土壤離子測(cè)試儀控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種土壤離子測(cè)試儀控制電路，包括微處理器、電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器，所述離子傳感器通過(guò)第一信號(hào)放大電路與所述微處理器的第一信號(hào)輸入端相連，所述溫度傳感器經(jīng)過(guò)第二信號(hào)放大電路連接在所述微處理器的第二信號(hào)輸入端，所述微處理器的輸出端連接有信號(hào)發(fā)射電路，所述電源電路分別為所述微處理器、離子傳感器以及溫度傳感器提供工作電源，所述微處理器從離子傳感器與溫度傳感器獲取檢測(cè)的離子信息數(shù)據(jù)與溫度信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)信號(hào)發(fā)射電路進(jìn)行無(wú)線上傳。其顯著效果是：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，不僅了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)土壤離子檢測(cè)的功能，而且還能夠檢測(cè)土壤環(huán)境的溫度，并實(shí)現(xiàn)了將檢測(cè)出的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳。
【專利說(shuō)明】
土壤離子測(cè)試儀控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及到土壤離子檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種土壤離子測(cè)試儀控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來(lái)環(huán)保要求的提高，土壤質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域?qū)ν寥离x子的關(guān)注越來(lái)越高。2015年5月28日，農(nóng)業(yè)部、國(guó)家發(fā)改委、科技部等八部委聯(lián)合發(fā)布《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2015-2030)》，要求防治農(nóng)田污染:全面加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防控，科學(xué)合理使用農(nóng)業(yè)投入品，提高使用效率，減少農(nóng)業(yè)內(nèi)源性污染。
[0003]目前，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域土壤離子分析均為采樣后到專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，不能即時(shí)獲得結(jié)果，且分析程序繁瑣;現(xiàn)在開(kāi)展的測(cè)土配方施肥限于經(jīng)費(fèi)和人力，其取樣代表性不夠，且測(cè)得的是總養(yǎng)分，不是有效養(yǎng)分，影響了配方施肥的準(zhǔn)確性;長(zhǎng)期過(guò)量施肥會(huì)加深土壤污染。另一方面，土壤污染防治需要對(duì)污染狀況和污染治理效果進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估的工具就是測(cè)試土壤中相關(guān)離子的濃度。目前市場(chǎng)上，測(cè)試土壤離子的設(shè)備基本為臺(tái)式設(shè)備，不便于移動(dòng)或攜帶，影響了現(xiàn)場(chǎng)特別是原位測(cè)量。
[0004]因此，需要開(kāi)發(fā)出可現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)量、可將測(cè)量數(shù)據(jù)及時(shí)上傳的土壤離子測(cè)試儀控制電路；另外，現(xiàn)有的離子測(cè)試儀僅能檢測(cè)離子濃度，而離子濃度往往與溫度有很大關(guān)聯(lián)，因此在環(huán)境溫度未知的情況下，離子檢測(cè)儀獲取的數(shù)據(jù)往往不夠準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種土壤離子測(cè)試儀控制電路，該電路不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)土壤離子檢測(cè)的功能，而且還能夠檢測(cè)土壤環(huán)境的溫度，并將檢測(cè)出的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程上傳。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種土壤離子測(cè)試儀控制電路，其關(guān)鍵在于:包括微處理器、電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器，所述離子傳感器通過(guò)第一信號(hào)放大電路與所述微處理器的第一信號(hào)輸入端相連，所述溫度傳感器經(jīng)過(guò)第二信號(hào)放大電路連接在所述微處理器的第二信號(hào)輸入端，所述微處理器的輸出端連接有信號(hào)發(fā)射電路，所述電源電路分別為所述微處理器、離子傳感器以及溫度傳感器提供工作電源，所述微處理器從離子傳感器與溫度傳感器獲取檢測(cè)的離子信息數(shù)據(jù)與溫度信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)信號(hào)發(fā)射電路進(jìn)行無(wú)線上傳；
