CN111398372A - 一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，包括板载水分检测探头、检测模块、机壳、无线模块和电池，所述机壳由上壳体、下壳体和顶盖组成，所述上壳体与下壳体通过螺钉进行连接固定，所述螺钉设置为四个，所述下壳体呈矛形，所述顶盖固定安装在上壳体的顶部，所述电池安装在上壳体的内部，所述电池的底部设置有电池固定座，所述电池固定座的下部设置有电池连接线，所述电池与顶盖之间设置有安装在上壳体内部的无线模块，所述顶盖的顶部安装有霍尔开关，所述下壳体的一侧开设有窗口，所述板载水分检测探头安装在该窗口处；本发明使用寿命长，不容易损坏，采用66MHz的FDR频率，在保证检测精度的同时能够减小成本。

Description

一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置
技术领域
本发明属于土壤水分检测技术领域，具体涉及一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置。
背景技术
土壤水分检测仪器是精准农业用品，特别是室内大棚的土壤墒情检测，为实现自动化灌溉系统提供土壤含水量数据。市场上的土壤水分检测仪大多分为2种，其设计特点和存在的缺陷如下：
1、带有1～3个长条型水分探头的设计方案。对探头使用有特殊要求，长时间多次使用容易损坏，甚至需要专业人员协助布设。
2、检测电路模块工作频率一般为100MHz以上甚至更高到1GHz，电路设计成本高，但并未对检测精度有明显的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，包括板载水分检测探头、检测模块、机壳、无线模块和电池，所述机壳由上壳体、下壳体和顶盖组成，所述上壳体与下壳体通过螺钉进行连接固定，所述螺钉设置为四个，所述下壳体呈矛形，所述顶盖固定安装在上壳体的顶部，所述电池安装在上壳体的内部，所述电池的底部设置有电池固定座，所述电池固定座的下部设置有电池连接线，所述电池与顶盖之间设置有安装在上壳体内部的无线模块，所述顶盖的顶部安装有霍尔开关，所述下壳体的一侧开设有窗口，所述板载水分检测探头安装在该窗口处，且板载水分检测探头与下壳体的连接位置通过胶水进行密封，所述下壳体的内部安装有检测模块，所述检测模块通过连接器与板载水分检测探头电性连接，所述电池连接线与检测模块电性连接。
优选的，所述板载水分检测探头由探针、探针连接线和探针安装板组成，探针安装板由五层PCB板叠加而成，探针连接线设置在探针安装板的内部，探针固定在探针安装板上并与探针连接线连接，且探针与探针安装板的连接位置通过防水胶进行密封。
优选的，所述探针设置为两根，且探针的耦合电容值设计在20pF。
优选的，所述检测模块由型号为STM32F030C8T6的嵌入式MCU、型号为TMP112AIDRLR的温度检测模块和水分检测模块组成。
优选的，所述水分检测模块为土壤水分传感器，所述检测模块的载频为66MHz。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)使用寿命长，不容易损坏。
(2)采用66MHz的FDR频率，在保证检测精度的同时能够减小成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明的整体内部结构示意图；
图2为本发明的板载水分检测探头结构示意图；
图3为本发明的检测模块、板载水分检测探头和无线模块的连接结构示意图；
图4为本发明的检测模块电路图；
图5为本发明的33M、66M、132M频率下的采集精度曲线图；
图6为本发明的web网页图；
图7为本发明的可视化窗口图；
图中：1、板载水分检测探头；2、检测模块；3、霍尔开关；4、上壳体；5、下壳体；6、顶盖；7、螺钉；8、无线模块；9、电池；10、电池固定座；11、电池连接线；12、连接器；1-1、探针；1-2、探针连接线；1-3、探针安装板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，包括板载水分检测探头1、检测模块2、机壳、无线模块8和电池9，机壳由上壳体4、下壳体5和顶盖6组成，上壳体4与下壳体5通过螺钉7进行连接固定，螺钉7设置为四个，下壳体5呈矛形，顶盖6固定安装在上壳体4的顶部，电池9安装在上壳体4的内部，电池9的底部设置有电池固定座10，电池固定座10的下部设置有电池连接线11，电池9与顶盖6之间设置有安装在上壳体4内部的无线模块8，顶盖6的顶部安装有霍尔开关3，下壳体5的一侧开设有窗口，板载水分检测探头1安装在该窗口处，且板载水分检测探头1与下壳体5的连接位置通过胶水进行密封，下壳体5的内部安装有检测模块2，检测模块2通过连接器12与板载水分检测探头1电性连接，电池连接线11与检测模块2电性连接。
