CN214668752U - 一种土壤ph值传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种土壤PH值传感器，包含主控电路、信号放大电路、RS485通信电路、电源电路，主控电路包括主控芯片STM8S005，信号放大电路包括放大器TP5532以及电压跟随器，TP5532的反向输入端连接接第一放大电阻的一端，第一放大电阻的另一端用于连接一根土壤PH探针，TP5532的同向输入端用于连接另一根土壤PH探针，且TP5532的同向输入端和所述第一放大电阻的另一端之间串接一输入分压电阻，电压跟随电路的输出端连接TP5532的同向输入端以输入3V的电压，TP5532的同向输入端和输出端直接连接第二放大电阻，同时，TP5532的输出端连接一信号输出电阻后连接至STM8S005的第15引脚；RS485通信电路与主控电路连接，电源电路用于进行供电。

Description

一种土壤PH值传感器

技术领域

本实用新型涉及土壤PH值监测技术领域，具体涉及一种及时准确获取PH值的土壤监测传感器。

背景技术

通常有两种方法测量水相溶液中的pH值，比色法和电位法。电位法是能够实现连续在线测量和过程监控的唯一方法，而且电位法可获得精确且结果可重复的pH值，pH电极测量的核心理论是能斯特方程。

电位分析法所用的电极被称为原电池。原电池是一个系统，它的作用是使化学反应能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势。此电动势由二个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极，它的电位与特定的离子活度有关；另一个半电池为参比半电池，通常称作参比电极，它一般是与测量溶液相通，并且与测量仪表相连。

土壤的监测在农业中是非常重要的一项内容，具有及时性、准确监测土壤数据对防止自然灾害存在重大的作用。实时监测土壤PH值、同时确保高精度、测试结果可靠性，免维护等特点对土壤PH值监测有重大的意义。

实用新型内容

为了及时性、准确监测土壤数据，防止自然灾害，本实用新型提供一种土壤PH值传感器。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种土壤PH值传感器，包含主控电路、信号放大电路、RS485通信电路、电源电路；

主控电路包括主控芯片STM8S005；

信号放大电路包括放大器TP5532以及电压跟随器，TP5532的反向输入端连接接第一放大电阻的一端，第一放大电阻的另一端用于连接一根土壤PH探针，TP5532的同向输入端用于连接另一根土壤PH探针，且TP5532的同向输入端和所述第一放大电阻的另一端之间串接一输入分压电阻，电压跟随电路的输出端连接TP5532的同向输入端以输入3V的电压，TP5532的同向输入端和输出端直接连接第二放大电阻，同时，TP5532的输出端连接一信号输出电阻后连接至STM8S005的第15引脚；

RS485通信电路与主控电路连接；

电源电路分别连接主控电路、信号放大电路、RS485通信电路，以提供输出为3.3V的供电。

进一步地，所述电压跟随电路包括运算放大器、第一分压电阻和第二分压电阻，运算放大器的反向输入端和输出端相连接，运算放大器的输出端连接至TP5532的同向输入端，第一分压电阻的一端连接所述电源电路的输出，另一端一方面与运算放大器的同向输入端连接，另一方面通过第二分压电阻接地，第二分压电阻与第一分压电阻的比值为10。

进一步地，所述RS485通信电路包括芯片SP3485，SP3485的第1、4引脚分别连接至STM8S005的第31、30引脚，SP3485的第2、3引脚一起连接至STM8S005的第24引脚，SP3485的第6、7引脚各自连接一个输出电阻后，作为RS485通信电路与外部的连接端子，且SP3485的第6引脚通过上拉电阻接3.3V，SP3485的第7引脚通过下拉电阻接地。

进一步地，所述电源电路包括二极管SS14、稳压二极管SMBJ28CA、输出稳压电容以及电源芯片LP2950-3.3，SS14的阳极接电源输入，阴极接LP2950-3.3的第1引脚，SMBJ28CA的阴极接SS14的阴极，SMBJ28CA的阳极和LP2950-3.3的第2引脚接地，LP2950-3.3的第2、3引脚之间串接所述输出稳压电容。

