一种土壤水分采集系统技术方案

本发明专利技术的一种土壤水分采集系统，采样调理电路接收现场土壤水分传感器采集的土壤水分信息,经限幅放大电路放大、稳压电路稳压，采样保持电路保持、晶闸管P1导通后传送到控制器；插值补偿电路通过光电耦合器U1的导通截止状态判断稳压后电压是否缺失，缺失时，上周期采样保持电压补偿到限幅放大后电压，避免控制器因数据缺失影响数据分析、预测的精度；周期调节电路由定时电路的定时时长控制，一方面由控制器根据植物生长周期触发晶闸管VTL2‑VTL4导通控制，另一方面由积分器计算出土壤水分信息的变化率控制，进一步提高控制器监测的及时性；中断请求电路用于定时电路的定时到达时，向控制器发出中断请求，同时三极管Q5截止，延时触发晶闸管P1导通。

A soil moisture collection system

【技术实现步骤摘要】
一种土壤水分采集系统
本专利技术涉及农业科学
，特别是涉及一种土壤水分采集系统。
技术介绍
土壤水分是影响农作物生长的重要因素之一，它与农作物的生长状况密切相关，在精细农业生产中，需要长期监测和及时获取土壤中的水分含量信息，并结合气象通讯模块传输过来的预测降雨量信息，以实现精准灌溉，从而达到既能满足农作物的生理需水要求，又不造成水资源的浪费，目前通过型号为FDS-100型探头进行土壤水分采集，通过自带的网络通讯接口通过有线或无线的方式传输到控制器，控制器根据植物生长周期预设的采样周期来接收信息，采样周期过长或过短会造成监测信息量大或监测不及时的问题，同时传输过程中受各种因素的影响会使信号衰减、畸变缺失，需对接收的信号进行调理。所以本专利技术提供一种新的方案来解决此问题。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的在于提供一种土壤水分采集系统，能实时调节控制器的采样周期，并对信号进行放大、缺失值补偿处理。其解决的技术方案是，包括土壤水分采集模块、气象通讯模块、定时模块、灌溉驱动模块、控制器，所述控制器根据土壤水分采集模块采集的土壤水分信息、气象通讯模块传输过来的预测降雨量信息，控制植物的灌溉，其特征在于，所述土壤水分采集模块和控制器之间还连接有采样调理电路、插值补偿电路、中断请求电路、周期调节电路，所述采样调理电路接收现场土壤水分传感器采集的土壤水分信息,首先经运算放大器AR1为核心的限幅放大电路放大,再经三极管Q2、三极管Q3、光电耦合器为核心组成的稳压电路稳压，最后经MOS管T1、运算放大器AR3为核心的采样保持电路保持、晶闸管P1导通后传送到控制器；所述插值补偿电路通过光电耦合器U1的导通截止状态判断稳压电路稳压后电压是否缺失，缺失时，光电耦合器U1的截止，三极管Q1导通，上周期采样保持电压经滤波、二极管D2单向导电后补偿到限幅放大电路输出端；所述周期调节电路由芯片U1为核心的定时电路的定时时长控制，定时电路的定时时长一方面由控制器根据植物生长周期触发晶闸管VTL2-VTL4导通控制，另一方面由三极管Q6、三极管Q7计算出控制器根据植物生长周期给出的适宜湿度与土壤水分信息差值，差值再经运算放大器AR2为核心的积分器计算出土壤水分信息的变化率控制；所述中断请求电路用于定时电路的定时到达时，触发三极管Q4导通，三极管Q4的集电极由高变低，向控制器发出中断请求，同时三极管Q5截止，电阻R22和电容C7延时触发晶闸管P1导通，使保持后信息传送到控制器。本专利技术的有益效果是：1，现场土壤水分传感器采集的土壤水分信息,经限幅放大、稳压，采样保持后传送到控制器，采样周期由控制器根据植物生长周期控制，并由控制器根据植物生长周期给出的适宜湿度与土壤水分信息差值，再经积分器计算出土壤水分信息的变化率进一步修正，允许采样时，中断请求电路向控制器发出中断请求，使保持后信息传送到控制器，进一步提高控制器监测的及时性；2，通过光电耦合器U1的导通截止状态判断稳压电路稳压后电压是否缺失，信号缺失时，上周期采样保持电压经电阻R23、电容C6滤波、二极避免控制器因数据缺失影响数据分析、预测的精度，以提高精准灌溉管D2单向导电后补偿到限幅放大电路输出端，以此进行预处理补偿，。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的电路原理图。具体实施方式有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考附图1至图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。下面将参照附图描述本专利技术的各示例性的实施例。