RU188651U1

RU188651U1 - DEVICE FOR ESTIMATION OF RAIN STRUCTURE

Info

Publication number: RU188651U1
Application number: RU2018139281U
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Зверьков; Геннадий Владимирович Ольгаренко
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-04-18

Abstract

Цель полезной модели - повышение точности оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождя.Устройство для оценки структуры дождя включает внутренний корпус 1 является каркасом для соединения, размещения основных деталей устройства и выполняется Из твердого материала, например алюминия. Внешний корпус 2 является каркасом для размещения корпуса 1 и кабеля 3 в предназначенной для этого внутренней полости 4 внешнего корпуса 2, что позволяет безопасно с предупреждением повреждений размещать электрические соединения устройства и их защиты от попадания влаги. Для предупреждения возникновения люфта и устойчивого положения внутреннего корпуса 1 во внешнем корпусе 2 служат верхний 13 и нижний 14 уплотнитель. Уплотнители 14 и 15 позволяет дополнительно защитить внутреннюю полость внешнего корпуса 2 от попадания влаги. Уплотнитель 15 является защитным для предупреждения разрывов и заломов кабеля 3. Пластиковая мембрана 5 с помощью крепления 6 соединяется с корпусом 1, внутренняя полость которого выполнена в виде акустической диафрагмы 7, которая по соединительной трубке 8 сообщается с узлом регистрации звука 9, включающего микрофон, работающий в частотном диапазоне от 50 до 16000 Гц. Для приема и обработки звуковых сигналов, генерируемых каплями, служит разъем подключения 10 типа 3,5 мм TRS («мини-джек») с кабелем 3. Этот тип подключения характерен для большинства звуковых плат персонального компьютера потребительского уровня, а также портативных устройств. К внешнему корпусу 1 с помощью площадки 11 крепится индикатор уровня 12. Внешний корпус 1 с помощью крепежных элементов 16 соединяется с поворотной осью 17 шарнира 18, устойчивое положение, которое обеспечивается винтом 19 с уплотнителем 20. Головка 21 жестко закреплена на штативе 22, имеющего три телескопические ножки 23. Микропроцессорная система записи 38 электрически соединяется с узлом регистрации звука 9 с помощью разъема 10 через «гнездо» подключения 24. Питание осуществляется с помощью встроенного аккумулятора 30 (должен обеспечивать не менее 3-часовую автономную работу) или посредством USB-разъема 35 (type-A-father), который имеет выдвижной механизм 31 и соединяется с электрической вилкой 36 (имеющей USB-разъем type-A-mother) через кабель 32, один конец которого имеет разъем USB-разъема 34 (type-A-father), другой - USB-разъема 33 (type-A-mother). Микропроцессорная система записи включается/выключается с помощью кнопки 29, система записи активируется с помощью кнопки включения/выключения 28 (имеет также функцию «паузы»). Индикация начала/конца записи, уровня заряда аккумуляторной батареи отображается на встроенном жидкокристаллическом монохромном экране 25. Внутри микропроцессорной системы имеется центральный процессор 26, звук записывается на встроенную память 27 (объем которой должен быть не менее 1 Гб, часть которого может расходоваться, как оперативная память). Для обработки результатов измерений с помощью кабеля 32 и разъема 34 устройство может подключаться к компьютеру 37.The purpose of the utility model is to improve the accuracy of structure assessment, the dynamic effect of artificial and natural rain. The device for assessing the structure of rain includes the inner case 1 is a frame for connecting and accommodating the main parts of the device and is made of solid material, such as aluminum. The outer case 2 is a frame for placing the case 1 and the cable 3 in the intended inner cavity 4 of the outer case 2, which makes it possible to safely place the electrical connections of the device and prevent their ingress of moisture, preventing damage. To prevent the occurrence of backlash and stable position of the inner housing 1 in the outer housing 2 serve the upper 13 and lower 14 seal. Seals 14 and 15 allows you to additionally protect the internal cavity of the outer casing 2 from moisture. The seal 15 is protective to prevent breaks and creases of the cable 3. The plastic membrane 5 is connected to housing 1 by means of fastening 6, the internal cavity of which is made in the form of an acoustic diaphragm 7 which communicates with the sound recording unit 9, including a microphone, that operates in the frequency range from 50 to 16000 Hz. For receiving and processing the sound signals generated by drops, connect the 10 type connector 3.5 mm TRS (mini-jack) with cable 3. This type of connection is typical for most consumer-level PC sound cards, as well as portable devices. The level indicator 12 is fastened to the outer case 1 by means of the platform 11. The outer case 1 is connected to the rotary axis 17 of the hinge 18 by means of fasteners 16, which is secured by a screw 19 with a gasket 20. The head 21 is rigidly mounted on a tripod 22 having three telescopic legs 23. The microprocessor-based recording system 38 is electrically connected to the sound recording unit 9 via connector 10 via the “socket” of connection 24. Power is supplied by the built-in battery 30 (must provide at least 3 asoy autonomous operation) or via a USB connector 35 (type-A-father), which has a pull-out mechanism 31 and is connected to an electrical plug 36 (having a type-A-mother USB connector) via cable 32, one end of which has a USB connector 34 (type-A-father), the other - USB 33 (type-A-mother). The microprocessor-based recording system is turned on / off using the button 29, the recording system is activated using the on / off button 28 (it also has a “pause” function). Indication of the start / end of the recording, the battery charge level is displayed on the built-in monochrome LCD screen 25. Inside the microprocessor system there is a central processor 26, the sound is recorded on the built-in memory 27 (the volume of which must be at least 1 GB, a part of which can be consumed as RAM ). For processing the measurement results using the cable 32 and connector 34, the device can be connected to the computer 37.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождя.The utility model relates to agriculture and can be used to assess the structure, the dynamic effects of artificial and natural rain.

