CN109425636A - 基于tdr方式的四段土壤水分检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其技术方案是包括检测电路和水分检测电极，检测电路包括方波信号发生电路、RC充放电电路和电压转换电路，方波信号发生电路输出规则方波，水分检测电极设置在土壤内，电压转换电路连接水分检测电极，并接收检测信号后输出电压信号，检测电路内还设置有基准使能电源和校准单元，通过基准使能电源能够用于对方波信号发生电路进行使能控制，通过校准单元能够分别对方波信号发生电路、RC充放电电路和电压转换电路进行初始化预设与校准。本发明的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器能够快速对土壤进行水分湿度检测，提高了直观对土壤内水分监测效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器。
背景技术
目前在植物和花卉种植方面，均采用经验丰富的员工进行管理，使得造成了经验丰富的人员不足的情况，且经验丰富的人员在植物种植方面也会出现判断失误的情况，而且在家庭单独个体进行花卉种植方面，由于用户对种植方面知识的缺少了解，使得容易照成对植物忘记浇水，或者浇多少水的情况，使得植物易出现不良情况或者直接死亡的情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够快速对土壤进行水分湿度检测，提高直观水分监测效果的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，包括检测电路和水分检测电极，所述检测电路包括方波信号发生电路、RC充放电电路和电压转换电路，所述方波信号发生电路输出规则方波，所述所述水分检测电极设置在土壤内，并连接RC充放电电路的输出端，RC充放电电路接收规则方波后通过水分检测电极对土壤内的水分进行电极检测后形成检测信号，所述电压转换电路连接水分检测电极，并接收检测信号后输出电压信号，检测电路内还设置有基准使能电源和校准单元，通过基准使能电源能够用于对方波信号发生电路进行使能控制，通过校准单元能够分别对方波信号发生电路、RC充放电电路和电压转换电路进行初始化预设与校准，所述水分检测电极呈梳状设置，水分检测电极的一端呈“王”字形设置，另一端套设在“王”字电极的外侧，且“王”字电极的横向空隙之间均设置有该端电极。
本发明进一步设置为：所述方波信号发生电路为方波信号发生器。
本发明进一步设置为：所述方波信号发生器为精准100MHZ信号发生器。
本发明进一步设置为：所述RC充放电电路包括调试电阻和逻辑处理器，所述方波信号发生器的输出端串联调试电阻后连接水分检测电极的一端，水分检测电极的另一端接地，所述逻辑处理器的一输入端连接方波信号发生器的输出端，另一输入端连接在调试电阻与水分检测电极之间。
本发明进一步设置为：所述水分检测电极设置有4个，每个水分检测电极上均设置有检测电路。
本发明进一步设置为：所述电压转换电路为运算放大器、第一电阻和第二电阻，所述运算放大器的一输入端与逻辑处理器的输出端连接，另一输入端串联第一电阻后接地，运算放大器的输出端与运算放大器上连接第一电阻的输入端之间串联第二电阻。
本发明进一步设置为：所述逻辑处理器的输出端与运算放大器的输入端之间串联有第三电阻。
本发明进一步设置为：所述运算放大器连接第三电阻的输入端上连接有第一电容，所述第一电容的一端连接运算放大器，另一端接地。
本发明进一步设置为：所述基准使能电源包括外接电源、第二电容和使能控制器，所述外界电源分别连接使能控制器的电源端与使能端，所述第二电容一端连接在外接电源与使能控制器之间，另一端接地。
本发明进一步设置为：所述外接电源为2.5-5.5V的电压电源。
本发明具有下述优点：能够快速对土壤进行水分湿度检测，提高直观水分监测效果，通过水分检测电极呈梳状设置，能够提高检测效率，通过4组检测电路和水分检测电极的设置，能够在不同的土壤深度情况下，对土壤内的水分进行检测，通过校准单元的设置，能够对各个电路进行校准控制，避免了数据误差造成芯片输出的检测数据不准确，通过方波信号发生器为精准100MHZ信号发生器的设置，能够提高输到电压信号的标准参数和检测时间调整，所述逻辑处理器的设置，能够在水分检测电极的输入信号与方波信号发生器同步输入输出时，能够进行进出数据的输出，避免了外部电源的干扰，造成出现水分检测电极产生检测信号的情况，通过第一电阻和第二电阻的设置，能够避免外部干扰信号对运算放大器的输入输出端影响，通过第一电容的设置，能够对逻辑处理器输出的检测信号进行滤波操作，提高检测信号的稳定性，避免了检测信号的跳动造成输入运算放大器的信号产生信号偏差，造成芯片输出的检测信息不准确，通过第二电容的设置，能够对外接电源进行电压稳定，提高了外接电源的电源输入效果。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的检测电路的外部电路原理图；
图3为本发明的检测电路的内部电路原理图；
图4为本发明的4组相互配合的检测电路与水分检测电极的设置图；
图5为本发明的水分检测电极的结构示意图。
图中：1、方波信号发生电路；2、RC充放电电路；3、电压转换电路；4、基准使能电源；5、校准单元；6、方波信号发生器；7、调试电阻；8、水分检测电极；9、逻辑处理器；10、运算放大器；11、第一电阻；12、第二电阻；13、第三电阻；14、第一电容；15、外接电源；16、第二电容；17、使能控制器；18、检测电路。
具体实施方式
参照图1至5所示，本实施例的一种基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，包括检测电路18和水分检测电极8，所述检测电路18包括方波信号发生电路1、RC充放电电路2和电压转换电路3，所述方波信号发生电路1输出规则方波，所述所述水分检测电极8设置在土壤内，并连接RC充放电电路2的输出端，RC充放电电路2接收规则方波后通过水分检测电极8对土壤内的水分进行电极检测后形成检测信号，所述电压转换电路3连接水分检测电极8，并接收检测信号后输出电压信号，检测电路内还设置有基准使能电源4和校准单元5，通过基准使能电源4能够用于对方波信号发生电路1进行使能控制，通过校准单元5能够分别对方波信号发生电路1、RC充放电电路2和电压转换电路3进行初始化预设与校准，所述水分检测电极8呈梳状设置，水分检测电极8的一端呈“王”字形设置，另一端套设在“王”字电极的外侧，且“王”字电极的横向空隙之间均设置有该端电极。
