JP4417422B2

JP4417422B2 - デジタル式土壌硬度計

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Publication number: JP4417422B2
Application number: JP2008194129A
Authority: JP
Inventors: 正行大石
Original assignee: Daiki Rika Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daiki Rika Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP2010014683A

Description

本発明は、土壌の硬度と深度の情報をデジタルに変換して測定場所の位置情報とあわせて測定データを収集する装置に関するものである。

土木や建築等の分野では比較的深い地点や硬い土壌を測定するために、錘を一定の高さからコーンがついたロッドに落下させて打込み、コーンの貫入量で計測する打撃式や、油圧あるいは動力でコーンを押込む時の抵抗値を、ロードセルを使用して測定する計測装置がある。また、エンジンやモーター等の動力を利用してコーン回転させながら貫入抵抗を測定する計測装置がある。

従来、農業分野の土壌硬度測定では土壌面から１メートル程度まで深さの土壌を測定するとき、打撃や動力を一切使用せずに人力のみを用いて土壌の硬度を測定している。

また、通常、農業用地の土壌硬度計測では、図６のハンディタイプの測定方法（以下測定方法５７と記載する）と図７の貫入タイプの測定方法（以下測定方法６１と記載する）がある。また、測定方法５７ではハンディタイプの土壌硬度計（以下ハンディタイプ６４と記載する）を、測定方法６１では貫入タイプの土壌硬度計（以下貫入タイプ７７と記載する）が使用されている。図６はハンディタイプ６４を使用した土壌硬度測定方法の一例を表したもので、図７は貫入タイプ７７を使用した土壌硬度測定方法の一例を表わしたものである。

次に、それぞれのタイプの測定手順を説明する。図６の測定方法５７では、土壌を土壌面５８から垂直方向に１メートル程度掘り、測定者５９は土壌面５８から任意の深度の土壌断面６０に対して直角にハンディタイプ６４を押し当て土壌硬度を計測する。図７の測定方法６１では、測定者６２が貫入タイプ７７を手で持ち、貫入タイプ７７に取付けられたロッド８５とその先端に取付けられたコーン８７を土壌面６３に対して垂直方向に手で押し込みながら土壌の硬度を垂直方向に連続的に測定している。

次に、ハンディタイプ６４の土壌硬度計の構造と測定方法について図８と図９で説明する。まず、図８のハンディタイプ６４は、コーン６６が土壌に貫入する前の状態であり、図９のハンディタイプ６４−Ａは前述のコーン６６が土壌に貫入した状態を表わしている。ハンディタイプ６４は、本体ケース６９を土壌面６５に対して直角になるように手で持ち、円錐形のコーン６６を土壌面６５に貫入すると、土壌の硬度に応じてコーン６６が抵抗を受け、コーン６６を取付けたコーン取付台６７を支えているコイル状のバネ６８が縮み、その縮長分だけコーン６６とコーン取付台６７は本体ケース６９の内部に後退しコーン６６は６６−Ａの位置になる。

このとき、前述のコーン６６とコーン取付台６７の移動は、コーン取付台６７に取付けられたスライドバー７１をバネ６８の縮長分だけ後退させることになり、図９に示すように、スライドバー７１に刻まれた目盛７２が本体ケース６９に取付けられたドーナツ状のバネ押さえ７０からバネ６８の縮長分だけ土壌面６５とは逆方向に押し出さる。測定者はバネ６８の縮長量を前述のバネ押さえ７０から押し出された目盛７２の移動量から読み取ることで土壌の硬度を計測している。

さらに、ハンディタイプの土壌硬度計として、図１０に示される目盛の取付け位置が異なるハンディタイプの土壌硬度計７３がある。このハンディタイプの土壌硬度計７３は、前述のハンディタイプ６４同様に土壌の硬度に応じてコーン６６が抵抗を受けると、コーン６６とコーン取付台６７は本体ケース７６の内部に後退する。このとき、コーン取付台６７とスライドバー７４−Ａと連結され本体ケース７６の側面に取付けられた浮標７４は、バネ６８の縮長により土壌面とは逆方向に移動する。測定者は、バネ６８の縮長の移動量すなわち浮標７４の移動量を、本体ケース７６に刻まれた目盛７５を読み取ることで土壌の硬度を計測している。

次に、貫入タイプ７７の構造と測定方法について図１１で説明する。ハンディタイプ６４とハンディタイプ７３が土壌の硬さに応じてコーン６６の一部が土壌中に貫入する方法であるのに対して、貫入タイプ７７はコーン８７を土壌中に連続して貫入する方法である。

