[发明专利]一种土壤湿度传感器

说明书

技术领域

本发明属于土壤水分测量技术领域，尤其涉及一种土壤湿度传感器。

背景技术

土壤湿度传感器是土壤水分检测中最常应用的检测设备。传统的土壤湿度传感器，主要由两大类：

一类是电阻型，通过测量电阻来间接反应土壤湿度，不能用于测量湿度值，其价格便宜，适用于定型测量，只能用于判断土壤是否需要浇水。

另一类是FDR型，其利用电磁脉冲原理、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，从而得到土壤容积含水量。FDR型土壤湿度传感器具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点，是一种不错的土壤湿度测定传感器，但是价格昂贵，不适于智能花盆等普通的产品。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种新型的土壤湿度传感器，其具有价格便宜，简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定、精度高的优点，应用范围广，适用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等领域，尤其适合于智能花盆等普通的产品。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种土壤湿度传感器，包括晶振激励信号，负载网络，鉴相器，低通滤波器和AD采集器，所述的晶振激励信号的输出端分别接负载网络和鉴相器，所述的负载网络接所述鉴相器，所述鉴相器再依次接低通滤波器和AD采集器。

作为优选，所述的晶振激励信号包括使能端、接地端、输出端和电源端，该晶振激励信号能产生激励信号，用于激励土壤负载。

作为优选，所述的负载网络为RC网络，由一个电阻和一台电容器组成，电容器连接两根探片，探片插入土壤测定土壤的电容。

作为优选，所述的鉴相器包括接地端、输出端、电源端和两个输入端，两个输入端各接晶振激励信号和负载网络，分别对激励信号和经过负载网络相移的信号进行鉴相。

作为优选，所述的低通滤波器包括：输入端，用于馈入占空比信号；输出端接AD采集器，用于馈入直流信号；电阻及电容元件，所述的电阻的一端连接输入端，电阻的另一端分别接输出端和电容元件，所述的电容元件接地，所述的AD采集器用于采集直流信号。

作为优选，所述的低通滤波器包括两个电阻及两个电容元件。

本发明提供的一种土壤湿度传感器，其工作原理为：利用土壤含水量的介电特性来测量土壤含水量。土壤中的水分越多，介电常数就越高，从而导致电容C越大。激励信号经过RC负载网络之后，必然会产生相移。通过使用鉴相器来比较激励原始信号和经过负载网相移之后的信号，就可以测出相移量。再通过低通滤波器，把鉴相器出来的相移量(表现为不同占空比的方波)转换成直流信号，方便AD采集器采集，便可测出土壤湿度。

本发明的土壤湿度传感器其具有价格便宜，简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定、精度高的优点，应用范围广，适用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等领域，尤其适合于智能花盆等普通的产品。

附图说明

图1是本发明的土壤湿度传感器的模块框图；

图2是本发明的土壤湿度传感器的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明。

实施例

如图1和图2所示的土壤湿度传感器包括晶振激励信号Y1，负载网络，鉴相器U1，低通滤波器和AD采集器，所述的晶振激励信号的输出端分别接负载网络和鉴相器，所述的负载网络接所述鉴相器，所述鉴相器再依次接低通滤波器和AD采集器。

所述的晶振激励信号包括使能端EN、接地端GND、输出端OUT和电源端VCC，该晶振激励信号能产生激励信号，用于激励土壤负载。

所述的负载网络为RC网络，由一个电阻R1和一台电容器组成，电容器连接两根探片6，探片插入土壤测定土壤的电容。

所述的鉴相器包括接地端GND、输出端Y、电源端VCC和两个输入端A和B，两个输入端A和B各接激励信号晶振和负载网络，分别对激励信号和经过负载网络相移的信号进行鉴相。

所述的低通滤波器包括：输入端，用于馈入占空比信号；输出端接AD采集器，用于馈入直流信号；两个电阻R2和R3及两个电容C3和C4元件；所述的电阻R1和电阻R2串联，所述的电阻R2一端连接输入端，电阻R3的另一端分别接输出端OUT，所述的电容C3接R2电阻的另一端，电容C3接地，所述电容C4接电阻R3的一端，电容C4接地，所述的AD采集器用于采集直流信号。

以上实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。