进一步地，所述第一放大电阻大小为5.1KΩ，所述第二放大电阻大小为22KΩ，所述输入分压电阻大小为5.1KΩ，所述信号输出电阻大小为2KΩ。

进一步地，STM8S005的第1引脚通过一大小为10KΩ的上拉电阻接3.3V电源。

进一步地，所述第二分压电阻与第一分压电阻的大小分别为100KΩ和10KΩ。

进一步地，所述输出稳压电容的大小为47μF。

进一步地，所述输出电阻的大小为51Ω，所述下拉电阻和所述上拉电阻大小均为47KΩ。

本实用新型的土壤PH值传感器，具有性能稳定、灵敏度高特点，测量范围广，成本低，非常适于土壤PH的测量，该土壤PH值传感器电路结构简单，响应速度快，提高了土壤PH测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例的主控电路和信号放大电路部分的电路原理图；

图2是本实用新型实施例的RS485通信电路和电源电路部分的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1和图2，图1是本实用新型实施例的主控电路和信号放大电路部分的电路原理图，图2是本实用新型实施例的RS485通信电路和电源电路部分的电路原理图。本实施例的土壤PH值传感器包含主控电路、信号放大电路、RS485通信电路、电源电路。

主控电路包括主控芯片STM8S005。

信号放大电路包括放大器TP5532以及电压跟随器，TP5532的反向输入端连接接第一放大电阻R3的一端，第一放大电阻R3的另一端用于连接一根土壤PH探针，TP5532的同向输入端用于连接另一根土壤PH探针，且TP5532的同向输入端和所述第一放大电阻R3的另一端之间串接一输入分压电阻R5，电压跟随电路的输出端连接TP5532的同向输入端以输入3V的电压，TP5532的同向输入端和输出端直接连接第二放大电阻R2，同时，TP5532的输出端连接一信号输出电阻R4后连接至STM8S005的第15引脚。STM8S005的第1引脚通过一大小为10KΩ的上拉电阻接3.3V电源。第一放大电阻R3大小为5.1KΩ，第二放大电阻R2大小为22KΩ，电路的放大倍数由第一放大电阻R3以及第二放大电阻R2决定，所述输入分压电阻R5大小为5.1KΩ，所述信号输出电阻R4大小为2KΩ。

电压跟随电路包括运算放大器u5B、第一分压电阻R11和第二分压电阻R12，运算放大器u5B的反向输入端和输出端相连接，运算放大器u5B的输出端连接至TP5532的同向输入端，第一分压电阻R11的一端连接所述电源电路的输出，另一端一方面与运算放大器u5B的同向输入端连接，另一方面通过第二分压电阻R12接地，第二分压电阻R12与第一分压电阻R11的比值为10。第二分压电阻R12与第一分压电阻R11的大小分别为100KΩ和10KΩ。

RS485通信电路与主控电路连接。RS485通信电路包括芯片SP3485，SP3485的第1、4引脚分别连接至STM8S005的第31、30引脚，SP3485的第2、3引脚一起连接至STM8S005的第24引脚，SP3485的第6、7引脚各自连接一个输出电阻R7、R9后，作为RS485通信电路与外部的连接端子，且SP3485的第6引脚通过上拉电阻R10接3.3V，SP3485的第7引脚通过下拉电阻R6接地。输出电阻R7、R9的大小为51Ω，下拉电阻R6和上拉电阻R10大小均为47KΩ。

电源电路分别连接主控电路、信号放大电路、RS485通信电路，以提供输出为3.3V的供电。电源电路包括二极管SS14、稳压二极管SMBJ28CA、输出稳压电容C7以及电源芯片LP2950-3.3，SS14的阳极接电源输入，阴极接LP2950-3.3的第1引脚，SMBJ28CA的阴极接SS14的阴极，SMBJ28CA的阳极和LP2950-3.3的第2引脚接地，LP2950-3.3的第2、3引脚之间串接所述输出稳压电容C7。输出稳压电容C7的大小为47μF。

