專利名稱：基于tdt傳感器的土壤含水量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)自動化檢測領(lǐng)域中的裝置。
背景技術(shù)：
土壤含水率是影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，當前測量土壤含水率的方法，主要使用傳統(tǒng)的人工定點監(jiān)測法。這種方式下，檢測效率低以及不能實現(xiàn)實時監(jiān)測。此外，離線測量精度差，速度慢，不適于信息化農(nóng)業(yè)及時掌握、了解土壤墑情的需要。而現(xiàn)有技術(shù)人員提出的在線測量方法中較典型的TDR法，但受土壤性質(zhì)及含鹽情況影響嚴重，因此，實用性較差。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于TDT傳感器的土壤含水量測量裝置，該種測量裝置可實現(xiàn)對土壤含水量的自動測量，并可遠程傳遞測量數(shù)據(jù)，提高了檢測效率。本實用新型的技術(shù)方案是:該種基于TDT傳感器的土壤含水量測量裝置，包括配置有電源模塊、前置數(shù)據(jù)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，其特征在于:所述測量裝置還包括TDT型土壤傳感器以及無線傳送模塊，所述TDT型土壤傳感器的采樣數(shù)據(jù)輸出端連接至前置數(shù)據(jù)放大電路的采樣數(shù)據(jù)輸入端，所述前置數(shù)據(jù)放大電路的數(shù)據(jù)輸出端連接至A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量數(shù)據(jù)輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量數(shù)據(jù)輸出端連接至所述單片機的數(shù)字信號輸入端，所述單片機與無線傳送模塊之間采用雙向數(shù)據(jù)流方式連接；此外，所述裝置還包括一個球形的測量殼，在測量殼的下方為膠皮吸盤式底座，在測量殼的外周固定有一個扶正環(huán)，在測量殼的上方開有檢測口，所述TDT型土壤傳感器、電源模塊、前置數(shù)據(jù)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器以及單片機均置于所述測量殼內(nèi)，TDT型土壤傳感器的探頭由所述檢測口伸出。另外，為使得本裝置可埋于地下使用，在所述檢測口上方通過開在殼體上的嵌入槽嵌合有一個防護帽，所述防護帽的頂端為采用親水材料制成的集水罩布，所述集水罩布與所述TDT型土壤傳感器的探頭相觸。具體實施時，所述單片機采用AT89S52型號單片機，所述無線傳送模塊采用NRF2401型無線模塊。本實用新型具有如下有益效果:本裝置采用加拿大強生愛爾石油科技公司的GPL-TDT型土壤水分傳感器，從而使得可以實施目前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的時域傳輸技術(shù)，即TDT技術(shù)。具體實現(xiàn)時，可包括上位機和下位機兩部分，下位機采集土壤含水量信息，上位機接收下位機發(fā)送來的數(shù)據(jù)，進行處理。本裝置利用GPL-TDT 土壤水分傳感器以TDT為其測量基本原理，可實現(xiàn)對土壤含水量的自動測量，并可遠程傳遞測量數(shù)據(jù)，提高了檢測效率。經(jīng)過試驗證明，本裝置具有輸出線性好、分辨率優(yōu)于0.1%、受土壤的含鹽量和土壤的粘粒影響小等特點。此外，本裝置中的測量殼可埋于地下且可保持垂直狀態(tài)，使傳感器檢測準確。[0008]
:圖1是本實用新型的內(nèi)部電路組成框圖。圖2是本實用新型的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型增加了防護帽后的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是具體實施時，本實用新型的電路圖。圖中1-膠皮吸盤式底座，2-扶正環(huán)，3-測量殼，4-嵌入槽，5- TDT型土壤傳感器，6-檢測口，7-防護帽，8-集水罩布。
具體實施方式
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以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:由圖1至圖3所示，該種基于TDT傳感器的土壤含水量測量裝置，包括配置有電源模塊、前置數(shù)據(jù)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，其獨特之處在于:所述測量裝置還包括TDT型土壤傳感器5以及無線傳送模塊，所述TDT型土壤傳感器5的采樣數(shù)據(jù)輸出端連接至前置數(shù)據(jù)放大電路的采樣數(shù)據(jù)輸入端，所述前置數(shù)據(jù)放大電路的數(shù)據(jù)輸出端連接至A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量數(shù)據(jù)輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量數(shù)據(jù)輸出端連接至所述單片機的數(shù)字信號輸入端，所述單片機與無線傳送模塊之間采用雙向數(shù)據(jù)流方式連接；此外，所述裝置還包括一個球形的測量殼3，在測量殼3的下方為膠皮吸盤式底座1，在測量殼3的外周固定有一個扶正環(huán)2，在測量殼3的上方開有檢測口 6，所述TDT型土壤傳感器5、電源模塊、前置數(shù)據(jù)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器以及單片機均置于所述測量殼內(nèi)，TDT型土壤傳感器的探頭由所述檢測口伸出。