JPH07325033A - 水分センサ - Google Patents

水分センサ

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JPH07325033A
JPH07325033A JP14072994A JP14072994A JPH07325033A JP H07325033 A JPH07325033 A JP H07325033A JP 14072994 A JP14072994 A JP 14072994A JP 14072994 A JP14072994 A JP 14072994A JP H07325033 A JPH07325033 A JP H07325033A
Authority
JP
Japan
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moisture
sponge
water
resistance
elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP14072994A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kaji
弘 鍛冶
Masatsugu Ishida
正継 石田
Akira Okada
晟 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEECHIA KK
Original Assignee
NEECHIA KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】構成が簡単で設置位置の制約を受けずに任意位
置の水分の変化に対して迅速に測定値が対応し、その測
定値も安定である水分センサを提供する。 【構成】測定対象物の水分を一度海綿等のような水分吸
収体に吸わせ、その海綿を透過する光量の変化、あるい
は海綿の抵抗値の変化により対象物の水分を測定できる
水分感知部を有することを特徴とするように構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、植木鉢,ハウス栽培
場,農場における花,果実,野菜等の培養体として用い
られるこけ,土等に含まれる水分、あるいはゴルフ場の
芝生,野外スポーツ施設の水溜り防止,鉄道用線路の盛
土崩落防止,崖崩れ防止等のための土中の水分適正管
理,水位を管理する必要のある水槽,容器に使用される
水分センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、水分管理を必要とする対象物の水
分の探知方法としては、タイマにより時間を決めて適量
と思われる水分を施す方法、あるいは一定時間毎に目視
により監視する法がある。別の方法の例としては、対象
物の電気抵抗の変化により水分の量を管理する方法があ
る(以下抵抗法と云う)。また、他の例としては紙等の
水分吸収体に水を吸わせ、その吸収体を通過する発光素
子の光量の変化を受光素子で測定して、それにより水分
の管理を行う方法がある(以下透過法と云う)。更に他
の方法として、特定波長の光を対象物にあて、その反射
光量の変化から、水分の量を知り管理する方法がある
(以下反射法と云う)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】タイマーによる方法
は、最も一般的に実施されている。しかし、この方法
は、単に決められた時間に水を施すので、時間以外の水
分管理要因である温湿度,晴天か曇天か等の気候要因等
を考慮していないため、施す水量が多過ぎたり,少な過
ぎたりして適正な管理は難しい。抵抗法は、よく知られ
ているが抵抗測定に必要な電極の腐食,測定対象である
例えばこけ,土等の構成の不均一さのため、測定値が安
定しない。そのため水を施すタイミングと量の管理が難
しい。また装置が常設されることになり、任意の時,任
意の場所の選定にも制約をうける。透過法による方法
は、対象物の測定長が変化すると透過光量も変わる。こ
のために発光素子と受光素子間の距離が大になると透過
光量も少なくなり、測定値に誤差が生じ安い。さらにこ
の場合も装置が常設されることになり、場合によっては
容器内に対象物がある場合、発光素子と受光素子を容器
外にセットする必要性も生じ、水分管理の自由度が低下
し、抵抗法と同じ測定時間,場所の制約をうけることに
なる。反射法については、受光素子よりの発光の光量が
対象物により吸収され、一部反射してくる光量を測定す
るので水分について、波長が特定され、それにつれて素
子の種類が決まる。また設置も透過法と同様常設になり
同様の自由度の制約がある。
【0004】本発明は、以上述べたような従来技術の課
題を解決して、構成が簡単で設置位置の制約を受けずに
任意位置の水分の変化に対して迅速に測定値が対応し、
その測定値も安定である水分センサを提供するものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による水分センサは、測定対象物の水分を一
度海綿等のような水分吸収体に吸わせ、その海綿を透過
する光量の変化、あるいは海綿の抵抗値の変化により対
象物の水分を測定できる水分感知部を有することを特徴
とする。具体的には、本発明の水分センサは水分の変化
を感知する部分に特徴がある。すなわち、同一光軸上に
発光素子と受光素子を対向させ、かつある間隔を以て配
置する。この時、素子の前面にはそれぞれ、光が透過可
能な成分吸収体を部分的に配置し、かつそれぞれの素子
に必要な導電線を配置した状態で、耐水性物質である合
成樹脂で一体構造的にモールドする。この結果、発光,
受光素子はある間隔を以て一体構造化された素子とな
る。この素子間の間隙に海綿を充填し、その両側面を水