Устройство для измерения динамического действия дождя на почву включает корпус с пластиковой мембраной, узел регистрации звука с разъемом подключения типа 3,5 мм TRS и USB, индикатор уровня, штатив с поворотной головкой, микропроцессорную систему записи со встроенным аккумулятором и внутренней памятью. Устройство отличается тем, что в конструкции используются индикатор уровня, и штатив с поворотной головкой, микропроцессорная система записи.The device for measuring the dynamic action of rain on the soil includes a housing with a plastic membrane, a sound recording unit with a 3.5 mm TRS and USB connection, a level indicator, a tripod with a rotating head, a microprocessor-based recording system with a built-in battery and internal memory. The device differs in that the design uses a level indicator, and a tripod with a rotating head, a microprocessor-based recording system.

Данное техническое решение позволяет обеспечить различные варианты установки устройства в зависимости от характера дождевого потока и уклона поверхности почвы, а также точность и упрощение процесса измерений, повышение производительности труда, обеспечение автономности и эргономичности использования устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.This solution allows you to provide various options for installing the device, depending on the nature of rain flow and slope of the soil surface, as well as the accuracy and simplification of the measurement process, increasing productivity, ensuring autonomy and ergonomic use of the device. 1 hp f-ly, 1 ill.

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождя и, в частности, для измерения энергетических характеристик дождя, его давления на почву и твердую поверхность, исследования эрозионных процессов грунтов, измерения площади покрытия почвы дождем, создаваемого движущимися дождевальными машинами и установками.The utility model relates to agriculture and can be used to assess the structure, the dynamic effect of artificial and natural rain and, in particular, to measure the energy characteristics of rain, its pressure on the soil and hard surface, to study erosion processes of soils, to measure the area of soil covered by rain. generated by moving sprinklers and installations.

Известны способ измерения динамического действия дождя на почву и устройство для его осуществления (авторское свидетельство SU 1362418), включающее корпус, пористую измерительную пластину, поры которой заполнены водой, эластичный экран с датчиками, и устройство для измерения динамического действия дождя на почву. Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, ограниченные функциональные возможности при измерении динамического действия дождя на почву.There is a method for measuring the dynamic action of rain on the soil and a device for its implementation (copyright certificate SU 1362418), including a housing, a porous measuring plate, the pores of which are filled with water, an elastic screen with sensors, and a device for measuring the dynamic action of rain on the soil. A disadvantage of the known device is the low accuracy of measurements, limited functionality when measuring the dynamic effect of rain on the soil.

Наиболее близким по цели и совокупности существенных технических признаков к предлагаемому техническому решению является устройство для измерения динамического действия дождя на почву (патент на полезную модель RU 155056), которое включает корпус с пластиковой мембраной, узел регистрации звука с разъемом подключения типа 3,5 мм TRS. Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная отсутствием возможности регулирования угла наклона пластиковой мембраны и тарировка по массе разбрызганной почвы.The closest in purpose and essential technical features to the proposed technical solution is a device for measuring the dynamic effects of rain on the soil (patent for utility model RU 155056), which includes a housing with a plastic membrane, a sound recording unit with a 3.5 mm plug connection type TRS . A disadvantage of the known device is the low accuracy of measurements, due to the lack of control of the angle of inclination of the plastic membrane and the calibration of the mass of the sprayed soil.