貫入タイプ７７において土壌の硬度は次のように測定される。測定者はコーン８７を先端につけたロッド８５を、水準器９２を用いて土壌面８６に対して直角にセットし、ハンドルグリップ７８を手で土壌面８６の方向に押すことで土壌中にコーン８７とロッド８５を貫入することができる。コーン８７を土壌に貫入するとき、土壌面８６の方向に押す力はハンドルグリップ７８に取付けられたハンドル９６から→バネ押さえ９５→バネ８０→バネケース９４→ロッド取付台８４→ロッド８５→コーン８７へと順に伝わると同時に、土壌の硬度に応じてコーン８７が抵抗を受け、コーン８７が受けた抵抗がロッド８５→ロッド取付台８４→バネケース９４→バネ８０へと順に伝わる。土壌面８６の方向に押す貫入に要する力とコーン８７が受ける貫入抵抗の２つの力によりバネ８０は圧縮される。つまり、土壌の抵抗が大きい時、すなわち土壌が硬い時バネ８０は強く圧縮されバネが大きく縮むことになる。逆に土壌の抵抗が小さい時、すなわち土壌が柔らかい時バネ８０の圧縮は小さくなりバネの縮みが少なくなる。このように土壌の硬度により圧縮されたバネ８０の縮長は変化する。そして、バネ８０の縮長量はバネ押さえ９５に取付けられたペンアーム７９に連動され、ペンアーム７９に取付けられた記録用のペン８１によりドラム９３に巻きつけられた記録紙８２に記録される。

また、コーン８７とロッド８５が土壌に貫入されると同時に、コーン８７の貫入深度を測定する。貫入深度の測定は、ドーナツ状の土壌面検出用スライド板８８をロッド８５に通してコーン８７にあたる位置まで引き下げてからハンドルグリップ７８を手で押すことにより、コーン８７が土壌に貫入されると同時に土壌面検出用スライド板８８は土壌面８６に押される形で、ロッド８５に沿ってロッド取付台８４の方向へ移動する。さらに、土壌面検出用スライド板８８に取付けられたリードワイヤー８９は常にたるみなくバネ式リード巻上器９０により巻き取られる構造をしており、バネ式リード巻上器９０の回転をバネ式リード巻上器９０に取付けられたギヤ９１からドラム９３に取り付けられた回転ギヤ８３に伝達し、ドラム９３を回転させることでバネ８０の縮長量を記録紙８２の縦方向に記録し、貫入深度を記録紙８２の横方向に記録される。

図１２は貫入タイプ７７で使用する記録紙８２に記録された測定結果の一例を示すものである。この記録紙８２には測定に使用するバネ８０の硬度とコーン８７の形状から公知の計算方法によって求められた土壌硬度の値を縦方向に、ドラムの回転方向に貫入深度を目盛として印刷されており、測定者はペン８１により記録された軌跡を記録紙８２に印刷された目盛から読み取ることで貫入深度別に土壌の硬度を知ることができる。

貫入タイプ７７では、土壌の硬度すなわちコーンの貫入抵抗をバネの縮長を用いて測定しているが、バネの代わりにロードセルを用いて計測するものがある。また、コーンの貫入深度を超音波で土壌面からの距離を測定して計測しているものがある。

さらに、貫入タイプの土壌硬度計で全地球測位システム（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：以下ＧＰＳと記載する）を用いて測定地点情報を得て、土壌硬度と貫入深度を同時に計測し記録するものもある。

土壌硬度測定用の装置として動力を用いて計測する装置があるが、車両に取付けて運搬するものや動力源が別途必要で、携帯型とは言い難く運搬や設置に労力を要するだけでなく、作物を栽培している時期は計測装置を取付けた車両や運搬用の車両を測定地点まで乗り入れることが困難であり、農業用地の土壌硬度測定用としてかならずしも満足できるものではない。そうしたことから、従来から携帯型でしかも人力のみで測定が可能な図８に示すハンディタイプ６４と図１０に示すハンディタイプ７３と図１１に示す貫入タイプ７７の土壌硬度計が広く用いられてきた。

しかしながら、従来のハンディタイプ６４およびハンディタイプ７３では、目視で目盛を読み取るしかなく、人為的な読み取り誤差を生じやすく高精度な測定ができなかった。さらに、測定データをデジタル化して収集できる装置がなく、計測データを解析処理するには測定データをコンピュータに入力することに労力を要した。

また、従来のハンディタイプ６４およびハンディタイプ７３では、土壌の硬度にあわせて形状の異なるコーンに取り替えることができない構造となっていて、測定土壌にあわせて別々の測定器を用意する必要があり、測定作業が煩雑になっていた。

また、従来の貫入タイプにおいて、土壌の硬度をバネの縮長の代わりにコーンの貫入抵抗をロードセルで計測するものがあるが、ロードセルは落下衝撃に弱く、携帯型として使用する機器では落下の危険性が常にあり、故障した場合において使用者が容易にロードセルを取り替えることが出来ないためメンテナンス性に劣るだけでなく、測定現場の土壌硬度にあわせた測定範囲のロードセルに変更することが出来ず測定精度が劣る場面がある。