[0008]所述信號(hào)發(fā)射電路包括信號(hào)發(fā)射天線，所述微處理器的發(fā)射電源輸出端依次串接電感L7與電感L2后連接電容C8的一端，電容C8的另一端經(jīng)電感LI與電阻R2后連接至所述信號(hào)發(fā)射天線，所述微處理器的第一天線接口連接至電感L7與電感L2的公共端，所述微處理器的第二天線接口連接至電感L2與電容C8的公共端，所述電容C8還經(jīng)電容C9接地，所述電感LI與電阻R2的公共端和接地端之間并聯(lián)有電容ClO與電容Cll，所述電阻R2與信號(hào)發(fā)射天線的公共端還經(jīng)濾波電感L3后接地；
[0009]所述第一信號(hào)放大電路包括第一信號(hào)放大器U7與第二信號(hào)放大器U6，第一信號(hào)放大器U7的第一正相輸入端連接離子傳感器接口的正相端，第一信號(hào)放大器U7的第二正相輸入端連接離子傳感器接口的負(fù)相端，第一信號(hào)放大器U7的第一輸出端與第一負(fù)相輸入端接地，第一信號(hào)放大器U7的第二負(fù)相輸入端接與其第二輸出端連接，第一信號(hào)放大器U7的第二輸出端經(jīng)電阻R28連接到第二信號(hào)放大器U6的第一正相輸入端，第二信號(hào)放大器U6的第二正相輸入端經(jīng)電阻R30接地，第二信號(hào)放大器U6的第一負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R27后接地，第二信號(hào)放大器U6的第二負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R25后接地，第二信號(hào)放大器U6的第一輸出端輸出離子數(shù)據(jù)至所述微處理器，第二信號(hào)放大器U6的第一輸出端還串接電阻R24后與其第二負(fù)相輸入端連接，第二信號(hào)放大器U6的第二輸出端串接電阻R29后與其第二正相輸入端連接，第二信號(hào)放大器U6的第二輸出端還串接電阻R26后與其第一負(fù)相輸入端連接；
[0010]所述第二信號(hào)放大電路包括第三信號(hào)放大器U4，第三信號(hào)放大器U4的第一正相輸入端經(jīng)電阻R19與電阻R15后連接工作電源，電阻R19與電阻R15的公共端連接至溫度傳感器接口的正相端，第三信號(hào)放大器U4的第一負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R18與電阻R16后連接工作電源，電阻R18與電阻R16的公共端連接至溫度傳感器接口的負(fù)相端，第三信號(hào)放大器U4的第二正相輸入端串接電阻R22后接地，第三信號(hào)放大器U4的第二負(fù)相輸入端串接電阻R20后接地，第三信號(hào)放大器U4的第二負(fù)相輸入端輸出溫度信號(hào)至所述微處理器的第二信號(hào)輸入端，第三信號(hào)放大器U4的第一輸出端經(jīng)電阻R21后與其第二正相輸入端連接。
[0011]在測(cè)試過(guò)程中，離子傳感器檢測(cè)土壤中的離子種類、濃度等，溫度傳感器檢測(cè)當(dāng)前土壤中的溫度，然后分別轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并經(jīng)過(guò)放大電路后送入微處理器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)信號(hào)發(fā)射電路發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心。通過(guò)本電路不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)土壤離子檢測(cè)的功能，而且還能夠檢測(cè)土壤環(huán)境的溫度，并將檢測(cè)出的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線遠(yuǎn)程上傳。
[0012]進(jìn)一步的，為了對(duì)微處理器的AD變換提供參考電平，在所述微處理器上還連接有參考電平電路，該參考電平電路包括參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl，該參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的電壓輸入端連接外接直流電源，該參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的兩個(gè)電源輸出端串接后輸出參考電平，所述參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的兩個(gè)電源輸出端串接后還經(jīng)濾波電容C19后接地。
