Przedmiotem wynalazku jest elektroniczne urzadzenie do pomiaru wilgotnosci gleby skladajace sie z czujnika pojemnosciowego, czajnika temperatury i czujnika przewodnosci.Dotychczas stan wilgotnosci gleby okreslano metoda wagowa przy uzyciu cylindrów do pobierania próbek. Ilosc zawartej wody w glebie okreslano na podstawie róznicy ciezaru próbki pobranej i próbki wysuszonej. W sposobie tym wilgotnosc gleby mozna bylo okreslic w laboratorium, po wysuszeniu próbki gleby. Cylinder trzeba bylo uszczelnic aby zapobiec w drodze do laboratorium wyparowaniu wody.Celem wynalazku jest skonstruowanie urzadzenia umozliwiajacego bezposredni odczyt wilgotnosci gleby na mierniku cyfrowym przekazywanym przez czujnik.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z czujników z wbudowanym czynnym zespolem elementów elektronicznych generujacych impulsy elektryczne o czestotliwosci zaleznej od aktualnej stalej dielektrycznej gleby, temperatury gleby i przewodnosci wlasciwej gleby. Przewody laczace czujnik ze zródlem zasilania i miernikiem nie biora udzialu w generowaniu sygnalu pomiarowego, a wiec nie wnosza znieksztalcen do pomiaru. Poniewaz miernik mierzy tylko czestotliwosc sygnafei wyjsciowego z czujnika, to na wynik pomiaru nie ma istotnego wplywu dlugosc przewodów polaczeniowych, lubpowstawaniew tych przewodach pojedyn¬ czych przypadkowych zaklócen. W wypadku uzycia tego systemu do obserwacji nawodnienia duzych terenów, lub regulacji nawodnien sygnaly pomiarowe mozna przesylac odpowiednio przygotowanymi liniami przesylowymi i odczytywacje na wskaznikach w centrali dyspozytorskiej. Sygnaly pomiarowemozna skierowac takze do przystosowanego minikomputera, który dawalbybezposrednio wynik aktualnej wilgot¬ nosci i temperatury gleby lub sterowac systemem nawodnien.Elektroniczne urzadzenie wedlug wynalazku ma uniwibrator zbudowany z ukladu scalonego,do wyjscia którego jest dolaczona dioda i kondensator stanowiace uklad opózniajacy, z którego sygnal wygenerowany natychmiast po wlaczeniu napiecia jest podawany na wejscie uniwibratora, co powoduje wygenerowanie sygnalu na wyjscie uniwibratora o czasie zaleznym od stalej czasowej wyznaczonej mierzonymi wartosciami przez wlaczone w obwód kondensator pomiarowy, termistor i elektrody pomiarowe.Elektroniczne urzadzeniejest blizej przedstawione w przykladach wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia uklad polaczen czujników, fig. 2 przedstawia czujnik pojemnosciowy fig. 3 przedstawia wycinek czujnika pojemnosciowego z fig. 2 w widoku z góry, fig. 4 przedstawia czujnik pojemnosciowy w innym przykladowym wykonaniu w przekroju pionowym, fig. 5przedstawia wycinek czujnikapojemnoscio¬ wego z fig. 4 w widoku z góry, fig. 6 przedstawia czujnik temperatury w widoku z boku, fig. 7 przedstawia czujnik temperatury w widoku z boku, fig. 8 przedstawia czujnik przewodnosci w widoku z góry.POLSKA RZECZPOSPOLITA LUDOWA ?l/T*c€ URZAD PATENTOWY PRL2 119229 Czujnik pojemnosciowy sluzy do pomiaru aktualnej stalej dielektrycznej gieby. Sklada sie z dwóch koncentrycznie rozmieszczonych torusów, zewnetrznego 6, wewnetrznego 7, odizolowanych elektrycznie warstwa izolacji 8. Toruszewnetrzny 6posiada na calej powierzchni waskie szczeliny 9 umozliwiajace