一种低功耗土壤水分监测传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低功耗土壤水分监测传感器，所述一种低功耗土壤水分监测传感器包括微控中心、信号发生模块、发送信号处理模块、信号发送模块、信号接收模块、接收信号处理模块、电压测量模块和电池模块，其中，微控中心、信号发生模块、发送信号处理模块、信号发送模块、信号接收模块、接收信号处理模块和电压测量模块均与电池模块电连接，微控中心分别与信号发生模块、信号接收模块和电压测量模块电连接，信号发生模块与发送信号处理模块电连接，发送信号处理模块与信号发送模块电连接，信号接收模块与接收信号处理模块电连接，具有简单实用、稳定可靠、降低功耗、降低制造难度、降低制造成本等优点。降低制造成本等优点。降低制造成本等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗土壤水分监测传感器


[0001]本技术涉及土壤水分监测领域，尤其涉及一种低功耗土壤水分监测传感器。

技术介绍

[0002]土壤水分传感器能够监测土壤中的水分空间分布信息，在科学试验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理等领域中广泛应用。例如，在精细农业生产中，如果要做到科学精准地灌溉就要求能够长期监测田间的土壤水分数据，这就需要在田间安装土壤水分监测传感器。
[0003]上述特点的存在就导致了现有的土壤水分监测传感器存在以下缺点：
[0004]1)目前常用的时域反射法、频域反射法土壤含水率检测方法，虽然其传感器测量精度较高，但是处理电路复杂且成本极高，一台设备可以高达数千甚至数万美元。
[0005]2)同样应用比较多的驻波率法土壤含水率检测方法，其传感器采用了精密信号源通过测量驻波率的方法可使成本降低到600元人民币，但是依然存在存在功耗较大，需要田间铺设电缆。
[0006]3)这些方法都高昂的成本和复杂的部署过程使得这些传感器在田间推广和应用变得非常困难。
[0007]所以本技术提供了一种低功耗土壤水分监测传感器解决上述问题。

