Urządzenie do pomiaru przepływu powietrza wewnątrz upraw roślin

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Koszalińska

• Lesław Wilk,
• Jerzy Chojnacki,
• Katarzyna Gotowała,
• Bogusława Berner,
• Agnieszka Zdanowicz.

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Zaletą rozwiązania zgłoszonego do opatentowania jest możliwość pomiaru krótkich impulsów strumienia powietrza niekorzystnych warunkach, takich jak małe przestrzenie pomiędzy liśćmi roślin, pomiary w środowisku, w którym warunki pomiaru ulegają zmianom. Za pomocą "Urządzenia do pomiaru przepływu powietrza wewnątrz upraw roślin" można wykonywać pomiary prędkości powietrza w granicach 1 cm/s w czasie ok. 1 mikrosekundy.
Zgłoszony wynalazek pozwala na pomiar i rejestrację impulsów powietrza wewnątrz baldachimu roślin pod przelatującym szybko dronem, przejeżdżającym szybko opryskiwaczem z pomocniczym strumieniem powietrza. Może być również wykorzystywany jako aparatura pomiarowa do pomiarów krótkotrwałych i delikatnych impulsów strumienia powietrza w innych gałęziach nauki i przemysłu.
Dotychczas stosowane do pomiaru przepływu powietrza anemometry przedstawione w stanie techniki oraz znajdujące się komercyjnie na rynku, działają na zasadzie wykorzystania urządzeń mechanicznych, różnicy ciśnień, różnicy temperatur, ultradźwięków, rurki Pitota, przystosowane są do ciągłych pomiarów przepływów (urządzenia zamocowane w przewodach, wiatromierze) nie są w stanie dokładnie zmierzyć lub zarejestrować zmian przepływu powietrza w bardzo krótkim czasie bo posiadają zbyt długi czas inercji, w granicach 1 s, zarówno w działaniu części mechanicznych jak i w opracowywaniu wyników uzyskanych z sond, gdzie również czas pomiaru jest większy niż 1 sekunda. Niektóre z zaprezentowanych urządzeń nie nadają się do pomiaru przepływu powietrza w uprawie roślin ze względu na ich znaczne wymiary uniemożliwiające umieszczenie ich w roślinach.

ISTOTA WYNALAZKU

Urządzenie do pomiaru przepływu strumienia powietrza wewnątrz upraw roślin zawiera podstawę 5 do której przyspawano prostopadle (Fig.1) lub równolegle (Fig. 2) uchwyt 6 służącym do mocowania podstawy do wspornika statywu 17.
Na podstawie 5 posadowiona jest belka tensometryczna 11, nad belką tensometryczną 11 znajduje się pręt 14 zakończony z jednej strony płytką 15 a z drugiej poprzecznym sworzniem 7. Do podstawy 5 przyspawane są dwa wsporniki 3, w których wkręcone są ostro zakończone wkręty 8 dociskające z dwóch stron sworzeń 7. Sworzeń 7 z prętem 14 i płytką 15 tworzą dźwignię obracającą się na wkrętach 8. Dźwignia ta poprzez trzpień 12 naciska na belkę tensometryczną 11, z której sygnał odprowadzany jest przewodem 10 do płyty pomiarowej w komputerze. Pręt 14 dodatkowo przyciągnięty jest do podstawy 5 za pomocą sprężynki 13. Nad prętem 14 znajduje się pokrywa 4 zapobiegająca oddziaływania na pręt strumienia powietrza. Pokrywa 4 w przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 1 i Fig. 2 przymocowana jest za pomocą pręta 9 do wspornika 2, przyspawanego do podstawy 5. Podstawa 5 wraz z całym wyposażeniem osadzona jest do wspornika statywu 17, na wysokości h i za pomocą śruby zaciskowej 1 zaciśnięta na wsporniku. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 3 pokrywa 4 poprzez pręt 9 przymocowana jest do osobnego uchwytu 16 osadzonego osobno na wsporniku statywu 17. Podnosząc uchwyt 16 nad uchwytem 6 na wsporniku statywu można regulować szczeliną pomiędzy prętem 14 a jego pokrywą 4. Urządzenie wsuwane jest w szczeliny pomiędzy łodygami roślin. Wysokość położenia urządzenia h (Fig. 3) jest regulowalna. Strumień powietrza naciska na płytkę 15 wytwarzając siłę, która za pomocą pręta 14 i trzpienia 12 przenosi się na belkę tensometryczną 11. Sygnał z belki tensometrycznej 11 jest rejestrowany z dużą prędkością na komputerze. Belkę tensometryczną 11 można przesuwać na podstawie 5. Zmienia się wtedy odległość (b) (Fig. 3) mierzona pomiędzy trzpieniem a osią obrotu pręta 14 wraz płytką 15. Zmiana odległości (b) powoduje zmianę siły działającej na belkę tensometryczną 11.
Urządzenie do pomiaru przepływu strumienia powietrza pomiędzy roślinami w przykładzie wykonania wg Fig. 1 służy do pomiaru natężenia przepływającego strumienia w kierunku pionowym, a w przykładzie wykonania wg Fig. 2 do pomiaru natężenia przepływającego strumienia w kierunku poziomym. Aby urządzenie pokazywało rzeczywiste wartości przepływu natężenia strumienia powietrza musi zostać wyskalowane poprzez zarejestrowanie wartości siły działania nacisku pręta na belkę tensometryczną przy wiadomych, zmierzonych za pomocą klasycznego anemometru prędkościach strumienia powietrza. Elektryczny układ pomiarowy przedstawiono na rysunku Fig. 4. Belka tensometryczna 11, o zakresie pomiarowym siły 0 – 50 N (Fig. 4), zasilana jest prądem z przetwornika R - U (rezystancja - oraz napięcie), układ rejestrujący to karta pomiarowa i komputer. Pomiar siły realizowany jest za pomocą belki tensometrycznej, w której przyłożona siła powoduje zmianę rezystancji. Zmiany rezystancji w przetworniku R – U są przetworzone na proporcjonalne wartości napięcia w zakresie od 0 do 10 V. W proponowanym rozwiązaniu zmiany napięcia są rejestrowane w czasie i zapisywane w pliku z wykorzystaniem karty pomiarowej, zamieniającej sygnał analogowy na cyfrowy i komputera z możliwością ustawienia dużej częstotliwości próbkowania karty pomiarowej.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Urządzenie do pomiaru strumienia powietrza wewnątrz upraw roślin zostało opracowane do pomiarów chwilowego przepływu powietrza w baldachimie roślin ale może być wykorzystane do pomiaru i rejestracji krótkotrwałych i długotrwałych, zmiennych w czasie ciśnień i przepływów gazów.
Zainteresowanie zakupem urządzenia mogą wykazać nie tylko uczelnie i instytuty związane z rolnictwem ale również wszystkie jednostki naukowo-badawcze, w kraju i za granicą, zajmujące się pomiarami ciśnień i prędkości przepływu gazów, gdy wartości mierzone zmieniają się szybko w czasie pomiaru.