CN205506114U - 土壤离子测试仪控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种土壤离子测试仪控制电路，包括微处理器、电源电路、离子传感器以及温度传感器，所述离子传感器通过第一信号放大电路与所述微处理器的第一信号输入端相连，所述温度传感器经过第二信号放大电路连接在所述微处理器的第二信号输入端，所述微处理器的输出端连接有信号发射电路，所述电源电路分别为所述微处理器、离子传感器以及温度传感器提供工作电源，所述微处理器从离子传感器与温度传感器获取检测的离子信息数据与温度信息数据，并通过信号发射电路进行无线上传。其显著效果是：电路结构简单，实现成本低，不仅了实现传统土壤离子检测的功能，而且还能够检测土壤环境的温度，并实现了将检测出的数据远程上传。
Description
技术领域
本实用新型涉及到土壤离子检测技术领域，具体地说，是一种土壤离子测试仪控制电路。
背景技术
随着近年来环保要求的提高，土壤质量和环境保护领域对土壤离子的关注越来越高。2015年5月28日，农业部、国家发改委、科技部等八部委联合发布《全国农业可持续发展规划(2015-2030)》，要求防治农田污染：全面加强农业面源污染防控，科学合理使用农业投入品，提高使用效率，减少农业内源性污染。
目前，农业领域土壤离子分析均为采样后到专业的实验室测试，不能即时获得结果，且分析程序繁琐；现在开展的测土配方施肥限于经费和人力，其取样代表性不够，且测得的是总养分，不是有效养分，影响了配方施肥的准确性；长期过量施肥会加深土壤污染。另一方面，土壤污染防治需要对污染状况和污染治理效果进行评估，评估的工具就是测试土壤中相关离子的浓度。目前市场上，测试土壤离子的设备基本为台式设备，不便于移动或携带，影响了现场特别是原位测量。
因此，需要开发出可现场原位测量、可将测量数据及时上传的土壤离子测试仪控制电路；另外，现有的离子测试仪仅能检测离子浓度，而离子浓度往往与温度有很大关联，因此在环境温度未知的情况下，离子检测仪获取的数据往往不够准确。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种土壤离子测试仪控制电路，该电路不仅能够实现传统土壤离子检测的功能，而且还能够检测土壤环境的温度，并将检测出的数据实现远程上传。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种土壤离子测试仪控制电路，其关键在于：包括微处理器、电源电路、离子传感器以及温度传感器，所述离子传感器通过第一信号放大电路与所述微处理器的第一信号输入端相连，所述温度传感器经过第二信号放大电路连接在所述微处理器的第二信号输入端，所述微处理器的输出端连接有信号发射电路，所述电源电路分别为所述微处理器、离子传感器以及温度传感器提供工作电源，所述微处理器从离子传感器与温度传感器获取检测的离子信息数据与温度信息数据，并通过信号发射电路进行无线上传；
所述信号发射电路包括信号发射天线，所述微处理器的发射电源输出端依次串接电感L7与电感L2后连接电容C8的一端，电容C8的另一端经电感L1与电阻R2后连接至所述信号发射天线，所述微处理器的第一天线接口连接至电感L7与电感L2的公共端，所述微处理器的第二天线接口连接至电感L2与电容C8的公共端，所述电容C8还经电容C9接地，所述电感L1与电阻R2的公共端和接地端之间并联有电容C10与电容C11，所述电阻R2与信号发射天线的公共端还经滤波电感L3后接地；