また、従来の貫入タイプにおいてコーンの貫入深度の測定に、超音波を利用して表面からの距離を測定しているものがあるが、超音波は土壌面の状態に影響を受けやすく測定精度が悪く、水田など土壌面に水がある場合は測定できなかった。

本発明では上記に鑑みてなされたものであって、農業用地という測定場所の特性を考えて、軽量でかつ携帯し持ち運びができる形状を有し、測定値をデジタル化することで高精度な計測を実現し、測定値をデジタルデータとして保存できることで、測定データの収集と解析が容易になり、さらに、コーンとバネを測定現場で簡単に取り替えられる構造としたことにより、メンテナンスが容易になるだけでなく、測定土壌にあわせたコーンの形状とバネの硬さを測定者が自由に選択でき、測定精度の向上を可能とし、さらに、土壌面に水がある場合においても貫入深度が精度よく計測できる機能を有する装置を提供するためのものである。

課題を解決する手段

本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、土壌に貫入するコーンと、該コーンが取付けられるコーン取付台と、土壌に貫入したコーンが受けた抵抗により押されて縮む硬度測定用のバネと、バネを入れると共に利用者によって把持されるバネケースと、前記コーン取付台、前記コーン及び前記バネをバネケースに入れた状態で、前記バネケースの先端側から着脱自在にねじ込み式で取付けることによって、バネを押さえるバネ押さえと、前述のバネの縮長変化量を電気信号に変換する変換器と、バネの縮長を変換器に伝えるスライドアームと、スライドアームに連結された変換器で変換された信号を表示記録器へ出力するコネクタを備え、前記バネケースには、その後端側において接続キャップを介して筒状のポテンションメータカバーが接続されており、前記変換器は前記ポテンションメータカバー内に収容されることで土の侵入が防止され、前記スライドアームは前記接続キャップに形成される孔を貫通して前記変換器にバネの伸縮を伝達する構造となっており、前記バネ押さえを前記バネケースの先端側から取外すことによって、前記コーン取付台、前記コーン及び前記バネを、前記バネケースからまとめて取り出すことができることを特徴とするデジタル式土壌硬度計である。

前述のデジタル式土壌硬度計において、ハンディタイプは、前述のコーンがコーン取付台に対して着脱自在にできる構造と、バネ押さえがバネケースに対して着脱自在にできる構造を有したものである。

前述のデジタル式土壌硬度計において、貫入タイプは、土壌に貫入したコーンが受けた抵抗を硬度測定用のバネに伝えるためにコーンに取付けられたロッドと、コーンが取付けられたロッドを土壌に貫入させるために人が押すハンドルと、コーンの土壌への貫入深度を測定するためにロッドに貫通して取付けられ土壌面にあわせて上下動する土壌面測定用スライド板と、土壌面測定用スライド板に取付けられて連動するリードワイヤーと、リードワイヤーを巻上げるリードワイヤー巻上器と、前述のコーンの貫入深度を計測するためにリードワイヤー巻上器の回転数を電気信号に変換する深度用変換器を備えたことを特徴としたものである。

また、前述の貫入タイプにおいて、バネ押さえはバネケースに対して着脱自在にできるにできる構造と、コーンがロッドに対して着脱自在にできるにできる構造を有したものである。

前述のデジタル式土壌硬度計において、位置情報と日付と時間情報を捉える装置と、変換器から出力された電気信号を伝達する接続ケーブルを取り付ける入力コネクタと、入力信号をデジタル変換するデータ処理部と、デジタル変換された測定データと位置情報と日付と時間情報を保存するメモリーと、設定項目及び測定値を表示する液晶表示部と、測定に必要な機能を設定する操作キーを有する表示記録器を備えたことを特徴としたものである。

また、前述の表示記録器は、メモリーに保存されたデジタルデータをコンピュータへ出力する出力コネクタを備えたことを特徴したものである。

発明の効果

本発明によれば、軽量でかつ携帯して持ち運びができる従来の特徴を生かした形状のまま測定値をデジタル化することで、高精度な測定が可能となり人為的な読み取り誤差がゼロになるとともに、貫入タイプでは土壌面に水がある状態においても正確にコーンの土壌への貫入深度がデジタル計測できる。また、土壌の硬度あるいは土壌の硬度と貫入深度の測定値をメモリーに保存する機能を備えた表示記録器にデジタルデータとして保存することでデータ入力作業を軽減することができる。さらに、土壌硬度の測定用のバネとコーンを着脱自在にすることにより、測定現場で簡単に取り替えられメンテナンス性が良くなり測定精度が向上する。