技术实现思路

[0008]本技术所要解决的技术问题在于现有土壤水分监测存在以下缺点：1) 目前常用的时域反射法、频域反射法土壤含水率检测方法，虽然其传感器测量精度较高，但是处理电路复杂且成本极高，一台设备可以高达数千甚至数万美元。
[0009]2)同样应用比较多的驻波率法土壤含水率检测方法，其传感器采用了精密信号源通过测量驻波率的方法可使成本降低到600元人民币，但是依然存在存在功耗较大，需要田间铺设电缆。
[0010]3)这些方法都高昂的成本和复杂的部署过程使得这些传感器在田间推广和应用变得非常困难。
[0011]提供一种用于土壤水分监测的低功耗土壤水分传感器，所述低功耗土壤水分监测传感器包括：
[0012]微控中心、信号发生模块、发送信号处理模块、信号发送模块、信号接收模块、接收信号处理模块、电压测量模块和电池模块，所述微控中心、所述信号发生模块、所述发送信号处理模块、所述信号发送模块、所述信号接收模块、所述接收信号处理模块和所述电压测量模块均与所述电池模块电连接，所述微控中心分别与所述信号发生模块、所述接收信号处理模块和所述电压测量模块电连接，所述信号发生模块与所述发送信号处理模块电连接，所述发送信号处理模块与所述信号发送模块电连接，所述信号接收模块与所述接收信号处理模块电连接；
[0013]所述电池模块用于为所述微控中心、所述信号发生模块、所述发送信号处理模块、所述信号发送模块、所述信号接收模块、所述接收信号处理模块和所述电压测量模块供电；
[0014]所述电压测量模块用于测量电池模块，并将测量信息发送至所述微控中心；
[0015]所述信号发生模块用于产生和调整激励信号，并将激励信号发送至所述发送信号处理模块；
[0016]所述发送信号处理模块用于调理从信号发生模块发送的激励信号，并将调理后的信号发送至所述信号发送模块；
[0017]所述信号发送模块用于发送经发送信号处理模块调理后的信号；
[0018]所述信号接收模块用于接收信号发送模块发送的信号，并将接收到的信号发送至接收信号处理模块；
[0019]所述接收信号处理模块用于调理从信号接收模块发送的信号；
[0020]所述微控中心用于监测来自电压测量模块的信息并对信号发生模块进行调控，还用于调控接收信号处理模块。
[0021]进一步地，所述电压测量模块包括信号测量单元，信号测量单元实时监测电池电压，并将所测得的电池电压信息反馈给微控中心。
[0022]进一步地，所述信号发生模块包括激励信号源，激励信号源由微控中心控制时钟信号单元(CLK)输出功能直接产生50MHz的方波输出。
[0023]进一步地，所述发送信号处理模块包括发送信号调理单元，发送信号调理单元通过低通滤波器滤除方波中的高次谐波从而产生正弦信号输出。
[0024]进一步地，所述信号发送模块包括信号发射探针，发射探针集成在PCB内部，直接使用PCB内层中的覆铜产生，由PCB外部的玻璃纤维等材料为其提供保护。
[0025]进一步地，所述信号接收模块包括信号接收探针。
[0026]进一步地，所述接收信号处理模块包括补偿单元、峰值检测单元、增益调节单元，其中，所述补偿单元分别与所述微控中心和所述峰值检测单元电连接，所述峰值检测单元与所述增益调节单元电连接；
[0027]所述补偿单元接收来自信号接收探针的信号，由所述微控中心控制数模转换器(DAC)在接收的信号上增加一个与检波信号过程中存在的一个无用直流偏置信号互补的直流偏置信号，用于补偿检波信号过程中存在一个无用的直流偏置信号，并将补偿后的信号发送至所述峰值检测单元；
[0028]所述峰值检测单元由高频低结容的二极管组成，检测来自所述补偿单元的信号，并将检测过的信号发送至所述增益调节单元；
[0029]所述增益调节单元由运算放大器组成，接收来自所述峰值检测单元的信号，并将信号进行增益放大。
[0030]进一步地，所述微控中心包括时钟信号单元(CLK)和数模转换器(DAC)，所述微控中心用于监控电压测量模块中信号测量单元检测的信息，从而实时控制时钟信号单元(CLK)实时校准所述信号发生模块中激励信号源的振幅，还用于通过控制数模转换器(DAC)参与所述接收信号处理模块补偿单元中信号的补偿。
[0031]实施本技术，具有如下有益效果：
[0032]1.本技术在保证测量精度的前提下通过简化激励信号源与测量电路的结构
设计，既简单实用可靠，又有效降低了本技术生产制造的难度和成本，从而为本技术推广创造了条件。
[0033]2.本技术特殊的电路设计使其在休眠时可以完全关断，减少本技术电量消耗。
[0034]3.本技术独特的电路设计使传感器具有极低的功耗，通过电池供电可以使传感器在每10分钟采样一次的情况下连续工作数年，极大的简化了本技术安装部署的难度。
[0035]4.本技术独特的电路设计使传感器可以在毫秒级的时间之内被唤醒并进入正常测量状态。
[0036]5.本技术信号发射探针直接使用PCB内层中的覆铜产生，由PCB外部的玻璃纤维等材料为其提供保护，具有身缠简单、形状精准、结构可靠的特点。
附图说明
[0037]图1是本技术的结构图。
具体实施方式
[0038]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。
[0039]实施例
[0040]本实施例中，参考说明书附图1，本实施例所要解决的技术问题在于现有的土壤水分传感器存在以下缺点：
[0041]1)目前常用的时域反射法、频域反射法土壤含水率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗土壤水分监测传感器，其特征在于，包括微控中心、信号发生模块、发送信号处理模块、信号发送模块、信号接收模块、接收信号处理模块、电压测量模块和电池模块，所述微控中心、所述信号发生模块、所述发送信号处理模块、所述信号发送模块、所述信号接收模块、所述接收信号处理模块和所述电压测量模块均与所述电池模块电连接，所述微控中心分别与所述信号发生模块、所述接收信号处理模块和所述电压测量模块电连接，所述信号发生模块与所述发送信号处理模块电连接，所述发送信号处理模块与所述信号发送模块电连接，所述信号接收模块与所述接收信号处理模块电连接；所述电池模块用于为所述微控中心、所述信号发生模块、所述发送信号处理模块、所述信号发送模块、所述信号接收模块、所述接收信号处理模块和所述电压测量模块供电；所述电压测量模块用于测量电池模块，并将测量信息发送至所述微控中心；所述信号发生模块用于产生和调整激励信号，并将激励信号发送至所述发送信号处理模块；所述发送信号处理模块用于调理从信号发生模块发送的激励信号，并将调理后的信号发送至所述信号发送模块；所述信号发送模块用于发送经发送信号处理模块调理后的信号；所述信号接收模块用于接收信号发送模块发送的信号，并将接收到的信号发送至接收信号处理模块；所述接收信号处理模块用于调理从信号接收模块发送的信号；所述微控中心用于监测来自电压测量模块的信息并对信号发生模块进行调控，还用于调控接收信号处理模块。2.根据权利要求1所述的一种低功耗土壤水分监测传感器，其特征在于，所述电压测量模块包括信号测量单元，信号测量单元用于实时监测电池电压，并将所测得的电池电压信息反馈给微控中心。3.根据权利要求2所述的一种低功耗土壤水分监测传感器，其特征在于，所述信号发生模块包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振雷，赵恒，
申请(专利权)人：浙江顺为物联网科技有限公司，
类型：新型
国别省市：