Цель полезной модели - повышение точности оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождя на почву.The purpose of the utility model is to improve the accuracy of structure assessment, the dynamic effect of artificial and natural rain on the soil.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышение точности и упрощении процесса измерений, приближении характера взаимодействующей с дождем поверхности (пластиковой мембраны) к уклону поверхности почвы, повышении производительности труда путем сокращения времени на процесс измерения, обеспечение автономности использования устройства.The technical result of the proposed utility model is to improve the accuracy and simplify the measurement process, approximating the nature of the surface interacting with the rain (plastic membrane) to the slope of the soil surface, increasing labor productivity by reducing the time for the measurement process, ensuring the autonomy of the device.

Заявленный технический результат достигается тем, что устройство включает имеющий индикатор уровня поворотный узел регистрации колебаний звука, возникающий при ударе капель искусственного или естественного дождя о пластиковую мембрану устройства, которая фиксирует динамическое давление капель, и включает микропроцессорную систему записи со встроенным аккумулятором и внутренней памятью.The claimed technical result is achieved in that the device includes a rotating indicator of sound oscillations having a level indicator that occurs when an artificial or natural rain hits a plastic membrane of a device that captures the dynamic pressure of the drops, and includes a microprocessor-based recording system with a built-in battery and internal memory.

Конструкцию полезной модели поясняет чертеж. Внутренний корпус 1 является каркасом для соединения, размещения основных деталей устройства и выполняется из твердого материала, например алюминия. Внешний корпус 2 является каркасом для размещения корпуса 1 и кабеля 3 в предназначенной для этого внутренней полости 4 внешнего корпуса 2, что позволяет безопасно с предупреждением повреждений размещать электрические соединения устройства и их защиты от попадания влаги. Для предупреждения возникновения люфта и устойчивого положения внутреннего корпуса 1 во внешнем корпусе 2 служат верхний 13 и нижний 14 уплотнитель. Уплотнители 14 и 15 позволяет дополнительно защитить внутреннюю полость внешнего корпуса 2 от попадания влаги. Уплотнитель 15 является защитным для предупреждения разрывов и заломов кабеля 3. Пластиковая мембрана 5 с помощью крепления 6 соединяется с корпусом 1, внутренняя полость которого выполнена в виде акустической диафрагмы 7, которая по соединительной трубке 8 сообщается с узлом регистрации звука 9, включающего микрофон, работающий в частотном диапазоне от 50 до 20000 Гц. Для приема и обработки звуковых сигналов, генерируемых каплями, служит разъем подключения 10 типа 3,5 мм TRS («мини-джек») с кабелем 3. Этот тип подключения характерен для большинства звуковых плат персонального компьютера потребительского уровня, а также портативных устройств. К внешнему корпусу 1 с помощью площадки 11 крепится индикатор уровня 12. Внешний корпус 1 с помощью крепежных элементов 16 соединяется с поворотной осью 17 шарнира 18, устойчивое положение которого обеспечивается винтом 19 с уплотнителем 20. Головка 21 жестко закреплена на штативе 22, имеющего три телескопические ножки 23. Микропроцессорная система записи 38 электрически соединяется с узлом регистрации звука 9 с помощью разъема 10 через «гнездо» подключения 24. Питание осуществляется с помощью встроенного аккумулятора 30 (должен обеспечивать не менее 3 часовую автономную работу) или посредством USB-разъема 35 (type-A-father), который имеет выдвижной механизм 31 и соединяется с электрической вилкой 36 (имеющей USB-разъем type-A-mother) через кабель 32, один конец которого имеет разъем USB-разъема 34 (type-A-father), другой - USB-разъема 33 (type-A-mother). Микропроцессорная система записи включается/выключается с помощью кнопки 29, система записи активируется с помощью кнопки включения/выключения 28 (имеет также функцию «паузы»). Индикация начала/конца записи, уровня заряда аккумуляторной батареи отображается на встроенном жидкокристаллическом монохромном экране 25. Внутри микропроцессорной системы имеется центральный процессор 26, звук записывается на встроенную память 27 (объем которой должен быть не менее 1 Гб, часть которого может расходоваться, как оперативная память). Для обработки результатов измерений с помощью кабеля 32 и разъема 34 устройство может подключаться к компьютеру 37.The design of the utility model explains the drawing. The inner case 1 is the frame for the connection, the placement of the main parts of the device and is made of solid material, such as aluminum. The outer case 2 is a frame for placing the case 1 and the cable 3 in the intended inner cavity 4 of the outer case 2, which makes it possible to safely place the electrical connections of the device and prevent their ingress of moisture, preventing damage. To prevent the occurrence of backlash and stable position of the inner housing 1 in the outer housing 2 serve the upper 13 and lower 14 seal. Seals 14 and 15 allows you to additionally protect the internal cavity of the outer casing 2 from moisture. The seal 15 is protective to prevent breaks and creases of the cable 3. The plastic membrane 5 is connected to housing 1 by means of fastening 6, the internal cavity of which is made in the form of an acoustic diaphragm 7 which communicates with the sound recording unit 9, including a microphone, that operates in the frequency range from 50 to 20000 Hz. For receiving and processing the sound signals generated by drops, connect the 10 type connector 3.5 mm TRS (mini-jack) with cable 3. This type of connection is typical for most consumer-level PC sound cards, as well as portable devices. The level indicator 12 is fastened to the outer case 1 by means of the platform 11. The outer case 1 is connected to the rotary axis 17 of the hinge 18 by means of fasteners 16, the stable position of which is ensured by a screw 19 with a gasket 20. The head 21 is rigidly fixed on a tripod 22 having three telescopic legs 23. The microprocessor-based recording system 38 is electrically connected to the sound recording unit 9 by means of the connector 10 via the “socket” of connection 24. Power is supplied by the built-in battery 30 (must provide at least 3 hourly autonomous operation) or via a USB connector 35 (type-A-father), which has a pull-out mechanism 31 and is connected to an electrical plug 36 (having a type-A-mother USB connector) via cable 32, one end of which has a USB connector 34 (type-A-father), the other - USB 33 (type-A-mother). The microprocessor-based recording system is turned on / off using the button 29, the recording system is activated using the on / off button 28 (it also has a “pause” function). Indication of the start / end of the recording, the battery charge level is displayed on the built-in monochrome LCD screen 25. Inside the microprocessor system there is a central processor 26, the sound is recorded on the built-in memory 27 (the volume of which must be at least 1 GB, a part of which can be consumed as RAM ). For processing the measurement results using the cable 32 and connector 34, the device can be connected to the computer 37.

