Zariadenie a spôsob určovania obsahu vlhkosti prostredia

Číslo patentu: E 4672

Dátum: 09.11.2005

Autor: Schmidt Walter

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Tento vynález sa týka senzorov vlhkosti a spôsobu Herania vlhkosti v určitom prostredí, najmä vlhkosti zemín.0002 Zatiaľ čo meranie relatívnej vlhkosti vzduchu jednak konvenčnými ako aj elektronickými senzormi je v súčasnosti jednoduché, je meranie vlhkosti zmesí látok, najmä zemín resp. substrátov na pestovanie rastlín, stále problematické.0003 Elektronické senzory vlhkosti fungujú väčšinou na báze vlhkost absorbujúcich dielektrických vrstiev, ktoré vykazujú výraznú závislosť dielektrickej konštanty na obsahu vlhkosti. Tieto vrstvy sú umiestnené medzi dve elektródové vrstvy, ktoré vytvárajú doskový kondenzátor, a zmena kapacity tohto kondenzátora sa meria pomocou na neho privádzaného striedavého napätia.0004 Tento princip je vhodný najmä na meranie vlhkosti vzduchu,nie je však použiteľný na určenie vlhkosti zeminy. Senzor by musel byť na jednej strane ponorený do zeminy, pričom, na spoľahlivé určenie vlhkosti musí byť zaručené priame spojenie medzi zeminou a senzorom priepustnej pre plyny, ako aj dobré prevetrávanie senzora. Priame spojenie priepustné pre plyny však spôsobuje veľké ťažkosti. Pretože zemina môže byť nielen Vlhká, ale aj mokrá, prichádza súčasť zabezpečujúca priechod plynu, väčšinou konštruovaná ako porézny filter, do priameho kontaktu s kvapalinou a zanesie sa. Do filtra tak isto prenikajú pôdne baktérie, a do oblasti senzora môžu filtrom preniknúť ióny, ktoré môžu senzor zničiť. Okrem toho je senzor vrátane nastavenia a vyhodnocujúcej elektroniky drahý a preto nie je vhodný na hromadné merania.0005 Iné metódy používajú ako meranú véličinu zmenu elektrického odporu so zvyšujúcou sa vlhkosťou vhodného materiálu absorbujúceho vodu ako je sadra alebo nylon, ktorý sa dá do kontaktu s okolitou zeminou, mikrovlnného žiarenia určitej frekvencie, ktoré sadielektrickú konštantu okolitej zeminy pomocou elektromagnetického poľa striedavého elektrického prúdu. Všetky tieto metódy sú okrem dalších nevýhod spojené s vysokými nákladmi a čiastočne sú tiež vysoko technicky náročné.0006 V súčasnosti sa preto používajú na Heranie pôdnych substrátov tenzometrické systémy. Vodou nasýtený porézny keramický merací člen je plynotesne pripojený vodou naplnenou trubicou z plexiskla na manometer ktorý meria podtlak. Stykom člena so zeminou sa podtlak vody obsiahnutej V zemine prenáša cez tento keramický merací člen a trubicu naplnenú vodou na manometer a tam odčítať. S klesajúcim, obsahom vlhkosti obsiahnutej Vzemine stúpa nasávacia schopnosť vody obsiahnutej v zemine, ktorá je manometrom udávaná ako podtlak.0007 Tento princíp sa V súčasnosti používa najmä v oblasti merania vlhkosti obsiahnutej V zemine v záhradníctve a podobne, ale aj pri zavlažovacích systémoch pre balkónové a terasove rastliny,pričom sa prejavujú ďalej uvedené nevýhody. Celý povrch porézneho meracieho telieska musí byť V priamom kontakte so substrátom, ktorý ho obklopuje a preto sa môže lahko upchať, prípadne pri vápenatej vode tiež k jeho zavápneniu. Preto je potrebné opakovane ho kontrolovať resp. vymieňať. Na to určená zásoba vody sa musí kontrolovať a pravidelne doplňovať. Okrem toho sú výrobné náklady takéhoto senzora pomerne vysoké a sú V rozsahu 30 až 50 euro. Priame elektronické Vyhodnotenie je značne náročné, pretože sa pri ňom musí prehnutie membrány previesť na elektronický signál. 