本発明のデジタル式土壌硬度計を実施する形態は、図１に示されるデジタル式土壌硬度計ハンディタイプ（以下デジタルハンディタイプ１と記載する）または、図３に示されるデジタル式土壌硬度計貫入タイプ（以下デジタル貫入タイプ１６と）と、図４に示されるデジタル式土壌硬度計表示記録器（以下表示記録器３９と記載する）が接続ケーブル４１で接続され土壌硬度が計測される。詳細について添付図面を参照して以下に説明する。

デジタルハンディタイプ１の構成について図１で説明する。デジタルハンディタイプ１は、土壌面１４に貫入するコーン２と、コーン２を取付けるコーン取付台４と、コーン取付台４に挿入され土壌の硬度により圧縮されるバネ７と、バネ７が縮むときに圧縮方向以外に歪みが出ないようにコーン取付台４に取付けられたバネガイド５と、それらをバネケース６に入れて押さえるバネ押さえ３と、コーン取付台に挿入されバネの縮長の移動量を土壌硬度測定用ポテンションメータ１０に伝えるために接続されたスライドアーム９と、土壌硬度測定用ポテンションメータ１０に土の侵入を防ぐためのポテンションメータカバー１１と、土壌硬度測定用ポテンションメータ１０で変換された信号を表示記録器３９に出力する出力コネクタ１３と、出力コネクタ１３とポテンションメータカバー１１を取付けエンドキャップ１２と、スライドアーム９を通す穴がありポテンションメータ１０が取付けられ、さらにバネケース６とポテンションメータカバー１１とも接続された接続キャップ８で構成されている。

デジタルハンディタイプ１おいて、バネ押さえ３はバネケース６に対してねじ込み式で取付けられており、バネ押さえ３を取外すことでコーン２とコーン取付台４とバネガイド５とバネ７をバネケース６から引き抜き取り出すことができる構造を有している。また、コーン２はコーン取付台４に対してねじ込み式で取付けられており、形状の異なるコーンに使用者が取替えることができる構造を有している。さらにバネ７は、コーン取付台４に対して挿入されている構造のため、コーン取付台４からバネ７を引き抜くだけで土壌の硬度に合わせて、硬さの異なるバネと取替えることができる構造となっている。なお測定対象の土壌あるいは使用者の創意工夫によりコーン２の形状とバネ７の硬さは千差万別であり規定することはできない。

デジタル貫入タイプ１６について図３で説明する。デジタル貫入タイプ１６は、土壌に貫入するコーン２７と、コーン２７にねじ式で取付けられたロッド２５を土壌面２８方向に押すために取付けられた手で握るハンドルグリップ１８と、ハンドルグリップ１８が取付けられたハンドル１７と、ハンドルに接続されたバネ押さえ３６と、土壌の硬度により圧縮されるバネ２４と、バネ７が縮むときに圧縮方向以外に歪みが出ないようにバネケース３４に取付けられたバネガイド２３と、バネ２４とバネガイド２３を入れたバネケース３４と、バネケース３４にバネ押さえ３６が接続されたハンドル１７を取付けるハンドル取付キャップ３７と、バネ２４の縮長の移動量の変換する土壌硬度測定用ポテンションメータ２２と、バネ２４の縮長を土壌硬度測定用ポテンションメータ２２に伝えるスライドアーム２０と、測定する深度に合わせた長さのロッド２５をねじ式で取付けるロッド取付台３０と、コーン２７が貫入した深度に応じてロッド２５を移動するドーナツ状の土壌面検出用スライド板２６と、上下動する土壌面検出用スライド板２６に取付けられたリードワイヤー２９と、それを巻き上げるバネ式リード巻上器３２と、コーン２７が貫入した深度を測定するためにバネ式リード巻上器３２の回転数を電気信号に変換する貫入深度測定用ポテンションメータ３１と、前述のそれぞれのポテンションメータで変換された信号を表示記録器３９に出力する出力コネクタ３５と、それぞれのポテンションメータと出力コネクタ３５とを接続する配線コード３３と、それぞれのポテンションメータへの土の侵入を防ぐための保護カバー２１と、保護カバー２１上部面にコーン２７を取りつけたロッド２５を土壌面２８に対して直角に押し込むために角度を確認する水準器１９と、ハンドル１７に表示記録器３９を取付けるための表示記録器取付けベース３８とで構成されている。

デジタル貫入タイプ１６において、バネケース３４に対してねじ式で取付けられたハンドル取付キャップ３７を取りはずして、ハンドル１７と接続されたバネ押さえ３６を引き抜き、そしてバネ２４をバネケース３４から引き抜いて取外すことで、土壌の硬度に合わせて硬さの異なるバネに使用者が取替えることができる構造となっている。また、ロッド２５とロッド取付け台は３０は、貫入深度に合わせて長さの異なるロッド２５−Ａに取り替えるまたはロッド２５にロッド２５−Ａを追加することもできるねじ式の構造となっていて、さらに、コーン２７は、ロッド２５または２５−Ａとねじ式で取付けられていて、土壌の硬度に合わせて形状の異なるコーンに使用者が取替えることができる構造となっている。

