土壤质量信息监测设备制造技术

本实用新型专利技术实施例提供一种土壤质量信息监测设备，该设备包括：一体式信号传感器、采集电路、电感器、高频振荡器、分频电路和微控制器；所述一体式信号传感器埋入土壤中，包括电容器和温敏电阻，所述电容器与所述电感器并联构成振荡回路；所述电容器，包括两相互平行的电极，以及固定连接两电极的绝缘件；所述高频振荡器，根据所述振荡回路获取土壤中含水量和可溶性盐浓度，并发送对应的射频信号；所述分频电路，对所述射频信号进行分频后，发送至所述微控制器；所述采集电路，根据所述温敏电阻获取温度信号发送至所述微控制器。该设备安装过程简单、效率高且维护成本低，电容器的作用范围更大，感知作用域更具有代表性，从而测得结构更准确。

【技术实现步骤摘要】
土壤质量信息监测设备
本技术涉及农业信息
，尤其涉及一种土壤质量信息监测设备。
技术介绍
土壤作为农业生产的关键载体，关注和提高土壤质量是农业发展的前提。土壤质量具体可通过检测土壤中水分、温度及可溶性盐浓度(EC)来衡量，现阶段关于这三个参数的测量，多是使用几个传感器进行组合式测量，需分别安装三种传感器，操作复杂。也有研制三参数一体式传感器，但其采用针式结构，作用范围较小，一般仅几立方厘米，感知作用域不具有代表性，导致测得的结果并不准确。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术实施例提供一种土壤质量信息监测设备。本技术实施例提供一种土壤质量信息监测设备，包括：一体式信号传感器、采集电路、电感器、高频振荡器、分频电路和微控制器；所述一体式信号传感器埋入土壤中，包括电容器和温敏电阻，所述电容器与所述电感器并联构成振荡回路；所述电容器，包括两相互平行的电极，以及固定连接两电极的绝缘件；所述高频振荡器，根据所述振荡回路获取土壤中含水量和可溶性盐浓度，并发送对应的射频信号；所述分频电路，对所述射频信号进行分频后，发送至所述微控制器；所述采集电路，根据所述温敏电阻获取温度信号发送至所述微控制器。进一步地，所述电感器包括第一电感和第二电感；所述电容器，通过数字开关切换，分别与所述第一电感或所述第二电感并联，构成第一振荡回路或第二振荡回路，所述第一振荡回路用于获取含水量，所述第二振荡回路用于获取可溶性盐浓度。进一步地，所述分频电路包括串联的射频分频器和数字逻辑分频器。进一步地，所述电极由金属圆形铜环构成。进一步地，所述设备还包括通信模块，用于将微控制器获取的土壤质量信息发送到网络。进一步地，所述设备还包括电源模块，用于向所述微控制器和所述通信模块供电。进一步地，所述通信模块为窄带物联网通信模块。进一步地，所述温敏电阻为铂电阻。本技术实施例提供的土壤质量信息监测设备，通过包括电容器和温敏电阻的一体式信号传感器，无需分别安装多种传感器，设备安装过程简单、效率高，维护成本低。电容器包括两相互平行的电极，相比于目前的针式电容，电容器的作用范围更大，感知作用域更具有代表性，从而测得的含水量和可溶性盐浓度更准确。附图说明为了更清楚地说明本技术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作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的土壤质量信息监测设备流程图；图2为本技术实施例提供的微控制器原理图；图3为本技术实施例提供的土壤温度传感检测原理图；图4为本技术实施例提供的分频电路原理图；附图标记说明：1.一体式信号传感器；2.采集电路；3.电感器；4.高频振荡器；5.分频电路；6.微控制器；7.电源；8、通信模块；11电容器、12温敏电阻。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1为本技术实施例提供的土壤质量信息监测设备流程图，如图1所示，本技术实施例提供一种土壤质量信息监测设备，包括：一体式信号传感器1、采集电路2、电感器3、高频振荡器4、分频电路5、微控制器6；所述一体式信号传感器1埋入土壤中，包括电容器11和温敏电阻12，所述电容器11与所述电感器2并联构成振荡回路；所述电容器11包括两相互平行的电极，以及固定连接两电极的绝缘件；所述高频振荡器4根据所述振荡回路获取土壤中含水量和可溶性盐浓度，并发送对应的射频信号；所述分频电路5对所述射频信号进行分频后，发送至所述微控制器6；所述采集电路2根据所述温敏电阻12获取温度信号发送至所述微控制器6。一体式信号传感器1用于采集土壤中含水量、温度和EC值，通过高频振荡器4输出与含水量、EC值成显著相关的频率信号。