JP2004271494A - 土中水分スイッチ - Google Patents
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Abstract
【課題】土の粒子とプリント基板上の電極間の接触を密に保つと其に、土中湿度を測定しながら土中水分量を補正して結果を出力する土中水分スイッチを提供する。
【解決手段】水分を検出する電極が形成されたプリント基板が、２枚以上立体的に組み合わされてプローブ部分を構成しており、そのプローブ部分付近の温度を測定する温度測定素子を備えており、そのプリント基板の少なくともひとつには電気回路を搭載しており、この電気回路は、交流発振部、増幅部、マイクロコンピュータ部を備え、マイクロコンピュータ部は交流発振を印可する電極セットを切り換え、交流発振周波数を変化させ、温度補正を行う機能を備えた土中水分スイッチ。
【選択図】 図１
【解決手段】水分を検出する電極が形成されたプリント基板が、２枚以上立体的に組み合わされてプローブ部分を構成しており、そのプローブ部分付近の温度を測定する温度測定素子を備えており、そのプリント基板の少なくともひとつには電気回路を搭載しており、この電気回路は、交流発振部、増幅部、マイクロコンピュータ部を備え、マイクロコンピュータ部は交流発振を印可する電極セットを切り換え、交流発振周波数を変化させ、温度補正を行う機能を備えた土中水分スイッチ。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電極間に交流を流して電流又は静電容量の変化を検出する原理で土中の水分量を測定する土中水分スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電極間に交流電圧を印加し、電極間の電流又は静電容量の変化を検出する方法は、実開昭６４−３０４７０号に開示されているように古くから利用されてきた。土中水分を検出する場合は、プローブ部として２本以上の電極棒を土中に刺し込んだり、電極棒のまわりを石膏やそれに類する吸湿材で蔽うなどの工夫がされてきた。さらに、電極棒をより簡便で安価なものにしようとプリント基板上に電極を形成する雨センサを応用したものも考え出されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したプリント基板上に電極を形成したものは、プローブ部分のちょっとした動きによって、土の粒子と電極間に隙間ができて接触が疎になり、大きな測定誤差が発生しておりまた、土中温度の変動にも測定値が左右されていた。
本発明の目的は、土の粒子とプリント基板上の電極間の接触を密に保つと共に、土中温度を測定しながら土中水分量を補正して結果を出力する土中水分スイッチを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達するために次の構成を設ける。
プリント基板上のプローブ部分に形成される電極間距離が異なる２つ以上の電極セットを備えている水分を検出する電極が形成されたプリント基板が、少なくとも２枚立体的に組み合わされてプローブ部分を構成しており、そのプローブ部分付近の温度を測定する温度測定素子を備えており、そのプリント基板の少なくともひとつには電気回路を搭載しており、この電気回路は、交流発振部、増幅部、マイクロコンピュータ部を備え、マイクロコンピュータ部は交流発振を印可する電極セットを切り換え、交流発振周波数を変化させ、温度補正を行う機能を備えている。
【０００５】
次に、動作原理を説明する。
土中水分を電流又は静電容量の変化で検出する場合は、電極間距離、発振周波数、温度の３つが主要な外部パラメータとなる。そのため、事前準備として電極間抵抗、電極間距離、発振周波数、温度、増幅部出力６の相関関係を不揮発性メモリ５に登録しておく。
実地での測定においては、まず土中温度をサーミスタ３によって把握し、続いてひとつの電極セットを選択し、発振周波数を変えながら増幅部出力６の電圧値を読み取る。次に、別の電極セットを選択し、発振周波数を変えながら増幅部出力６の電圧値を読み取る。こうして読み取ったデータとあらかじめ登録しておいた不揮発性メモリ５のデータを比較して現在の土中水分量を判定する。
【０００６】
なお、潅水装置などの電磁弁やモータへの信号を出力するために、感度設定用ボリューム４を設けて任意の土中水分量を設定し、マイクロコンピュータ出力９をＯＮ，ＯＦＦ信号として出力する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図２は、２枚のプリント基板にそれぞれプリント基板の厚みと同じ幅寸のスリットを設けている。図２−ｂは、電極の形成されているプローブ部分１を延長して回路部分２を設けている。図２−ａとｂの２枚のプリント基板には電極８が形成されており、その電極間距離は２種類あり、図２−ａとｂを組み合わせると図１のようになる。図１のプローブ部分１を土中に刺した断面図が図５であり、プローブ部分１が立体的な構造をしているため土の粒子１０との間に隙間ができづらく土の粒子１０とプリント基板上の電極８の間の接触を密に保つことができる。