本实用新型中，电源电路将外部提供的直流电进行电压转换，电路转换后给主控电路、信号放大电路、RS485通信电路供电；信号放大电路将两个不同材质的土壤PH电极探针在土壤中产生的原始信号进行处理，由于原电池效应，两个探针间会产生微弱的电动势，信号放大电路采集此电信号T1、T2通过输入分压电阻R5进行取样并将其放大；主控电路与信号放大电路相连，将信号放大电路输出的电信号做数值计算，可换算出当前土壤PH值，然后进行数据的存储与控制RS485通信电路进行传送；RS485通信电路与主控电路相连，将采集到测量值，通过RS485通信电路进行数据的传输。

以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种土壤PH值传感器，其特征在于，包含主控电路、信号放大电路、RS485通信电路、电源电路；

主控电路包括主控芯片STM8S005；

信号放大电路包括放大器TP5532以及电压跟随器，TP5532的反向输入端连接接第一放大电阻的一端，第一放大电阻的另一端用于连接一根土壤PH探针，TP5532的同向输入端用于连接另一根土壤PH探针，且TP5532的同向输入端和所述第一放大电阻的另一端之间串接一输入分压电阻，电压跟随电路的输出端连接TP5532的同向输入端以输入3V的电压，TP5532的同向输入端和输出端直接连接第二放大电阻，同时，TP5532的输出端连接一信号输出电阻后连接至STM8S005的第15引脚；

RS485通信电路与主控电路连接；

电源电路分别连接主控电路、信号放大电路、RS485通信电路，以提供输出为3.3V的供电。

2.根据权利要求1所述的土壤PH值传感器，其特征在于，所述电压跟随电路包括运算放大器、第一分压电阻和第二分压电阻，运算放大器的反向输入端和输出端相连接，运算放大器的输出端连接至TP5532的同向输入端，第一分压电阻的一端连接所述电源电路的输出，另一端一方面与运算放大器的同向输入端连接，另一方面通过第二分压电阻接地，第二分压电阻与第一分压电阻的比值为10。

3.根据权利要求1所述的土壤PH值传感器，其特征在于，所述RS485通信电路包括芯片SP3485，SP3485的第1、4引脚分别连接至STM8S005的第31、30引脚，SP3485的第2、3引脚一起连接至STM8S005的第24引脚，SP3485的第6、7引脚各自连接一个输出电阻后，作为RS485通信电路与外部的连接端子，且SP3485的第6引脚通过上拉电阻接3.3V，SP3485的第7引脚通过下拉电阻接地。

4.根据权利要求1所述的土壤PH值传感器，其特征在于，所述电源电路包括二极管SS14、稳压二极管SMBJ28CA、输出稳压电容以及电源芯片LP2950-3.3，SS14的阳极接电源输入，阴极接LP2950-3.3的第1引脚，SMBJ28CA的阴极接SS14的阴极，SMBJ28CA的阳极和LP2950-3.3的第2引脚接地，LP2950-3.3的第2、3引脚之间串接所述输出稳压电容。

5.根据权利要求1所述的土壤PH值传感器，其特征在于，所述第一放大电阻大小为5.1KΩ，所述第二放大电阻大小为22KΩ，所述输入分压电阻大小为5.1KΩ，所述信号输出电阻大小为2KΩ。

6.根据权利要求1所述的土壤PH值传感器，其特征在于，STM8S005的第1引脚通过一大小为10KΩ的上拉电阻接3.3V电源。

7.根据权利要求2所述的土壤PH值传感器，其特征在于，所述第二分压电阻与第一分压电阻的大小分别为100KΩ和10KΩ。

8.根据权利要求4所述的土壤PH值传感器，其特征在于，所述输出稳压电容的大小为47μF。

9.根据权利要求3所述的土壤PH值传感器，其特征在于，所述输出电阻的大小为51Ω，所述下拉电阻和所述上拉电阻大小均为47KΩ。

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