doplyw cieczy do przestrzeni miedzy torusami. Przestrzen ta wypelniona jest gleba pobrana z miejsca zamontowania czujnika w glebie. Obydwa torusy stanowia okladki kondensatora pomiarowego. Do zewnetrznego torusa 6 zamocowany jest mechanicznie czynny element elektroniczny zrealizowany w ukladzie scalonym stanowiacy uniwibrator US umieszczony w obudowie 12 polaczony elektrycznie ze wszystkimi okladkami kondensatora pomiarowego. Uklad ten jest zasilany za posrednictwem wielozylowego ekranowanego przewodu 13 ze stabilizatora U wylaczanego na czas pomiaru. Uniwibrator US generuje ciag impulsów elektrycznych o czestotliwosci zaleznej od zawartosci cieczy w glebie znajdujacej sie miedzy okladkami kondensatora pomiarowego. Sygnal przewodem ekranowanym 13 dostarczanyjest do miernika czestotliwosci lOi odczyty¬ wany przez obserwatora. Uniwibrator US posiada dwa wejscia AB umozliwiajace generowanie impulsów na wyjsciach Q i Q. Czas trwania impulsu na wyjsciu Q jest zalezny odpojemnosci kondensatora Cpi opornosci opornika R* dolaczonych do uniwibratora US. Opornik Rx ma wartosc stala. Aby wygenerowac ciag impulsów laczy sie wyjscie Q za posrednictwem diody D i kondensatora Ci z wejsciem B i masa ukladu scalonego. Po wlaczeniu napiecia z zasilacza stabilizowanego U pod wplywem impulsu z wyjscia Q na wejscie B uniwibrator US wygeneruje na wyjsciu Q impuls o czasie trwania zaleznym od aktualnej pojemnosci kondensatora pomiarowego. Pojemnosc ta rosnie wraz ze zwiekszeniem ilosci wody w glebie znajdujacej sie miedzy okladkami kondensatora pomiarowego. Wchwili zaniku tego sygnalu na wyjsciu Qpojawisiesygnal, który po stalym czasie opóznienia zaleznym od stalej wartosci kondensatora Ci wejdzie na wejsciu B i spowoduje wygenerowanie nastepnego impulsu na wyjsciu Q. Czestotliwosc tych impulsów jest zalezna od aktualnej pojemnosci kondensatora pomiarowego, poniewaz czas trwania impulsu zalezy od pojemnosci tego kondensatora. Sygnal z wyjscia Qjest za posrednictwemekranowanego przewodu podawany na wejscie czestotliwosciomierza, który zlicza impulsy w funkcji czasu i wyswietla wynik liczbowy. Wejscie A polaczone jest na stale z masa ukladu scalonego. Czujnik temperatury' 3 sluzy do pomiaru aktualnej temperatury gleby w miejscu zamontowania czujnika. Sklada sie z termistora termometrycznego T„ polaczonego z czynnym elementem elektronicznym stanowiacym uniwibrator US umieszczony w obudowie 20 generujacy ciag impulsów o czestotliwosci zaleznej od temperaturygleby zmierzonej przez termistor Tb. W ukladzie wlaczono termistor Th oraz kondensator o stalej pojemnosci C* do uniwibratora US. Czas trwania impulsu na wyjsciu Q jest zalezny od aktualnej opornosci termistora Th, ze wzrostem opornosci maleje czestotliwosc. Sygnaly z wyjscia Q przewodem ekranowanym 19 podawany jest na wejscie czestotliwosciomierza 10 i odczytywany przez obserwatora w postaci liczbowej.Czujnik przewodnosci wlasciwej gleby sluzy do okreslenia stezenia roztworu uprzednio zbadanych zwiazków chemicznych nasycajacych glebe. Sklada sie z dwóch odpowiednio uksztaltowanych elektrod: wewnetrznej 15 i zewnetrznej 14 wykonanych z wegla elektrodowego i blachy metalowej. Pomiedzy elektro¬ dami 14 i 15 znajduje sie wolna przestrzen 