本实施例中，优选的，板载水分检测探头1由探针1-1、探针连接线1-2和探针安装板1-3组成，探针安装板1-3由五层PCB板叠加而成，探针连接线1-2设置在探针安装板1-3的内部，探针1-1固定在探针安装板1-3上并与探针连接线1-2连接，且探针1-1与探针安装板1-3的连接位置通过防水胶进行密封。
本实施例中，优选的，探针1-1设置为两根，且探针1-1的耦合电容值设计在20pF。
本实施例中，优选的，检测模块2由型号为STM32F030C8T6的嵌入式MCU、型号为TMP112AIDRLR的温度检测模块和水分检测模块组成。
本实施例中，优选的，水分检测模块为土壤水分传感器，检测模块2的载频为66MHz。
本发明的工作原理及使用流程：本发明的的板载水分检测探头1的探针安装板1-3由五层PCB板叠加而成，用表层的FR-4PCB板基材作为保护壳，可以有效的防止本发明内部进水而损坏的问题，探针1-1往探针安装板1-3内走线，探针1-1的耦合电容值设计在20pF，且探针1-1与探针安装板1-3的连接位置通过防水胶进行密封，既保证了检测数据的准确，又能很好的保护探针1-1，本发明多次对比33M、66M、132M频率下的采集精度曲线，结合产品成本等，最终将检测模块2的工作频率设置在66M，检测模块2的电路采用倍率IC(Si51214)，把型号为STM32F030C8T6的嵌入式MCU发出的基准频率倍频到66MHz，然后驱动U12逻辑门缓冲器和U非门缓冲器，分4路后给到MCU_ADC进行采样，其中MCU_ADC1和MCU_ADC4为不受干扰的信号，ADC采样后作为标准值，MCU_ADC2和MCU_ADC3为环境水分不同的情况下，受到板载探头干扰值，其作为判断环境水分的采集值，使最终的测量精度提高到±3％，达到了市场前沿标准，型号为STM32F030C8T6的嵌入式MCU驱动型号为TMP112AIDRLR的温度检测模块来采集土壤温度，并基于并基于FDR频域测试法原理，采用倍频IC Si51214产生66M的电磁脉冲、根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数(ε),从而得到土壤容积含水量(θv)，之后嵌入式MCU通过驱动无线模块8(型号为SARA-U201的3G/GPRS模块)，把采集的数据上传到云端数据中心，云端物联网大数据中心对所有的检测仪器数据进行分析和可视化处理，并通过可视化web网页或App窗口对使用者进行分析和展示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，包括板载水分检测探头(1)、检测模块(2)、机壳、无线模块(8)和电池(9)，其特征在于：所述机壳由上壳体(4)、下壳体(5)和顶盖(6)组成，所述上壳体(4)与下壳体(5)通过螺钉(7)进行连接固定，所述螺钉(7)设置为四个，所述下壳体(5)呈矛形，所述顶盖(6)固定安装在上壳体(4)的顶部，所述电池(9)安装在上壳体(4)的内部，所述电池(9)的底部设置有电池固定座(10)，所述电池固定座(10)的下部设置有电池连接线(11)，所述电池(9)与顶盖(6)之间设置有安装在上壳体(4)内部的无线模块(8)，所述顶盖(6)的顶部安装有霍尔开关(3)，所述下壳体(5)的一侧开设有窗口，所述板载水分检测探头(1)安装在该窗口处，且板载水分检测探头(1)与下壳体(5)的连接位置通过胶水进行密封，所述下壳体(5)的内部安装有检测模块(2)，所述检测模块(2)通过连接器(12)与板载水分检测探头(1)电性连接，所述电池连接线(11)与检测模块(2)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，其特征在于：所述板载水分检测探头(1)由探针(1-1)、探针连接线(1-2)和探针安装板(1-3)组成，探针安装板(1-3)由五层PCB板叠加而成，探针连接线(1-2)设置在探针安装板(1-3)的内部，探针(1-1)固定在探针安装板(1-3)上并与探针连接线(1-2)连接，且探针(1-1)与探针安装板(1-3)的连接位置通过防水胶进行密封。
3.根据权利要求2所述的一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，其特征在于：所述探针(1-1)设置为两根，且探针(1-1)的耦合电容值设计在20pF。
4.根据权利要求1所述的一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，其特征在于：所述检测模块(2)由型号为STM32F030C8T6的嵌入式MCU、型号为TMP112AIDRLR的温度检测模块和水分检测模块组成。
5.根据权利要求4所述的一种具有66MHz载频检测模块的土壤水分检测装置，其特征在于：所述水分检测模块为土壤水分传感器，所述检测模块(2)的载频为66MHz。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6215317B1 (en) * 1999-04-27 2001-04-10 Purdue Research Foundation Method and apparatus for measuring in-place density and moisture content
