RU2664680C1 - Wireless device for control of microclimate of soil - Google Patents
Wireless device for control of microclimate of soil Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664680C1 RU2664680C1 RU2017143195A RU2017143195A RU2664680C1 RU 2664680 C1 RU2664680 C1 RU 2664680C1 RU 2017143195 A RU2017143195 A RU 2017143195A RU 2017143195 A RU2017143195 A RU 2017143195A RU 2664680 C1 RU2664680 C1 RU 2664680C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- sensor
- transmitting part
- inner pipe
- communication line
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229930186657 Lat Natural products 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследований или анализа материалов путем определения их химических или физических свойств, в частности к измерительной технике, предназначенной для контроля параметров локальных земельных участков различного назначения в экологических, агротехнических и других целях.The invention relates to the field of research or analysis of materials by determining their chemical or physical properties, in particular to measuring equipment designed to control the parameters of local land plots for various purposes for environmental, agrotechnical and other purposes.
Известен влагомер почвы, содержащий клиновидное устройство заглубления, ограничитель, два измерительных электрода, источник постоянного тока, измеритель проводимости, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, в котором электроды закреплены на устройстве заглубления с изолятором последовательно по ходу транспортного средства (Патент № 49270RU. Опубл. 10.11.2005).A known soil moisture meter containing a wedge-shaped deepening device, a limiter, two measuring electrodes, a direct current source, a conductivity meter, an amplifier, an analog-to-digital converter and a digital indicator, in which the electrodes are mounted on the deepening device with an insulator in series with the vehicle (Patent No. 49270RU Publ. 10.11.2005).
Однако известный влагомер почвы предназначен для использования в полевых условиях при движении транспортного средства и не способен к работе в автономных условиях, кроме того, он не оборудован системой беспроводной связи.However, the known soil moisture meter is intended for use in the field when the vehicle is moving and is not capable of working in stand-alone conditions, in addition, it is not equipped with a wireless communication system.
Известно беспроводное устройство для измерения содержания влаги в почве путем измерения диэлектрической проницаемости почвы, позволяющее либо периодически передавать этот параметр по беспроводному каналу, либо выводить уровень влажности почвы на встроенный индикатор, способное использоваться в сочетании с системами управления орошением. Устройство содержит электродную часть, которая представляет собой либо свитую между собой пару проводов, либо пару полосковых электродов, нанесенных на изолированное от окружающей среды основание, либо пару полосковых электродов, нанесенных на вилочную конструкцию, причем межэлектродная емкость измеряется при помощи микроконтроллера, преобразующего полученный результат в натуральные единицы и выводящего этот результат на индикатор устройства и (или) передающего этот параметр по радиоканалу на устройство регистрации и (или) управления (Номер международной публикации US 2010/0109685 A1. Дата публикации 06.05.2010).A wireless device is known for measuring soil moisture content by measuring the dielectric constant of the soil, which allows either periodically to transmit this parameter wirelessly or to display the soil moisture level on an integrated indicator that can be used in combination with irrigation control systems. The device contains an electrode part, which is either a pair of wires twisted together, or a pair of strip electrodes deposited on an environmentally isolated base, or a pair of strip electrodes deposited on a fork structure, and the interelectrode capacitance is measured using a microcontroller that converts the result to natural units and displaying this result on the indicator of the device and (or) transmitting this parameter over the air to the recording device and (or) controlled I (International Publication No. US 2010/0109685 A1. Publication date 06.05.2010).
Данное устройство предназначено для измерения влажности только в одном почвенном слое и не имеет датчиков температуры почвы, что существенным образом сокращает объем предоставляемой им информации.This device is designed to measure moisture in only one soil layer and does not have soil temperature sensors, which significantly reduces the amount of information it provides.