デジタル貫入タイプ１６において、測定対象の土壌あるいは使用者の創意工夫によりコーン２７の形状とロッド２５およびロッド２５−Ａの長さとバネ２４の硬さは千差万別であり規定することはできない。

表示記録器３９について図４と図５で説明する。表示記録器３９はデジタルハンディタイプ１またはデジタル貫入タイプ１６からの信号を伝達する接続ケーブル４１を接続する入力コネクタ４７と、入力コネクタ４７から入力された信号をデジタル変換するデータ処理部４８と、設定項目及び測定値を表示する液晶表示器４２と、表示記録器３９を駆動する電源（電池）５２と、人工衛星５６を利用して位置情報と日付と時間情報を捉えるＧＰＳ４４と、データ処理部４８で変換されたデータとＧＰＳ４４のデータを保存するメモリー５３と、電池を出し入れする電池ケースカバー４６と、測定に必要な機能を設定する操作キー４３と、電源スイッチ４５と、メモリー５３に保存されたデータをコンピュータ５５へ出力するシリアルケーブル５４と、シリアルケーブル５４を取付ける出力コネクタ４０で構成されている。

表示記録器３９において、データ処理部４８は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）４９と、デジタルハンディタイプ１で使用するコーン２の形状とバネ７の硬さとポテンションメータ１０の信号から土壌の硬度を求める公知の演算式が書き込まれた演算プログラム５０を有している。また、データ処理部４８は、デジタル貫入タイプ１６で使用するコーン２７の形状とバネ２４の硬さと土壌硬度測定用ポテンションメータ２２の信号から土壌の硬度を求める公知の演算式と、貫入深度測定用ポテンションメータ３１の信号から貫入深度を求める演算式が書き込まれた演算プログラム５１を有している。

また、表示記録器３９は、表示記録器３９に接続する前述のデジタルハンディタイプ１またはデジタル貫入タイプ１６に接続された接続ケーブル４１を介して表示記録器３９に入力された前述のいずれかのタイプのポテンションメータからの信号を、データ処理部４８で土壌硬度または土壌硬度と貫入深度にデジタル変換し、ＧＰＳ４４で得られた位置情報と日付と時間情報をあわせてメモリー５３に保存する機能を有している。

次に、デジタル式土壌硬度計の動作について添付図面を参照して以下に説明する。まず、デジタルハンディタイプ１について、図１と図２で説明する。図１のデジタルハンディタイプ１は、コーン２が土壌に貫入する前の状態であり、図２のデジタルハンディタイプ１５はコーン２が土壌に貫入した状態を表わしている。測定は、デジタルハンディタイプ１の状態から、バネケース６が土壌面１４に直角になるようにバネケース６を手で持ち、バネ押さえ３が土壌面１４にあたるまでコーン２を土壌面方向に押して貫入する。すると土壌の硬度に応じてコーン２が抵抗を受け、コーン取付台４を支えているコイル状のバネ７が縮み、図２に示すようにコーン２はコーン２−Ａの位置に移動する。さらにバネ７の縮みに連動してスライドバー９がスライドバー９−Ａの位置に移動する。このときスライドバー９の移動量は硬度測定用ポテンションメータ１０で電気信号に変換され、出力コネクタ１３から表示記録器３９に伝送されることでデジタルハンディタイプ１５の状態における土壌硬度が測定されることになる。なお、スライドバー９の移動量は土壌の硬度により変化するため、必ずしも図２に示されるスライドバー９−Ａの位置に移動するとはかぎらない。

次に、デジタル貫入タイプ１６の動作について図３で説明する。デジタル貫入タイプ１６は、コーン２７をつけたロッド２５を、水準器１９で確認しながら土壌面２８に対して直角にセットし、ハンドルグリップ１８を手で土壌面２８の方向に押すことで土壌中にコーン２７とロッド２５を貫入することができる。コーン２７を土壌に貫入するとき、土壌面２８の方向に押す力はハンドルグリップ１８に取付けられたハンドル１７から、バネ押さえ３６→バネ２４→バネケース３４→ロッド取付台３０→ロッド２５→コーン２７へと順に伝わると同時に、土壌の硬度に応じてコーン２７が抵抗を受け、コーン２７が受けた抵抗がロッド２５→ロッド取付台３０→バネケース３４→バネ２４へと順に伝わる。土壌面２８の方向に押す貫入に要する力とコーン２７が受ける貫入抵抗の２つの力によりバネ２４は圧縮される。つまり、土壌の抵抗が大きい時、すなわち土壌が硬い時バネ２４は強く圧縮されバネが大きく縮むことになる。逆に土壌の抵抗が小さい時、すなわち土壌が柔らかい時バネ２４の圧縮は小さくなりバネの縮みが少なくなる。このように土壌の硬度により圧縮されたバネ２４の縮長は変化する。このバネ２４の縮長はバネ押さえ３６に取付けられたスライドアーム２０に連動され、スライドアーム２０−Ａの位置に移動する。さらにスライドアーム２０の移動量がスライドアーム２０に取付けられた硬度測定用ポテンションメータ２２で電気信号に変換されることで土壌硬度が測定される。なお、スライドアーム２０の移動量は土壌の硬度により変化するため、必ずしもスライドアーム２０−Ａの位置に移動するとはかぎらない。

