CN2389366Y

CN2389366Y - 直读式土壤盐分测定仪

Info

Publication number: CN2389366Y
Application number: CN 99242395
Authority: CN
Inventors: 李培德; 李争春
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-04
Filing date: 1999-09-04
Publication date: 2000-07-26
Anticipated expiration: 2009-09-04

Abstract

一种直读式土壤盐分测定仪,解决了目前土壤盐分测定仪器造价高、不精确,尤其不适合野外田间作业的缺陷,利用机壳、探头构成,在机壳上设显示器、电源开关,内设线路板,以单片机控制器作为中央控制电路,设时序控制器、正弦波振荡发生器、振荡强度控制器、滤波器、整流稳压器、模数转换电路及驱动器、显示电路、低压差电源供给线路,将探头拾取的土壤盐分含量信号送入线路,由单片机控制器协调各模块电路处理后送到显示器显示结果,结构简单,操作方便,便于携带,成本低,适合野外田间作业。

Description

直读式土壤盐分测定仪

本实用新型涉及测量装置，特别是应用于农业及农田水利中的直读式土壤盐分测定仪。

农业是国民经济的基础，农作物生长于土壤中，土壤含盐是制约作物产量的一个重要因子。我国广大的西北、华北以及东北地区，土壤含盐量较高，严重制约了作物的生长，因而有盐碱化因子的地区如何监测土壤盐分对作物选择，对症的农业、水利措施的制定都有很重要的意义，是促进高效农业的一种必要手段。传统的测量土壤含盐量的方法为化学分析法，即将被测土壤取出实验室，用蒸馏水将土壤中可溶盐溶解出来，再根据要分析的不同盐分采用定量滴定方法，得到含盐数量再累加得到土壤总含盐量，根据溶解液体所用的土壤重量，计算出土壤百分含盐量，如溶解物较多时，也可直接将水蒸发完，残留重量为含盐总量。这种方法最大的缺点就是不能在野外田间直接测量，实验室测定需时长，需要专业人员和专业技术，还需要一系列分析工具，实验结果也受多种因素制约，精度很难保证。

五十年代以来，一些分析仪器厂根据含盐溶液有导电特性，而电导率的大小和含盐量有一定的关系，先后制成电导率仪，在化学分析基础上得到土壤的含盐量与电导率的关系，得到计算公式，这个关系是比较稳定的，以后就省去麻烦，直接将特制测量电极置入置备好的含盐溶液中读取电导率，再用已知公式计算出土壤的含盐量，这种方法较先进，但无法在野外田间直接使用。

为了得到物质的化学成份，在分析领域里有著名的“色谱分析法”，也有专门的色谱分析仪，测量精度很高，但这是很精密的化学分析仪器，只能在实验室中使用，价格昂贵，操作更需专业人员，很难应用到农田水利一般部门，更不用说推广到广大农村使用。

为克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种结构简单、实用、成本低、易普及的可在野外田间直接使用的直读式土壤盐分测定仪。

以下为本实用新型的具体技术解决方案：

一种直读式土壤盐分测定仪，在机壳上设有显示器、电源开关K，探头上引出有探头引线与机壳上的导线接头相接，机壳内设置有线路板，其特征在于线路板上的电路连接包括时序控制器、正弦波振荡发生器、振荡强度控制器、滤波器、整流稳压器、模数转换电路、单片机控制器、驱动器、显示电路及低压差电源供给线路，单片机控制器以AT89C51芯片D1作为主CPU芯片，协调各控制器工作，低差差电源供给线路为各控制器及AT89C51芯片D1提供电源，显示电路与机壳上的显示器相连，转换数据显示在显示器上。