一种土壤水分采集系统，包括土壤水分采集模块、气象通讯模块、定时模块、灌溉驱动模块、控制器，所述控制器根据土壤水分采集模块采集的土壤水分信息、气象通讯模块传输过来的预测降雨量信息，控制植物的灌溉，所述土壤水分采集模块和控制器之间还连接有采样调理电路、插值补偿电路、中断请求电路、周期调节电路，所述采样调理电路接收现场土壤水分传感器采集的土壤水分信息,首先经运算放大器AR1为核心的限幅放大电路放大,再经三极管Q2、三极管Q3、光电耦合器组成的稳压电路稳压，最后经MOS管T1、运算放大器AR3为核心的采样保持电路保持、晶闸管P1导通后传送到控制器；所述插值补偿电路通过光电耦合器U1的导通截止状态判断稳压电路稳压后电压是否缺失，缺失时，光电耦合器U1的截止，三极管Q1导通，上周期采样保持电压经滤波、二极管D2单向导电后补偿到限幅放大电路输出端；所述周期调节电路由芯片U1为核心的定时电路的定时时长控制，定时电路的定时时长一方面由控制器根据植物生长周期触发晶闸管VTL2-VTL4导通控制，另一方面由三极管Q6、三极管Q7计算出控制器根据植物生长周期给出的适宜湿度与土壤水分信息差值，差值再经运算放大器AR2为核心的积分器计算出土壤水分信息的变化率控制；所述中断请求电路用于定时电路的定时到达时，触发三极管Q4导通，三极管Q4的集电极由高变低，向控制器发出中断请求，同时三极管Q5截止，电阻R22和电容C7延时触发晶闸管P1导通，使保持后信息传送到控制器。在上述技术方案中，所述采样调理电路接收现场土壤水分传感器采集的土壤水分信息,首先经二极管D1单向导电后进入运算放大器AR1、电阻R1-电阻R3、反向串联的稳压管Z1、Z2组成的限幅放大电路放大，限幅放大后的电压由稳压管Z1、Z2的稳压值决定，此处设为0.3V-5V，通过电感L2和电容C2滤波后进入三极管Q2、三极管Q3、光电耦合器U2、电阻R5-电阻R8、电阻R30、三极管Q5、稳压管Z3组成的稳压电路稳压，具体的三极管Q2、三极管Q3为调整管，电阻R6、电阻R7组成采样电路对调整管输出的电压采样，三极管Q5、Q10进行比较，比较电压小时，靠电解电容E1进行稳压，比较电压大时，上下波动高于0.3V时，经三极管Q5或Q10放大，改变光电耦合器U2的输入端引脚1、引脚2电压差，光电耦合器U2的输出端引脚3、引脚4输出电压反馈到调整管进行调压，以此输出稳定的电压，最后经MOS管T1、运算放大器AR3、电阻R13、电容C3组成的采样保持电路保持、晶闸管P1导通后传送到控制器，包括二极管D1，二极管D1的正极连接土壤水分传感器输出的0-5V土壤水分信息，二极管D1的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别连接运算放大器AR1的同相输入端、电阻R3的一端、稳压管Z1的正极，运算放大器AR1的反相输入端通过电阻R2连接地，稳压管Z1的负极连接稳压管Z2的负极，稳压管Z2的正极分别连接电阻R3的一端、运算放大器AR1的输出端、电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接接地电容C2的一端、电阻R5的一端、三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极，三极管Q2的发射极分别连接接地电解电容E1的正极、MOS管T1的源极、电阻R6的一端、光电耦合器U2的引脚3，电阻R6的另一端分别连接接地电阻R7的一端、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤水分采集系统，包括土壤水分采集模块、气象通讯模块、定时模块、灌溉驱动模块、控制器，所述控制器根据土壤水分采集模块采集的土壤水分信息、气象通讯模块传输过来的预测降雨量信息，控制植物的灌溉，其特征在于，所述土壤水分采集模块和控制器之间还连接有采样调理电路、插值补偿电路、中断请求电路、周期调节电路，所述采样调理电路接收现场土壤水分传感器采集的土壤水分信息,首先经运算放大器AR1为核心的限幅放大电路放大,再经三极管Q2、三极管Q3、光电耦合器为核心组成的稳压电路稳压，最后经MOS管T1、运算放大器AR3为核心的采样保持电路保持、晶闸管P1导通后传送到控制器；/n所述插值补偿电路通过光电耦合器U1的导通截止状态判断稳压电路稳压后电压是否缺失，缺失时，光电耦合器U1的截止，三极管Q1导通，上周期采样保持电压经滤波、二极管D2单向导电后补偿到限幅放大电路输出端；/n所述周期调节电路由芯片U1为核心的定时电路的定时时长控制，定时电路的定时时长一方面由控制器根据植物生长周期触发晶闸管VTL2-VTL4导通控制，另一方面由三极管Q6、三极管Q7计算出控制器根据植物生长周期给出的适宜湿度与土壤水分信息差值，差值再经运算放大器AR2为核心的积分器计算出土壤水分信息的变化率控制；/n所述中断请求电路用于定时电路的定时到达时，触发三极管Q4导通，三极管Q4的集电极由高变低，向控制器发出中断请求，同时三极管Q5截止，电阻R22和电容C7延时触发晶闸管P1导通，使保持后信息传送到控制器。/n...

