一种冻土区适用的小型自动蒸渗仪的制作方法
【专利摘要】一种冻土区适用的小型自动蒸渗仪，包括步进电机、称重传感器、单片机、控制器、土体装置，吊架上设有吊臂；吊臂的一端设有定滑轮；钢丝绳穿过定滑轮一端连接称重传感器，另一端连接步进电机；土体装置通过钢丝绳连接称重传感器；称重传感器通过电线连接单片机；步进电机通过电线连接控制器；控制器与单片机连接。本实用新型可设置任意指定时间对土体装置称重测量，降低了在称重过程中土壤对土体装置的干扰以及对土壤的扰动，提高了所测定数据的准确性和稳定性，可实时在线记录存储，做到了从测量至数据采集全自动化、高速化、准确化和人性化，大大提高了工作效率，降低了蒸渗仪的制作成本。
【专利说明】一种冻土区适用的小型自动蒸渗仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生态科研仪器设备领域，具体说涉及一种冻土区适用的小型自动蒸渗仪。
【背景技术】
[0002]蒸渗仪是在现代电子技术、土壤物理学和微气候学等学科领域不断深入发展的基础上，而研发生产的一种测定土壤蒸发和植物蒸腾的标准试验仪器。为研究冻土地区的植物蒸散耗水规律、土壤水分运动过程等，蒸渗仪得到了广泛的应用。蒸渗仪的主体是埋设在地面一下的箱体结构，该箱体中装有一定重量的土壤，通过称重装置对该箱体进行定期称重，相邻两次称重的差值即为该段时段内所研究土壤的蒸发/蒸散量。
[0003]众所周知，蒸渗仪的体积越大代表性越好，但体积越大，技术要求就越复杂，如:称重系统的精度和分别率、复杂的机械装置系统等，而且投资也越大，这在很大程度上限制了蒸渗仪在冻土地区的应用。同时，传统的大型蒸渗仪存在的问题:重心问题存在测量误差；改进小型蒸渗仪存在接触测量误差问题，这也在一定程度上影响了蒸渗仪的测量精度。因此选用适宜的测量方法，寻求简易可行、精度较高、能便于推广而投资不大的蒸渗仪设施是一项不得不考虑的问题。
实用新型内容
[0004]鉴于上述，本实用新型的目的旨在提供一种冻土区适用的小型自动蒸渗仪，从而保证冻土区蒸渗仪的精度并降低蒸渗仪的成本。
[0005]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
[0006]一种冻土区适用的小型自动蒸渗仪，是由步进电机、称重传感器、单片机、控制器、土体装置、吊架、吊臂、定滑轮、钢丝绳、电线和主机盒组成，吊架上设有吊臂；吊臂的一端设有定滑轮；钢丝绳穿过定滑轮一端连接称重传感器，另一端连接步进电机；土体装置通过钢丝绳连接称重传感器；称重传感器通过电线连接单片机；步进电机通过电线连接控制器；控制器与单片机连接。
[0007]本实用新型多用于野外工作，在无人值守的情况下，利用单片机装置和步进电机控制器控制吊架上的步进电机通过钢丝绳定时垂直吊起土样装置至一定高度，并做计时停留，此时通过称重装置对土样装置进行称重，称重完成后，步进电机通过钢丝绳将土样装置垂直放入土坑。单片机产生的脉冲信号经过脉冲分配后分解出对应的四相脉冲，分解出的四相脉冲经驱动电路功率放大后驱动步进电机的转动。步进电机的转速调节和状态改变由植入单片机内的应用程序进行控制。
[0008]本实用新型的优点和产生的有益效果是:
[0009]1、本实用新型通过单片机控制控制器将土体装置吊起，利用称重传感器称重，降低了在称重过程中土壤对土体装置的干扰以及对土壤的扰动，同时提高了所测定数据的准确性和稳定性。[0010]2、本实用新型采用单片机控制，可设置任意指定时间对土体装置进行称重测量，同时对所测得的数据进行实时在线记录存储，做到了从测量至数据采集全自动化、高速化、准确化和人性化，大大提高了工作效率，降低了蒸渗仪的制作成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构示意图。
[0012]图中:1-土体装置、2-钢丝绳、3-称重传感器、4-定滑轮、5-步进电机、6-电线、7-控制器、8-单片机、9-主机盒、10-吊臂、11-吊架。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图实施例对本使用新型作进一步说明:
[0014]如图1所示，一种冻土区适用的小型自动蒸渗仪，是由步进电机5、称重传感器3、单片机8、控制器7、土体装置1、吊架11、吊臂10、定滑轮4、钢丝绳2、电线6和主机盒9组成，其特征在于:吊架11上设有吊臂10 ;吊臂10的一端设有定滑轮4 ;钢丝绳2穿过定滑轮4 一端连接称重传感器3，另一端连接步进电机5 ;土体装置I通过钢丝绳2连接称重传感器3 ;称重传感器3通过电线6连接单片机8 ;步进电机5通过电线连接控制器7 ;控制器7与单片机8连接。
实施例
[0015]步进电机控制元件所用的模拟电子开关可选⑶4066或74HC4066的集成电路，其条件要求为:当Vdd=5V时，其导通电阻Rw小于等于I，截止时，输入/输出漏电电流小于等于 0.1uA0
[0016]在主机盒9中安装控制器7和单片机8，称重传感器3的输出端通过电线6连接到单片机8的I/O端口指定位上；控制器7的控制端连接到单片机8的I/O端口指定位上。
[0017]单片机8产生的脉冲信号经过脉冲分配后分解出对应的四相脉冲，分解出的四相脉冲经驱动电路功率放大后驱动步进电机5转动。在整个执行控制中，步进电机5的动作和时序，由单片机8内的应用程序控制完成。
[0018]当到达指定时钟信号时，单片机8通过控制器7给步进电机5发出开关启动信号，步进电机5正转提起土体装置I从原点到达指定坐标，称重传感器3进行称重后，将所测得的数据发送给单片机8进行实时记录存储。在称重传感器3完成称重测量后，单片机8通过控制器7给步进电机5发出动作控制信号，步进电机5反转，将土体装置I放回原点，从而实现了自动提起/放回土体装置I并对其进行了称重测量的工作。
[0019]延迟一段时间后，单片机8和控制器7撤出控制信号，步进电机5停止工作，等待下次启动信号的到来。
【权利要求】
1.一种冻土区适用的小型自动蒸渗仪，是由步进电机(5)、称重传感器(3)、单片机(8)、控制器(7)、土体装置(I)、吊架(11)、吊臂(10)、定滑轮(4)、钢丝绳(2)、电线(6)和主机盒(9)组成，其特征在于:吊架(11)上设有吊臂(10);吊臂(10)的一端设有定滑轮(4)；钢丝绳(2)穿过定滑轮(4) 一端连接称重传感器(3)，另一端连接步进电机(5);土体装置(I)通过钢丝绳(2 )连接称重传感器(3 );称重传感器(3 )通过电线(6 )连接单片机(8 );步进电机(5)通过电线连接控制器(7);控制器(7)与单片机(8)连接。
【文档编号】G01N5/04GK203616224SQ201320806096
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】乔永平, 赵林 申请人:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所