安装槽内能够安装水平仪，壳体的上部对称装配有两个扶手，壳体的下部对称设置有两个踏板，两个踏板为可折叠式的。
驱动机构是由步进电机和滚珠丝杠组成，其中步进电机为空心输出轴步进电机，步进电机的空心输出轴端连接有丝杆套，步进电机驱使空心输出轴和丝杠套同步转动，滚珠丝杠插设在步进电机的空心输出轴和丝杠套内，丝杠套与滚珠丝杠相螺接，滚珠丝杠上的滚珠的循环形式为内循环式，丝杠套转动的过程中能够驱使滚珠丝杠进行上下移动，滚珠丝杠的下端与连接杆的上端相连接，连接处装配有压力传感器，压力传感器与控制芯片相连接，压力传感器能够把获得的数据实时传输给控制芯片，滚珠丝杠的上端插设在壳体内腔上部的导槽内。
上述的蓄电池、控制芯片、步进电机、LED显示器和压力传感器均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
本发明的工作原理：
本发明提供的便携式电动圆锥指数仪在进行测量时，首先将水平仪放置在壳体顶部的水平仪安装槽中，根据水平显示调整圆锥指数仪角度，使之竖直向下；将壳体下部的踏板以合适的角度接触到地面，使用者双脚分别踩在两侧的踏板上。
蓄电池与控制芯片和步进电机相连接，蓄电池为控制芯片和步进电机提供电力，控制芯片和步进电机相连接，测量开关按键和控制芯片连接，测量时测量开关按键将按键信号传递给控制芯片，进而控制空心输出轴步进电机的转动；空心输出轴步进电机的旋转运动通过丝杠套的配合转换为滚珠丝杠的竖直运动；进一步的将运动传递到与滚珠丝杠下端连接的压力传感器；压力传感器和连接杆将运动传递给探头，探头和土壤接触使得压力传感器压电信号变化，压力传感器与控制芯片相连接，压力传感器能够把压电信号实时传给控制芯片，压电信号经控制芯片处理之后将数据传输到LED显示器显示。
本发明的有益效果：
本发明提供的便携式电动圆锥指数仪采用空心输出轴步进电机代替人工操作，使得探头按照ASAE S313.3FEB04标准以30.48mm/s的恒定速度贯入土壤，避免人为因素影响提高测试结果精度。测试时通过脚踩和手扶同时作用的方式固定圆锥指数仪，相比只用手扶的方式更为稳定，利用人体重力使得整个测试过程更省力。连接在壳体两侧的踏板能够进行折叠，不进行测量时可以将踏板沿壳体边缘折叠，减小空间占用，易于携带。
附图说明
图1为本发明所述电动圆锥指数仪的整体结构示意图。
图2为本发明所述电动圆锥指数仪的剖视结构示意图。
图3为本发明所述滚珠丝杆与丝杆套连接结构示意图。
图4为本发明所述滚珠丝杆上端与导槽连接结构示意图。
上图中的标注如下：
1、壳体 2、蓄电池 3、控制芯片 4、步进电机 5、连接杆
6、探头 7、电源开关按键 8、测量开关按键 9、水平仪安装槽
10、LED显示器 11、扶手 12、踏板 13、滚珠丝杠 14、空心输出轴
15、丝杆套 16、压力传感器 17、导槽。
具体实施方式
请参阅图1至图4所示：
本发明提供的便携式电动圆锥指数仪包括有壳体1、蓄电池2、控制芯片3和驱动机构，其中蓄电池2、控制芯片3和驱动机构均装配在壳体1内，蓄电池2与控制芯片3和驱动机构相连接，蓄电池2为控制芯片3和驱动机构提供电力，控制芯片3与驱动机构内的步进电机4相连接，控制芯片3控制步进电机4的工作，驱动机构的下端连接有连接杆5，驱动机构驱使连接杆5进行上下移动，连接杆5的下端连接有探头6。
控制芯片3上面安装有GPS接收器，能够记录测量时的GPS位置信息。
壳体1的顶端装配有电源开关按键7、测量开关按键8、水平仪安装槽9和LED显示器10，其中电源开关按键7与壳体1内的蓄电池2相连接并控制蓄电池2的开合，测量开关按键8与控制芯片3相连接，LED显示器10与控制芯片3相连接，水平仪安装槽9内能够安装水平仪，壳体1的上部对称装配有两个扶手11，壳体1的下部对称设置有两个踏板12，两个踏板12为可折叠式的。