KR20070091255A (ko) * 2007-08-21 2007-09-10 서인원 화분의 습도 센서
CN202693575U (zh) * 2012-04-19 2013-01-23 兰州大学 一种用于土层湿陷性判定的测试装置
CN204989088U (zh) * 2015-04-21 2016-01-20 国家海洋局第一海洋研究所 一种土壤水分传感器
CN105866177A (zh) * 2016-03-30 2016-08-17 中国农业大学 一种基于时域传输的土壤水分测量的土壤探针
CN205808985U (zh) * 2016-04-28 2016-12-14 浙江托普云农科技股份有限公司 一种新型一体土壤温湿度传感器
CN206289638U (zh) * 2016-12-14 2017-06-30 三峡大学 利用太阳能降低坡体含水率的装置
CN106970122A (zh) * 2017-05-02 2017-07-21 中国水利水电科学研究院 一种用于土壤水分测量的打孔及测量一体装置
CN206523504U (zh) * 2017-02-15 2017-09-26 江苏国苏检测有限公司 一种土壤温湿度检测取样一体仪
CN206945690U (zh) * 2017-07-27 2018-01-30 山东工商学院 一种土壤环境检测装置
CN207895681U (zh) * 2018-03-22 2018-09-21 海南省农业科学院植物保护研究所 一种农用多功能指示装置
CN109828004A (zh) * 2019-02-20 2019-05-31 嘉兴勤慎智能技术有限公司 一种土壤检测用湿度传感器
US10337159B2 (en) * 2016-06-23 2019-07-02 The Texas A&M University System Vis-NIR equipped soil penetrometer

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6215317B1 (en) * 1999-04-27 2001-04-10 Purdue Research Foundation Method and apparatus for measuring in-place density and moisture content
KR20070091255A (ko) * 2007-08-21 2007-09-10 서인원 화분의 습도 센서
CN202693575U (zh) * 2012-04-19 2013-01-23 兰州大学 一种用于土层湿陷性判定的测试装置
CN204989088U (zh) * 2015-04-21 2016-01-20 国家海洋局第一海洋研究所 一种土壤水分传感器
CN105866177A (zh) * 2016-03-30 2016-08-17 中国农业大学 一种基于时域传输的土壤水分测量的土壤探针
CN205808985U (zh) * 2016-04-28 2016-12-14 浙江托普云农科技股份有限公司 一种新型一体土壤温湿度传感器
US10337159B2 (en) * 2016-06-23 2019-07-02 The Texas A&M University System Vis-NIR equipped soil penetrometer
CN206289638U (zh) * 2016-12-14 2017-06-30 三峡大学 利用太阳能降低坡体含水率的装置
CN206523504U (zh) * 2017-02-15 2017-09-26 江苏国苏检测有限公司 一种土壤温湿度检测取样一体仪
CN106970122A (zh) * 2017-05-02 2017-07-21 中国水利水电科学研究院 一种用于土壤水分测量的打孔及测量一体装置
CN206945690U (zh) * 2017-07-27 2018-01-30 山东工商学院 一种土壤环境检测装置
CN207895681U (zh) * 2018-03-22 2018-09-21 海南省农业科学院植物保护研究所 一种农用多功能指示装置
CN109828004A (zh) * 2019-02-20 2019-05-31 嘉兴勤慎智能技术有限公司 一种土壤检测用湿度传感器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
戴宇培: "土壤温湿度传感器及其数据采集系统设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *
李晓东 等: "基于太阳能的无线土壤水分传感器的研制", 《农业工程学报》 *

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