CN111912955B - 一种土壤湿度数据采集设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤环境监测领域，公开了一种土壤湿度数据采集设备，包括：湿度传感器外壳，螺杆沿外壳的轴线设置，套板螺接于螺杆的外周，限位机构使套板沿螺杆的轴向往复运动，多个牵引杆上端与套板连接，钻头内部中空，伸缩机构设于螺杆与钻头之间，转动杆的上端延伸出螺杆的上端，转动杆伸入钻头内的部分的外周设有外齿轮结构，齿轮内周壁具有内齿轮结构，内齿轮结构与外齿轮结构啮合，齿条与齿轮的外齿相啮合，一端固连有湿度传感器，本发明提供的一种土壤湿度数据采集设备通过钻头旋转下移，进而避免了湿度传感器的探头与土壤中的硬物直接碰撞的情况，避免了对湿度传感器的探头的损坏，从而保证测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及土壤环境监测领域，特别涉及一种土壤湿度数据采集设备。
背景技术
不同的环境因子对植物的生长、发育、繁殖和分布有直接或间接影响，土壤湿度是其中一个重要的环境因子，适宜的土壤湿度是植物生长基本条件，为了解土壤湿度状况，确保植物健康生长，需要对土壤中的水分进行周期性的抽样调查检测。
在环境状况调查中，经常需要用到湿度传感器对土壤中的湿度进行探测，在使用湿度传感器对土壤中的湿度进行探测时，均是直接将湿度传感器直接钻入土壤中的一定深度进行探测，但由于土壤中经常掺杂有碎石、玻璃等硬物，在传感器钻入土壤的过程中，湿度传感器前端的探头很有可能直接与土壤中的硬物碰撞，从而使湿度传感器探头造成损坏，影响探测精度。
发明内容
本发明提供一种土壤湿度数据采集设备，可以避免将湿度传感器钻入土壤中时湿度传感器的探头直接碰撞到土壤中的硬物。
本发明提供了一种土壤湿度数据采集设备，包括：
外壳，上端开放，下端中心处具有第一通孔；
端盖，固连于外壳的上端，将外壳的上端的端口封闭，端盖的中心具有第二通孔；
螺杆，沿外壳的轴线设置，上端穿出第二通孔延伸出端盖的上端，下端穿过第一通孔延伸出外壳的下端；
套板，中心具有第三通孔，第三通孔内壁具有内螺纹，与螺杆的外螺纹配合，螺接于螺杆的外周；
限位机构，设于外壳的内部，将套板限制在竖直方向；
多个牵引杆，分别沿螺杆的轴向设置于外壳内部，呈环状设于螺杆的***，上端与套板连接；
钻头，上端面设有环形滑轨，多个牵引杆的下端与环形滑轨滑动连接，钻头内部中空；
伸缩机构，设于螺杆与钻头之间，伸缩机构的上端与螺杆的下端固连，伸缩机构的下端与钻头的上端固连，伸缩机构沿其轴向具有第一连通孔，螺杆沿其轴向开有第二连通孔，钻头的上端面具有第三连通孔；
转动杆，依次穿过第一连通孔、第二连通孔和第三连通孔延伸入钻头内，转动杆的上端延伸出螺杆的上端，转动杆伸入钻头内的部分的外周设有外齿轮结构；
齿轮，具有内齿和外齿，内齿与外齿轮结构啮合；
齿条，垂直于钻头的轴向设置，与钻头的内壁滑动连接，与齿轮的外齿相啮合，一端固连有湿度传感器，钻头的侧壁上开有通孔，通孔的内尺寸大于湿度传感器的外尺寸。
可选的，限位机构包括：
多个连接板，与牵引杆个数相同，垂直于螺杆的轴向设置，以套板的中心为圆心呈环状固连于套板的外周，牵引杆的上端与连接板固连，连接板上具有第四通孔；
限位杆，与连接板的个数相同，沿外壳的轴线设置，上端与端盖固连，下端穿过第四通孔与外壳的下端面固连。
可选的，限位杆的上下端分别通过支撑座与外壳固连。
可选的，伸缩机构包括：
套管，上端封闭，下端开放，套管的内壁沿其轴向平行设有多条滑槽，上端与螺杆的下端固连；
连杆，沿套管的轴向设置，上端设于套管内，下端与钻头的上端固连，连杆的外壁沿其轴向平行设有多条滑板，滑板与滑槽滑动配合，连杆的下端延伸出套管的下端并沿滑槽上下滑动，套管与连杆沿其轴向分别具有第一连通孔，转动杆穿过第一连通孔延伸出套管与连杆的两端。
可选的，螺杆的上端固连有旋钮，旋钮设于外壳的上方。
可选的，转动杆为伸缩杆，转动杆的下端通过轴承座与钻头的内壁相铰接。
可选的，转动杆的上端固连有转动把手，转动把手位于螺杆的上方。
