Наука

ФГБОУ ВО
Уральский государственный университет путей сообщения
(УрГУПС)

Ural State University of Railway Transport
USURT

Личный кабинет студента
и преподавателя

Телефон приемной комиссии: (343) 221-25-25

Бесплатная горячая линия
приемной комиссии: 8-800-250-42-00

Прибор экспресс-оценки качества окружающей среды и состояния зелёных насаждений ИВТК-1


Прибор влагомер используется в сочетании с измерителем толщины коры и определяет балл категории состояния дерева на основании измеряемой влажности прикамбиального слоя.

Технический результат заключается в повышении точности измерений влажности прикамбиального слоя живых деревьев и снижении трудоемкости измерения толщины коры в совокупности с влажностью прикамбиального слоя.

Общая техническая структура прибора представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура прибора

Прибор для определения влажности прикамбиального слоя и толщины коры дерева содержит датчик с двумя металлическими игольчатыми электродами 1, расположенными в одной плоскости, и измерительный блок 2 с индикацией, с жидкокристаллическим дисплеем 3 для визуализации результатов измерений и с кнопками (на фигуре не показаны) включения/выключения прибора и выбора породы дерева. Внутри измерительного блока 2 размещена электронная плата (на фигуре не видна), соединенная с дисплеем 3. На плате расположены микроконтроллеры, содержащие параметры влагосодержания пород деревьев, с определенными тарировочными кривыми.

Измерительный блок 2 соединен с датчиком проводом 7 через ручку-упор 6, с которой соединена трубка 5 с находящимся внутри нее полукруглым резцом. Трубка 5 с резцом представляют собой толщиномер, предназначенный для измерения толщины коры исследуемого дерева. Полукруглая форма резца позволяет использовать его в качестве инструмента для отбора керна древесины.

На трубку 5 нанесена миллиметровая шкала с обозначением сантиметров от 0 до 5. На верхнем конце трубки 5 установлена прямоугольная пластина 4, соединенная с игольчатыми электродами 1. По центру пластины 4 выполнено сквозное отверстие. Резец жестко закреплен на ручке-упоре 6, при этом его режущая часть заточена. Трубка 5 закреплена на ручке-упоре 6 при помощи пружины (на фигуре не видна).

Структурная схема прибора (рисунок 2) содержит микроконтроллер, два электрода, элемент питания 9В, преобразователь и стабилизатор напряжений, блок 7-сегментных индикаторов, кнопки. Электроды погружаются в прикамбиальный слой дерева, по ним пропускается электрический ток. Падение напряжения захватывается каналом аналогово-цифрового преобразователя AN0 микроконтроллера. По величине напряжения с АЦП можно судить об электрическом сопротивлении материала. Результаты измерений отображаются на дисплее, выводятся на 7-сегментные индикаторы. Для управления прибором используются кнопки: кнопка включения, кнопка выбора режима и задержки. Преобразователь и стабилизатор напряжений служат для обеспечения питания микроконтроллера, для формирования напряжения между электродами.

Структурная схема прибора представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема прибора

На рисунке 3 представлен вид прибора в сравнении со смартфоном.

Рисунок 3 Прибор ИВТК-1 УрГУПС (слева)

Прибор производит:

1. Определение влажности прикамбиального слоя исследуемого дерева.

2. Определение толщины коры исследуемого дерева.

3. Определение балла категории состояния исследуемого дерева.

Объединение функций влагомера и толщиномера в одну конструкцию способствует повышению функциональных возможностей прибора, снижению трудоемкости и сокращению времени на определение влажности прикамбиального слоя, толщины коры и балла категории состояния дерева.


Разработчики:
УрГУПС, НОЦ «Техносферная безопасность»
Аспирант Конышев А.А., к.б.н., доцент И.И. Гаврилин
620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, д.66, ауд.Б1-92
тел.: +7 (343) 221-24-11, тел. 8-952-140-77-34  
e-mail: antonkonyshev@inbox.ru; IGavrilin@usurt.ru