Известно устройство измерения параметров атмосферы, содержащее блок датчиков, включающий датчик температуры воздуха, датчик относительной влажности воздуха, датчик атмосферного давления, трехкоординатный ультразвуковой анемометр, электромагнитный компас, датчик температуры почвы, блок обработки информации, пульт оператора, преобразователь напряжения блока датчиков, преобразователь напряжения пульта оператора и блок сопряжения, выполненное с возможностью самоконтроля с передачей результатов на устройство индикации объекта эксплуатации за счет встроенного программного обеспечения и снабженное внешним источником электропитания, информационно-управляющим модулем носителя и узлом двухкоординатного инклинометра, при этом блок датчиков выполнен с возможностью прямой передачи информации на информационно-управляющий блок носителя, информационно-управляющий модуль носителя соединен с блоком обработки информации, а внешний источник электропитания соединен через канал связи с преобразователем напряжения блока датчиков, причем узел двухкоординатного инклинометра соединен с блоком обработки информации и снабжен по меньшей мере двумя расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях чувствительными элементами, выполненными с возможностью измерения и контроля углов отклонения от вертикали продольной и поперечной осей носителя, при этом оно снабжено блоком спутниковой навигации, выполненным с возможностью определения текущих показаний координат в реальном масштабе времени и получения сведений от датчиков с жестко закрепленной внутри малогабаритной антенной и выполненным в виде печатной платы с двухсторонним расположением элементов встроенным навигационным приемником, при этом блок спутниковой навигации выполнен с возможностью параллельного приема и обработки сигналов навигационных спутников, а навигационный приемник снабжен взаимосвязанными цифровым модулем обработки, модулем сопряжения, модулем подавления помех, модулем питания и разъемами, причем антенна соединена с навигационным приемником посредством радиочастотного кабеля (Патент RU 162914. Опубл. 27.06.2016).A device for measuring atmospheric parameters is known, comprising a sensor unit including an air temperature sensor, a relative air humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, a three-coordinate ultrasonic anemometer, an electromagnetic compass, a soil temperature sensor, an information processing unit, an operator console, a voltage converter of a sensor unit, a transmitter voltage converter the operator and the interface unit, made with the possibility of self-control with the transfer of results to the display device at the expense of the built-in software and equipped with an external power source, an information-control module of the carrier and a node of a two-coordinate inclinometer, the sensor unit is capable of directly transmitting information to the information-control block of the carrier, the information-control module of the carrier is connected to the information processing block, and an external power source is connected through a communication channel to the voltage converter of the sensor unit, and the node of the two-coordinate inclinometer connected to the information processing unit and provided with at least two sensitive elements located in mutually perpendicular planes, configured to measure and control the angles of deviation from the vertical of the longitudinal and transverse axes of the carrier, while it is equipped with a satellite navigation unit, configured to determine the current coordinates in real time and receiving information from sensors with a small antenna rigidly fixed inside and made in the form of a printed lats with a two-way arrangement of elements with an integrated navigation receiver, while the satellite navigation unit is arranged to receive and process navigation satellite signals in parallel, and the navigation receiver is equipped with interconnected digital processing module, interface module, interference suppression module, power module and connectors, the antenna being connected to navigation receiver via radio frequency cable (Patent RU 162914. Publ. 06/27/2016).
Однако известное устройство не снабжено датчиком влажности почвы, имеет сложную конструкцию и избыточность функционала, в частности, наличие блока спутниковой навигации для стационарно устанавливаемого устройства не является необходимостью, поскольку точка установки устройства измерения параметров атмосферы заведомо известна. Кроме того, наличие дополнительного узла повышает энергопотребление устройства, что является критичным для систем с автономным питанием. Данное устройство имеет элементы коррекции с целью повышения точности измерения параметров атмосферы при отклонении от вертикальной оси (инклинометр), что в условиях стационарного размещения также является избыточным и влечет за собой повышение энергопотребления устройства. Вывод измеряемых параметров атмосферы осуществляется на пульт оператора, который подключен к устройству проводной линией связи, что делает невозможным удаленный контроль.However, the known device is not equipped with a soil moisture sensor, has a complex structure and redundancy of functionality, in particular, the presence of a satellite navigation unit for a permanently installed device is not necessary, since the installation point of the device for measuring atmospheric parameters is known. In addition, the presence of an additional node increases the power consumption of the device, which is critical for systems with autonomous power. This device has correction elements in order to increase the accuracy of measuring atmospheric parameters when deviating from the vertical axis (inclinometer), which is also redundant in the conditions of stationary placement and entails an increase in the energy consumption of the device. The measurement of atmospheric parameters is output to the operator’s console, which is connected to the device by a wired communication line, which makes remote monitoring impossible.
