基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，它包括机壳（1）以及设于机壳（1）内的信号处理电路主板（3），外部电缆（4）通过机壳一端的接线头与信号处理电路主板（3）连接，机壳的另一端设有机壳盖（5），机壳盖（5）上设有一个或多个用于探测土壤湿度的探针（2）和至少一个用于探测土壤温度的温度探头（7），探针（2）和温度探头（7）分别通过信号线与信号处理电路主板（3）连接。本实用新型专利技术引入TDR技术，具有能同时测量土壤温度、湿度，测量快速、准确、稳定，可靠性好，且具有极好的防水性能，适用于大田、大棚等监测环境。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及土壤参数测量领域，特别是一种能同时测量土壤温度、湿度(容积率)的基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器。
技术介绍
随着农业生产的现代化发展，土壤参数，特别是温、湿度的科学管理对植物的生长越来越重要，对于现代农业生产来说，要监控各温室的土壤温、湿度，依靠生产人员人工操作不仅费时费力，而且很难确保及时、准确地调节温室的土壤环境参数，若温室的温湿度不能及时调节，对整个温室内作物的影响较大，甚至可能造成植物烂根、死亡等情况的发生。而目前常用的对土壤温湿度进行测量的装置大多只能针对温度或湿度进行单一探测，其探针与土壤的接触面积较小，对土壤湿度的检测速度较慢，探测精度较低，土壤极 化会反过来增加探测电极的腐蚀速度，缩短了探测装置的使用寿命，且若没有及时更换探测装置，则探测到的值准确性较低，探测到的土壤湿度与土壤本身的机理有关，无法准确反应土壤真实含水量，其信号采集后传输过程中的功率消耗较高，在一根总线上只能挂接一台探测装置，当需要对大面积监测环境进行探测时，需要布多条通信线路，布线过程繁杂，且布线费用较高，还不能确保数据传输过程的可靠性，适用范围有限。
技术实现思路
本技术的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，引入TDR技术，采用特殊的结构设计，使其具有良好的防水性能，使得它可以长期埋于土壤中，进行在线测量并变送信号，具有能同时测量土壤温度、湿度(容积率)，测量快速、准确、稳定，可靠性好，测量的土壤湿度与土壤本身的机理无关，反应了土壤真实含水量，采用极低的功率消耗和RS485总线通讯方式，使得可以在一根总线上挂接多达32台变送器(加装中继器还可以增加数量)，通过独有的通讯总线连接，可以保证足够的加空走线，可靠性好，适用于大田、大棚等监测环境。本技术的目的是通过以下技术方案来实现基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，它包括机壳以及设于机壳内的信号处理电路主板，外部电缆通过机壳一端的接线头与信号处理电路主板连接，机壳的另一端设有机壳盖，机壳盖上设有一个或多个用于探测土壤湿度的探针和至少一个用于探测土壤温度的温度探头，探针和温度探头分别通过信号线与信号处理电路主板连接。所述的信号处理电路主板包括通信模块、微处理器、温度信号调理电路、湿度信号调理电路、原始信号采样电路、反射信号采样电路和高频有源晶振电路，通信模块通过内部总线与微处理器连接，温度信号调理电路和湿度信号调理电路分别通过A/D转换电路与微处理器连接，高频有源晶振电路的输出与原始信号采样电路连接，并经匹配线与探针连接，探针的反射信号与反射信号采样电路连接，原始信号采样电路和反射信号采样电路的输出与湿度信号调理电路连接，湿度信号调理电路的输出经A/D转换电路与微处理器连接，温度探头的输出与温度信号调理电路连接，温度信号调理电路的输出通过A/D转换电路与微处理器连接。所述的机壳和机壳盖通过防水接插件连接；所述的探针、温度探头由不锈钢管组成。本技术的有益效果是(I)本技术提供一种基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，能同时测量土壤温度、湿度(容积率)；(2)本技术提供一种基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，采用特殊的结构设计，使其具有良好的防水性能，使得它可以长期埋于土壤中，进行在线测量并变送信号;(3 )本技术提供一种基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，采用了 TDR (时域反射)技术来测量土壤湿度，使其具有测量快速、准确、稳定，测量的土壤湿度与土壤本身的机理无关，反应了土壤真实含水量，此方法也是国际上最流行的土壤湿度测量方法;(4)本技术提供一种基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，采用极低的功率消耗和RS485总线通讯方式，使得可以在一根总线上挂接多达32台变送器(加装中继器还可以增加数量)，通过独有的通讯总线连接，可以保证足够的加空走线，可靠性好，且具有极好的防水性能，可以很好的适用于大田、大棚等监测环境。