【０００８】
図１のプローブ部分１の近辺には、温度測定用サーミスタ３が置かれている。
【０００９】
回路部分２のブロック図を図３に示す。感度設定用ボリューム４と不揮発性メモリ５を備えている。
【００１０】
次に、事前にセットしておく不揮発性メモリ５へのデータの登録方法を示す。恒温槽と電極間に接続する擬似抵抗を用意して、ひとつの電極セットを選択する。図４の様に発振周波数を１００ｋＨｚに固定して、温度を０℃ １０℃ ２０℃と変化させて、それぞれの温度での電極間抵抗と増幅部出力の相関関係をグラフに表す。続いて、発振周波数を１ｋＨｚから５００ｋＨｚの間で変化させて、図４と同じグラフを作成する。続いて、次の電極セットを選択して同じことを繰り返す。これらのデータを不揮発性メモリ５に書き込む。
【００１１】
次に、測定時のマイクロコンピュータ７の動作を示す。まず土中温度をサーミスタ３によって把握し、続いてひとつの電極セットを選択し、発振周波数を変えながら増幅部出力６の電圧値を読み取る。次に、別の電極セットを選択し、発振周波数を変えながら増幅部出力６の電圧値を読み取る。こうして読み取ったデータとあらかじめ登録しておいた不揮発性メモリ５のデータを比較して現在の土中水分量を判定する。
【００１２】
この判定された土中水分量と感度設定用ボリューム４の値を比較し、マイクロコンピュータ出力９をＯＮ，ＯＦＦする。通信手段を利用して外部に土中水分量を送信してもよい。また、マイクロコンピュータ出力９をＯＮ，ＯＦＦするタイミングを調整するためのＯＮディレイ、ＯＦＦディレイ用ディップスイッチ又はボリュームを設けてもよい。
【００１３】
プローブ部分１又は回路部分２を構成するプリント基板の材質は、ガラスエポキシ、テフロン又はセラミックスのいづれを採用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、土の粒子とプリント基板上の電極間の接触を密に保つと共に、土中温度を測定しながら土中水分量を補正して正確な結果を出力する土中水分スイッチをコンパクトで安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組立て図である。
【図２】分解図である。
【図３】回路ブロック図である。
【図４】事前設定データを示すグラフである。
【図５】土中断面図である。
【符号の説明】
１ プローブ部分
２ 回路部分
３ サーミスタ
４ 感度設定用ボリューム
５ 不揮発性メモリ
６ 増幅部出力
７ マイクロコンピュータ
８ 電極
９ マイクロコンピュータ出力
１０ 土の粒子
【発明の属する技術分野】
この発明は、電極間に交流を流して電流又は静電容量の変化を検出する原理で土中の水分量を測定する土中水分スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電極間に交流電圧を印加し、電極間の電流又は静電容量の変化を検出する方法は、実開昭６４−３０４７０号に開示されているように古くから利用されてきた。土中水分を検出する場合は、プローブ部として２本以上の電極棒を土中に刺し込んだり、電極棒のまわりを石膏やそれに類する吸湿材で蔽うなどの工夫がされてきた。さらに、電極棒をより簡便で安価なものにしようとプリント基板上に電極を形成する雨センサを応用したものも考え出されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したプリント基板上に電極を形成したものは、プローブ部分のちょっとした動きによって、土の粒子と電極間に隙間ができて接触が疎になり、大きな測定誤差が発生しておりまた、土中温度の変動にも測定値が左右されていた。
本発明の目的は、土の粒子とプリント基板上の電極間の接触を密に保つと共に、土中温度を測定しながら土中水分量を補正して結果を出力する土中水分スイッチを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達するために次の構成を設ける。
プリント基板上のプローブ部分に形成される電極間距離が異なる２つ以上の電極セットを備えている水分を検出する電極が形成されたプリント基板が、少なくとも２枚立体的に組み合わされてプローブ部分を構成しており、そのプローブ部分付近の温度を測定する温度測定素子を備えており、そのプリント基板の少なくともひとつには電気回路を搭載しており、この電気回路は、交流発振部、増幅部、マイクロコンピュータ部を備え、マイクロコンピュータ部は交流発振を印可する電極セットを切り換え、交流発振周波数を変化させ、温度補正を行う機能を備えている。
【０００５】
次に、動作原理を説明する。
土中水分を電流又は静電容量の変化で検出する場合は、電極間距離、発振周波数、温度の３つが主要な外部パラメータとなる。そのため、事前準備として電極間抵抗、電極間距離、発振周波数、温度、増幅部出力６の相関関係を不揮発性メモリ５に登録しておく。