Устройство работает в двух режимах: «автономном» и «лабораторном». «Автономный» режим функционирует следующим образом. Предварительно с помощью кабеля 32 и USB-разъемов 34 и 33 микропроцессорная система 38 подключается к электрической вилке 36 для осуществления подзарядки аккумуляторной батареи 30 устройства. На экране 25 отобразится индикация уровня заряда. Далее осуществляется подготовка устройства к измерению: внешний корпус 2 устанавливается на штативе 22 так, чтобы поверхность пластиковой мембраны 5 находилась в зоне дождевого потока. С помощью индикатора уровня поворотную головку устанавливают горизонтально на участках с нулевым уклоном или параллельно измеряемой поверхности для того, чтобы характер дождевого потока при соударении с мембраной 5 устройства совпадал с характером уклона исследуемого участка (почвы). С помощью винта 19 корпус 2 с пластиковой мембраной 5 фиксируют в необходимом положении. Устройство с помощью разъема подключения 10 и кабеля 3 соединяют с компьютером или портативным устройством. При ударе капли дождя оказывают давление на поверхность мембраны 5, из-за которого в ней возникают звуковые колебания и гасятся внешние шумы, которые могут влиять на результаты измерений. Акустическая диафрагма 7 служит для усиления колебаний звука внутри устройства. Звук по соединительной трубке 8 поступает к узлу регистрации звука 9, который записывается с помощью микропроцессорной системы 38, включить/выключить которую можно однократным нажатием кнопки 29. Начало/конец (пауза) активируется путем однократного нажатия кнопки 28. После измерения микропроцессорная система 38 через кабель 32 с разъемами 33 и 34 подключается к компьютеру 37 для переноса файла записи звука и дальнейшей обработки измерений. Для защиты от попадания влаги микропроцессорная система 38 помещается к водонепроницаемый чехол 39.The device operates in two modes: "offline" and "laboratory". "Standalone" mode operates as follows. Preliminary, using cable 32 and USB connectors 34 and 33, microprocessor system 38 is connected to electrical plug 36 to charge the battery 30 of the device. On the screen 25 will display the charge level. Next, the device is prepared for measurement: the outer case 2 is mounted on a tripod 22 so that the surface of the plastic membrane 5 is in the area of the rain flow. Using a level indicator, the swivel head is installed horizontally in areas with zero slope or parallel to the measured surface so that the nature of the rain flow during a collision with the membrane 5 of the device coincides with the character of the slope of the investigated area (soil). Using screw 19, the housing 2 with the plastic membrane 5 is fixed in the required position. The device is connected via a connector 10 and cable 3 to a computer or portable device. Upon impact, raindrops exert pressure on the surface of the membrane 5, due to which sound vibrations arise in it and external noise is quenched, which can affect the measurement results. The acoustic diaphragm 7 serves to amplify the sound vibrations inside the device. The sound on the connecting tube 8 goes to the sound recording unit 9, which is recorded using the microprocessor system 38, which can be turned on / off by pressing the button 29 once. The start / end (pause) is activated by pressing the button 28 once. After the measurement, the microprocessor system 38 through the cable 32 with connectors 33 and 34 is connected to computer 37 for transferring the sound recording file and further processing the measurements. To protect against moisture, the microprocessor system 38 fits into a waterproof case 39.