附图说明图I为本技术结构示意图；图2为本技术信号处理电路主板结构框图；图3为本技术探针、温度探头排列结构示意图；图中，I-机壳，2-探针，3_ [目号处理电路主板，4-电缆，5-机壳盖，6-主板支架，7-温度探头，8-信号传输体。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步的描述，但本技术的保护范围不局限于以下所述。如图I所示，基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，它包括机壳I以及设于机壳I内的信号处理电路主板3，外部电缆4通过机壳一端的接线头与信号处理电路主板3连接，电缆4为变送器供电和提供通信接口，机壳的另一端设有机壳盖5，所述的机壳I和机壳盖5通过防水接插件连接，起到防水的作用，使得变送器可以长时间埋于土壤中工作，机壳盖5上设有一个或多个用于探测土壤湿度的探针2，采集土壤中的湿度变化，机壳盖5上还设有至少一个用于探测土壤温度的温度探头7，采集土壤中的温度变化，探针2和温度探头7分别通过信号线与信号处理电路主板3连接，如图3所示，机壳盖上设有四个装置，分别为两个用于探测土壤湿度的探针2、一个用于探测土壤温度的温度探头7，以及一个用于传输信号的信号传输体8，所述的探针2、温度探头7由不锈钢管组成。如图2所示，所述的信号处理电路主板3包括通信模块、微处理器、温度信号调理电路、湿度信号调理电路、原始信号采样电路、反射信号采样电路和高频有源晶振电路，通信模块通过内部总线与微处理器连接，温度信号调理电路和湿度信号调理电路分别通过A/D转换电路与微处理器连接，高频有源晶振电路的输出与原始信号采样电路连接，并经匹配线与探针2连接，探针2的反射信号与反射信号采样电路连接，原始信号采样电路和反射信号采样电路的输出与湿度信号调理电路连接，湿度信号调理电路的输出经A/D转换电路与微处理器连接，温度探头7的输出与温度信号调理电路连接，温度信号调理电路的输出通过A/D转换电路与微处理器连接。本技术的工作过程湿度测量通过高频有源晶振电路产生一个高频信号，高频信号通过原始信号采样电路获得原始信号信息，原始信号通过阻抗匹配线传输到探针2，再通过探针2发射到土 壤中。高频信号在土壤中传播并产生反射信号，反射信号通过探针2传回来，通过反射信号采集电路采集。原始信号采样电路采集到的信息与反射信号采样电路采集到的信息通过湿度信号调理电路将湿度值转换为一路模拟信号，通过A/D转换电路采集，再通过内置湿度值与所得AD值的关系换算出真实的湿度值，并保存于处理器MCU内；温度测量通过温度信号调理电路将温度探头7所探测到的温度变化转化为模拟信号，通过A/D转换电路采集，同样，通过内置温度与所得AD值的关系换算出真实的温度值，并保存于处理器MCU内；电源模块为信号处理电路主板3提供电源；通信模块提供与外界通信的接口，通过命令将采集到的土壤温、湿度值传送出去。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，其特征在于：它包括机壳（1）以及设于机壳（1）内的信号处理电路主板（3），外部电缆（4）通过机壳一端的接线头与信号处理电路主板（3）连接，机壳的另一端设有机壳盖（5），机壳盖（5）上设有一个或多个用于探测土壤湿度的探针（2）和至少一个用于探测土壤温度的温度探头（7），探针（2）和温度探头（7）分别通过信号线与信号处理电路主板（3）连接。

【技术特征摘要】
1.基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器,其特征在于它包括机壳(I)以及设于机壳(I)内的信号处理电路主板(3)，外部电缆(4)通过机壳一端的接线头与信号处理电路主板(3)连接,机壳的另一端设有机壳盖(5),机壳盖(5)上设有一个或多个用于探测土壤湿度的探针(2 )和至少一个用于探测土壤温度的温度探头(7 )，探针(2 )和温度探头(7 )分别通过信号线与信号处理电路主板(3)连接。2.根据权利要求I所述的基于TDR技术的数字式温湿度一体变送器，其特征在于所述的信号处理电路主板(3)包括通信模块、微处理器、温度信号调理电路、湿度信号调理电路、原始信号采样电路、反射信号采样电路和高频有源晶振电路，通信模块通过内部总线与微处理器连接，温度信号调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智浩，唐享华，董文哲，杜宇，
申请(专利权)人：成都诚欣特自动化系统有限公司，
类型：实用新型
国别省市：