时序控制振荡器由4位双向移位寄存器构成，控制振荡器的两组数值，分时供给振荡器，产生两组振荡频率；正弦波振荡发生器由LM324芯片N3的8、9、10三脚组成文氏振荡器，振荡频率取决于电阻R9、R10和电容C10、C11的参数值，由时序控制器控制两组不同的值，产生第一和第二频率，通过电阻R8接到振荡强度控制器上，振荡强度控制器由LM324芯片N3的12、13、14三脚构成，控制振荡幅强度到统一的电平上，输送这个统一的电平到导线接头上；滤波器由LM324芯片N3的5、6、7脚和1、2、3脚组成变换及带通滤波线路，以去除杂波干扰，只允许原设计频率通过；整流稳压器由LM358芯片N4的5、6、7脚和两个反接的IN4148二极管V2、V3组成全波整流电路，把由电阻R17将前级送来的纯净频率交变信号变成平滑直流电平，即原交流电平的有效值；模数转换器由模数转换芯片ICL7135N5构成，将前述直流电平转换成数字量；驱动器由4组MC1453芯片D2、D3、D4、D5组成显示驱动电路，分别驱动液晶显示四位数字；显示器采用LCD853专用宽屏液晶显示板HI，显示计算结果；低压差电源供给线路由HT7251低压差集成块N1组成直流供电线路，采用9V迭层电池G1，由ICL7660芯片N2产生基准电压VEE输送到模数转换芯片ICL7135N5的1脚做基准转换。

由于本实用新型采用集成度高的单片微处理器及相关电路作为数据采集、计算、显示的主电路，因而可集成到结构较小的机壳内，方便携带，利于在野外田间直接测量，制造成本低，易普及。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型机壳及探头结构示意图。

图2为本实用新型电路模块示意图。

图3为本实用新型具体电路连线图。

图4为本实用新型土壤含盐量与土壤电阻关系曲线。

如图1所示，整个直读式土壤盐分测定仪，由机壳4、探头1构成，机壳4上设置显示器5、电源开关K，探头1直接深入土壤中进行数据采集，其上引出有探头引线16与机壳4上的导线接头2相接，机壳4内设置有线路板3，导线接头2与线路板3相接，线路板3为主控电路，其电路模块示意图如图2所示，包括时序控制器8、滤波器9、整流稳压器10、模数转换电路11、单片机控制器12、驱动器13、显示电路14及低压差电源供给线路15，具体电路连线图如图3所示，单片机控制器12以AT89C51芯片D1作为主CPU芯片，电容C6、C7及晶振G2组成晶振电路提供工作频率，电容C5、电阻R1构成复位电路提供复位信号，跳线器X3将21脚与电源VSS相接，整个单片机控制器12处理由各部分送来的数据，最终将结果送到显示电路14上。低压差电源供给线路15为各控制器及主CPU提供电源，它由HT7251低压差集成块N1组成直流供电线路，采用9V迭层电池G1，由ICL7660芯片N2产生基准电压VEE输出到模数转换电路11上，其上连有电源开关K，开关S1、电容C1、C2接于电源两端，电容C3接于ICL7660芯片N2的2、4脚上，其输出脚5上接有电容C4，电压VCC由其8脚输出，基准电压VEE由其5脚输出。时序控制器6由4位双向移位寄存器构成，控制振荡器的两组数值，分时供给振荡器，产生两组振荡频率，正弦波振荡发生器7由LM324芯片N3的8、9、10三脚组成文氏振荡器，振荡频率取决于电阻R9、R10和电容C10、C11的参数值，上述文氏振荡器上还有电阻R11、R12及接地端VSS，由时序控制器6控制两组不同的值，产生第一频率和第二频率，通过电阻R8接到振荡强度控制器8上，振荡强度控制器8由LM324芯片N3的12、13、14三脚构成，其上还接有可调电阻R6及电阻R7，共同控制振荡幅强度到统一电平上，并输送这个统一的电平到导线接头2上。滤波器9由LM324芯片N3的5、6、7脚和1、2、3脚组成变换及带通滤波线路，以去除杂波干扰，只允许原设计频率通过，上述线路中还连接有相应的电阻R13、R14、R15、R16及电容C8、C9，LM324芯片的5脚接地端VSS，4脚接电源VCC，11脚接基准电压VEE，由滤波器9处理过的频率信号经电阻R17到整流稳压器10，整流稳压器10由LM358芯片N4的5、6、7脚和两个反接的IN4148二极管V2、V3组成全波整流电路，把由电阻R17将前级送来的纯净频率交变信号变成平滑直流电平，即原交流电平的有效值，送到模数转换电路11中转换，整流稳压器10中与LM358芯片N4的5、6、7脚及反接的IN4148二极管V2、V3相接的还有相应的电容C12、C13、C17，电解电容C14、C15、C16，电阻R18、R19、R20、R21、R23、R24及可调电阻R22，接地端VSS接于电容C11、C17上。模数转换器6由模数转换芯片ICL7135N5构成，将前述交流电平有效值，即直流电平转换为数字量，其中电阻R2、R3、R5、LM385-1.2管V1及可调电阻R4为模数转换芯片ICL7135N5提供VREF+电压，基准电压VEE接于模数转换芯片ICL7135N5的V-端上，其4、5、6脚上接电容C18、C19及电阻R25，7、8脚上接电容C20，13、14、15、16脚接于AT89C51芯片D1的25、26、27、28脚上，25、26、27脚接于AT89C51芯片的24、12、22脚上，11脚接电源VCC，24脚接接地端GND。驱动器13由4组MC1453芯片D2、D3、D4、D5组成显示驱动电路，分别驱动液晶显示四位数字，显示电路14采用LCD853专用宽屏液晶显示板H1带动显示器5显示计算结果，信号来自于ATC89C51芯片D1的1、2、3、4、5、6、7、8脚上，模数转换芯片ICL7135N5的时钟输入脚22由MC14069UB芯片D6的1、2、3、4脚构成时钟输入信号，其频率由电阻R29、R30及电容C21决定。在MC1453芯片的6脚上也接有同步时钟信号，由MC14069UB芯片D6的10、11、12、13脚，与电阻R31、R32及电容C22构成的电路产生，此时钟信号经MC14069UB芯片D6的8、9端倒相，输出到ATC89C51芯片上，MC14069U芯片D6的5、6脚将LM358芯片的1、2、3脚构成的电路输出的信号反相后输出到ATC89C51芯片D1的23脚，上述处理电路中还包括有电阻R26、R27、R28，处理信号为经正弦波振荡发生器7处理过的信号。