Известно устройство для измерения уровня влаги в почве и передачи этой информации в цифровом виде с помощью специальной системы связи. Устройство содержит зонд в виде усеченного конуса из полимерного материала, заканчивающегося металлическим стержнем, который соединен с кабелем. Специальная система связи содержит жидкокристаллический дисплей, радиопередатчик и порт USB для подключения к компьютеру. Монтажная плата содержит микропроцессор, источник питания (Номер международной публикации WO/2016/163898. Дата публикации 13.10.2016).A device for measuring the level of moisture in the soil and transmitting this information in digital form using a special communication system. The device contains a probe in the form of a truncated cone of polymer material ending in a metal rod that is connected to the cable. A special communication system contains a liquid crystal display, a radio transmitter and a USB port for connecting to a computer. The circuit board contains a microprocessor, a power source (International Publication Number WO / 2016/163898.
Однако известное устройство имеет следующие недостатки: However, the known device has the following disadvantages:
- измерительно-передающая часть выполнена в виде герметичного корпуса, размещенного на уровне земли ниже уровня растительности, что ухудшает прохождение радиосигнала, при этом подъем антенны потребует отдельного устройства (держателя антенны), а кабель до антенны может быть поврежден в процессе эксплуатации; - the measuring and transmitting part is made in the form of a sealed enclosure located at ground level below the vegetation level, which impairs the transmission of the radio signal, while raising the antenna will require a separate device (antenna holder), and the cable to the antenna may be damaged during operation;
- датчик легко потерять при размещении его среди растительности; - the sensor is easy to lose when placing it among the vegetation;
- конструктивно датчик состоит из двух компонентов: измерительной штанги с чувствительным элементом, имеющим сложную конструкцию, и головной части (модуля детектора), в которой размещена измерительно-передающая часть датчика. Такая конструкция датчика требует надежного герметичного соединения ее элементов, что приводит к усложнению процесса производства. - structurally, the sensor consists of two components: a measuring rod with a sensitive element having a complex structure, and a head part (detector module) in which the measuring and transmitting part of the sensor is located. This design of the sensor requires a reliable tight connection of its elements, which leads to a complication of the production process.
Известен многосекторный датчик влажности почвы, содержащий несколько чувствительных элементов, использующих емкостный способ измерения влажности почвы и размещенных внутри трубы, изготовленной из полимерного материала. Чувствительные элементы в этой конструкции сформированы из одной общей обкладки и индивидуальных обкладок на каждом из уровней измерения. Датчик может иметь как проводное, так и беспроводное исполнение (Номер заявки GB 201520284. Номер публикации GB2544497. Дата публикации 24.05.2017). Known multi-sector soil moisture sensor containing several sensitive elements using a capacitive method of measuring soil moisture and placed inside a pipe made of a polymeric material. Sensitive elements in this design are formed from one common plate and individual plates at each of the measurement levels. The sensor can have both wired and wireless versions (Application number GB 201520284. Publication number GB2544497. Publication date 05/24/2017).