[0013]更進(jìn)一步的描述是，在所述微處理器上還分別連接有三個(gè)信號(hào)指示燈，三個(gè)信號(hào)燈分別用于指示電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器的工作狀態(tài)。
[0014]通過(guò)上述三個(gè)指示燈，能夠準(zhǔn)確掌控整個(gè)電路的工作狀態(tài)，當(dāng)某一部分出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)排除，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0015]再進(jìn)一步的描述是，所述電源電路包括電壓轉(zhuǎn)換芯片U5，該電壓轉(zhuǎn)換芯片U5的電壓輸入端接外接直流電源VCC，電壓轉(zhuǎn)換芯片U5的電壓輸出端輸出工作電源VCC-OPA。
[0016]進(jìn)一步的，所述微處理器采用ADR3420ARJZ-R7集成電路芯片，所述第一信號(hào)放大器U7、第二信號(hào)放大器U6以及第三信號(hào)放大器U4均采用AD8502運(yùn)算放大器。
[0017]本實(shí)用新型的顯著效果是:電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，不僅了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)土壤離子檢測(cè)的功能，而且還能夠檢測(cè)土壤環(huán)境的溫度，并實(shí)現(xiàn)了將檢測(cè)出的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2是所述微處理器與信號(hào)發(fā)射電路的電路原理圖；
[0020]圖3是所述第一信號(hào)放大電路的電路原理圖；
[0021 ]圖4是所述第二信號(hào)放大電路的電路原理圖；
[0022]圖5是所述參考電平電路的電路原理圖；
[0023]圖6是所述電源電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]如圖1所示，一種土壤離子測(cè)試儀控制電路，包括微處理器、電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器，所述離子傳感器通過(guò)第一信號(hào)放大電路與所述微處理器的第一信號(hào)輸入端相連，所述溫度傳感器經(jīng)過(guò)第二信號(hào)放大電路連接在所述微處理器的第二信號(hào)輸入端，所述微處理器的輸出端連接有信號(hào)發(fā)射電路，所述電源電路分別為所述微處理器、離子傳感器以及溫度傳感器提供工作電源，所述微處理器從離子傳感器與溫度傳感器獲取檢測(cè)的離子信息數(shù)據(jù)與溫度信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)信號(hào)發(fā)射電路進(jìn)行無(wú)線上傳。
[0026]本實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述微處理器采用ADR3420ARJZ-R7集成電路芯片，所述第一信號(hào)放大器U7、第二信號(hào)放大器U6以及第三信號(hào)放大器U4均采用AD8502運(yùn)算放大器，所述參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl采用nRF51822藍(lán)牙芯片，所述電壓轉(zhuǎn)換芯片U5采用LMl 117MP-3.3穩(wěn)壓芯片。
[0027]參見(jiàn)附圖2，所述信號(hào)發(fā)射電路包括信號(hào)發(fā)射天線，所述微處理器的發(fā)射電源輸出端VDD-PA依次串接電感L7與電感L2后連接電容C8的一端，電容C8的另一端經(jīng)電感LI與電阻R2后連接至所述信號(hào)發(fā)射天線，所述微處理器的第一天線接口 ANTl連接至電感L7與電感L2的公共端，所述微處理器的第二天線接口 ANT2連接至電感L2與電容C8的公共端，所述電容C8還經(jīng)電容C9接地，所述電感LI與電阻R2的公共端和接地端之間并聯(lián)有電容ClO與電容Cll，所述電阻R2與信號(hào)發(fā)射天線的公共端還經(jīng)濾波電感L3后接地。
[0028]從圖2中還可以看出，在所述微處理器的工作電壓輸入端VDD連接有第一發(fā)光二極管Dl，在所述微處理器的第一信號(hào)輸入端P0.02連接有第二發(fā)光二極管D2，在所述微處理器的第二信號(hào)輸入端P0.03連接有第三發(fā)光二極管D3，三個(gè)發(fā)光二極管分別用于指示電源電路、溫度傳感器以及離子傳感器的工作狀態(tài)。