0008 Okrem senzorov využívajúcich ako princíp merania spätný rozptyl neutrónov a absorpciu existuje ešte celý rad ďalších princípov senzorov. Jedným 2 nich je aj princíp nerania tepelnej vodivosti zeminy. Táto metóda sa však napriek rôznym počiatočným pokusom doposial nepresadila. WO 90 l 38 l 2 opisuje postup, pri ktorom sa zemina nachádza vnútri valca, ktorý je vybavený vyhrievacímčlenom a snímačom teploty. Vyhrievací člen vytvorí tepelný impulz azvýšenie teploty zeminy ním spôsobené sa meria snímačom teploty a vyhodnocuje ako miera obsahu vlhkosti. Predovšetkým tepelná vodivosť je výrazne určovaná typom a veľkosťou styčnej plochy medzi zeminou a senzorom, ktoré nemôžu byť jasne definované. Významnú rolu hrá tiež druh zeminy a jej poréznosť.0009 Ďalší postup využívajúci meranie tepelnej vodivosti je opísaný v JP 03061845 A 2. Pri ňom sú pozdĺž meracej tyčinky umiestnené vyhrievaci člen a v určitej vzdialenosti od neho tepelný snímač. Vyhrievací člen zahrieva zeminu, ktorá ho obklopuje, a časť tepelnej energie je cez túto okolitú zeminu prenášaná na tepelný snímač, ktorý zaznamená zvýšenie teploty. Z toho sa môže urobiť záver týkajúci sa obsahu vlhkosti tohto okolia. Aj tento senzor je nespoľahlivý, pretože styčná plocha medzi vyhrievacím členom a zeminou, ako aj medzi tepelným snímačom a zeminou nie sú definované.0010 Aby sa obišla nevýhoda nejasne definovanej styčnej plochy medzi zeminou a senzorom, bol v DE 2536777 vyvinutý postup, pri ktorom je tepelný snímač obklopený umelou štandardnou zeminou,takže styčná plocha snímača s okolím je lepšie definovaná. Pritom sa meria zvýšenie teploty pred a po krátkom tepelnoni impulze a rozdiel sa použije na určenie obsahu vlhkosti zeminy. Je tiež známe, že štandardná zemina bola nahradená poréznou keramikou. 0011 Tento postup má tú nevýhodu, že rozdiel medzi východiskovou a konečnou teplotou len veľmi málo závisí od obsahu vlhkosti, t. j. selektivita takéhoto postupu je veľmi zlá. Okrem toho štandardná zemina sama vykazuje vysokú tepelnú kapacitu a tepelnú vodivosť,ktorá ovplyvňuje meranie.0012 V spise W 0 98/52027 je opísaný cenovo výhodný kremíkový čip,ktorý sa tiež používa ako senzor vlhkosti. V tomto čipe je povrch kremíkovej membrány pokrytý nasiakavým materiálom, ktorý k senzoru privádza vlhkosť 2 okolia. Meracie plochy sú veľmi malé, takžeprechodový odpor senzor-zemina pri heterogénnej zmesi zemín jeúplne náhodný. Okrem toho má pri meraní urćujúci vplyv tepelná vodivosť zeminy týmto tenkým materiálom, takže meranie je V dôsledku neurčiteho (tepelného) zloženia okolitej zeminy nespoľahlivé.0013 V spise DE 43 40 775 sa tak isto konštatuje, že dôležitý je dobrý kontakt medzi puzdrom senzora a zeminou. Pritom sa navrhuje vtlaćiť steny puzdra silou do zeme. Substrát je však pritom miestne stlačený a jeho tepelne vlastnosti sa menia. Okrem toho je zem často stlačiteľná a tlaku sa podvolí. Pokiaľ substrát následne vyschne, môže nastať oddelenie senzora od substrátu, čo má za následok podstatne zmenený tepelný odpor na styčnej ploche.0014 Iné meracie postupy, ako napr. postup opísaný v US 5,287,734, používajú poreznu keramiku, ktorá je umiestnená medzi vyhrievacím členom a tepelným snímačom. Pri nasávaní vody z okolitej zeminy keramikou sa mení hodnota tepelnej vodivosti keramiky, čo umožňuje vyvodiť závery týkajúce sa obsahu vlhkosti zeminy. Nevýhoda tohto postupu spočíva v tom, že obsah vody v keramike nikdy nestúpa rovnako ako v okolitej zemine, pretože sa dosť odlišujú distribúcie pórov nasávajúcich vodu pri zemine a pri keramike. Okrem. toho sa vytvárajú vzduchové bublinky v dôsledku toho, že vzduch už nemôže unikať z keramického telesa. Pretože len zlomok objemu keramiky pripadá na póry, je selektivita zlá. V dôsledku pomerne vysokej tepelnej vodivosti keramiky Výrazne pôsobína meranie tepelná vodivosť okolitej pôdy.0015 Z vyššie uvedených dôvodov a najmä V dôsledku vysokých nákladov sa doposiaľ nepresadil žiadny z postupov, ktoré spočívajú na tepelnom meracom princípe.0016 Úlohou tohto vynálezu je vytvoriť zariadenie pre tepelne meracie postupy, ktoré sa vyhýba vyššie uvedeným technickým nevýhodám, môže byť vyrobene hlavne cenovo výhodným spôsobom a jespolahlive a citlivé vo vzťahu na obsah vlhkosti v prostredi, ktore

MPK / Značky

MPK: G01N 25/56, A01G 25/16

Značky: vlhkosti, určovania, obsahu, spôsob, prostredia, zariadenie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/33-e4672-zariadenie-a-sposob-urcovania-obsahu-vlhkosti-prostredia.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zariadenie a spôsob určovania obsahu vlhkosti prostredia</a>

Podobne patenty