所述第一信号放大电路包括第一信号放大器U7与第二信号放大器U6，第一信号放大器U7的第一正相输入端连接离子传感器接口的正相端，第一信号放大器U7的第二正相输入端连接离子传感器接口的负相端，第一信号放大器U7的第一输出端与第一负相输入端接地，第一信号放大器U7的第二负相输入端接与其第二输出端连接，第一信号放大器U7的第二输出端经电阻R28连接到第二信号放大器U6的第一正相输入端，第二信号放大器U6的第二正相输入端经电阻R30接地，第二信号放大器U6的第一负相输入端经电阻R27后接地，第二信号放大器U6的第二负相输入端经电阻R25后接地，第二信号放大器U6的第一输出端输出离子数据至所述微处理器，第二信号放大器U6的第一输出端还串接电阻R24后与其第二负相输入端连接，第二信号放大器U6的第二输出端串接电阻R29后与其第二正相输入端连接，第二信号放大器U6的第二输出端还串接电阻R26后与其第一负相输入端连接；
所述第二信号放大电路包括第三信号放大器U4，第三信号放大器U4的第一正相输入端经电阻R19与电阻R15后连接工作电源，电阻R19与电阻R15的公共端连接至温度传感器接口的正相端，第三信号放大器U4的第一负相输入端经电阻R18与电阻R16后连接工作电源，电阻R18与电阻R16的公共端连接至温度传感器接口的负相端，第三信号放大器U4的第二正相输入端串接电阻R22后接地，第三信号放大器U4的第二负相输入端串接电阻R20后接地，第三信号放大器U4的第二负相输入端输出温度信号至所述微处理器的第二信号输入端，第三信号放大器U4的第一输出端经电阻R21后与其第二正相输入端连接。
在测试过程中，离子传感器检测土壤中的离子种类、浓度等，温度传感器检测当前土壤中的温度，然后分别转换成电压信号，并经过放大电路后送入微处理器进行AD转换，然后通过信号发射电路发送至后台数据处理中心。通过本电路不仅实现了传统土壤离子检测的功能，而且还能够检测土壤环境的温度，并将检测出的数据实现了无线远程上传。
进一步的，为了对微处理器的AD变换提供参考电平，在所述微处理器上还连接有参考电平电路，该参考电平电路包括参考电平转换芯片REF1，该参考电平转换芯片REF1的电压输入端连接外接直流电源，该参考电平转换芯片REF1的两个电源输出端串接后输出参考电平，所述参考电平转换芯片REF1的两个电源输出端串接后还经滤波电容C19后接地。
更进一步的描述是，在所述微处理器上还分别连接有三个信号指示灯，三个信号灯分别用于指示电源电路、离子传感器以及温度传感器的工作状态。
通过上述三个指示灯，能够准确掌控整个电路的工作状态，当某一部分出现故障时，能够及时排除，提高检测数据的准确性。
再进一步的描述是，所述电源电路包括电压转换芯片U5，该电压转换芯片U5的电压输入端接外接直流电源VCC，电压转换芯片U5的电压输出端输出工作电源VCC-OPA。
进一步的，所述微处理器采用ADR3420ARJZ-R7集成电路芯片，所述第一信号放大器U7、第二信号放大器U6以及第三信号放大器U4均采用AD8502运算放大器。
本实用新型的显著效果是：电路结构简单，实现成本低，不仅了实现传统土壤离子检测的功能，而且还能够检测土壤环境的温度，并实现了将检测出的数据远程上传。
附图说明
图1是本实用新型的电路结构框图；
图2是所述微处理器与信号发射电路的电路原理图；
图3是所述第一信号放大电路的电路原理图；
图4是所述第二信号放大电路的电路原理图；
图5是所述参考电平电路的电路原理图；
图6是所述电源电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
如图1所示，一种土壤离子测试仪控制电路，包括微处理器、电源电路、离子传感器以及温度传感器，所述离子传感器通过第一信号放大电路与所述微处理器的第一信号输入端相连，所述温度传感器经过第二信号放大电路连接在所述微处理器的第二信号输入端，所述微处理器的输出端连接有信号发射电路，所述电源电路分别为所述微处理器、离子传感器以及温度传感器提供工作电源，所述微处理器从离子传感器与温度传感器获取检测的离子信息数据与温度信息数据，并通过信号发射电路进行无线上传。
