基于无线射频技术的土壤温湿度传感器制造技术

本实用新型专利技术提出一种基于无线射频技术的土壤温湿度传感器，包括：MCU、分别与MCU连接的温度传感器电路、带有金属探针组的FDR湿度传感器电路、电源电路以及射频电路。能够对土壤温湿度进行精确、简单、快速的检测采集，其造价成本低廉、结构精简、体积小，其主要优越特性在于实现了无线传输和低功耗的解决方案，且更加适应户外工作环境和长期、稳定工作，同时使装置更加智能化，使用也更加便捷。

【技术实现步骤摘要】
基于无线射频技术的土壤温湿度传感器
本技术属于土壤传感器领域，尤其涉及一种基于无线射频技术的土壤温湿度传感器。
技术介绍
日常传感器分布在我们生活中的每个角落，工业、农业、家居、交通等都能看到传感器的身影。随着技术的快速发展，土壤温湿度传感器也有越来越多的应用。在线路连接和供电方面，目前的土壤温湿度传感器大多数都是采用有线式输入输出的方式，导致传感器与其他设备须采用有线连接，走线繁琐且影响美观。由于传感器大多工作时功耗太高导致设备使用时长大大减小，所以现有技术不得不采用外接供电的方式和可充电的方式给设备供电，但是在户外恶劣的环境下容易导线路短路从而导致设备损坏。考虑到土壤传感器大多为户外产品，在风吹日晒的恶劣户外环境条件下，线路会因加速老化而损坏致使土壤传感器与其他设备失去连接，其次采用外接有线电源输入，连接线容易因老化破损导致短路等隐患发生。同时，现有的土壤温湿度传感器大多采用LCD液晶屏显示屏的方式显示当前传感器的湿度值，但是LCD液晶屏工作温度一般在0℃-50℃，在有的地域恶劣环境下易导致LCD液晶屏工作故障，再则因为传感器大多数在地面工作容易被行人踩踏使LCD液晶屏断裂损坏等问题发生。在数据传输方面，虽然现有技术也有使用GSM通讯方式，通过手机收发短信查看传感器当前的湿度值，但一般会导致使用成本变高，接受短信延迟性变高，导致体验感变差。此外，市面上的土壤温湿度传感器采用时域反射法、振幅反射法、相位传输法、时域传输法、张力测量法、电阻块法、散热法，存在滞后、复杂、成本高、精度偏移等问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术具体采用以下技术方案：一种基于无线射频技术的土壤温湿度传感器，其特征在于，包括：MCU、分别与MCU连接的温度传感器电路、带有金属探针组的FDR湿度传感器电路、电源电路以及射频电路。优选地，还包括连接MCU的按键模块。优选地，还包括连接MCU的LED指示灯电路。优选地，所述MCU采用HC32L110系列23位超低功耗微控制器。优选地，所述温度传感器电路包括热敏电阻、分压电阻和滤波电容，所述热敏电阻与分压电阻串联后与滤波电容构成并联。优选地，在所述FDR湿度传感器电路中，所述金属探针组插入土壤构成电容，并连接振荡器；所述振荡器为有源晶振。优选地，所述电源电路采用ME6206A33M3G稳压器，连接AAA电池。优选地，所述射频电路采用CMT2300A无线射频芯片。优选地，所述射频电路与WiFi智能网关构成无线连接。优选地，所述MCU、温度传感器电路、湿度传感器电路、电源电路和射频电路集成于电路板上，并安装在扁形壳体内；所述扁形壳体设置有电池仓，所述电池仓通过防水盖体进行密封；所述金属探针组朝下伸出扁形壳体并与扁形壳体垂直。本技术及其优选方案能够对土壤温湿度进行精确、简单、快速的检测采集，其造价成本低廉、结构精简、体积小，其主要优越特性在于实现了无线传输和低功耗的解决方案，且更加适应户外工作环境和长期、稳定工作，同时使装置更加智能化，使用也更加便捷。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术进一步详细的说明：图1是本技术实施例外部结构示意图（不带防水盖体）；图2是本技术实施例外部结构示意图（带防水盖体）；图3是本技术实施例MCU控制电路原理示意图；图4是本技术实施例射频电路原理示意图；图5是本技术实施例按键模块电路原理示意图；图6是本技术实施例温度传感器电路原理示意图；图7是本技术实施例FDR湿度传感器电路原理示意图；图8是本技术实施例LED指示灯电路原理示意图；图9是本技术实施例电源电路原理示意图；图中：1-扁形壳体；2-电池仓；3-金属探针组；4-防水盖体。具体实施方式为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：如图3-图7所示，本实施例方案的功能主要通过电路结构实现，包括作为控制器的MCU、分别与MCU连接的温度传感器电路、带有金属探针组的FDR湿度传感器电路、电源电路、射频电路、按键模块以及LED指示灯电路。