本实用新型专利技术涉及低功耗高精度光合有效辐射检测电路及其传感器，该方案包括电源通讯接口；基准电压源U1，与电源通讯接口连接；基准电压缓冲电路U4A，与基准电压源U1的输出端连接输出第二电压；共模电压发生与缓冲电路U4B，输出第三电压；硅光电二极管D1，连接共模电压发生与缓冲电路U4B的输出端；跨阻放大器U5，分别连接硅光电二极管D1的输出端和共模电压发生与缓冲电路U4B的输出端；共模和差模滤波器，用于电压信号进行滤波；差分输入ADC芯片U6，用于将模拟电压转换成数字信号供MCU读取；MCU，与差分输入ADC芯片U6的输出端连接。本申请具有电路设计简单，面积很小，稳定可靠，集成度高，易实施便于推广的优点。易实施便于推广的优点。易实施便于推广的优点。
【技术实现步骤摘要】
低功耗高精度光合有效辐射检测电路及其传感器
[0001]本技术涉及传感器
，具体涉及低功耗高精度光合有效辐射检测电路及其传感器。
技术介绍
[0002]光是植物进行光合作用的能量源泉，是植物生长和发育最重要的环境因子之一，植物的光合作用离不开光辐射，在农业生产过程中，光照条件直接影响作物的产量和品质。光合有效辐射(Photo
‑
synthetically Active Radi
‑
ation,PAR)是指波长范围为400～700nm能为植被进行光合作用的那部分太阳辐射。光合有效辐射是形成生物量的基本能源，控制着陆地生物有效光合作用的速度，直接影响到植物的生长、发育、产量和质量，同时，光合有效辐射也是重要的气候资源，影响着地表与大气环境物质、能量交换，测定估算光合有效辐射有助于估算植物的光合作用、探索绿色植被的起源、生物利用太阳能的机理等有重大的意义，也直接关系到农业产量的形成并是进一步提高农业产量的依据。
[0003]传统农业只能被动地适应太阳光的照射及其日变化和季节变化，无法营造植物生长适宜的光辐射环境。而现代智慧农业，可以应用科学技术，实现光辐射环境的有效调控。光合有效辐射传感器，又称光量子传感器应运而生。在植物工厂中，测量结果可以通过优化光源以满足特定植物的需求，提高生长率，以最大程度减少能量损失。在农业大棚中可以通过监测辐射强度评估选型适宜种植的农作物，或者根据光合有效辐射量来控制大棚自动卷帘装置等，提高经济效益。
[0004]但是现有的光合有效辐射传感器需要复杂的机械和光学组件，导致诚恳极高，不易于推广，阻碍可数字化智慧农业的发展。
[0005]因此，亟待一种仅使用电子元件来实现功能，可极大促进数字化智慧农业的发展的低功耗高精度光合有效辐射检测电路及其传感器。
技术实现思路
[0006]本技术的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了低功耗高精度光合有效辐射检测电路及其传感器。
[0007]为了实现上述技术目的，本技术采用了以下技术方案：低功耗高精度光合有效辐射检测电路包括：
[0008]电源通讯接口，用于通信和供电；
[0009]基准电压源U1，与电源通讯接口连接，用于将从电源通讯接口输入的电源转换成第一电压输出至基准电压缓冲电路U4A的同相端；
[0010]基准电压缓冲电路U4A，与基准电压源U1的输出端连接输出第二电压，用于降低噪声和提高电源的带载能力；
[0011]共模电压发生与缓冲电路U4B，其同相端分别与基准电压缓冲电路U4A的反相端和输出端连接，输出端与电阻分压器连接，输出第三电压，用于减少输出失调电压以提高精
度；
[0012]硅光电二极管D1，连接共模电压发生与缓冲电路U4B的输出端，用于将光信号转换成电流；
[0013]跨阻放大器U5，分别连接硅光电二极管D1的输出端和共模电压发生与缓冲电路U4B的输出端，用于将电流转换成电压；
[0014]共模和差模滤波器，分别连接硅光电二极管D1的输出端、共模电压发生与缓冲电路U4B的输出端以及跨阻放大器U5的输出端，用于电压信号进行滤波；
[0015]差分输入ADC芯片U6，分别连接共模和差模滤波器的输出端和基准电压缓冲电路U4A的输出端，用于将模拟电压转换成数字信号供MCU读取；
[0016]MCU，与差分输入ADC芯片U6的输出端通过电源通讯接口连接。
[0017]工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请的硅光电二极管D1的电流和光照强度呈线性关系，跨阻放大器U5将电流转换成电压信号便于采集，电压信号经过共模和差模滤波器接入差分输入ADC芯片U6输入端。基准电压源U1和基准电压缓冲电路U4A以及共模电压发生与缓冲电路U4B能够为检测电路提供高精度和低噪声的电源。如此，能够配合低功耗的MCU采集板提供电源和通信接口到此检测电路，通过MCU采集标定来得到PAR的值，具有非常好的线性度和重复性，不需要复杂的机械和光学组件，仅使用电子元件来实现功能，可极大促进数字化智慧农业的发展。