所述方波信号发生电路1为方波信号发射器6。
所述方波信号发射器6为精准100MHZ信号发生器。
所述RC充放电电路2包括调试电阻7和逻辑处理器9，所述方波信号发生器6的输出端串联调试电阻7后连接水分检测电极8的一端，水分检测电极8的另一端接地，所述逻辑处理器9的一输入端连接方波信号发生器6的输出端，另一输入端连接在调试电阻7与水分检测电极8之间。
所述水分检测电极8设置有4个，每个水分检测电极8上均设置有检测电路18。
所述电压转换电路3为运算放大器10、第一电阻11和第二电阻12，所述运算放大器10的一输入端与逻辑处理器9的输出端连接，另一输入端串联第一电阻11后接地，运算放大器10的输出端与运算放大器10上连接第一电阻11的输入端之间串联第二电阻12。
所述逻辑处理器9的输出端与运算放大器10的输入端之间串联有第三电阻13。
所述运算放大器10连接第三电阻13的输入端上连接有第一电容14，所述第一电容14的一端连接运算放大器10，另一端接地。
所述基准使能电源4包括外接电源15、第二电容16和使能控制器17，所述外界电源分别连接使能控制器17的电源端与使能端，所述第二电容16一端连接在外接电源15与使能控制器17之间，另一端接地。
所述外接电源15为2.5-5.5V的电压电源。
通过采用上述技术方案，能够快速对土壤进行水分湿度检测，提高直观水分监测效果，通过水分检测电极呈梳状设置，能够提高检测效率，通过4组检测电路和水分检测电极的设置，能够在不同的土壤深度情况下，对土壤内的水分进行检测，通过校准单元5的设置，能够对各个电路进行校准控制，避免了数据误差造成芯片输出的检测数据不准确，通过方波信号发射器6为精准100MHZ信号发生器的设置，能够提高输到电压信号的标准参数和检测时间调整，所述逻辑处理器9的设置，能够在水分检测电极8的输入信号与方波信号发射器6同步输入输出时，能够进行进出数据的输出，避免了外部电源的干扰，造成出现水分检测电极8产生检测信号的情况，通过第一电阻11和第二电阻12的设置，能够避免外部干扰信号对运算放大器10的输入输出端影响，通过第一电容14的设置，能够对逻辑处理器9输出的检测信号进行滤波操作，提高检测信号的稳定性，避免了检测信号的跳动造成输入运算放大器10的信号产生信号偏差，造成芯片输出的检测信息不准确，通过第二电容16的设置，能够对外接电源15进行电压稳定，提高了外接电源15的电源输入效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：包括检测电路和水分检测电极，所述检测电路包括方波信号发生电路、RC充放电电路和电压转换电路，所述方波信号发生电路输出规则方波，所述所述水分检测电极设置在土壤内，并连接RC充放电电路的输出端，RC充放电电路接收规则方波后通过水分检测电极对土壤内的水分进行电极检测后形成检测信号，所述电压转换电路连接水分检测电极，并接收检测信号后输出电压信号，检测电路内还设置有基准使能电源和校准单元，通过基准使能电源能够用于对方波信号发生电路进行使能控制，通过校准单元能够分别对方波信号发生电路、RC充放电电路和电压转换电路进行初始化预设与校准，所述水分检测电极呈梳状设置，水分检测电极的一端呈“王”字形设置，另一端套设在“王”字电极的外侧，且“王”字电极的横向空隙之间均设置有该端电极。
2.根据权利要求1所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述方波信号发生电路为方波信号发生器。
3.根据权利要求2所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述方波信号发生器为精准100MHZ信号发生器。
4.根据权利要求2所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述RC充放电电路包括调试电阻和逻辑处理器，所述方波信号发生器的输出端串联调试电阻后连接水分检测电极的一端，水分检测电极的另一端接地，所述逻辑处理器的一输入端连接方波信号发生器的输出端，另一输入端连接在调试电阻与水分检测电极之间。
5.根据权利要求4所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述水分检测电极设置有4个，每个水分检测电极上均设置有检测电路。
6.根据权利要求3所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述电压转换电路为运算放大器、第一电阻和第二电阻，所述运算放大器的一输入端与逻辑处理器的输出端连接，另一输入端串联第一电阻后接地，运算放大器的输出端与运算放大器上连接第一电阻的输入端之间串联第二电阻。
7.根据权利要求6所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述逻辑处理器的输出端与运算放大器的输入端之间串联有第三电阻。
8.根据权利要求7所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述运算放大器连接第三电阻的输入端上连接有第一电容，所述第一电容的一端连接运算放大器，另一端接地。
9.根据权利要求1所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述基准使能电源包括外接电源、第二电容和使能控制器，所述外界电源分别连接使能控制器的电源端与使能端，所述第二电容一端连接在外接电源与使能控制器之间，另一端接地。
10.根据权利要求9所述的基于TDR方式的四段土壤水分检测传感器，其特征在于：所述外接电源为2.5-5.5V的电压电源。
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