可选的，通孔的内侧壁固连有环形挡板，环形挡板的内尺寸与湿度传感器的外尺寸配合，挡板的内壁始终与湿度传感器的外周壁相接触。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在使用湿度传感器测量土壤中的湿度时，将钻头对准地面，旋转螺杆，则钻头在螺杆的带动下旋转，同时套板带动其下的牵引杆下移，牵引杆推动钻头向下运动，同时牵引杆的下端在钻头上端面的环形滑轨内滑动，则实现了钻头旋转下移，直至外壳的下端面抵接地表，随后转动转动杆，湿度传感器在齿条的推动下伸出钻头侧壁上的通孔，当湿度传感器的探头接触到土壤即可对土壤湿度进行测量，进而避免了湿度传感器在钻入土壤中时碰撞到硬物而对湿度传感器的探头产生损坏，从而保证测量精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种土壤湿度数据采集设备的结构示意图；
图2为图1中G处的局部结构放大示意图；
图3为本发明实施例提供的转动杆的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的伸缩机构的结构示意图。
附图标记说明：
1-湿度传感器，2-第三连通孔，3-转动杆，31-外齿轮结构，410-外壳，411-第一通孔，412-端盖，413-螺杆，414-套板，415-牵引杆，416-钻头，417-环形滑轨，418-连接板，419-限位杆，420-支撑座，421-套管，422-滑槽，423-连杆，424-滑板，425-旋钮，426-限位板，5-齿轮，6-齿条，7-通孔，8-轴承座，9-转动把手，10-挡板，11-第一连通孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-3所示，本发明实施例提供的一种土壤湿度数据采集设备，包括：外壳410、端盖412、螺杆413、套板414、牵引杆415、钻头416、伸缩机构、转动杆3、齿轮5和齿条6，外壳410，上端开放，下端中心处具有第一通孔411，端盖412固连于外壳410的上端，将外壳410的上端的端口封闭，端盖412的中心具有第二通孔，螺杆413沿外壳410的轴线设置，上端穿出第二通孔延伸出端盖412的上端，下端穿过第一通孔411延伸出外壳410的下端，套板414中心具有第三通孔，第三通孔内壁具有内螺纹，与螺杆413的外螺纹配合，螺接于螺杆413的外周，限位机构设于外壳410的内部，将套板414限制在竖直方向，多个牵引杆415分别沿螺杆413的轴向设置于外壳410内部，呈环状设于螺杆413的***，上端与套板414连接，钻头416上端面设有环形滑轨417，多个牵引杆415的下端与环形滑轨417滑动连接，钻头416内部中空，伸缩机构设于螺杆413与钻头416之间，可拉伸或缩短，伸缩机构的上端与螺杆413的下端固连，伸缩机构的下端与钻头416的上端固连，伸缩机构沿其轴向具有第一连通孔11，螺杆413沿其轴向开有第二连通孔，钻头416的上端面具有第三连通孔2，转动杆3依次穿过第一连通孔、第二连通孔和第三连通孔2延伸入钻头416内，转动杆3的上端延伸出螺杆413的上端，转动杆3伸入钻头416内的部分的外周设有外齿轮结构31，齿轮5具有内齿和外齿，内齿与外齿轮结构啮合，齿条6垂直于钻头416的轴向设置，与钻头416的内壁滑动连接，与齿轮5的外齿相啮合，一端固连有湿度传感器1，钻头416的侧壁上开有通孔7，通孔7的内尺寸大于湿度传感器1的外尺寸。
在本实施例中，螺杆413的上下端均固连限位板426，防止套板414从螺杆413上脱落。
