Тензіометр з автоматичною дозаправкою

Корисна модель відноситься до сільськогосподарської меліорації (до засобів вологометрії ґрунту), і може бути використана для визначення вологозабезпеченості рослин і вологості ґрунту. Відомий пристрій для польових досліджень, що складається з керамічного фільтра, герметично з'єднаного з циліндром на якому закріплений вимірювач, який дозволяє здійснити діагностику поливу сільськогосподарських культур [тензіометр АМ-20-11. Муромцев Н.А. Использование тензиометров в гидрофизике почв. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979, c.30-32.]. Однак при роботі приладу виникає необхідність періодичної розгерметизації для його дозаправки водою, тому він не може бути використаний при безперервній роботі на протязі періоду вегетації рослин. Найбільш близьким до запропонованого по технічній суті є тензіометр для визначення вологості ґрунту. Він складається з циліндра, керамічного фільтра, ртутного манометра та повітроуловлювача, на якому герметично закріплена заповнена водою ємність, що з'єднана патрубком з повітроуловлювачем. В патрубку встановлений підживлюючий керамічний фільтр [а.с. №968758 А01G25/00, 1982]. Підживлюючий керамічний фільтр виконує в тензіометрі одночасно дві функції: затвору повітроуловлювача і пристрою підживлення. Фільтр пропускає воду з розчиненим в ній повітрям. Втрата води із тензіометра через робочий фільтр створює в приладі розрідження, що призводить до "всмоктування" певної кількості води через підживлюючий фільтр. Чим більше води витікає із тензіометра, тим інтенсивніше його підживлення. Підживлення через фільтр здійснюється в діапазоні всього вимірювання, що збільшує час досягнення рівноважного стану, а тим самим погіршуються динамічні характеристики приладу. Крім того, час досягнення рівноважного стану є величиною змінною в діапазоні вимірювання, що підвищує похибку вимірювань. Оскільки об'єм повітроуловлювача обмежений, то при вимірюваннях в діапазоні низьких вологостей, необхідний періодичний долив в нього води. Наведені недоліки суттєво впливають на точність вимірювання вологості ґрунту. В основу моделі поставлена задача підвищити точність вимірювань та покращити експлуатаційні характеристики вимірювального приладу. Задача досягається тим, що у тензіометра з автоматичною дозаправкою, який складається з циліндра, керамічного фільтра, вимірювача тиску та повітроуловлювача, до основного вимірювального циліндра за допомогою гідравлічного перемикача з мембранним перетворювачем приєднано допоміжний циліндр з розміщеним в зоні рівня ґрунтових вод керамічним фільтром, а як вимірювач тиску використано електронний давач розрідження з мікроконтролерним перетворювачем і знакосинтезуючим індикатором. Конструкція містить два циліндри, один з яких основний - вимірювальний, другий - допоміжний. Вони з'єднані через гідравлічний перемикач з мембранним перетворювачем, який дозволяє здійснювати долив води у вимірювальний циліндр без необхідності розгерметизації, при досягненні в процесі вимірювання верхньої границі розрідження (-0,8...-0,9атм) експлуатаційного діапазону вимірювань тензіометричного методу. Основний циліндр обладнаний електронним давачем для вимірювання розрідження, що створюється в його порожнині в процесі вимірювання всмоктуючого тиску ґр унтової вологи. Сигнал давача обробляється в мікроконтролері і відображається на знакосинтезуючому індикаторі. Вказаними конструктивними особливостями підвищується точність вимірювання і покращуються експлуатаційні характеристики тензіометра. На кресленні зображений поперечний переріз тензіометра. Тензіометр з автоматичною дозаправкою представляє собою два циліндри 1, заповнені водою. Верхня частина основного циліндра містить повітроуловлювач 2. Нижня частина циліндрів герметично з'єднана з керамічними фільтрами 3, які встановлюють на різних глибинах в ґрунт (один - в зоні кореневого шару, інший - в зоні повного насичення - зоні рівня фунтови х вод). З'єднання основного і допоміжного циліндрів реалізовано через гідравлічний перемикач 4 з мембранним перетворювачем. Мембранний перетворювач - пружна металева мембрана 5, яка з'єднана через шток 6 з сильфоном 7. Запірний клапан 8 забезпечує пропуск води по магістралі з пластикових трубок 9. Розрідження в основному вимірювальному циліндрі фіксує електронний давач 10, який через мікроконтролерний перетворювач 11 відображає інформацію на знакосинтезуючому індикаторі 12. При вимірюванні всмоктуючого тиску ґрунтової вологи в експлуатаційному діапазоні вимірювань тензіометричного методу (0...-0,85атм) запірний клапан 8 тензіометра з автоматичною дозаправкою закритий, що забезпечує основний експлуатаційний режим роботи. При цьому розрідження в робочому циліндрі 1 вимірюється електронним давачем 10 з відображенням на знакосинтезуючому індикаторі 12. Одночасно сигнал через послідовний порт мікроконтролерного перетворювача 11 може передаватися в систему керування вологістю ґрунту. При зниженні вологості нижче оптимального діапазону і відповідному збільшенню розрідження (> - 0,85атм) у вимірювальному циліндрі 1 під дією мембранного перетворювача 5 відкривається запірний клапан 8 і забезпечується автоматичний долив води в порожнину циліндра. При цьому і подальшому зниженні вологості зберігається робочий стан тензіометра з автоматичної дозаправкою. При підвищенні вологості і зниженні розрідження (< - 0,85атм) запірний клапан 8 закривається, і тензіометр переходить в основний експлуатаційний режим роботи. Тензіометр з автоматичною дозаправкою забезпечує підвищення точності вимірювання всмоктуючого тиску ґрунтової вологи, зниження експлуатаційних затрат, можливість використання в автоматизованих системах вологозабезпечення рослин. Вказані переваги в підсумку дозволяють підвищити урожайність вирощуваних сільськогосподарських культур.