CN209656696U - 一种可移动式土壤水分检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及检测装置技术领域，且公开了一种可移动式土壤水分检测装置，包括探针、温度传感器、滑块、丝杆、第一步进电机、第二步进电机、通用设置按钮、显示屏、太阳能电池板、蓄电池、单片机、支撑架、车箱、车底盘、上行程开关、下行程开关、刮土器、电机支撑座、轴承安装座、开关和数据接口，所述滑块的正面与温度传感器固定安装，所述温度传感器的底部固定安装有探针，所述刮土器套接在探针的外部，所述滑块的内部与丝杆螺纹连接，所述丝杆的底部与轴承安装座活动连接，所述轴承安装座的顶面固定安装有下行程开关。该可移动式土壤水分检测装置，实现了自动化程度高、多点检测、效率高以及检测精度准确的目的。

Description

一种可移动式土壤水分检测装置

技术领域

本实用新型涉及检测装置技术领域，具体为一种可移动式土壤水分检测装置。

背景技术

土壤水分是土壤肥力的重要组成因素，也是农田灌溉管理、流域水分平衡的计算的重要参数，如何将土壤水分参数进行精准、快速、有效检测对于农业的发展具有重要的意义，土壤水分作为植物吸收水分的主要来源，为植物的生长发育起到了关键性的作用，通常检测土壤水分，又称土壤湿度的方法为将土样放入烤箱中烘干，其中释放出来的水量称作为土壤含水量。

目前检测土壤水量的装置存在众多弊端，如自动化程度低、只能定点检测而且效率低等，且在土壤含水量较多的地方，泥土会黏在探针上，导致检测精度降低，故而提出一种可移动式土壤水分检测装置来解决上述所提出的问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种可移动式土壤水分检测装置，具备自动化程度高、多点检测、效率高以及检测精度准确的优点，解决了目前检测土壤水量的装置存在众多弊端，如自动化程度低、只能定点检测而且效率低等，且在土壤含水量较多的地方，泥土会黏在探针上，导致检测精度降低的问题。

(二)技术方案

为实现上述自动化程度高、多点检测、效率高以及检测精度准确的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可移动式土壤水分检测装置，包括探针、温度传感器、滑块、丝杆、第一步进电机、第二步进电机、通用设置按钮、显示屏、太阳能电池板、蓄电池、单片机、支撑架、车箱、车底盘、上行程开关、下行程开关、刮土器、电机支撑座、轴承安装座、开关和数据接口，所述滑块的正面与温度传感器固定安装，所述温度传感器的底部固定安装有探针，所述刮土器套接在探针的外部，所述滑块的内部与丝杆螺纹连接，所述丝杆的底部与轴承安装座活动连接，所述轴承安装座的顶面固定安装有下行程开关，所述丝杆的顶部与电机支撑座活动连接，所述电机支撑座的底面固定安装有上行程开关，所述电机支撑座的顶部固定安装有第一步进电机，所述电机支撑座的顶部固定安装有第二步进电机，且所述第一步进电机的输出轴和第二步进电机的输出轴均与丝杆固定安装，所述电机支撑座与车箱固定安装，所述轴承安装座与车箱固定安装，所述车箱的底部固定安装有车底盘，所述车箱的内底壁固定安装有支撑架，所述支撑架的顶端固定安装有太阳能电池板，所述支撑架的正面固定安装有单片机，所述支撑架的右侧固定安装有蓄电池，所述支撑架与显示屏固定安装，所述单片机与第一步进电机电连接，所述单片机与第二步进电机电连接，所述单片机与显示屏电连接，所述单片机与温度传感器信号连接，所述单片机与上行程开关电连接，所述单片机与下行程开关电连接，所述单片机与蓄电池电连接，所述太阳能电池板与蓄电池电连接。

优选的，所述显示屏包括安装体、屏幕、通用设置按钮、开关和数据接口，所述安装体的正面固定安装有屏幕，所述安装体的正面安装有位于屏幕下方的通用设置按钮，所述安装体的正面安装有位于通用设置按钮左侧的开关，所述安装体的正面安装有位于开关上方的数据接口。