実地での測定においては、まず土中温度をサーミスタ３によって把握し、続いてひとつの電極セットを選択し、発振周波数を変えながら増幅部出力６の電圧値を読み取る。次に、別の電極セットを選択し、発振周波数を変えながら増幅部出力６の電圧値を読み取る。こうして読み取ったデータとあらかじめ登録しておいた不揮発性メモリ５のデータを比較して現在の土中水分量を判定する。
【０００６】
なお、潅水装置などの電磁弁やモータへの信号を出力するために、感度設定用ボリューム４を設けて任意の土中水分量を設定し、マイクロコンピュータ出力９をＯＮ，ＯＦＦ信号として出力する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図２は、２枚のプリント基板にそれぞれプリント基板の厚みと同じ幅寸のスリットを設けている。図２−ｂは、電極の形成されているプローブ部分１を延長して回路部分２を設けている。図２−ａとｂの２枚のプリント基板には電極８が形成されており、その電極間距離は２種類あり、図２−ａとｂを組み合わせると図１のようになる。図１のプローブ部分１を土中に刺した断面図が図５であり、プローブ部分１が立体的な構造をしているため土の粒子１０との間に隙間ができづらく土の粒子１０とプリント基板上の電極８の間の接触を密に保つことができる。
【０００８】
図１のプローブ部分１の近辺には、温度測定用サーミスタ３が置かれている。
【０００９】
回路部分２のブロック図を図３に示す。感度設定用ボリューム４と不揮発性メモリ５を備えている。
【００１０】
次に、事前にセットしておく不揮発性メモリ５へのデータの登録方法を示す。恒温槽と電極間に接続する擬似抵抗を用意して、ひとつの電極セットを選択する。図４の様に発振周波数を１００ｋＨｚに固定して、温度を０℃ １０℃ ２０℃と変化させて、それぞれの温度での電極間抵抗と増幅部出力の相関関係をグラフに表す。続いて、発振周波数を１ｋＨｚから５００ｋＨｚの間で変化させて、図４と同じグラフを作成する。続いて、次の電極セットを選択して同じことを繰り返す。これらのデータを不揮発性メモリ５に書き込む。
【００１１】
次に、測定時のマイクロコンピュータ７の動作を示す。まず土中温度をサーミスタ３によって把握し、続いてひとつの電極セットを選択し、発振周波数を変えながら増幅部出力６の電圧値を読み取る。次に、別の電極セットを選択し、発振周波数を変えながら増幅部出力６の電圧値を読み取る。こうして読み取ったデータとあらかじめ登録しておいた不揮発性メモリ５のデータを比較して現在の土中水分量を判定する。
【００１２】
この判定された土中水分量と感度設定用ボリューム４の値を比較し、マイクロコンピュータ出力９をＯＮ，ＯＦＦする。通信手段を利用して外部に土中水分量を送信してもよい。また、マイクロコンピュータ出力９をＯＮ，ＯＦＦするタイミングを調整するためのＯＮディレイ、ＯＦＦディレイ用ディップスイッチ又はボリュームを設けてもよい。
【００１３】
プローブ部分１又は回路部分２を構成するプリント基板の材質は、ガラスエポキシ、テフロン又はセラミックスのいづれを採用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、土の粒子とプリント基板上の電極間の接触を密に保つと共に、土中温度を測定しながら土中水分量を補正して正確な結果を出力する土中水分スイッチをコンパクトで安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組立て図である。
【図２】分解図である。
【図３】回路ブロック図である。
【図４】事前設定データを示すグラフである。
【図５】土中断面図である。
【符号の説明】
１ プローブ部分
２ 回路部分
３ サーミスタ
４ 感度設定用ボリューム
５ 不揮発性メモリ
６ 増幅部出力
７ マイクロコンピュータ
８ 電極
９ マイクロコンピュータ出力
１０ 土の粒子
Claims (5)
- 水分を検出する電極が形成されたプリント基板が、少なくとも２枚立体的に組み合わされてプローブ部分を構成することを特徴とする土中水分スイッチ。
- 前記プリント基板上のプローブ部分に形成される電極間距離が異なる２つ以上の電極セットを備えていることを特徴とする請求項１記載の土中水分スイッチ。
- 前記プリント基板の少なくともひとつに電気回路を搭載していることを特徴とする請求項１〜２のいづれかに記載の土中水分スイッチ。
- 前記プローブ部分付近の温度を測定する温度測定素子を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいづれかに記載の土中水分スイッチ。