デジタル貫入タイプ１６において、土壌の硬度測定とコーン２７の貫入深度は同時に測定される。貫入深度の測定は、ドーナツ状の土壌面検出用スライド板２６をロッド２５に通してコーン２７にあたる位置まで引き下げてからハンドルグリップ１８を手で押すことにより、コーン２７が土壌に貫入されると土壌面検出用スライド板２６は土壌面２８に押される形で、ロッド２５に沿ってロッド取付台３０の方向へ移動する。また、土壌面検出用スライド板２６に取付けられたリードワイヤー２９は常にたるみなくバネ式リード巻上器３２により巻き取られ、バネ式リード巻上器３２の回転を深度測定用ポテンションメータ３１で電気信号に変換されることで土壌面検出用スライド板２６の移動量が測定出来る。すなわちこの移動量がコーン２７の土壌への貫入深度となる。

次に、デジタル式土壌硬度計の表示記録器３９の動作について図４と図５で説明する。表示記録器３９は、操作キー４３でデジタルハンディタイプ１またはデジタル貫入タイプ１６を選択する。デジタル貫入タイプ１６の場合はさらに使用するロッド２５の長さを選択する。次に接続ケーブル４１を前述で選択したデジタルハンディタイプ１またはデジタル貫入タイプ１６と接続する。デジタルハンディタイプ１またはデジタル貫入タイプ１６で測定を開始すると接続されたいずれかのタイプのポテンションメータにおいて変換された信号が入力コネクタ４７に接続された接続ケーブル４１を介して表示記録器３９に入力され、データ処理部４８で土壌硬度または土壌硬度と貫入深度にデジタル変換され、ＧＰＳ４４で得られた位置情報と日付と時間情報とあわせてメモリー５３に保存されることで測定作業は完了する。

表示記録器３９において、出力コネクタ４０とコンピュータ５５をシリアルケーブル５４で接続してメモリー５３に保存されたデジタルデータをコンピュータ５５へ出力することで、データ解析を行うことができる。

以上説明した実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）農業用地という測定場所の特性を考えて、軽量でかつ携帯して持ち運びができる従来の特徴を生かした形状のままで、デジタルハンディタイプ１のバネ７およびデジタル貫入タイプ１６のバネ２４の縮長量を電気信号に変換してデジタル化することで、高精度な測定が可能となり人為的な読み取り誤差がゼロになる
（２）デジタル貫入タイプ１６では従来の土壌面２８にあわせて上下動する土壌面測定用スライド板２６と、土壌面測定用スライド板２６と連動するリードワイヤー２９と、バネ式リード巻上器３２の構成を用いて、バネ式リード巻上器３２の回転数を電気信号に変換してコーンの貫入深度を計測する深度用ポテンションメータ３１を備えることで土壌面に水がある状態の土壌においても正確にコーン２７の土壌への貫入深度をデジタル計測できる。
（３）前述の（１）と（２）で測定した土壌の硬度あるいは土壌の硬度と貫入深度の測定値をメモリー５３に保存する機能を備えた表示記録器３９にデジタルデータとして保存することでデータ入力作業を軽減することができる。
（４）デジタル式土壌硬度のデジタルハンディタイプ１およびデジタル貫入タイプ１６において、測定にバネを使用することは、測定現場で簡単に取り替えられメンテナンスを容易し、測定する土壌の硬度にあわせたバネの硬さを測定者が自由に選択することが可能となり測定精度を向上することができる。さらに、形状の異なるコーンとバネの硬さを自由に選択することが可能で、測定者は従来出来なかった目的に合わせた様々な組み合わせを試みることが可能となる。
（５）前述のデジタルハンディタイプ１およびデジタル貫入タイプ１６において、形状の異なるコーンとバネの硬さをから土壌の硬度を求める公知の演算式を予め表示記録器３９のデータ処理部４８に演算プログラムを備えておくことで、面倒な演算処理をすることなく迅速にデータ処理ができる。
（６）ＧＰＳ４４を用いて測定した位置情報および日付と時間情報を得て、測定データとともに表示記録器３９のメモリー５３に保存し、保存したデータをコンピュータ５５に出力することにより、前述のメモリー５３に保存したデータを地図データと相互に関連づけて、それらの情報の検索や解析、表示などを行うソフトウエア、いわゆる測定地理情報システム（ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＩｎｆｏｒｍＡｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ：ＧＩＳ）を用いて測定データを地図上に表示することで、視覚的に測定データを把握することができる。