优选的，所述探针的外部设有外圈，且外圈有一定弹性。

优选的，两个所述丝杆的顶端均通过联轴器分别与第一步进电机和第二步进电机的输出轴连接，所述轴承安装座通过轴承与丝杆连接。

优选的，所述车箱和车底盘组合构成移动式小车，且车底盘为车轮式和履带式中的一种。

优选的，所述太阳能电池板为四角太阳能板，所述太阳能电池板由多晶硅制成。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种可移动式土壤水分检测装置，具备以下有益效果：

该可移动式土壤水分检测装置，本装置通过温度传感器与其余结构的配合，可实现对土壤水分的精确测量，而且操作简单、快捷，并能够自动地检测某点的土壤含水量，降低了人工劳动成本，本装置通过检测装置与移动式小车相结合，方便了对多个地点进行测量，且移动小车多为传统的寻迹运动小车，并有太阳能电池板提供的太阳能供电，具有节能环保的特点，利用刮土器刮下探针上的土壤，防止土壤粘黏，解决了土壤颗粒造成检测不准确的问题。

附图说明

图1为本实用新型的三维立体图；

图2为本实用新型的局部结构示意图；

图3为本实用新型的正视图。

图中：1-探针；2-温度传感器；3-滑块；4-丝杆；5-第一步进电机；6-第二步进电机；7-通用设置按钮；8-显示屏；9-太阳能电池板；10-蓄电池；11-单片机；12-支撑架；13-车箱；14-车底盘；15-上行程开关；16-下行程开关；17-刮土器；18-电机支撑座；19-轴承安装座；20-开关；21-数据接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种可移动式土壤水分检测装置，包括探针1、温度传感器2、滑块3、丝杆4、第一步进电机5、第二步进电机6、通用设置按钮7、显示屏8、太阳能电池板9、蓄电池10、单片机11、支撑架12、车箱13、车底盘14、上行程开关15、下行程开关16、刮土器17、电机支撑座18、轴承安装座19、开关20和数据接口21，滑块3的正面与温度传感器2固定安装，温度传感器2的底部固定安装有探针1，刮土器17套接在探针1的外部，探针1的外部设有外圈，且外圈有一定弹性，刮土器17可以沿着探针1的外圈进行上下移动，刮土器17与探针1外壁接触的时候可将探针1的土壤颗粒刮掉，滑块3的内部与丝杆4螺纹连接，丝杆4的底部与轴承安装座19活动连接，轴承安装座19的顶面固定安装有下行程开关16，丝杆4的顶部与电机支撑座18活动连接，电机支撑座18的底面固定安装有上行程开关15，电机支撑座18的顶部固定安装有第一步进电机5，电机支撑座18的顶部固定安装有第二步进电机6，且第一步进电机5的输出轴和第二步进电机6的输出轴均与丝杆4固定安装，电机支撑座18与车箱13固定安装，轴承安装座19与车箱13固定安装，两个丝杆4的顶端均通过联轴器分别与第一步进电机5和第二步进电机6的输出轴连接，轴承安装座19通过轴承与丝杆4连接，车箱13的底部固定安装有车底盘14，车箱13和车底盘14组合构成移动式小车，且车底盘14为车轮式和履带式中的一种，车箱13的内底壁固定安装有支撑架12，支撑架12的顶端固定安装有太阳能电池板9，太阳能电池板9为四角太阳能板，太阳能电池板9由多晶硅制成，支撑架12的正面固定安装有单片机11，支撑架12的右侧固定安装有蓄电池10，支撑架12与显示屏8固定安装，显示屏8包括安装体、屏幕、通用设置按钮7、开关20和数据接口21，安装体的正面固定安装有屏幕，安装体的正面安装有位于屏幕下方的通用设置按钮7，安装体的正面安装有位于通用设置按钮7左侧的开关20，安装体的正面安装有位于开关20上方的数据接口21，单片机11与第一步进电机5电连接，单片机11与第二步进电机6电连接，单片机11与显示屏8电连接，单片机11与温度传感器2信号连接，单片机11与上行程开关15电连接，单片机11与下行程开关16电连接，单片机11与蓄电池10电连接，太阳能电池板9与蓄电池10电连接，通过太阳能电池板9采集光能，以化学能的形式储存在蓄电池10中，并为整个装置提供电能，首先移动式小车运行到某一定点位置时，单片机11发送脉冲到控制器使得第一步进电机5和第二步进电机6同频率顺时针转动，电机的输出轴带动丝杆4旋转，此时与丝杆4配合的滑块3向下移动，并带动温度传感器2和探针1向下运动，当滑块3触碰到下行程开关16时，运动停止，探针1插入土壤该深度并稳定后，传感器2将探针1检测到的土壤含水率信息发送到单片机11，经数据处理后在显示屏8上显示出来，同时将数据储存，然后单片机11控制使得第一步进电机5和第二步进电机6进行同频率的逆时针转动，使得滑块3向上运动，直到碰触到上行程开关15该运动停止，使用完毕后，反复移动刮土器17，使得探针1上的土壤颗粒脱落，最后本装置完成该点的土壤含水量检测，小车将移动到下一点进行同样的步骤，本装置通过温度传感器2与其余结构的配合，可实现对土壤水分的精确测量，而且操作简单、快捷，并能够自动地检测某点的土壤含水量，降低了人工劳动成本，本装置通过检测装置与移动式小车相结合，方便了对多个地点进行测量，且移动小车多为传统的寻迹运动小车，并有太阳能电池板9提供的太阳能供电，具有节能环保的特点，利用刮土器17刮下探针1上的土壤，防止土壤粘黏，解决了土壤颗粒造成检测不准确的问题。