18 wypelniona badana gleba. Do elektrod jest wlaczony czynny element elektroniczny umieszczony w obudowie 7 stanowiacy uniwibrator US generujacy ciag impulsów elektrycznych o czestotliwosci zaleznej od opornosci wlasciwej gleby znajdujacej sie miedzy elektrodami.Przy zmianie stezenia roztworów nasycajacych glebe zmienia sie opornosc wlasciwa gleby, zmienia sie takze czas trwania impulsu na wyjsciu Q, a wiec zmienia sie czestotliwosc sygnalu, który przewodem ekranowanym 16 podawany jest na wyjscie czestotliwosciomierza 10 i odczytany w postaci liczbowej przez obserwatora.Korzystajac z tych trzech odczytanych wartosci: pojemnosci elektrycznej, temperatury i przewodnosci wlasciwej gleby oraz wykresu odczytuje sie aktualna pojemnosc elektryczna kondensatora pomiarowego w warunkach odniesienia, przy zalozonej temperaturze i przy wyeliminowaniu wplywu zwiazków chemicznych rozpuszczonych w glebie. Znajac taka pojemnosc z wykresu czujnika pojemnosciowego odczytuje sie wilgotnosc gleby.W drugim przykladzie wykonania uklad elektroniczny jest identyczny jak w przykladzie pierwszym jedynie czujnik pojemnosciowy sklada sie z trzech wspólsrodkowych pierscieni metalowych (1) odizolowa¬ nych warstwa izolacji 2 z wolna przestrzenia 3 wypelniony badana gleba.Zastrzezenia patentowe 1. Elektroniczne urzadzenie do pomiaru wilgotnosci gleby skladajace sie z czujnika pojemnosciowego, czujnika temperatury czujnika przewodnosci, znamienne tym, ze do wyjscia (Q) uniwibiatora (US) zbudowa¬ nego z ukladu scalonego dolaczona jest dioda (D) i kondensator (Ci) stanowiace uklad opózniajacy, z którego sygnal wygenerowany natychmiast po wlaczeniu jest podawany na wyjscie (B) co powoduje wygene¬ rowanie sygnalu na wyjsciu (9) o czasie trwania zaleznym od stalej czasowej wyznaczonej mierzonymi119229 3 wartosciami przez wlaczone w obwód kondensator pomiarów v (Cp), termistor (Th) i elektrody pomiarowe (14 i 15). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tyra, ze kondensator pomiarowy (Cp) sklada sie z torusa zewnetrznego (6) z otworami (9) i wewnetrznego (7) odizolowanych elektrycznie izolacje (8) przy czym torus (6 i 7) zamocowane sa do obudowy (12) czujnika, który przewodem ekranowym (13) polaczony jest ze stabilizatorem (11) i miernikiem czestotliwosci (10). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze kondensator pomiarowy (Cp) sklada sie z trzech wspólsrodkowych pierscieni (1) odizolowanych elektrycznie warstwa izolacji (2) oraz z przestrzenia (3), przy czym pierscienie zamocowane sa do obudowy czujnika pojemnosciowego. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elektrody pomiarowe (14 i 15) z przestrzenia (18) zamocowane sa do obudowy czujnika przewodnosci wlasciwej gleby (17), który poprzez przewód ekrano¬ wany (16) polaczony jest ze stabilizatorem (11) i miernikiem czestotliwosci (10). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1. znamienne tym, ze termistor termometryczny (Th) zamocowany jest do obudowy czujnika termometryczncgo (20) który poprzez przewód ekranowany (19) polaczony jest ze stabilizatorem (11) i miernikiem czestotliwosci (10). ± c. h ms] m^z i ^ ° ¦c, Fig.1119 229 N.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 cgz.Cena 100 zl PL