整个直读式土壤盐分测定仪的电路测试原理遵从图4所示的土壤含盐量与土壤电阻关系曲线中所示的曲线。

Claims

1.一种直读式土壤盐分测定仪，在机壳(4)上设有显示器(5)、电源开关(K)，探头(1)上引出有探头引线(16)与机壳(4)上的导线接头(2)相接，机壳(4)内设置有线路板(3)，其特征在于线路板(3)上的电路连接包括时序控制器(6)、正弦波振荡发生器(7)、振荡强度控制器(8)、滤波器(9)、整流稳压器(10)、模数转换电路(11)、单片机控制器(12)、驱动器(13)、显示电路(14)及低压差电源供给线路(15)，单片机控制器(12)以AT89C51芯片(D1)作为主CPU芯片，协调各控制器工作，低差差电源供给线路(15)为各控制器及AT89C51芯片(D1)提供电源，显示电路(14)与机壳(4)上的显示器(5)相连，转换数据显示在显示器(5)上。

2.如权利要求1所述的直读式土壤盐分测定仪，其特征在于时序控制振荡器(6)由4位双向移位寄存器构成，控制振荡器的两组数值，分时供给振荡器，产生两组振荡频率；正弦波振荡发生器(7)由LM324芯片(N3)的8、9、10三脚组成文氏振荡器，振荡频率取决于电阻(R9、R10)和电容(C10、C11)的参数值，由时序控制器(6)控制两组不同的值，产生第一和第二频率，通过电阻(R8)接到振荡强度控制器(8)上，振荡强度控制器(8)由LM324芯片(N3)的12、13、14三脚构成，控制振荡幅强度到统一的电平上，输送这个统一的电平到导线接头(2)上；滤波器(9)由LM324芯片(N3)的5、6、7脚和1、2、3脚组成变换及带通滤波线路，以去除杂波干扰，只允许原设计频率通过；整流稳压器(10)由LM358芯片(N4)的5、6、7脚和两个反接的IN4148二极管(V2、V3)组成全波整流电路，把由电阻(R17)将前级送来的纯净频率交变信号变成平滑直流电平，即原交流电平的有效值；模数转换器(6)由模数转换芯片ICL7135(N5)构成，将前述直流电平转换成数字量；驱动器(13)由4组MC1453芯片(D2、D3、D4、D5)组成显示驱动电路，分别驱动液晶显示四位数字；显示器(15)采用LCD853专用宽屏液晶显示板(HI)，显示计算结果；低压差电源供给线路(15)由HT7251低压差集成块(N1)组成直流供电线路，采用9V迭层电池(G1)，由ICL7660芯片(N2)产生基准电压VEE输送到模数转换芯片ICL7135(N5)的1脚做基准转换。