なお、本発明は、何ら上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のものも含まれる。
（１）前記実施例では、ＧＰＳを使用したが、位置情報等を得る手段として、他の手段を用いてもよい。
（２）前記実施例では、ポテンションメータを用いてバネの縮長変化量とリードワイヤー巻上器の回転数を計測したが、スライド抵抗あるいは磁気式、光電式のリニアエンコーダー、光学式のフォトエンコーダーなど各種公知の計測手段を用いてもよい。
（３）前記実施例では、データを保存するメモリー５３は表示記録器３９に内蔵された構造としているが、表示記録器３９に対して着脱自在な記憶媒体を用いてもよい。
（４）前記実施例では、メモリー５３に保存されたデータの出力先としてコンピュータ５５を使用したが、測定データを処理できる能力のあるものであればパーソナルコンピュータを用いてもよい。

デジタル式土壌硬度計ハンディタイプの断面図面である。デジタル式土壌硬度計ハンディタイプの計測例を示す断面図面である。デジタル式土壌硬度計貫入タイプの断面図面である。デジタル式土壌硬度計の表示記録器の外観図面である。デジタル式土壌硬度計の構成ブロック図面である。従来方式の土壌硬度計ハンディタイプの計測方法を示す図面である。従来方式の土壌硬度計貫入タイプの計測方法を示す図面である。従来方式の土壌硬度計ハンディタイプの断面図面である。従来方式の土壌硬度計ハンディタイプの計測例を示す断面図面である。目盛の取付け位置が異なる従来方式の土壌硬度計ハンディタイプの断面図面である。従来方式の土壌硬度計貫入タイプの断面図面である。従来方式の土壌硬度計貫入タイプの記録紙である。