高频振荡器4可由DDS(直接数字频率合成)、VCO(压控振荡器)或其他振荡类芯片产生，如MC100EL1648。当土壤含水量或EC值发生改变时，电容器之间的等效电容也相应变化，由高频振荡器MC100EL1648D输出与土壤水分或EC值相关的频率信号，从而感知周边土壤的水盐变化，再与电感器3相作用，产生随介电特性变化的射频信号，然后通过分频器5分频后发送至微控制器6。最后微控制器6获取到土壤含水量或EC值。对于含水量和EC值，可分别通过电容器连接不同感抗的电感器来实现。由于高频振荡器4输出的信号频率较高且幅度较小，不适合单片机形式的微控制器6直接读取，需分频和整形，故而采用分频器5。微控制器6，用于采集土壤含水量、EC值和温度后，实现设备控制、存储等逻辑，可采用C8051F330型号的芯片，图2为本技术实施例提供的微控制器原理图，其电路实现如图2所示。其中，RST为复位信号，与P2.0/C2D组成下载程序的接口J2；FIN为与含水量或盐分含量相关的数字电信号，TEMP为与温度相关的电流信号，芯片引脚可参见芯片手册，其它元件可参见图2。在温度感知方面，温敏电阻12是随温度改变的可变电阻，具体可以为PT100铂电阻，采集电路可由XTR105UA芯片构成。图3为本技术实施例提供的土壤温度传感检测原理图，其电路实现如图3所示，其中J8处焊接温敏电阻12，如铂电阻，Itemp端输出温度至微控制器6的TEMP端，VCC为锂电池的电压升压后不低于9V的电压，1N4148为小型的高速开关二极管，三极管Q2型号可根据具体需求设置，芯片引脚可参见芯片手册，其它元件可参见图3。本实施例的土壤质量信息监测设备，通过包括电容器和温敏电阻的一体式信号传感器，无需分别安装多种传感器，设备安装过程简单、效率高，维护成本低。电容器包括两相互平行的电极，相比于目前的针式电容，电容器的作用范围更大，感知作用域更具有代表性，从而测得的含水量和可溶性盐浓度更准确。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述电感器3包括第一电感和第二电感；所述电容器，通过数字开关切换，分别与所述第一电感或所述第二电感并联，构成第一振荡回路或第二振荡回路，所述第一振荡回路用于获取含水量，所述第二振荡回路用于获取可溶性盐浓度。具体参见图1，通过同时设置两个电感，在高频(100MHZ)时确定土壤水分与信号频率的关系；在较低频(20MHZ)时，输出的频率可反映土壤中盐分含量，再通过数字开关进行切换，从而可同时实现含水量和EC值的监测。例如，通过数字开关定时切换，在不同时段分别监测含水量和EC值。基于上述实施例的内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤质量信息监测设备，其特征在于，包括：/n一体式信号传感器、采集电路、电感器、高频振荡器、分频电路和微控制器；/n所述一体式信号传感器埋入土壤中，包括电容器和温敏电阻，所述电容器与所述电感器并联构成振荡回路；/n所述电容器，包括两相互平行的电极，以及固定连接两电极的绝缘件；/n所述高频振荡器，根据所述振荡回路获取土壤中含水量和可溶性盐浓度，并发送对应的射频信号；/n所述分频电路，对所述射频信号进行分频后，发送至所述微控制器；/n所述采集电路，根据所述温敏电阻获取温度信号发送至所述微控制器。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤质量信息监测设备，其特征在于，包括：
一体式信号传感器、采集电路、电感器、高频振荡器、分频电路和微控制器；
所述一体式信号传感器埋入土壤中，包括电容器和温敏电阻，所述电容器与所述电感器并联构成振荡回路；
所述电容器，包括两相互平行的电极，以及固定连接两电极的绝缘件；
所述高频振荡器，根据所述振荡回路获取土壤中含水量和可溶性盐浓度，并发送对应的射频信号；
所述分频电路，对所述射频信号进行分频后，发送至所述微控制器；
所述采集电路，根据所述温敏电阻获取温度信号发送至所述微控制器。


2.根据权利要求1所述的土壤质量信息监测设备，其特征在于：
所述电感器包括第一电感和第二电感；
所述电容器，通过数字开关切换，分别与所述第一电感或所述第二电感并联，构成第一振荡回路或第二振荡回路，所述第一振荡回路用于获取含水量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明飞，董静，单飞飞，鲍锋，张石锐，张云鹤，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：新型
国别省市：北京;11