此外，為使得本裝置可埋于地下使用，在所述檢測口 6上方通過開在殼體上的嵌入槽4嵌合有一個防護帽7，所述防護帽的頂端為采用親水材料制成的集水罩布8，所述集水罩布8與所述TDT型土壤傳感器5的探頭相觸。具體實現(xiàn)時，所述單片機采用AT89S52型號單片機，所述無線傳送模塊采用NRF2401型無線模塊，其電路圖如圖4所示。其中，J7代表TDT型土壤傳感器，其輸出信號經(jīng)放大處理后，進入U4單元，即ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器，進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，之后，輸入到U5單元，即AT89s52單片機內(nèi)部，進行數(shù)據(jù)處理，包括均值濾波與標度變換處理等。最后，將處理后的結(jié)果通過FYD12864-0402B LCD顯示器，即U7單元顯示出來。系統(tǒng)采用Nrf2401模塊實現(xiàn)無線通信。nrf2401模塊為3.3V供電，因此在5V電源的基礎(chǔ)上加3.3V穩(wěn)壓芯片LM1117。與PC機通信接口設(shè)計，利用MAXM公司的單電源芯片MAX232來完成單片機TTL到RS-232C電平的轉(zhuǎn)換。利用本裝置試驗，已取黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗田土壤8份，自然風干，去除動植物殘體，加不等量水攪拌均勻，得到不同含水量的土壤樣品，放置五天。應(yīng)用測量系統(tǒng)測量土壤含水量，用取樣器取得測試系統(tǒng)傳感器周圍土壤樣品，放在105-110°C的烘箱中烘至恒定質(zhì)量，計算土壤含水量，取傳感器周圍上、中、下部位及3次平均值分別計算相關(guān)系數(shù)R值，測量結(jié)果的擬合優(yōu)度用估計標準誤差來衡量，其結(jié)果為所有相關(guān)系數(shù)均大于0.978，均顯著相關(guān)，說明測量系統(tǒng)與傳感器對土壤樣本的測量都是有效的。
權(quán)利要求1.一種基于TDT傳感器的土壤含水量測量裝置，包括配置有電源模塊、前置數(shù)據(jù)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，其特征在于:所述測量裝置還包括TDT型土壤傳感器(5)以及無線傳送模塊，所述TDT型土壤傳感器(5)的采樣數(shù)據(jù)輸出端連接至前置數(shù)據(jù)放大電路的采樣數(shù)據(jù)輸入端，所述前置數(shù)據(jù)放大電路的數(shù)據(jù)輸出端連接至A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量數(shù)據(jù)輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量數(shù)據(jù)輸出端連接至所述單片機的數(shù)字信號輸入端，所述單片機與無線傳送模塊之間采用雙向數(shù)據(jù)流方式連接；此外，所述裝置還包括一個球形的測量殼(3)，在測量殼(3)的下方為膠皮吸盤式底座(1)，在測量殼(3)的外周固定有一個扶正環(huán)(2)，在測量殼(3)的上方開有檢測口(6)，所述TDT型土壤傳感器(5)、電源模塊、前置數(shù)據(jù)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器以及單片機均置于所述測量殼內(nèi)，TDT型土壤傳感器的探頭由所述檢測口伸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TDT傳感器的土壤含水量測量裝置，其特征在于:所述檢測口(6)上方通過開在殼體上的嵌入槽(4 )嵌合有一個防護帽(7 )，所述防護帽的頂端為采用親水材料制成的集水罩布(8 )，所述集水罩布(8 )與所述TDT型土壤傳感器(5)的探頭相觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于TDT傳感器的土壤含水量測量裝置，其特征在于:所述單片機采用AT89S52型號單片機，所述無線傳送模塊采用NRF2401型無線模塊。
專利摘要一種基于TDT傳感器的土壤含水量測量裝置，主要為了解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中仍使用傳統(tǒng)的人工定點監(jiān)測方式，檢測效率低以及不能實現(xiàn)實時監(jiān)測的問題。其特征在于裝置還包括TDT型土壤傳感器以及無線傳送模塊，土壤傳感器的數(shù)據(jù)輸出端連接至數(shù)據(jù)放大電路的數(shù)據(jù)輸入端，數(shù)據(jù)放大電路的數(shù)據(jù)輸出端連接至A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量數(shù)據(jù)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量數(shù)據(jù)輸出端連接至單片機的數(shù)字信號輸入端，單片機與無線傳送模塊之間采用雙向數(shù)據(jù)流方式連接；裝置還包括一個球形的測量殼，在測量殼的上方開有檢測口，TDT型土壤傳感器的探頭由所述檢測口伸出。本種測量裝置可實現(xiàn)對土壤含水量的自動測量，并可遠程傳遞測量數(shù)據(jù)，提高了檢測效率。
文檔編號G01N33/24GK202948018SQ201220715138
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者許秀英, 懷寶付, 劉芳, 梁春英 申請人:黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)