符号の説明

１デジタル式土壌硬度計ハンディタイプ
２デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのコーン
２−Ａ測定時に移動したデジタル式ハンディタイプのコーン
３デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのバネ押さえ
４デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのコーン取付台
５デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのバネガイド
６デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのバネケース
７デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのバネ
８デジタル式土壌硬度計ハンディタイプの接続キャップ
９デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのスライドアーム
９−Ａバネの縮長で移動したハンディタイプのスライドアーム
１０デジタル式土壌硬度計ハンディタイプの土壌硬度測定用ポテンションメータ
１１デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのポテンションメータカバー
１２デジタル式土壌硬度計ハンディタイプのエンドキャップ
１３デジタル式土壌硬度計ハンディタイプの出力コネクタ
１４土壌面
１５コーンが土壌に貫入した状態のデジタル式土壌硬度計ハンディタイプ
１６デジタル式土壌硬度計貫入タイプ
１７デジタル式土壌硬度計貫入タイプのハンドル
１８デジタル式土壌硬度計貫入タイプのハンドルグリップ
１９デジタル式土壌硬度計貫入タイプの水準器
２０デジタル式土壌硬度計貫入タイプのスライドアーム
２０−Ａバネの縮長で移動した貫入タイプのスライドアーム
２１デジタル式土壌硬度計貫入タイプの保護カバー
２２デジタル式土壌硬度計貫入タイプの土壌硬度測定用ポテンションメータ
２３デジタル式土壌硬度計貫入タイプのバネガイド
２４デジタル式土壌硬度計貫入タイプのバネ
２５デジタル式土壌硬度計貫入タイプのロッド
２５−Ａデジタル式土壌硬度計貫入タイプの交換・追加用のロッド
２６デジタル式土壌硬度計貫入タイプの土壌面検出用スライド板
２７デジタル式土壌硬度計貫入タイプのコーン
２８土壌面
２９デジタル式土壌硬度計貫入タイプのリードワイヤー
３０デジタル式土壌硬度計貫入タイプのロッド取付け台
３１デジタル式土壌硬度計貫入タイプの貫入深度測定ポテンションメータ
３２デジタル式土壌硬度計貫入タイプのバネ式リード巻上器
３３デジタル式土壌硬度計貫入タイプの配線コード
３４デジタル式土壌硬度計貫入タイプのバネケース
３５デジタル式土壌硬度計貫入タイプの出力コネクタ
３６デジタル式土壌硬度計貫入タイプのバネ押さえ
３７デジタル式土壌硬度計貫入タイプのハンドル取付キャップ
３８デジタル式土壌硬度計貫入タイプの表示記録器取付けベース
３９デジタル式土壌硬度計の表示記録器
４０デジタル式土壌硬度計のシリアル出力コネクタ
４１デジタル式土壌硬度計の接続ケーブル
４２デジタル式土壌硬度計の液晶表示器
４３デジタル式土壌硬度計の操作キー
４４デジタル式土壌硬度計のＧＰＳ
４５デジタル式土壌硬度計の電源スイッチ
４６デジタル式土壌硬度計の電池ケースカバー
４７デジタル式土壌硬度計の入力コネクタ
４８デジタル式土壌硬度計のデータ処理部
４９デジタル式土壌硬度計のデータ処理部のマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
５０ハンディタイプ用硬度の演算プログラム
５１貫入タイプ用硬度と貫入深度の演算プログラム
５２デジタル式土壌硬度計の電源（電池）
５３デジタル式土壌硬度計のメモリー
５４デジタル式土壌硬度計のシリアルケーブル
５５コンピュータ
５６ＧＰＳの人工衛星
５７従来方式のハンディタイプ土壌硬度計の計測方法
５８土壌面
５９従来方式のハンディタイプ土壌硬度計の測定者
６０土壌断面
６１従来の貫入タイプ土壌硬度計の測定方法
６２従来の貫入タイプ土壌硬度計の測定者
６３土壌面
６４従来方式のハンディタイプ土壌硬度計
６４−Ａコーンが土壌に貫入した状態の従来方式のハンディタイプ土壌硬度計
６５土壌面
６６従来方式のハンディタイプ土壌硬度計のコーン
６６−Ａ測定時に移動した従来方式のハンディタイプ土壌硬度計のコーン
６７従来方式のハンディタイプ土壌硬度計のコーン取付台
６８従来方式のハンディタイプ土壌硬度計のバネ
６９従来方式のハンディタイプ土壌硬度計のバネケース
７０従来方式のハンディタイプ土壌硬度計のバネ押さえ
７１従来方式のハンディタイプ土壌硬度計のスライドバー
７２従来方式のハンディタイプ土壌硬度計の目盛
７３目盛の取付け位置が異なる従来方式の土壌硬度計ハンディタイプ
７４従来方式の土壌硬度計ハンディタイプの浮標
７４−Ａ従来方式の土壌硬度計ハンディタイプのスライドバー
７５目盛の取付け位置が異なる従来方式の土壌硬度計ハンディタイプの目盛
７６目盛の取付け位置が異なる従来方式の土壌硬度計ハンディタイプのバネケース
７７従来方式の貫入タイプ土壌硬度計
７８従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のハンドルグリップ
７９従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のペンアーム
８０従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のバネ
８１従来方式の貫入タイプ土壌硬度計の記録用ペン
８２従来方式の貫入タイプ土壌硬度計の記録紙
８３従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のドラム用回転ギヤ
８４従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のロッド取付け台
８５従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のロッド
８６土壌面
８７従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のコーン
８８従来方式の貫入タイプ土壌硬度計の土壌面検出用スライド板
８９従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のリードワイヤー
９０従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のバネ式リード巻上器
９１従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のバネ式リード巻上器のギヤ
９２従来方式の貫入タイプ土壌硬度計の水準器
９３従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のドラム
９４従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のバネケース
９５従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のバネ押さえ
９６従来方式の貫入タイプ土壌硬度計のハンドル

Claims

土壌に貫入するコーンと、該コーンが取付けられるコーン取付台と、土壌に貫入したコーンが受けた抵抗により押されて縮む硬度測定用のバネと、バネを入れると共に利用者によって把持されるバネケースと、前記コーン取付台、前記コーン及び前記バネをバネケースに入れた状態で、前記バネケースの先端側から着脱自在にねじ込み式で取付けることによって、バネを押さえるバネ押さえと、前述のバネの縮長変化量を電気信号に変換する変換器と、バネの縮長を変換器に伝えるスライドアームと、スライドアームに連結された変換器で変換された信号を表示記録器へ出力するコネクタを備え、前記バネケースには、その後端側において接続キャップを介して筒状のポテンションメータカバーが接続されており、前記変換器は前記ポテンションメータカバー内に収容されることで土の侵入が防止され、前記スライドアームは前記接続キャップに形成される孔を貫通して前記変換器にバネの伸縮を伝達する構造となっており、前記バネ押さえを前記バネケースの先端側から取外すことによって、前記コーン取付台、前記コーン及び前記バネを、前記バネケースからまとめて取り出すことができることを特徴とするデジタル式土壌硬度計。
請求項１において、位置情報と日付と時間情報を捉える装置と、変換器から出力された電気信号を伝達する接続ケーブルを取り付ける入力コネクタと、入力信号をデジタル変換するデータ処理部と、デジタル変換された測定データと位置情報と日付と時間情報を保存するメモリーと、設定項目及び測定値を表示する液晶表示部と、測定に必要な機能を設定する操作キーを有する表示記録器を備えているデジタル式土壌硬度計。
請求項２において、表示記録器は、メモリーに保存されたデジタルデータをコンピュータへ出力する出力コネクタを備えることを特徴とするデジタル式土壌硬度計。