Однако в известном многосекторном датчике влажности почвы измерительно-передающая часть датчика размещена ниже уровня растительности на уровне земли, что, при беспроводном исполнении, может привести к ухудшению прохождения радиосигнала от датчика, поскольку для беспроводной связи в подобных решениях используются сигналы на радиочастотах свыше 300 МГц, которые хорошо поглощаются молекулами воды. Таким образом, сухая растительность слабо мешает распространению радиосигнала, а влажная активно его поглощает. Кроме того, на указанных частотах радиоволна имеет слабо выраженную способность к огибанию препятствий, антенна беспроводного датчика для обеспечения надежной связи должна быть вынесена выше уровня растительности. Дискутируемое выше, по отношению к рассматриваемому датчику, потребует установки дополнительной стойки для антенны и реализации проводного соединения с антенной, что усложняет использование решения. Наряду с описанным, такое размещение датчика затрудняет его визуальное обнаружение в поле при необходимости (проведение сельхозработ, демонтаж по завершении сезона, необходимость настройки или ремонта). При этом корпус датчика представляет собой сложное изделие, состоящее, по меньшей мере, из двух частей: трубы, в которой размещены чувствительные емкостные элементы, и головной части, в которой находится измерительно-передающая часть датчика. Такое конструктивное решение приводит к необходимости надежного герметичного соединения этих двух частей, что усложняет процесс производства.However, in the well-known multi-sector soil moisture sensor, the measuring and transmitting part of the sensor is located below the level of vegetation at ground level, which, when wirelessly implemented, can lead to a deterioration in the transmission of the radio signal from the sensor, since for such communications wireless signals using radio frequencies above 300 MHz are used, which are well absorbed by water molecules. Thus, dry vegetation weakly interferes with the propagation of the radio signal, while wet vegetation actively absorbs it. In addition, at the indicated frequencies, the radio wave has a poorly pronounced ability to envelop obstacles; the antenna of the wireless sensor must be placed above the vegetation level to ensure reliable communication. Discussed above with respect to the sensor under consideration, it will require the installation of an additional rack for the antenna and the implementation of a wired connection with the antenna, which complicates the use of the solution. Along with the described, this placement of the sensor makes it difficult to visually detect it in the field if necessary (agricultural work, dismantling at the end of the season, the need for adjustment or repair). In this case, the sensor housing is a complex product consisting of at least two parts: a pipe in which sensitive capacitive elements are located, and a head part, in which the measuring and transmitting part of the sensor is located. Such a constructive solution leads to the need for reliable tight connection of these two parts, which complicates the production process.
Известен датчик влажности почвы, представляющий собой винтовую конструкцию, позволяющую вкручивать датчик в грунт по принципу бура, причем емкостные чувствительные элементы выполнены в ложбинках бура спиральным образом, а измерительно-передающая часть, включающая в себя радиомодуль, микроконтроллер и автономный источник питания, размещена в корпусе, присоединенном к заглубляемой части датчика (Номер публикации US 20170254766 А1. Опубл. 07.09.2017).A soil moisture sensor is known, which is a screw structure that allows screwing the sensor into the soil according to the drill principle, with capacitive sensing elements made in the hollows of the drill in a spiral manner, and the measuring and transmitting part, which includes a radio module, a microcontroller and an autonomous power source, is located in the housing attached to the buried part of the sensor (Publication number US 20170254766 A1. Publish. 09/07/2017).
Однако известный датчик влажности почвы имеет следующие недостатки: However, the known soil moisture sensor has the following disadvantages:
- размещение измерительно-передающей части ниже уровня растительности на уровне земли ухудшает распространение радиосигнала, а вынос антенны на отдельную стойку потребует прокладки кабеля, который может быть поврежден в процессе эксплуатации; - placing the measuring and transmitting part below the level of vegetation at ground level affects the propagation of the radio signal, and the removal of the antenna to a separate rack will require laying a cable that may be damaged during operation;
- датчик сложно визуально обнаружить при нахождении его среди растений; - the sensor is difficult to visually detect when it is among the plants;
- конструктивно датчик состоит из двух компонентов – бура с чувствительными элементами и головной части, в которой размещена измерительно-передающая часть датчика. Такая конструкция датчика требует надежного герметичного соединения ее элементов, что приводит к усложнению процесса производства.- structurally, the sensor consists of two components - a drill with sensitive elements and a head part, in which the measuring and transmitting part of the sensor is located. This design of the sensor requires a reliable tight connection of its elements, which leads to a complication of the production process.
