RU222477U1

RU222477U1 - Автономный датчик послойного контроля влажности и температуры почвы

Info

Publication number: RU222477U1
Application number: RU2023126662U
Authority: RU
Inventors: Сергей Мударисович Бакиров; Муслим Аликович Абзалов; Андрей Александрович Осипов; Сергей Владимирович Бахтеев; Ольга Валентиновна Михеева; Сергей Сергеевич Елисеев
Filing date: 2023-10-18
Publication date: 2023-12-28

Abstract

Полезная модель относится к измерительным приборам и предназначена для послойного контроля влажности и температуры почвы на сельскохозяйственных орошаемых участках с целью своевременного назначения полива. Поставленная в полезной модели задача решается в автономном датчике послойного контроля влажности и температуры почвы содержит стержень, который включает в себя три набора датчиков, каждый набор датчиков соответствует разному диапазону глубин и предназначен для обеспечения более точного измерения влажности почвы по всей глубине стержня, отличающееся тем, что на стержне длиной 3 м в нижней части, которая устанавливается в почву, закрепляется пять аналоговых датчиков влажности на расстоянии 10 см друг от друга, а также два цифровых датчика температуры на расстоянии ниже 5 см от первого и третьего датчиков влажности, а в верхней части стержня устанавливается блок управления, содержащий микроконтроллер, пять преобразователей, модуль ГЛОНАСС, аккумуляторную батарею, солнечный модуль, контроллер заряда и выключатель.

Description

Полезная модель относится к измерительным приборам и предназначена для послойного контроля влажности и температуры почвы на сельскохозяйственных орошаемых участках с целью своевременного назначения полива.

Известно УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ (патент RU №185072 U1, МПК G01N 33/24, опубл. 20.11.2018, бюл. № 32), содержащее датчик влажности и блок управления, соединенные между собой кабелем через штепсельные разъемы, причем датчик влажности состоит из заостренного конусного наконечника, закрепленного на полой трубке, на которой с помощью изоляционных колец на определенном расстоянии друг от друга располагаются два кольцевых электрода, другой конец трубки крепится с помощью переходника к основной трубе, оканчивающейся рукоятками и штепсельным разъемом, при этом блок управления содержит регистрирующий блок в водонепроницаемом кожухе с открывающейся крышкой для наблюдения показаний, включения и выключения прибора посредством тумблера, две печатные платы управляемого мультивибратора и частотомера и источники питания; кольцевые электроды подсоединяются к штепсельному разъему и далее через кабель подсоединяются к управляющему входу мультивибратора, выход которого подсоединяется ко входу частотомера, а выход частотомера подсоединяется ко входу цифрового мультиметра, проградуированного в значениях влажности почвы.

Также известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ (патент RU №2655944 С1, МПК G01N 25/56, опубл. 30.05.2017, бюл. № 16), содержащее блок питания, блок обработки данных и подключенные к нему датчики параметров окружающей среды и передающий блок. Блок обработки данных выполнен в виде главного контроллера с встроенным аналого-цифровым преобразователем, датчики параметров окружающей среды выполнены в виде цифрового датчика температуры и, по меньшей мере, одного емкостного датчика влажности.

Недостатком данных устройств является малая информативность измерения влажности в почве, а именно единоразовое измерение в одном слое почвы.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является ЗОНД ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ И СИСТЕМА С РЕГУЛИРОВКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ (SOIL MOISTURE PROBE AND SYSTEM WITH TEMPERATURE ADJUSTMENT, патент US 9949450 B2, G01N 33/24 опубл. 23.10.2015), содержащий стержень, который включает в себя три набора датчиков, каждый набор датчиков соответствует разному диапазону глубин и предназначен для обеспечения более точного измерения влажности почвы по всей глубине стержня. Первый набор датчиков имеет длину примерно от 30 мм до 50 мм, расположен в верхней части стержня и соединен с микроконтроллером. Второй набор датчиков расположен примерно в середине стержня и также имеет длину от 30 мм до 50 мм. Третий набор датчиков расположен около нижней части стержня. Заземляющий датчик расположен по всей длине стержня (перевод с анлг. in accordance with one aspect of the technology, a probe is disclosed. The probe includes three sets of traces down prongs. Each prong set of traces corresponds to a different depth range and is intended to provide a more detailed or precise measurement of soil moisture along the entire depth of the probe. In one aspect of the technology, a first trace set comprises traces. The first trace set is approximately 30 mm to 50 mm in length, is disposed at the top of the prongs and is coupled to the prong circuitry either directly or through a printed circuit line. A second trace set comprising traces is disposed about the middle of the prongs. Each of the traces of the second trace set are likewise 30 mm to 50 mm in length. A third trace set comprising traces is disposed about the bottom of the prongs. A ground trace is disposed about the entire length of the middle prong)

Недостатком данного изобретения является малая глубина измерения влажности и то, что данный зонд не имеет автономности электроснабжения.