驱动机构是由步进电机4和滚珠丝杠13组成，其中步进电机4为空心输出轴电机，步进电机4的空心输出轴14上端连接有丝杆套15，步进电机4能够驱使空心输出轴14和丝杠套15同步转动，滚珠丝杠13插设在步进电机4的空心输出轴14和丝杠套15内，丝杠套15与滚珠丝杠13相螺接，滚珠丝杠13上的滚珠的循环形式为内循环式，丝杠套15转动的过程中能够驱使滚珠丝杠13进行上下移动，滚珠丝杠13的下端与连接杆5的上端相连接，连接处装配有压力传感器16，压力传感器16与控制芯片3相连接，压力传感器16能够把获得的数据实时传输给控制芯片3，滚珠丝杠13的上端插设在壳体1内腔上部的导槽17内。
上述的蓄电池2、控制芯片3、步进电机4、LED显示器10和压力传感器16均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。
本发明的工作原理：
本发明提供的便携式电动圆锥指数仪在进行测量时，首先将水平仪放置在壳体1顶部的水平仪安装槽9中，根据水平显示调整圆锥指数仪角度，使之竖直向下；将壳体1下部的踏板12以合适的角度接触到地面，使用者双脚分别踩在两侧的踏板12上。
蓄电池2与控制芯片3和步进电机4相连接，蓄电池2为控制芯片3和步进电机4提供电力，控制芯片3和步进电机4相连接，测量开关按键8和控制芯片3连接，测量时测量开关按键8将按键信号传递给控制芯片3，进而控制空心输出轴步进电机4的转动；空心输出轴步进电机4的旋转运动通过丝杠套15的配合转换为滚珠丝杠13的竖直运动；进一步的将运动传递到与滚珠丝杠13下端连接的压力传感器16；压力传感器16和连接杆5将运动传递给探头6，探头6和土壤接触使得压力传感器16压电信号变化，压力传感器16与控制芯片3相连接，压力传感器16能够把压电信号实时传给控制芯片3，压电信号经控制芯片3处理之后将数据传输到LED显示器10显示。

Claims (4)

1.一种便携式电动圆锥指数仪，其特征在于：包括有壳体、蓄电池、控制芯片和驱动机构，其中蓄电池、控制芯片和驱动机构均装配在壳体内，蓄电池与控制芯片和驱动机构相连接，蓄电池为控制芯片和驱动机构提供电力，控制芯片与驱动机构内的步进电机相连接，控制芯片控制步进电机的工作，驱动机构的下端连接有连接杆，驱动机构驱使连接杆进行上下移动，连接杆的下端连接有探头。
2.根据权利要求1所述的一种便携式电动圆锥指数仪，其特征在于：所述的控制芯片上面安装有GPS接收器，能够记录测量时的GPS位置信息。
3.根据权利要求1所述的一种便携式电动圆锥指数仪，其特征在于：所述的壳体的顶端装配有电源开关按键、测量开关按键、水平仪安装槽和LED显示器，其中电源开关按键与壳体内的蓄电池相连接并控制蓄电池的开合，测量开关按键与控制芯片相连接，LED显示器与控制芯片相连接，水平仪安装槽内能够安装水平仪，壳体的上部对称装配有两个扶手，壳体的下部对称设置有两个踏板，两个踏板为可折叠式的。
4.根据权利要求1所述的一种便携式电动圆锥指数仪，其特征在于：所述的驱动机构是由步进电机和滚珠丝杠组成，其中步进电机为空心轴步进电机，步进电机的空心输出轴端连接有丝杆套，步进电机驱使空心输出轴和丝杠套同步转动，滚珠丝杠插设在步进电机的空心输出轴和丝杠套内，丝杠套与滚珠丝杠相螺接，滚珠丝杠上的滚珠的循环形式为内循环式，丝杠套转动的过程中能够驱使滚珠丝杠进行上下移动，滚珠丝杠的下端与连接杆的上端相连接，连接处装配有压力传感器，压力传感器与控制芯片相连接，压力传感器能够把获得的数据实时传输给控制芯片，滚珠丝杠的上端插设在壳体内腔上部的导槽内。
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