Известны система и метод зондирования влажности почвы, в которой конструкция датчика влажности почвы имеет несколько емкостных сенсоров на различных уровнях, датчик выполнен в виде трубы, внутри которой размещены чувствительные элементы, и корпуса, смонтированного в верхней части трубы и содержащего в себе измерительно-передающую часть, включающую в себя радиомодуль, микроконтроллер и автономный источник питания. Особенностью данной конструкции является использование в качестве датчика влажности емкостного чувствительного элемента в составе колебательного LC-контура (Номер международной заявки PCT/US2016/053471. Номер публикации WO/2017/053816. Дата публикации 30.03.2017).A known system and method for sensing soil moisture, in which the design of the soil moisture sensor has several capacitive sensors at various levels, the sensor is made in the form of a pipe, inside which the sensing elements are placed, and a housing mounted in the upper part of the pipe and containing a measuring and transmitting part , including a radio module, a microcontroller and an autonomous power source. A feature of this design is the use as a humidity sensor of a capacitive sensing element as part of an oscillating LC circuit (International application number PCT / US2016 / 053471. Publication number WO / 2017/053816. Publication date 03/30/2017).
Однако в известных системе и методе зондирования влажности почвы датчика корпус, в котором находится измерительно-передающая часть, размещен на уровне земли ниже уровня растительности. Такое размещение усложняет прохождение радиосигнала от датчика. Вынос антенны выше уровня растительности приведет к необходимости установки отдельной стойки для антенны и прокладки кабеля, который может быть поврежден. Кроме того, корпус датчика состоит из двух основных частей: несущей трубы, в которой размещаются емкостные чувствительные элементы, и корпуса с измерительно-передающей частью. Такая конструкция корпуса требует обеспечения надежного герметичного соединения его частей, что усложняет конструкцию датчика. Размещение датчика на уровне земли снижает возможность его визуального обнаружения в случае необходимости. However, in the known system and method for sensing soil moisture of the sensor, the housing in which the measuring and transmitting part is located is located at ground level below the level of vegetation. This arrangement complicates the passage of the radio signal from the sensor. Removing the antenna above the vegetation level will result in the need to install a separate antenna rack and lay a cable that could be damaged. In addition, the sensor housing consists of two main parts: a carrier pipe in which capacitive sensing elements are placed, and a housing with a measuring and transmitting part. This design of the housing requires a reliable tight connection of its parts, which complicates the design of the sensor. Placing the sensor at ground level reduces the possibility of its visual detection if necessary.
Задачей настоящего изобретения является разработка простой конструкции беспроводного устройства, предупреждающей обрыв кабеля, и без дополнительной гарнитуры. The present invention is the development of a simple design of a wireless device that prevents cable breakage, and without an additional headset.
Технический результат проявляется в увеличении надежности беспроводной связи с устройством, упрощении его визуального обнаружения, упрощении конструкции, расширении функционала устройства.The technical result is manifested in increasing the reliability of wireless communication with the device, simplifying its visual detection, simplifying the design, expanding the functionality of the device.
Поставленная задача решается тем, что в беспроводном устройстве для контроля микроклимата почвы, содержащем корпус, установленные в нем и соединенные между собой измерительно-передающие элементы, включающие датчики, источник питания, корпус, выполненный из внешней и внутренней труб, установленных коаксиально по отношению друг к другу посредством не менее трех центрирующих колец, расположенных на наружной поверхности внутренней трубы, при этом на нижнем торце внешней трубы установлена заглушка, выполненная в виде цилиндра, один из торцов которого выполнен в виде остроконечного конуса, на верхнем торце внешней трубы установлена заглушка, выполненная в виде ступенчатого цилиндра, внешняя, внутренняя трубы и заглушки выполнены из полимерного материала, вдоль внутренней полости внутренней трубы размещены взаимосвязанные автономный источник питания, измерительно-передающая часть в виде печатной платы с размещенными на ней микроконтроллером и радиомодулем, подключенная к антенне, расположенной в верхней части внутренней трубы, на наружной поверхности внутренней трубы в нижней части закреплено не менее одного емкостного датчика, соединенного с измерительно-передающей частью посредством линии связи.The problem is solved in that in a wireless device for controlling the microclimate of the soil, comprising a housing installed in it and interconnected measuring and transmitting elements, including sensors, a power source, a housing made of external and internal pipes installed coaxially with respect to each other to a friend by means of at least three centering rings located on the outer surface of the inner pipe, while at the lower end of the outer pipe there is a plug made in the form of a cylinder, one of the ends in which it is made in the form of a pointed cone, a plug made in the form of a stepped cylinder is installed on the upper end of the outer pipe, the outer, inner pipes and plugs are made of polymer material, an interconnected autonomous power source, a measuring and transmitting part are placed along the inner cavity a printed circuit board with a microcontroller and a radio module placed on it, connected to an antenna located in the upper part of the inner pipe, on the outer surface of the inner pipe in at least one capacitive sensor fixed to the lower part is connected to the measuring and transmitting part via a communication line.