单片机11的型号可为aduino UNO R3，采用的是Atmel Atmega 328微处理器，5V直流电压输出和3.3V直流电压输出。

第一步进电机5和第二步进电机6均属于57步进电机，电流3A，输出力矩2.3Nm，出现方式二相四根引出线，机身长度81mm，出轴长度21mm，出轴轴径8mm，其配套的驱动器型号为TB6600升级版，脉冲信号：3.3V/5V/24V。

温度传感器2的工作温度范围是-40℃～80℃，水分测量区域是以探针1为中心，形成一个直径为7cm、高度为10cm的圆柱体，测量时应避开石块，垂直插入土中，待稳定一段时间后即可测量，并将数据储存在内存中，并将数据在显示屏8上显示。

太阳能电池板9为中四角太阳能板，类型：多晶硅，峰值功率：30W，工作电压：18.2V，工作电流：1.64A，开路电压：21.6V，短路电流：1.78A，尺寸：640*350*25mm。

本实用新型的工作原理：通过太阳能电池板9采集光能，以化学能的形式储存在蓄电池10中，并为整个装置提供电能，首先移动式小车运行到某一定点位置时，单片机11发送脉冲到控制器使得第一步进电机5和第二步进电机6同频率顺时针转动，电机的输出轴带动丝杆4旋转，此时与丝杆4配合的滑块3向下移动，并带动温度传感器2和探针1向下运动，当滑块3触碰到下行程开关16时，运动停止，探针1插入土壤该深度并稳定后，传感器2将探针1检测到的土壤含水率信息发送到单片机11，经数据处理后在显示屏8上显示出来，同时将数据储存，然后单片机11控制使得第一步进电机5和第二步进电机6进行同频率的逆时针转动，使得滑块3向上运动，直到碰触到上行程开关15该运动停止，使用完毕后，反复移动刮土器17，使得探针1上的土壤颗粒脱落，最后本装置完成该点的土壤含水量检测，小车将移动到下一点进行同样的步骤。