- 前記電気回路は、交流発振部、増幅部、マイクロコンピュータ部を備え、マイクロコンピュータ部は交流発振周波数を変化させ、温度補正を行うことを特徴とする請求項３〜４のいづれかに記載の土中水分スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003115004A JP2004271494A (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 土中水分スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003115004A JP2004271494A (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 土中水分スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004271494A true JP2004271494A (ja) | 2004-09-30 |
Family
ID=33128150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003115004A Pending JP2004271494A (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 土中水分スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004271494A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100941087B1 (ko) | 2009-07-28 | 2010-02-10 | 박희복 | 화분용 수분 모니터링 장치 |
| WO2011158812A1 (ja) * | 2010-06-17 | 2011-12-22 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 土壌の水分状態特定装置及びその方法 |
| CN103698606A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-02 | 华南理工大学 | 一种监测绝缘子表面污秽电导率的系统及方法 |
| WO2023047851A1 (ja) * | 2021-09-27 | 2023-03-30 | 株式会社村田製作所 | 較正装置、較正方法、及びプログラム |
-
2003
- 2003-03-11 JP JP2003115004A patent/JP2004271494A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100941087B1 (ko) | 2009-07-28 | 2010-02-10 | 박희복 | 화분용 수분 모니터링 장치 |
| WO2011013875A1 (ko) * | 2009-07-28 | 2011-02-03 | Park Hee-Bok | 화분용 수분 모니터링 장치 |
| WO2011158812A1 (ja) * | 2010-06-17 | 2011-12-22 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 土壌の水分状態特定装置及びその方法 |
| CN102985812A (zh) * | 2010-06-17 | 2013-03-20 | 国立大学法人丰桥技术科学大学 | 土壤的水分状态确定装置及其方法 |
| JPWO2011158812A1 (ja) * | 2010-06-17 | 2013-08-19 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | 土壌の水分状態特定装置及びその方法 |
| CN102985812B (zh) * | 2010-06-17 | 2015-03-11 | 国立大学法人丰桥技术科学大学 | 土壤的水分状态确定装置及其方法 |
| US9335287B2 (en) | 2010-06-17 | 2016-05-10 | National University Corporation Toyohashi University Of Technology | Specification device for water status of soil, and method for same |
| CN103698606A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-02 | 华南理工大学 | 一种监测绝缘子表面污秽电导率的系统及方法 |
| CN103698606B (zh) * | 2013-12-13 | 2016-05-04 | 华南理工大学 | 一种监测绝缘子表面污秽电导率的方法 |
| WO2023047851A1 (ja) * | 2021-09-27 | 2023-03-30 | 株式会社村田製作所 | 較正装置、較正方法、及びプログラム |
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