使用方法及工作原理：当需要测量野外的土壤中的湿度时，将钻头416的下端抵接住地面，转动螺杆413的上端，套板414在限位机构的限位作用下沿螺杆413的轴向向下运动，带动与其固连的牵引杆415向下运动，在本实施例中，牵引杆415设置为2个，分别对称于螺杆413设置，可提高稳定性，牵引杆415带动钻头416向下运动，同时，由于螺杆413下端通过伸缩机构与钻头416固连，伸缩机构同步伸长，且带动钻头416随着螺杆413的转动而转动，此时，牵引杆415的下端沿着环形滑轨417滑动，即实现了钻头416在向下移动的同时能够旋转，方便伸入土中，直至外壳410的下端面抵接地表，停止转动螺杆412，转动转动杆3，转动杆3带动齿轮5转动，齿轮5带动齿条6沿钻头416的内壁滑动，齿条6推动湿度传感器1伸出钻头416侧壁上的通孔，直至湿度传感器1的探头抵接到土壤，即湿度传感器1可对土壤湿度进行测量，湿度传感器1将数据传输给控制端即可，也可将显示屏设置在外壳410外壁上，检测完毕后，反向转动转动杆3使湿度传感器1收入钻头416内，再将钻头416从土中拿出，方便下次使用。
在使用湿度传感器测量土壤中的湿度时，将钻头对准地面，旋转螺杆，则钻头在螺杆的带动下旋转，同时套板带动其下的牵引杆下移，牵引杆推动钻头向下运动，同时牵引杆的下端在钻头上端面的环形滑轨内滑动，则实现了钻头旋转下移，直至外壳的下端面抵接地表，随后转动转动杆，湿度传感器在齿条的推动下伸出钻头侧壁上的通孔，当湿度传感器的探头接触到土壤即可对土壤湿度进行测量，进而避免了湿度传感器在钻入土壤中时碰撞到硬物而对湿度传感器的探头产生损坏，从而保证测量精度。
具体的，限位机构包括：多个连接板418和限位杆419，多个连接板418与牵引杆415个数相同，垂直于螺杆413的轴向设置，以套板414的中心为圆心呈环状固连于套板414的外周，牵引杆415的上端与连接板418固连，连接板418上具有第三通孔，限位杆419与连接板418的个数相同，沿外壳410的轴线设置，上端与端盖412固连，下端穿过第四通孔与外壳410的下端面固连。
在本实施例中，连接板418设置为两块，连接板418的一侧端与外壳410的内壁滑动连接，如在沿外壳410的内壁设多条纵向滑槽，连接板418的一侧端设与滑槽相适配的滑轨，保证了连接板418沿外壳410的内壁平稳的上下移动，可带动其上的牵引杆415稳定上下移动，即可保证钻头416保持平衡，上下移动过程中不会歪斜，限位杆419同样为2根，使套板414不会产生转动。
可选的，限位杆419的上下端分别通过支撑座420与外壳410固连，保证了连接强度。
如图4所示，伸缩机构包括：套管421和连杆423，套管421上端封闭，下端开放，套管421的内壁沿其轴向平行设有多条滑槽422，上端与螺杆413的下端固连，连杆423沿套管421的轴向设置，上端设于套管421内，下端与钻头416的上端固连，连杆423的外壁沿其轴向平行设有多条滑板424，滑板424与滑槽422滑动配合，连杆423的下端延伸出套管421的下端并沿滑槽422上下滑动。
使用方法及工作原理：当牵引杆415向下推动钻头416时，连杆423沿套管421下移，滑槽422与护板424滑动配合，使连杆423自身不会产生转动，只会随着螺杆413的转动而转动，保证了钻头416与螺杆413的同步转动同时又保证了钻头416与牵引杆415的同步上下移动。
具体的，螺杆413的上端固连有旋钮425，旋钮425设于外壳410的上方，通过旋钮425旋转螺杆413更为省力，便于操作。
可选的，转动杆3的上端固连有转动把手9，转动把手9位于螺杆413的上方，方便旋转转动杆3。
可选的，通孔7的内侧壁固连有环形挡板10，环形挡板10的内尺寸与湿度传感器1的外尺寸配合，挡板10的内壁始终与湿度传感器1的外周壁相接触，环形挡板10可以避免土壤颗粒进入到钻头内部，即便有少部分颗粒落入挡板10上，在湿度传感器1伸出钻头416时，也可将落入挡板10上的少部分颗粒推出钻头416内，保证了钻头416和湿度传感器1的正常使用。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种土壤湿度数据采集设备，其特征在于，包括：
外壳(410)，上端开放，下端中心处具有第一通孔(411)；
端盖(412)，固连于所述外壳(410)的上端，将所述外壳(410)的上端的端口封闭，所述端盖(412)的中心具有第二通孔；
螺杆(413)，沿所述外壳(410)的轴线设置，上端穿出所述第二通孔延伸出所述端盖(412)的上端，下端穿过所述第一通孔(411)延伸出所述外壳(410)的下端；