射频电路与WiFi智能网关构成无线连接。本实施例方案相对于现有设计的主要区别之一在于，没有提供LCD液晶显示模块，其测量获得的温度值和湿度值直接通过射频电路上传WiFi智能网关，WiFi智能网关再将数据上传至上位机终端或云平台。其中上位机终端优选可以是手机等移动终端，通过app等程序实现数据的实时显示和存储。在本地，仅通过LED指示灯电路的两个LED灯分别指示实测的温度值和湿度值相对于预设的阈值的状态，这样保证了本地能够实现最基本的指示功能。该种显示方案的设计，主要优势在于大大降低了整体装置的功耗水平，使得不依赖有限电源的供电方案能够实现，只需要电池供电就可以到达长时间工作和节能减排的目的，避免外接电源线路由于线路老化造成短路等隐患的发生。如图3所示，在实施例中，MCU采用HC32L110系列23位超低功耗微控制器，围绕MCU构建各接口与其他模块连接的控制电路。如图6所示，本实施例方案提供的温度传感器电路包括热敏电阻、分压电阻和滤波电容，热敏电阻与分压电阻串联后与滤波电容构成并联。其中，热敏电阻RT1随着环境温度的变化电阻值也随之变化，然后与分压电阻R3形成分压，滤波电容C30的作用是防止出现浪涌电压。如图7所示，本实施例方案提供的FDR湿度传感器电路的工作原理在于：采用频域反射法（FDR），基于土壤水分与导入土壤中的电流频率发生变化相关的特性，进行土壤湿度的测量，其能够实时精准检测当前土壤湿度且无滞后，设备检测范围大大提高，不会受到土壤含盐量的影响，能够精准的检测当前土壤的湿度值。其中，Y2为有源晶振，电流通过连接一个电容（插入土壤中的金属探针组）产生。与探针接触的土壤则相当于电容电介质。如图9所示，在本实施例中，具体采用3节AAA电池进行供电，供电时长可以超过3年，同时避免有线的连接导致短路故障的风险，电源电路则采用ME6206A33M3G稳压器进行降压。本实施例采用CMT2300A无线射频芯片构建射频电路方案，如图4所示。无线射频技术具有较强的穿透性及距离传输性，不用布线的情况下，通过无线传输大大提高了设备之间局域覆盖性。如图5所示，本实施例的按键模块主要提供了三个按键，其中，三个按键的作用分别为：按键S2调整湿度预设档位；按键S3读取当前环境湿度值；按键S4为配网作用。如图8所示，本实施例的LED指示灯电路包括5个绿色LED灯和1个红色LED灯。其中，红灯常亮表示设备处于配网状态，红灯闪烁表示设备电池低电状态。绿灯则显示当前土壤的湿度值（通过亮灯的个数以档位的方式显示）。该模块可以保证在-40℃~85℃户外恶劣的环境下正常工作，并且采用内置LED的方案，有效避免行人踩踏导致器件损坏的可能性发生。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线射频技术的土壤温湿度传感器，其特征在于，包括： MCU、分别与MCU连接的温度传感器电路、带有金属探针组的FDR湿度传感器电路、电源电路以及射频电路；所述射频电路与WiFi智能网关构成无线连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无线射频技术的土壤温湿度传感器，其特征在于，包括：MCU、分别与MCU连接的温度传感器电路、带有金属探针组的FDR湿度传感器电路、电源电路以及射频电路；所述射频电路与WiFi智能网关构成无线连接。


2.根据权利要求1所述的基于无线射频技术的土壤温湿度传感器，其特征在于：还包括连接MCU的按键模块。


3.根据权利要求1所述的基于无线射频技术的土壤温湿度传感器，其特征在于：还包括连接MCU的LED指示灯电路。


4.根据权利要求1所述的基于无线射频技术的土壤温湿度传感器，其特征在于：所述MCU采用HC32L110系列23位超低功耗微控制器。


5.根据权利要求1所述的基于无线射频技术的土壤温湿度传感器，其特征在于：所述温度传感器电路包括热敏电阻、分压电阻和滤波电容，所述热敏电阻与分压电阻串联后与滤波电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄忠东，蔡彩雄，
申请(专利权)人：福建天成保德环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35