Технической задачей полезной модели, направленной на достижение технического результата, является повышение информативности получаемых данных за счет большего захвата глубины контроля влажности и температуры почвы вдоль всей глубины измерительного стержня датчика.

Указанная задача решается в автономном датчике послойного контроля влажности и температуры почвы, содержащем стержень, который включает в себя набор датчиков, соответствующих разному диапазону глубин, причем на стержне длиной 3 м в нижней части, которая устанавливается в почву, закреплены пять аналоговых датчиков влажности на расстоянии 10 см друг от друга, а также два цифровых датчика температуры на расстоянии ниже 5 см от первого и третьего датчиков влажности, а в верхней части стержня установлен блок управления, содержащий микроконтроллер, пять преобразователей аналоговых датчиков влажности, модуль ГЛОНАСС, аккумуляторную батарею, контроллер заряда и выключатель, причем верхняя наружная стенка блока управления жестко соединена с солнечным модулем, связанным через контроллер заряда блока управления с аккумуляторной батареей.

Техническим результатом является то, что при установке автономного датчика послойного контроля влажности и температуры почвы в поле на орошаемом участке данные о влажности и температуре почвы на разных слоях от 10 см до 50 см передаются с помощью модуля ГЛОНАСС, при этом автономность датчика обеспечивается совместной работой солнечной и аккумуляторной батареями, соединенными через контроллер заряда.

Отличием от прототипа является то, что вместо трех датчиков, расположенных на расстоянии от 3 см до 5 см друг от друга, на стержне установлено пять аналоговых датчиков влажности на расстоянии 10 см друг от друга и два цифровых датчика температуры, которые охватывают большую глубину почвы для точного измерения влажности и своевременного назначения полива для сельскохозяйственных культур с корневой системой длиной более 50 см.

Автономный датчик послойного контроля влажности и температуры почвы представлен на двух фигурах:

на фиг. 1 - общий вид устройства;

на фиг. 2 - элементы блока управления.

Работает предлагаемое устройство следующим образом:

флажок 1 закреплен в верхней части стержня 2 автономного датчика послойного контроля влажности и температуры почвы для оперативной идентификации на поле. Солнечная панель 3 установлена на блоке управления 4, который крепится к стержню 2 на высоте не менее одного метра от флажка 1 стержня 2. Для лучшей передачи данных в блоке управления установлена антенна 5. Стержень 2 устанавливается на глубину 50 см от поверхности грунта 6. В нижней части стержня 2 на расстоянии 10 см друг от друга установлено пять аналоговых наборов датчиков влажности 7 и два цифровых датчика температуры 8 на расстоянии ниже 5 см от первого и третьего наборов датчиков влажности. При включении блока управления 4 кнопкой 14 информация с аналоговых датчиков влажности 7 через преобразователи 9.1-9.5 и цифровые датчики температуры 8 поступает в микроконтроллер 10. Информация о фактических значениях влажностях и температурах почвы по слоям передается с помощью модуля ГЛОНАСС 11, на котором установлена антенна 5. Источником питания микроконтроллера 10 и модуля ГЛОНАСС 11 является аккумуляторная батарея 13, которая через контроллер заряда 12 соединена с солнечной панелью 3 для ежедневной подзарядки.

Claims

Автономный датчик послойного контроля влажности и температуры почвы, содержащий стержень, который включает в себя набор датчиков, соответствующих разному диапазону глубин, отличающийся тем, что на стержне длиной 3 м в нижней части, которая устанавливается в почву, закреплены пять аналоговых датчиков влажности на расстоянии 10 см друг от друга, а также два цифровых датчика температуры на расстоянии ниже 5 см от первого и третьего датчиков влажности, а в верхней части стержня установлен блок управления, содержащий микроконтроллер, пять преобразователей аналоговых датчиков влажности, модуль ГЛОНАСС, аккумуляторную батарею, контроллер заряда и выключатель, причем верхняя наружная стенка блока управления жестко соединена с солнечным модулем, связанным через контроллер заряда блока управления с аккумуляторной батареей.