本实施例中，作为优选，所述微处理器采用ADR3420ARJZ-R7集成电路芯片，所述第一信号放大器U7、第二信号放大器U6以及第三信号放大器U4均采用AD8502运算放大器，所述参考电平转换芯片REF1采用nRF51822蓝牙芯片，所述电压转换芯片U5采用LM1117MP-3.3稳压芯片。
参见附图2，所述信号发射电路包括信号发射天线，所述微处理器的发射电源输出端VDD-PA依次串接电感L7与电感L2后连接电容C8的一端，电容C8的另一端经电感L1与电阻R2后连接至所述信号发射天线，所述微处理器的第一天线接口ANT1连接至电感L7与电感L2的公共端，所述微处理器的第二天线接口ANT2连接至电感L2与电容C8的公共端，所述电容C8还经电容C9接地，所述电感L1与电阻R2的公共端和接地端之间并联有电容C10与电容C11，所述电阻R2与信号发射天线的公共端还经滤波电感L3后接地。
从图2中还可以看出，在所述微处理器的工作电压输入端VDD连接有第一发光二极管D1，在所述微处理器的第一信号输入端P0.02连接有第二发光二极管D2，在所述微处理器的第二信号输入端P0.03连接有第三发光二极管D3，三个发光二极管分别用于指示电源电路、温度传感器以及离子传感器的工作状态。
参见附图3，所述第一信号放大电路包括第一信号放大器U7与第二信号放大器U6，第一信号放大器U7的第一正相输入端连接离子传感器接口P5的正相端，第一信号放大器U7的第二正相输入端连接离子传感器接口P5的负相端，第一信号放大器U7的第一输出端与第一负相输入端接地，第一信号放大器U7的第二负相输入端接与其第二输出端连接，第一信号放大器U7的第二输出端经电阻R28连接到第二信号放大器U6的第一正相输入端，第二信号放大器U6的第二正相输入端经电阻R30接地，第二信号放大器U6的第一负相输入端经电阻R27后接地，第二信号放大器U6的第二负相输入端经电阻R25后接地，第二信号放大器U6的第一输出端输出离子数据至所述微处理器的第一信号输入端P0.03，第二信号放大器U6的第一输出端还串接电阻R24后与其第二负相输入端连接，第二信号放大器U6的第二输出端串接电阻R29后与其第二正相输入端连接，第二信号放大器U6的第二输出端还串接电阻R26后与其第一负相输入端连接。通过上述电路，将离子传感器的电压信号变换成适合ARM芯片进行A/D变换的信号。
参见附图4，所述第二信号放大电路包括第三信号放大器U4，第三信号放大器U4的第一正相输入端经电阻R19与电阻R15后连接工作电源，电阻R19与电阻R15的公共端连接至温度传感器接口P4的正相端，第三信号放大器U4的第一负相输入端经电阻R18与电阻R16后连接工作电源，电阻R18与电阻R16的公共端连接至温度传感器接口P4的负相端，第三信号放大器U4的第二正相输入端串接电阻R22后接地，第三信号放大器U4的第二负相输入端串接电阻R20后接地，第三信号放大器U4的第二负相输入端输出温度信号至所述微处理器的第二信号输入端P0.02，第三信号放大器U4的第一输出端经电阻R21后与其第二正相输入端连接。通过上述电路，将温度传感器的电压信号变换成适合ARM芯片进行A/D变换的信号。
参见附图5，在所述微处理器上还连接有参考电平电路，该参考电平电路包括参考电平转换芯片REF1，该参考电平转换芯片REF1的电压输入端连接外接直流电源，该参考电平转换芯片REF1的两个电源输出端串接后输出参考电平值微处理器的P0.00引脚，所述参考电平转换芯片REF1的两个电源输出端串接后还经滤波电容C19后接地。
参见附图6，所述电源电路包括电压转换芯片U5，该电压转换芯片U5的电压输入端接外接直流电源VCC，电压转换芯片U5的电压输出端输出工作电源VCC-OPA。
在测试过程中，离子传感器检测土壤中的离子种类、浓度等，温度传感器检测当前土壤中的温度，然后分别转换成电压信号，并经过放大电路后送入微处理器进行AD转换，然后通过信号发射电路发送至后台数据处理中心。本电路不仅实现了传统土壤离子检测的功能，而且还能够检测土壤环境的温度，并将检测出的数据实现了无线远程上传。
Claims (5)