分は通すがこけ,土等測定対象物を通さない多孔質硬板
で密着封止する。この素子が透過法による水分検出部で
ある。多孔質硬板と平板状硬板にて箱状の容器を作り、
その容器の両側面に抵抗を測定するための一対の電極を
設け、この構成の容器の内部に海綿を充填してもよい。
【0006】本発明における水分センサの水分検出部
は、発光素子と受光素子間の海綿を充填するための間
隙、或いは抵抗測定法における海綿を充填する容器の内
容積により充填する海綿の量を変えて、発光素子からの
透過光量或いは電極間の抵抗に差を生ぜしめて、対象物
の状態に応じて調整することもできる。
【0007】
【実施例】図1,図2,図3に本発明の水分センサの水
分感知部を示す。図1において、1は発光素子、2は受
光素子、3は間隙を示す。4は発光素子用駆動線、5は
受光素子用エミッタ・コレクタリードである。図2にお
いて、6は間隙3に充填された海綿を示す。図3におけ
る7は封止用の多孔質硬板である。以上が透過法におけ
る水分検知部である。
【0008】図4は抵抗法の水分検知部の構成を示す。
図4において、8は内面に抵抗測定用の電極を配した電
極板、9は底板、10は電極板8に取り付けた抵抗測定
用リードである。図5は図4に示した容器の両側面を、
水分を通すが測定対象物を通さない多孔質硬板11で囲
い箱形容器を構成した状態を示す。この8,9,11で
囲まれた容器内部に海綿等の水分吸収体を充填し水分検
知部を構成する。
【0009】図1〜図3に示す透過法による実測例を述
べる。使用した素子は市販のフォトインタラプタ(ロー
ム社のRPI−38)で、幅6.2mm,横3.1m
m,高さ10.2mmである。間隙3の長さ(素子間
長)は3mmで、発光素子1,受光素子2の対向面にそ
れぞれ0.7mmのスリットが切られている。この間隙
3に海綿6を充填し水分検知部としている。RPI−3
8は、GaAs発光ダイオードとホトトランジスタを組
合せており、感度ピークは波長800mmである。発光
ダイオード電流は50mA、コレクタ電圧を5V、エミ
ッタ出力抵抗を1kΩとして測定した。乾燥した海綿の
場合、出力電圧は40mV(海綿の圧着力を変えると2
0mVになった)であったが、水を浸み込ませると出力
は240mV(120mV)になり、6倍の出力増加が
得られた。水を加えた時の出力変化は階段状であり、繊
維ごとに水分吸収が行われるためと考えられる。乾燥海
綿はすぐに水を吸収しないが2分後には急激に変化す
る。繰り返しテストをしても出力電圧レベルに変化はみ
られない。
【0010】抵抗法による実測例について述べる。使用
した水分感知部を図6に示す。底,側面を平板とし正面
と背面に通常のプリント基板を使用した。それぞれの板
を接着剤により封止し、容器を形成した。プリント基板
には抵抗測定用リード12が装着してある。次に、それ
ぞれの板で囲まれた容器の内部に海綿を充填した。上部
はオープンである。この水分感知部を土の中に挿入して
水分と抵抗値の変化を実測した。使用した土の容器であ
る植木鉢を図7に示した。大きさは図中に示した通りで
ある。また、13は土を示す。
【0011】以上の水分検知部を使用して、鉢の土13
に深さ20mm,30mmに埋め、鉢の土の表面より霧
吹きにて水を施した。水を施す前の水分感知部、土は乾
燥してあり、テスターのΩ計で測定した結果は10MΩ
である。水を吹き付けてからの感知部の時間に対する抵
抗変化を測定した結果を図8に示した。20mm,30
mmの何れの場合も、ある値まで抵抗値が下がるのは迅
速でその後10分程度経過してから安定した抵抗値を示
す。また、20mm,30mm深さにおける最初に急激
に落ちる抵抗値は6MΩ,5.6MΩで抵抗値が落着く
所は、それぞれ2.7MΩ,1.4MΩ程度であった。
さらに抵抗値が下がって行く傾斜の違いは、この場合表
面から施した水の量に関係し、深さ20mmでは施した
水が下方に浸透してゆき、30mmの深さの方が水の密
度が高いための結果と思われる。
【0012】水分感知部を深さ20mm,30mm,5
0mmと変え、水を施す量も前述の例よりはるかに多
く、鉢の底より水が出る程度に増加した場合の時間に対
する抵抗変化を測定した結果を図9に示した。20mm
と30mm,50mmの最低値が異なるのは、深さ方向
の水分の密度が異なるためと思われる。その最低値は4
0KΩ,14KΩ,16KΩであった。また、この場
合、10MΩから数10KΩまで変化する時間はいずれ
も極めて早くその後10分程度でそれぞれ安定する。以
上の実測例で示されるごとく、本発明の水分感知部の水
分の変化に対する抵抗の変化は迅速で、その後安定した
抵抗値を示す。
【0013】次に本発明の水分センサとしての構成の1
例を図10に示す。図において、14は中空角形支持柱
で、その先端15は水分を検知する対象物内に進入し易
いような角度でテーパ状に形成されている。図中斜線で
示す部分16は水分感知部を収容するために設けられた
中空の収容部であり、その周壁は対象物の水分を本発明
の水分感知部に導くため中空角形柱14の下部で先端部
15の上部に窓があけられている。
【0014】以上の中空角形柱を使用した抵抗法の一例
を図11に示す。図において、17は本発明における水
分感知部であり、18は抵抗測定用リードである。水分
感知部17は、中空角形支持柱14にあけられた窓16
に接して装着され、土中の水分に直接接するようにして
ある。測定用リード18に電池とオーム計19を接続し
水分感知部17の抵抗を測定する。
【0015】本発明装置において水分感知部17を支持
棒に装着する他の例を図12(a),(b),(c)に
示す。この実施例は水分感知部を装着する中空角形柱の
先端部が四方に割れるようにしたことが特徴である。図
12(a)において、20は水分感知部、21は水分感