【技术特征摘要】
1.一种土壤水分采集系统，包括土壤水分采集模块、气象通讯模块、定时模块、灌溉驱动模块、控制器，所述控制器根据土壤水分采集模块采集的土壤水分信息、气象通讯模块传输过来的预测降雨量信息，控制植物的灌溉，其特征在于，所述土壤水分采集模块和控制器之间还连接有采样调理电路、插值补偿电路、中断请求电路、周期调节电路，所述采样调理电路接收现场土壤水分传感器采集的土壤水分信息,首先经运算放大器AR1为核心的限幅放大电路放大,再经三极管Q2、三极管Q3、光电耦合器为核心组成的稳压电路稳压，最后经MOS管T1、运算放大器AR3为核心的采样保持电路保持、晶闸管P1导通后传送到控制器；
所述插值补偿电路通过光电耦合器U1的导通截止状态判断稳压电路稳压后电压是否缺失，缺失时，光电耦合器U1的截止，三极管Q1导通，上周期采样保持电压经滤波、二极管D2单向导电后补偿到限幅放大电路输出端；
所述周期调节电路由芯片U1为核心的定时电路的定时时长控制，定时电路的定时时长一方面由控制器根据植物生长周期触发晶闸管VTL2-VTL4导通控制，另一方面由三极管Q6、三极管Q7计算出控制器根据植物生长周期给出的适宜湿度与土壤水分信息差值，差值再经运算放大器AR2为核心的积分器计算出土壤水分信息的变化率控制；
所述中断请求电路用于定时电路的定时到达时，触发三极管Q4导通，三极管Q4的集电极由高变低，向控制器发出中断请求，同时三极管Q5截止，电阻R22和电容C7延时触发晶闸管P1导通，使保持后信息传送到控制器。


2.如权利要求1所述一种土壤水分采集系统，其特征在于，所述采样调理电路包括二极管D1，二极管D1的正极连接土壤水分传感器输出的0-5V土壤水分信息，二极管D1的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别连接运算放大器AR1的同相输入端、电阻R3的一端、稳压管Z1的正极，运算放大器AR1的反相输入端通过电阻R2连接地，稳压管Z1的负极连接稳压管Z2的负极，稳压管Z2的正极分别连接电阻R3的一端、运算放大器AR1的输出端、电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接接地电容C2的一端、电阻R5的一端、三极管Q2的集电极、三极管Q3的集电极，三极管Q2的发射极分别连接接地电解电容E1的正极、MOS管T1的源极、电阻R6的一端、光电耦合器U2的引脚3，电阻R6的另一端分别连接接地电阻R7的一端、三极管Q5的基极、三极管Q10的基极，三极管Q5的集电极连接电源+0.3V，三极管Q10的集电极连接稳压管Z3的负极，稳压管Z3的正极连接电源-0.3V，三极管Q5的发射极、三极管Q10的发射极通过电阻R8连接光电耦合器U2的引脚2，三极管Q5的发射极分别连接电阻R8的一端、稳压管Z3的负极，稳压管Z3的正极连接地，电阻R8的另一端、电阻R30的一端连接电源+0.5V，电阻R30的另一端连接光电耦合器U2的引脚1，光电耦合器U2的引脚4分别连接电阻R5的另一端、三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极连接三极管Q2的基极，MOS管T1的栅极连接芯片U1的引脚3，MOS管T1的漏极分别连接接地电容C3的一端、电阻R13的一端，电阻R13的一端连接运算放大器AR3的同相输入端，运算放大器AR3的反相输入端连接运算放大器AR3的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷钢，甄敬然，孙建延，陈俊民，李银霞，
申请(专利权)人：郑州工程技术学院，
类型：发明
国别省市：河南;41