套板(414)，中心具有第三通孔，第三通孔内壁具有内螺纹，与所述螺杆(413)的外螺纹配合，螺接于所述螺杆(413)的外周；
限位机构，设于所述外壳(410)的内部，将所述套板(414)限制在竖直方向；
多个牵引杆(415)，分别沿所述螺杆(413)的轴向设置于所述外壳(410)内部，呈环状设于所述螺杆(413)的***，上端与所述套板(414)连接；
钻头(416)，上端面设有环形滑轨(417)，所述多个牵引杆(415)的下端与所述环形滑轨(417)滑动连接，所述钻头(416)内部中空；
伸缩机构，设于所述螺杆(413)与所述钻头(416)之间，所述伸缩机构的上端与所述螺杆(413)的下端固连，所述伸缩机构的下端与所述钻头(416)的上端固连，所述伸缩机构沿其轴向具有第一连通孔(11)，所述螺杆(413)沿其轴向开有第二连通孔，所述钻头(416)的上端面具有第三连通孔(2)；
转动杆(3)，依次穿过所述第一连通孔(11)、第二连通孔和第三连通孔(2)延伸入所述钻头(416)内，所述转动杆(3)的上端延伸出所述螺杆(413)的上端，所述转动杆(3)伸入所述钻头(416)内的部分的外周设有外齿轮结构(31)；
齿轮(5)，具有内齿和外齿，所述内齿与所述外齿轮结构啮合；
齿条(6)，垂直于所述钻头(416)的轴向设置，与所述钻头(416)的内壁滑动连接，与所述齿轮(5)的外齿相啮合，一端固连有湿度传感器(1)，所述钻头(416)的侧壁上开有通孔(7)，所述通孔(7)的内尺寸大于所述湿度传感器(1)的外尺寸；
所述伸缩机构包括：
套管(421)，上端封闭，下端开放，所述套管(421)的内壁沿其轴向平行设有多条滑槽(422)，上端与所述螺杆(413)的下端固连；
连杆(423)，沿所述套管(421)的轴向设置，上端设于所述套管(421)内，下端与所述钻头(416)的上端固连，所述连杆(423)的外壁沿其轴向平行设有多条滑板(424)，所述滑板(424)与所述滑槽(422)滑动配合，所述连杆(423)的下端延伸出所述套管(421)的下端并沿所述滑槽(422)上下滑动，所述套管(421)与所述连杆(423)沿其轴向分别具有所述第一连通孔(11)，所述转动杆(3)穿过所述第一连通孔(11)延伸出所述套管(421)与所述连杆(423)的两端。
2.如权利要求1所述的土壤湿度数据采集设备，其特征在于，所述限位机构包括：
多个连接板(418)，与所述牵引杆(415)个数相同，垂直于所述螺杆(413)的轴向设置，以所述套板(414)的中心为圆心呈环状固连于所述套板(414)的外周，所述牵引杆(415)的上端与所述连接板(418)固连，所述连接板(418)上具有第四通孔；
限位杆(419)，与所述连接板(418)的个数相同，沿所述外壳(410)的轴线设置，上端与所述端盖(412)固连，下端穿过所述第四通孔与所述外壳(410)的下端面固连。
3.如权利要求2所述的土壤湿度数据采集设备，其特征在于，所述限位杆(419)的上下端分别通过支撑座(420)与所述外壳(410)固连。
4.如权利要求1所述的土壤湿度数据采集设备，其特征在于，所述螺杆(413)的上端固连有旋钮(425)，所述旋钮(425)设于所述外壳(410)的上方。
5.如权利要求1所述的土壤湿度数据采集设备，其特征在于，所述转动杆(3)为伸缩杆，所述转动杆(3)的下端通过轴承座(8)与所述钻头(416)的内壁相铰接。
6.如权利要求5所述的土壤湿度数据采集设备，其特征在于，所述转动杆(3)的上端固连有转动把手(9)，所述转动把手(9)位于所述螺杆(413)的上方。
7.如权利要求1所述的土壤湿度数据采集设备，其特征在于，所述通孔(7)的内侧壁固连有环形挡板(10)，所述环形挡板(10)的内尺寸与所述湿度传感器(1)的外尺寸配合，所述挡板(10)的内壁始终与所述湿度传感器(1)的外周壁相接触。
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