知部支持体、22は中空角形柱14’の四方に割れ開く
ことができる先端部、同図(b)は角形柱14’を矢印
の方向に水分感知部20を押さえながら引き抜いた状態
を示す。同図(c)は角形柱14’を更に矢印の方向へ
引き抜き、水分感知部20が測定対象物中に残された状
態を示す。この結果、対象物の抵抗を感知することがで
きる。
【0016】抵抗測定法の回路構成の一例を図13に示
す。この回路構成によればコンパレータよりの発生出力
と水分の量を対応せしめることができる。図13におい
て、23は水分感知部、R1 ,R2 は固定抵抗、R3
可変抵抗である。R3 を可変抵抗として乾燥時の水分感
知部23の抵抗Rdと、水分を含んだ状態の抵抗Rwの
中間の値に調節してコンパレータの基準電圧として設定
することができ、水分量に対応する出力vを得ることが
できる。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の水
分センサは、水分検知部に測定対象物の水分を一度吸収
させ検知部を透過する光量の変化、あるいは抵抗の変化
より水分の量を測定するため、水分の変化に迅速に測定
値が得られ、その測定値も安定である。また再現性もよ
い。さらに本発明の水分センサは構成も簡単であり、容
易に希望する場所、深さの水分を測定することができ
る。また、必要に応じて常設的に設置し水分を測定する
こともでき、対象の水分管理を的確に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の透過法における素子の構成例を示す斜
視図である。
【図2】本発明の透過法における素子の構成例を示す斜
視図である。
【図3】本発明の透過法における素子の構成例を示す斜
視図である。
【図4】本発明の抵抗法における素子の構成例を示す斜
視図である。
【図5】本発明の抵抗法における素子の構成例を示す斜
視図である。
【図6】抵抗法による本発明装置の実測に使用した水分
感知部の構成例を示す斜視図である。
【図7】抵抗法による本発明装置の実測に使用した植木
鉢を示す図である。
【図8】抵抗法による本発明装置の実測例を示す特性図
である。
【図9】抵抗法による本発明装置の実測例を示す特性図
である。
【図10】本発明装置の水分感知部を装着する支持棒の
一例を示す斜視図である。
【図11】本発明の抵抗法による水分センサの一具体例
を示す正面略図である。
【図12】本発明装置における水分感知部を装着する支
持棒の一例を示す図である。
【図13】本発明の水分センサの回路例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 発光素子 2 受光素子 3 間隙 4 発光素子用駆動線 5 受光素子用エミッタ・コレクタリード 6 海綿 7 多孔質硬板 8 抵抗測定用電極板 9 底板 10 抵抗測定用リード 11 多孔質硬板 12 抵抗測定用リード 13 土 14,14’ 中空角形支持柱 15 中空角形支持柱の先端 16 収容部 17 水分感知部 18 抵抗測定リード線 19 オーム計 20 水分感知部 21 水分感知部支持棒 22 中空角計柱先端 23 水分感知部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一光軸上に対向して配置,固定された
    発光素子と受光素子の間に海綿の如き透光性水分吸収体
    が充填され、該水分吸収体の周囲に水分測定対象物を通
    さず、水分のみを通す多孔質硬板で密着封止した水分感
    知部を備えた水分センサ。
  2. 【請求項2】 土,こけ等を通さず水分のみを通す多孔
    質硬板と平板で箱状容器が形成され、該容器の内側面に
    一対の電極が配置され、電極を含む該箱状容器内部に海
    綿の如き水分の吸収体を充填した水分感知部を備えた水
    分センサ。
  3. 【請求項3】 前記水分感知部は中空支持柱内の収容部
    内に収容され、該収容部の周壁は前記対象物の水分を該
    水分感知部に導くための窓を有し、さらに前記中空支持
    柱の先端は該対象物内に該中空支持柱が進入し易いよう
    な角度のテーパ状に形成されていることを特徴とする請
    求項1又は2に記載の水分センサ。
JP14072994A 1994-06-01 1994-06-01 水分センサ Pending JPH07325033A (ja)

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JP14072994A JPH07325033A (ja) 1994-06-01 1994-06-01 水分センサ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001093068A (ja) * 1999-09-24 2001-04-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 人体異常検知通信端末
KR20230090990A (ko) * 2021-12-15 2023-06-22 주식회사 케이티앤지 침수 라벨을 이용한 침수 감지 회로를 갖는 에어로졸 생성 장치 및 동작 제어 방법
CN117918168A (zh) * 2024-03-19 2024-04-26 水利部牧区水利科学研究所 一种林业种植智能育苗装置

Cited By (4)

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CN117918168B (zh) * 2024-03-19 2024-05-17 水利部牧区水利科学研究所 一种林业种植智能育苗装置

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