Целесообразно, для измерения уровня освещенности в верхнюю заглушку установить датчик светового потока необходимого спектра, соединенный с измерительно-передающей частью посредством линии связи.It is advisable, to measure the level of illumination in the upper dummy, install a light flux sensor of the required spectrum, connected to the measuring and transmitting part via a communication line.
Целесообразно, для измерения температуры воздуха в припочвенном слое и (или) температуры почвы на внешней поверхности внутренней трубы установить не менее одного датчика температуры, соединенного с измерительно-передающей частью посредством линии связи.It is advisable to install at least one temperature sensor connected to the measuring and transmitting part via a communication line to measure the air temperature in the ground layer and (or) the temperature of the soil on the outer surface of the inner pipe.
Целесообразно, для обеспечения связи с внешними устройствами на внешней поверхности внутренней трубы разместить не менее одной приемной катушки индуктивности, соединенной с измерительно-передающей частью посредством линии связи. Предполагается, что внешнее устройство должно иметь передающую катушку индуктивности, которая может быть размещена легкосъемным способом (надета и закреплена) на внешней поверхности внешней трубы в точке размещения его приемной катушки.It is advisable to provide at least one receiving inductance coil connected to the measuring and transmitting part via a communication line to ensure communication with external devices on the outer surface of the inner pipe. It is assumed that the external device must have a transmitting inductor, which can be placed easily (put on and fixed) on the outer surface of the external pipe at the location of its receiving coil.
Настоящее изобретение поясняется подробным описанием, чертежами, на которых:The present invention is illustrated by a detailed description, drawings, in which:
Фиг. 1 - показывает разрез общего вида конструкции беспроводного устройства для измерения микроклимата почвы (далее устройство);FIG. 1 shows a sectional view of a general view of the design of a wireless device for measuring the microclimate of the soil (hereinafter the device);
Фиг. 2 – показывает размещение датчика светового потока в верхней заглушке;FIG. 2 - shows the placement of the light flux sensor in the upper plug;
Фиг. 3 – показывает размещение датчика температуры на внешней поверхности внутренней трубы;FIG. 3 - shows the placement of the temperature sensor on the outer surface of the inner pipe;
Фиг. 4 – показывает размещение приемной катушки индуктивности на внешней поверхности внутренней трубы.FIG. 4 shows the placement of a receiving inductor on the outer surface of the inner pipe.
Устройство выполнено в виде двух установленных коаксиально друг в друга полимерных труб. На внешней трубе 1 установлена на нижнем торце заглушка 2, выполненная в виде цилиндра, один из торцов которого выполнен в виде остроконечного конуса (Фиг.1). На верхнем торце внешней трубы 1 установлена заглушка 3, выполненная в виде ступенчатого цилиндра. The device is made in the form of two polymer pipes installed coaxially into each other. On the
Внутренняя труба 4 зафиксирована внутри внешней трубы 1 при помощи трех и более центрирующих колец 5.The
Внешняя труба 1, заглушки 2 и 3, внутренняя труба 4 выполнены из полимерного материала.The
Внутри внутренней трубы 4 размещена измерительно-передающая часть, выполненная в виде печатной платы 6, на которой размещены микроконтроллер 7 и радиомодуль 8. Измерительно-передающая часть соединена с автономным источником питания 9.Inside the
На поверхности внутренней трубы 4, ближе к заглушке 2 с остроконечным конусом, размещен емкостной датчик 10, который посредством линии связи 11 подключен к измерительно-передающей части. On the surface of the
В верхней части внутренней трубы 4 размещена антенна 12, которая при помощи радиочастотного кабеля 13 подключена к выходу радиомодуля 8. An
Устройство размещено в почве с учетом высоты растений 14.The device is placed in the soil taking into account the height of the
Кроме того, устройство может быть оснащено датчиком светового потока 15 необходимого спектра, который вмонтирован в цилиндрическую заглушку 3, выполненную ступенчатой. Датчик светового потока 15 соединен с измерительно-передающей частью 6 посредством линии связи 16 (Фиг. 2).In addition, the device can be equipped with a
В варианте выполнения изобретения датчик 17 температуры воздуха в припочвенном слое и (или) температуры почвы соединяют с измерительно-передающей частью 6 с помощью линии связи 18 (фиг. 3); In an embodiment of the invention, the
Устройство может быть оснащено не менее одной приемной катушкой индуктивности 19, которая посредством линии связи 20 подключена к измерительно-передающей части 6 (фиг.4)The device can be equipped with at least one receiving
Беспроводное устройство для контроля микроклимата почвы работает следующим образом.A wireless device for controlling the microclimate of the soil works as follows.