[0029]參見(jiàn)附圖3，所述第一信號(hào)放大電路包括第一信號(hào)放大器U7與第二信號(hào)放大器U6，第一信號(hào)放大器U7的第一正相輸入端連接離子傳感器接口 P5的正相端，第一信號(hào)放大器U7的第二正相輸入端連接離子傳感器接口 P5的負(fù)相端，第一信號(hào)放大器U7的第一輸出端與第一負(fù)相輸入端接地，第一信號(hào)放大器U7的第二負(fù)相輸入端接與其第二輸出端連接，第一信號(hào)放大器U7的第二輸出端經(jīng)電阻R28連接到第二信號(hào)放大器U6的第一正相輸入端，第二信號(hào)放大器U6的第二正相輸入端經(jīng)電阻R30接地，第二信號(hào)放大器U6的第一負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R27后接地，第二信號(hào)放大器U6的第二負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R25后接地，第二信號(hào)放大器U6的第一輸出端輸出離子數(shù)據(jù)至所述微處理器的第一信號(hào)輸入端P0.03，第二信號(hào)放大器U6的第一輸出端還串接電阻R24后與其第二負(fù)相輸入端連接，第二信號(hào)放大器U6的第二輸出端串接電阻R29后與其第二正相輸入端連接，第二信號(hào)放大器U6的第二輸出端還串接電阻R26后與其第一負(fù)相輸入端連接。通過(guò)上述電路，將離子傳感器的電壓信號(hào)變換成適合ARM芯片進(jìn)行A/D變換的信號(hào)。
[0030]參見(jiàn)附圖4，所述第二信號(hào)放大電路包括第三信號(hào)放大器U4，第三信號(hào)放大器U4的第一正相輸入端經(jīng)電阻R19與電阻R15后連接工作電源，電阻R19與電阻R15的公共端連接至溫度傳感器接口 P4的正相端，第三信號(hào)放大器U4的第一負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R18與電阻R16后連接工作電源，電阻R18與電阻R16的公共端連接至溫度傳感器接口 P4的負(fù)相端，第三信號(hào)放大器U4的第二正相輸入端串接電阻R22后接地，第三信號(hào)放大器U4的第二負(fù)相輸入端串接電阻R20后接地，第三信號(hào)放大器U4的第二負(fù)相輸入端輸出溫度信號(hào)至所述微處理器的第二信號(hào)輸入端P0.02，第三信號(hào)放大器U4的第一輸出端經(jīng)電阻R21后與其第二正相輸入端連接。通過(guò)上述電路，將溫度傳感器的電壓信號(hào)變換成適合ARM芯片進(jìn)行A/D變換的信號(hào)。
[0031]參見(jiàn)附圖5，在所述微處理器上還連接有參考電平電路，該參考電平電路包括參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl，該參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的電壓輸入端連接外接直流電源，該參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的兩個(gè)電源輸出端串接后輸出參考電平值微處理器的P0.00引腳，所述參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的兩個(gè)電源輸出端串接后還經(jīng)濾波電容Cl 9后接地。
[0032]參見(jiàn)附圖6，所述電源電路包括電壓轉(zhuǎn)換芯片U5，該電壓轉(zhuǎn)換芯片U5的電壓輸入端接外接直流電源VCC，電壓轉(zhuǎn)換芯片U5的電壓輸出端輸出工作電源VCC-OPA。
[0033]在測(cè)試過(guò)程中，離子傳感器檢測(cè)土壤中的離子種類、濃度等，溫度傳感器檢測(cè)當(dāng)前土壤中的溫度，然后分別轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并經(jīng)過(guò)放大電路后送入微處理器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)信號(hào)發(fā)射電路發(fā)送至后臺(tái)數(shù)據(jù)處理中心。本電路不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)土壤離子檢測(cè)的功能，而且還能夠檢測(cè)土壤環(huán)境的溫度，并將檢測(cè)出的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線遠(yuǎn)程上傳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種土壤離子測(cè)試儀控制電路，其特征在于:包括微處理器、電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器，所述離子傳感器通過(guò)第一信號(hào)放大電路與所述微處理器的第一信號(hào)輸入端相連，所述溫度傳感器經(jīng)過(guò)第二信號(hào)放大電路連接在所述微處理器的第二信號(hào)輸入端，所述微處理器的輸出端連接有信號(hào)發(fā)射電路，所述電源電路分別為所述微處理器、離子傳感器以及溫度傳感器提供工作電源，所述微處理器從離子傳感器與溫度傳感器獲取檢測(cè)的離子信息數(shù)據(jù)與溫度信息數(shù)據(jù)，并通過(guò)信號(hào)發(fā)射電路進(jìn)行無(wú)線上傳； 