1.一种土壤离子测试仪控制电路，其特征在于：包括微处理器、电源电路、离子传感器以及温度传感器，所述离子传感器通过第一信号放大电路与所述微处理器的第一信号输入端相连，所述温度传感器经过第二信号放大电路连接在所述微处理器的第二信号输入端，所述微处理器的输出端连接有信号发射电路，所述电源电路分别为所述微处理器、离子传感器以及温度传感器提供工作电源，所述微处理器从离子传感器与温度传感器获取检测的离子信息数据与温度信息数据，并通过信号发射电路进行无线上传；
所述信号发射电路包括信号发射天线，所述微处理器的发射电源输出端依次串接电感L7与电感L2后连接电容C8的一端，电容C8的另一端经电感L1与电阻R2后连接至所述信号发射天线，所述微处理器的第一天线接口连接至电感L7与电感L2的公共端，所述微处理器的第二天线接口连接至电感L2与电容C8的公共端，所述电容C8还经电容C9接地，所述电感L1与电阻R2的公共端和接地端之间并联有电容C10与电容C11，所述电阻R2与信号发射天线的公共端还经滤波电感L3后接地；
所述第一信号放大电路包括第一信号放大器U7与第二信号放大器U6，第一信号放大器U7的第一正相输入端连接离子传感器接口的正相端，第一信号放大器U7的第二正相输入端连接离子传感器接口的负相端，第一信号放大器U7的第一输出端与第一负相输入端接地，第一信号放大器U7的第二负相输入端接与其第二输出端连接，第一信号放大器U7的第二输出端经电阻R28连接到第二信号放大器U6的第一正相输入端，第二信号放大器U6的第二正相输入端经电阻R30接地，第二信号放大器U6的第一负相输入端经电阻R27后接地，第二信号放大器U6的第二负相输入端经电阻R25后接地，第二信号放大器U6的第一输出端输出离子数据至所述微处理器，第二信号放大器U6的第一输出端还串接电阻R24后与其第二负相输入端连接，第二信号放大器U6的第二输出端串接电阻R29后与其第二正相输入端连接，第二信号放大器U6的第二输出端还串接电阻R26后与其第一负相输入端连接；
所述第二信号放大电路包括第三信号放大器U4，第三信号放大器U4的第一正相输入端经电阻R19与电阻R15后连接工作电源，电阻R19与电阻R15的公共端连接至温度传感器接口的正相端，第三信号放大器U4的第一负相输入端经电阻R18与电阻R16后连接工作电源，电阻R18与电阻R16的公共端连接至温度传感器接口的负相端，第三信号放大器U4的第二正相输入端串接电阻R22后接地，第三信号放大器U4的第二负相输入端串接电阻R20后接地，第三信号放大器U4的第二负相输入端输出温度信号至所述微处理器的第二信号输入端，第三信号放大器U4的第一输出端经电阻R21后与其第二正相输入端连接。
2.根据权利要求1所述的土壤离子测试仪控制电路，其特征在于：在所述微处理器上还连接有参考电平电路，该参考电平电路包括参考电平转换芯片REF1，该参考电平转换芯片REF1的电压输入端连接外接直流电源，该参考电平转换芯片REF1的两个电源输出端串接后输出参考电平，所述参考电平转换芯片REF1的两个电源输出端串接后还经滤波电容C19后接地。
3.根据权利要求1或2所述的土壤离子测试仪控制电路，其特征在于：在所述微处理器上还分别连接有三个信号指示灯，三个信号灯分别用于指示电源电路、离子传感器以及温度传感器的工作状态。
4.根据权利要求1所述的土壤离子测试仪控制电路，其特征在于：所述电源电路包括电压转换芯片U5，该电压转换芯片U5的电压输入端接外接直流电源VCC，电压转换芯片U5的电压输出端输出工作电源VCC-OPA。
5.根据权利要求1所述的土壤离子测试仪控制电路，其特征在于：所述微处理器采用ADR3420ARJZ-R7集成电路芯片，所述第一信号放大器U7、第二信号放大器U6以及第三信号放大器U4均采用AD8502运算放大器。
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