Скомпонованное устройство устанавливают в грунт посредством остроконечного конуса заглушки 2. Над грунтом в верхней части устройства располагается измерительно-передающая часть 6, автономный источник питания 9, радиочастотный кабель 15 и антенна 14. The arranged device is installed in the ground by means of a pointed cone of the
Измерительно-передающая часть 6 измеряет параметр емкости емкостного датчика 10, пересчитывает этот параметр в процентный уровень влажности и отправляет эту информацию по радиоканалу посредством антенны 12, размещенной выше уровня растительности 14. The measuring and transmitting
Для измерения уровня освещенности в верхнюю заглушку устанавливают датчик светового потока 15 необходимого спектра, который подключают к измерительно-передающей части 6 посредством линии связи 16.To measure the level of illumination, a
Для измерения температуры воздуха в припочвенном слое и (или) температуры почвы размешают на внешней поверхности внутренней трубы 4 не менее одного датчика температуры 17: для воздуха – в верхней части внутренней трубы 4, для почвы – в нижней части внутренней трубы 4. Датчик температуры 17 соединяют линией связи 18 с измерительно-передающей частью 6. To measure the air temperature in the ground layer and (or) the soil temperature, at least one
Для обеспечения связи с внешними устройствами размещают на внешней поверхности внутренней трубы 4 в ее верхней части не менее одной приемной катушки индуктивности 19, которую подключают к измерительно-передающей части 6 посредством линии связи 20. To ensure communication with external devices, at least one receiving
Предложенное изобретение позволяет увеличить надежность беспроводной связи с устройством, упрощает его визуальное обнаружение в условиях сельскохозяйственных полей. Кроме того, предложенное устройство имеет простую в изготовлении конструкцию с расширенным функционалом, имеет низкую себестоимость, просто в использовании, предупреждает обрыв кабеля и предназначено к использованию без дополнительной гарнитуры.The proposed invention allows to increase the reliability of wireless communication with the device, simplifies its visual detection in agricultural fields. In addition, the proposed device has a simple structure to manufacture with enhanced functionality, low cost, easy to use, prevents cable breakage and is intended for use without an additional headset.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143195A RU2664680C1 (en) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Wireless device for control of microclimate of soil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143195A RU2664680C1 (en) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Wireless device for control of microclimate of soil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664680C1 true RU2664680C1 (en) | 2018-08-21 |
Family
ID=63286762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017143195A RU2664680C1 (en) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Wireless device for control of microclimate of soil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664680C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189080U1 (en) * | 2019-02-06 | 2019-05-13 | Сергей Андреевич Андреев | WIRELESS DEVICE FOR SOIL MOUNT CONTROL |
| RU2814432C1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Capacitive sensor for soil electrical properties monitoring systems |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU842580A1 (en) * | 1979-04-02 | 1981-06-30 | Конструкторско-Технологический Центр"Метрология" И Стандартизация Всесоюз-Ного Научно-Производственного Объе-Динения "Союзводавтоматика" | Device for soil properties investigation |
| RU2019099C1 (en) * | 1991-06-21 | 1994-09-15 | Научно-исследовательский институт водных проблем и мелиорации Государственного водного концерна "Аква" | Device for measuring soil humidity |