所述信號(hào)發(fā)射電路包括信號(hào)發(fā)射天線，所述微處理器的發(fā)射電源輸出端依次串接電感L7與電感L2后連接電容C8的一端，電容C8的另一端經(jīng)電感LI與電阻R2后連接至所述信號(hào)發(fā)射天線，所述微處理器的第一天線接口連接至電感L7與電感L2的公共端，所述微處理器的第二天線接口連接至電感L2與電容C8的公共端，所述電容C8還經(jīng)電容C9接地，所述電感LI與電阻R2的公共端和接地端之間并聯(lián)有電容ClO與電容Cll，所述電阻R2與信號(hào)發(fā)射天線的公共端還經(jīng)濾波電感L3后接地； 所述第一信號(hào)放大電路包括第一信號(hào)放大器U7與第二信號(hào)放大器U6，第一信號(hào)放大器U7的第一正相輸入端連接離子傳感器接口的正相端，第一信號(hào)放大器U7的第二正相輸入端連接離子傳感器接口的負(fù)相端，第一信號(hào)放大器U7的第一輸出端與第一負(fù)相輸入端接地，第一信號(hào)放大器U7的第二負(fù)相輸入端接與其第二輸出端連接，第一信號(hào)放大器U7的第二輸出端經(jīng)電阻R28連接到第二信號(hào)放大器U6的第一正相輸入端，第二信號(hào)放大器U6的第二正相輸入端經(jīng)電阻R30接地，第二信號(hào)放大器U6的第一負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R27后接地，第二信號(hào)放大器U6的第二負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R25后接地，第二信號(hào)放大器U6的第一輸出端輸出離子數(shù)據(jù)至所述微處理器，第二信號(hào)放大器U6的第一輸出端還串接電阻R24后與其第二負(fù)相輸入端連接，第二信號(hào)放大器U6的第二輸出端串接電阻R29后與其第二正相輸入端連接，第二信號(hào)放大器U6的第二輸出端還串接電阻R26后與其第一負(fù)相輸入端連接； 所述第二信號(hào)放大電路包括第三信號(hào)放大器U4，第三信號(hào)放大器U4的第一正相輸入端經(jīng)電阻R19與電阻R15后連接工作電源，電阻R19與電阻R15的公共端連接至溫度傳感器接口的正相端，第三信號(hào)放大器U4的第一負(fù)相輸入端經(jīng)電阻R18與電阻R16后連接工作電源，電阻R18與電阻R16的公共端連接至溫度傳感器接口的負(fù)相端，第三信號(hào)放大器U4的第二正相輸入端串接電阻R22后接地，第三信號(hào)放大器U4的第二負(fù)相輸入端串接電阻R20后接地，第三信號(hào)放大器U4的第二負(fù)相輸入端輸出溫度信號(hào)至所述微處理器的第二信號(hào)輸入端，第三信號(hào)放大器U4的第一輸出端經(jīng)電阻R21后與其第二正相輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤離子測(cè)試儀控制電路，其特征在于:在所述微處理器上還連接有參考電平電路，該參考電平電路包括參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl，該參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的電壓輸入端連接外接直流電源，該參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的兩個(gè)電源輸出端串接后輸出參考電平，所述參考電平轉(zhuǎn)換芯片REFl的兩個(gè)電源輸出端串接后還經(jīng)濾波電容C19后接地。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的土壤離子測(cè)試儀控制電路，其特征在于:在所述微處理器上還分別連接有三個(gè)信號(hào)指示燈，三個(gè)信號(hào)燈分別用于指示電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器的工作狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤離子測(cè)試儀控制電路，其特征在于:所述電源電路包括電壓轉(zhuǎn)換芯片U5，該電壓轉(zhuǎn)換芯片U5的電壓輸入端接外接直流電源VCC，電壓轉(zhuǎn)換芯片U5的電壓輸出端輸出工作電源VCC-OPA。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤離子測(cè)試儀控制電路，其特征在于:所述微處理器采用ADR3420ARJZ-R7集成電路芯片，所述第一信號(hào)放大器U7、第二信號(hào)放大器U6以及第三信號(hào)放大器U4均采用AD8502運(yùn)算放大器。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK205506114SQ201620284126
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】李云濤, 王遠(yuǎn)云
【申請(qǐng)人】重慶紐貝環(huán)?？萍加邢薰?br>