[0018]进一步地，基准电压缓冲电路U4A和共模电压发生与缓冲电路U4B组成精密双功放。
[0019]进一步地，基准电压源U1为高精度CMOS基准电压源，至少具有
±
0.1％的初始精度。
[0020]进一步地，电阻分压器包括分压电阻R5和电阻R7，且缓冲电路U4B的反相端和输出端之间设有反馈电阻R6，该反馈电阻R6与反馈电容C8并联，且反馈电阻R6的阻值与分压电阻R5和电阻R7组成的分压电路的戴维南等效内阻值相同。
[0021]进一步地，跨阻放大器U5的反相端和输出端之间设有反馈电容C9，该反馈电容C9与反馈电阻R4并联，用以限制带宽。
[0022]进一步地，共模和差模滤波器包括共模滤波器和差模滤波器，共模滤波器的截止频率至少为340kHz，差模滤波器的截止频率至少为17kHz。
[0023]进一步地，电源通讯接口通过有线供电或电池供电，且通过有线或无线通讯。
[0024]进一步地，精密双功放为AD8552精密双运放。
[0025]进一步地，跨阻放大器U5的输入偏置电流为0.2pA，硅光电二极管D1工作在光伏模式下，以使得暗电流引起的误差最小。
[0026]进一步地，包括外壳、上述的低功耗高精度光合有效辐射检测电路以及余弦修正器，低功耗高精度光合有效辐射检测电路布置于位于余弦修正器内的 PCB上，低功耗高精度光合有效辐射检测电路的硅光电二极管设于该PCB中心处，余弦修正器设于外壳顶端。
附图说明
[0027]图1是本技术的电路结构示意图；
[0028]图2是图1的基准电压源部分的电路示意图；
[0029]图3是图1的跨阻放大器部分的电路示意图；
[0030]图4是本申请的PCB示意图；
[0031]图5是本申请的传感器结构示意图。
[0032]图中，1、外壳；2、余弦修正器。
具体实施方式
[0033]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，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0034]本领域技术人员应理解的是，在本技术的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本技术的限制。
[0035]如图1所示，本低功耗高精度光合有效辐射检测电路包括：
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.低功耗高精度光合有效辐射检测电路，其特征在于，包括：电源通讯接口，用于通信和供电；基准电压源U1，与所述电源通讯接口连接，用于将从所述电源通讯接口输入的电源转换成第一电压输出至基准电压缓冲电路U4A的同相端；基准电压缓冲电路U4A，与所述基准电压源U1的输出端连接输出第二电压，用于降低噪声和提高电源的带载能力；共模电压发生与缓冲电路U4B，其同相端分别与所述基准电压缓冲电路U4A的反相端和输出端连接，输出端与电阻分压器连接，输出第三电压，用于减少输出失调电压以提高精度；硅光电二极管D1，连接所述共模电压发生与缓冲电路U4B的输出端，用于将光信号转换成电流；跨阻放大器U5，分别连接所述硅光电二极管D1的输出端和所述共模电压发生与缓冲电路U4B的输出端，用于将电流转换成电压；共模和差模滤波器，分别连接所述硅光电二极管D1的输出端、所述共模电压发生与缓冲电路U4B的输出端以及所述跨阻放大器U5的输出端，用于电压信号进行滤波；差分输入ADC芯片U6，分别连接所述共模和差模滤波器的输出端和所述基准电压缓冲电路U4A的输出端，用于将模拟电压转换成数字信号供MCU读取；MCU，与所述差分输入ADC芯片U6的输出端通过电源通讯接口连接。2.根据权利要求1所述的低功耗高精度光合有效辐射检测电路，其特征在于，所述基准电压缓冲电路U4A和所述共模电压发生与缓冲电路U4B组成精密双功放。3.根据权利要求1所述的低功耗高精度光合有效辐射检测电路，其特征在于，所述基准电压源U1为高精度CMOS基准电压源，至少具有
±
0.1％的初始精度。4.根据权利要求1所述的低功耗高精度光合有效辐射检测电路，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈渝阳，朱旭华，钱叶飞，饶灵康，伍育华，
申请(专利权)人：浙江托普云农科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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