综上所述，该可移动式土壤水分检测装置，本装置通过温度传感器2与其余结构的配合，可实现对土壤水分的精确测量，而且操作简单、快捷，并能够自动地检测某点的土壤含水量，降低了人工劳动成本，本装置通过检测装置与移动式小车相结合，方便了对多个地点进行测量，且移动小车多为传统的寻迹运动小车，并有太阳能电池板9提供的太阳能供电，具有节能环保的特点，利用刮土器17刮下探针1上的土壤，防止土壤粘黏，解决了土壤颗粒造成检测不准确的问题。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种可移动式土壤水分检测装置，包括探针(1)、温度传感器(2)、滑块(3)、丝杆(4)、第一步进电机(5)、第二步进电机(6)、通用设置按钮(7)、显示屏(8)、太阳能电池板(9)、蓄电池(10)、单片机(11)、支撑架(12)、车箱(13)、车底盘(14)、上行程开关(15)、下行程开关(16)、刮土器(17)、电机支撑座(18)、轴承安装座(19)、开关(20)和数据接口(21)，其特征在于：所述滑块(3)的正面与温度传感器(2)固定安装，所述温度传感器(2)的底部固定安装有探针(1)，所述刮土器(17)套接在探针(1)的外部，所述滑块(3)的内部与丝杆(4)螺纹连接，所述丝杆(4)的底部与轴承安装座(19)活动连接，所述轴承安装座(19)的顶面固定安装有下行程开关(16)，所述丝杆(4)的顶部与电机支撑座(18)活动连接，所述电机支撑座(18)的底面固定安装有上行程开关(15)，所述电机支撑座(18)的顶部固定安装有第一步进电机(5)，所述电机支撑座(18)的顶部固定安装有第二步进电机(6)，且所述第一步进电机(5)的输出轴和第二步进电机(6)的输出轴均与丝杆(4)固定安装，所述电机支撑座(18)与车箱(13)固定安装，所述轴承安装座(19)与车箱(13)固定安装，所述车箱(13)的底部固定安装有车底盘(14)，所述车箱(13)的内底壁固定安装有支撑架(12)，所述支撑架(12)的顶端固定安装有太阳能电池板(9)，所述支撑架(12)的正面固定安装有单片机(11)，所述支撑架(12)的右侧固定安装有蓄电池(10)，所述支撑架(12)与显示屏(8)固定安装，所述单片机(11)与第一步进电机(5)电连接，所述单片机(11)与第二步进电机(6)电连接，所述单片机(11)与显示屏(8)电连接，所述单片机(11)与温度传感器(2)信号连接，所述单片机(11)与上行程开关(15)电连接，所述单片机(11)与下行程开关(16)电连接，所述单片机(11)与蓄电池(10)电连接，所述太阳能电池板(9)与蓄电池(10)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可移动式土壤水分检测装置，其特征在于：所述显示屏(8)包括安装体、屏幕、通用设置按钮(7)、开关(20)和数据接口(21)，所述安装体的正面固定安装有屏幕，所述安装体的正面安装有位于屏幕下方的通用设置按钮(7)，所述安装体的正面安装有位于通用设置按钮(7)左侧的开关(20)，所述安装体的正面安装有位于开关(20)上方的数据接口(21)。

3.根据权利要求1所述的一种可移动式土壤水分检测装置，其特征在于：所述探针(1)的外部设有外圈，且外圈有一定弹性。

4.根据权利要求1所述的一种可移动式土壤水分检测装置，其特征在于：两个所述丝杆(4)的顶端均通过联轴器分别与第一步进电机(5)和第二步进电机(6)的输出轴连接，所述轴承安装座(19)通过轴承与丝杆(4)连接。

5.根据权利要求1所述的一种可移动式土壤水分检测装置，其特征在于：所述车箱(13)和车底盘(14)组合构成移动式小车，且车底盘(14)为车轮式和履带式中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种可移动式土壤水分检测装置，其特征在于：所述太阳能电池板(9)为四角太阳能板，所述太阳能电池板(9)由多晶硅制成。