| RU47915U1 (en) * | 2004-10-26 | 2005-09-10 | Государственное Унитарное Предприятие "Московский городской трест геолого-геодезических и картографических работ" | SOUND SENSING DEVICE |
| US20100109685A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Fertile Earth Systems, Inc. | Wireless moisture monitoring device and method |
| US20170269016A1 (en) * | 2014-07-29 | 2017-09-21 | GroGuru, Inc. | Systems and methods for an improved soil moisture sensor |
-
2017
- 2017-12-11 RU RU2017143195A patent/RU2664680C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU842580A1 (en) * | 1979-04-02 | 1981-06-30 | Конструкторско-Технологический Центр"Метрология" И Стандартизация Всесоюз-Ного Научно-Производственного Объе-Динения "Союзводавтоматика" | Device for soil properties investigation |
| RU2019099C1 (en) * | 1991-06-21 | 1994-09-15 | Научно-исследовательский институт водных проблем и мелиорации Государственного водного концерна "Аква" | Device for measuring soil humidity |
| RU47915U1 (en) * | 2004-10-26 | 2005-09-10 | Государственное Унитарное Предприятие "Московский городской трест геолого-геодезических и картографических работ" | SOUND SENSING DEVICE |
| US20100109685A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Fertile Earth Systems, Inc. | Wireless moisture monitoring device and method |
| US20170269016A1 (en) * | 2014-07-29 | 2017-09-21 | GroGuru, Inc. | Systems and methods for an improved soil moisture sensor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189080U1 (en) * | 2019-02-06 | 2019-05-13 | Сергей Андреевич Андреев | WIRELESS DEVICE FOR SOIL MOUNT CONTROL |
| RU2814432C1 (en) * | 2023-12-08 | 2024-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Capacitive sensor for soil electrical properties monitoring systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6194301B2 (en) | Extendable wireless soil measuring device | |
| US10060873B2 (en) | Tapered soil moisture sensor arrangement and method of installation | |
| US20140109658A1 (en) | Plant stem tree branch or trunk moisture probe | |
| KR101767338B1 (en) | Apparatus for Soil Moisture Measuring | |
| EP3384284B1 (en) | A soil sensor assembly | |
| CN103439375A (en) | Integrated type capacitance-ultrasound tomography sensor | |
| CN102788823B (en) | Frequency domain reflection-type soil humidity sensor | |
| RU2664680C1 (en) | Wireless device for control of microclimate of soil | |
| US20210195857A1 (en) | An underground soil sensors system | |
| CN204165927U (en) | Capacity Soil Moisture Sensor | |
| CN214793281U (en) | Multi-depth rock-soil moisture content and inclination combined probe and geological disaster monitoring equipment | |
| WO2020041440A1 (en) | Capacitance-based soil moisture sensing | |
| CN214669046U (en) | Conduit type soil moisture content monitoring device | |
| JP2019002773A (en) | Capacitance type level measuring device | |
| CN110988038B (en) | Soil moisture characteristic line measuring device and measuring method thereof | |
| CN103837582B (en) | A kind of micro-damage rammed earth salinity measuring nose structure for earthen ruins protection | |
| CN103674169A (en) | Method for automatically measuring pipe-free embedded type groundwater level and water level changes | |
| CN205785332U (en) | Integration remote measurement paddy field moisture water-level instrumentation | |
| CN203925467U (en) | A kind of horizontal well thermal recovery detector for water content rate | |
| TWI486588B (en) | Measurement device for water saturation in soil | |
| KR102020107B1 (en) | Flowerpot having Soil Moisture Sensing Function | |
| CN106680318A (en) | Multilayer multi-probe fast detection method for soil moisture and multilayer multi-probe fast detection device for soil moisture | |
| WO2022035401A2 (en) | Irrigation system management with adjustable sensitive touch sensors | |
| CN207379585U (en) | A kind of sensor | |
| CN207336425U (en) | A kind of garden soil moisture detector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201212 |