Устройство в «лабораторном» режиме функционирует следующим образом. Для осуществления изучения воздействия отдельных капель дождя устройство подготавливается, настраивается и работает аналогичным «автономному» режиму образу. Отличие состоит в том, что устройство с помощью разъема подключения 10 типа 3,5 мм TRS («мини-джек») с кабелем 3 (должен иметь достаточную длину для безопасной эксплуатации) подключается к компьютеру 37, который находится в месте на достаточном от прибора расстоянии, не допускающем попадания влаги.The device in the "laboratory" mode operates as follows. To study the effects of individual raindrops, the device is prepared, configured and works in a manner similar to the “autonomous” mode. The difference lies in the fact that the device is connected to a computer 37, which is in a place sufficient from the device, using a 3.5 mm TRS type 3.5 mm plug connector (“mini-jack”) with cable 3 (must be of sufficient length for safe operation). distance that does not allow moisture.

Величина частоты звуковых колебаний мембраны 5 пропорциональна величине динамического действия дождя на почву. Причем различные по размерам капли генерируют звук различной частоты. Устройство для измерения тарируют по диаметру капель жидкости для оценки структуры, динамического действия искусственного и естественного дождяThe magnitude of the frequency of sound vibrations of the membrane 5 is proportional to the magnitude of the dynamic effect of rain on the soil. Moreover, drops of different sizes generate sound of different frequencies. A measuring device is tared across the diameter of a liquid droplet to evaluate the structure, the dynamic effect of artificial and natural rain.

Площадь пластиковой мембраны 5 должна быть 12...30 кв. см, то есть достаточной, чтобы обеспечить покрытие ее дождем. При меньшем ее размере потребуется большее время для измерения. При большем размере возникает погрешность измерения. Продолжительность измерений составляет 5... 15 мин. Продолжительность измерений менее 5 минут не позволяет получить точное распределение размеров капель искусственных осадков. При продолжительности измерений более 15 минут увеличиваются затраты труда без повышения точности измерений размеров капель естественных и искусственных осадков, а также площади покрытия почвы дождем, создаваемого движущимися дождевальными машинами и установками.The area of the plastic membrane 5 should be 12 ... 30 square meters. cm, i.e., sufficient to provide rain cover. With a smaller size it will take more time to measure. With a larger size, measurement error occurs. The duration of measurements is 5 ... 15 min. The duration of measurements less than 5 minutes does not allow to obtain an exact distribution of the sizes of droplets of artificial precipitation. With a measurement duration of more than 15 minutes, labor costs increase without increasing the accuracy of measuring the size of natural and artificial precipitation droplets, as well as the area of soil covered by rain generated by moving sprinklers and installations.

Устройство для измерения динамического действия дождя на почву, включающее внешний и внутренний корпусы, пластиковую мембрану, встроенный узел регистрации звука с микрофоном и разъемами подключения типа 3,5 мм TRS и USB, полость внутреннего корпуса выполнена в виде акустической диафрагмы, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерений в конструкции используются индикатор уровня, штатив с поворотной головкой, микропроцессорную систему записи со встроенным аккумулятором и внутренней памятью.A device for measuring the dynamic action of rain on the soil, including external and internal cases, a plastic membrane, built-in sound recording unit with a microphone and 3.5 mm TRS and USB connectors, the cavity of the internal case is made in the form of an acoustic diaphragm, characterized by In order to increase the accuracy of measurements, the design uses a level indicator, a tripod with a rotating head, a microprocessor-based recording system with a built-in battery and internal memory.

Claims

A device for measuring the dynamic action of rain on the soil, including external and internal cases, a plastic membrane, built-in sound recording unit with a microphone and 3.5 mm TRS and USB connectors, the cavity of the internal case is made in the form of an acoustic diaphragm, characterized by In order to increase the accuracy of measurements, the design uses a level indicator, a tripod with a rotating head, a microprocessor-based recording system with a built-in battery and internal memory.