一种土壤温湿度与电导率测量控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于监测控制系统技术领域，提出了一种土壤温湿度与电导率测量控制系统，包括控制器，控制器连接有电导率测量模块、湿度测量模块、温度测量模块，电导率测量模块包括与控制器依次连接的电导率测量信号输入端、滤波电路、第一运放电路、第二运放电路、整流电路、信号调节电路，第二运放电路连接有电导率测量探头，信号调节电路与控制器连接，湿度测量模块包括与控制器连接的激励源电路、湿度测量探头，激励源电路、湿度测量探头均与异或门电路连接，异或门电路与控制器连接。通过上述技术方案，解决了现有技术中的问题。

A measurement and control system of soil temperature, humidity and conductivity

【技术实现步骤摘要】
一种土壤温湿度与电导率测量控制系统
本技术属于监测控制系统
，涉及一种土壤温湿度与电导率测量控制系统。
技术介绍
目前市场是现有的测量土壤湿度的传感器比较单一，有单参数的，有双参数的，很少有多参数的，从而导致测量参数较少或者需要设置多个采样产品才能实现各个参数的测量。并且现有常规产品的电路结构复杂，采用模拟电路进行测量，需要使用很多元器件，不仅成本高，而且元器件更加容易损坏，从而导致测量不稳定或者不能测量。
技术实现思路
本技术提出一种土壤温湿度与电导率测量控制系统，解决了现有技术中的问题。本技术的技术方案是这样实现的：一种土壤温湿度与电导率测量控制系统，包括控制器，所述控制器连接有电导率测量模块、湿度测量模块、温度测量模块，所述电导率测量模块包括与所述控制器依次连接的电导率测量信号输入端、滤波电路、第一运放电路、第二运放电路、整流电路、信号调节电路，所述第二运放电路连接有电导率测量探头，所述信号调节电路与所述控制器连接，所述湿度测量模块包括与所述控制器连接的激励源电路、湿度测量探头，所述激励源电路、所述湿度测量探头均与异或门电路连接，所述异或门电路与所述控制器连接。作为进一步的技术方案，所述第一运放电路包括与所述滤波电路连接的第一运算放大器，所述第一运算放大器与所述第二运放电路连接，所述第二运放电路包括与所述第一运算放大器依次连接的第二运算放大器、第三运算放大器，所述第二运算放大器还与所述电导率测量探头连接，所述第三运算放大器与所述整流电路连接。作为进一步的技术方案，所述整流电路包括与所述第三运算放大器连接的整流二极管，所述整流二极管与所述信号调节电路连接，所述信号调节电路包括与所述整流二极管连接的第四运算放大器，所述第四运算放大器与所述控制器连接。作为进一步的技术方案，所述滤波电路包括与所述电导率测量信号输入端依次连接的第一电阻、第一电容，所述第一电容与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的正相输入端与地连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的正相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端与所述电导率测量探头连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第三运算放大器的正相输入端连接，所述第三运算放大器的反相输入端与地连接，所述第三运算放大器的输出端与所述整流二极管的正极连接，所述整流二极管的负极与所述第四运算放大器的同相输入端连接，所述第四运算放大器的反相输入端与地连接，所述第四运算放大器的输出端与所述控制器连接。作为进一步的技术方案，所述激励源电路包括与所述控制器连接的压控振荡器，所述压控振荡器与所述湿度测量探头连接，所述异或门电路包括与所述压控振荡器、所述湿度测量探头均连接的异或门逻辑芯片，所述异或门逻辑芯片与所述控制器连接。作为进一步的技术方案，所述控制器还连接有电源模块，所述电源模块包括电压输入端，所述电压输入端依次连接有第一电压转换电路、第二电压转换电路，所述第二电压转换电路连接有第三电压转换电路、第四电压转换电路，所述第一电压转换电路还连接有极性反转电源转换器，所述第一电压转换电路、所述极性反转电源转换器均与所述第一运算放大器连接，所述第二电压转换电路与所述控制器连接，所述第三电压转换电路与所述控制器、所述信号调节电路、所述温度测量模块均连接，所述第四电压转换电路与所述激励源电路连接。作为进一步的技术方案，所述温度测量模块包括与所述第三电压转换电路依次连接的第二电阻、NTC热敏电阻，所述NTC热敏电阻与所述控制器连接。作为进一步的技术方案，所述控制器还连接有通信模块，所述通信模块包括与所述控制器连接的收发器，所述收发器与用于远程控制的控制终端连接。作为进一步的技术方案，所述控制器的具体型号为STM32F100C8T6；所述第一运算放大器、所述第二运算放大器、所述第三运算放大器、所述第四运算放大器的具体型号均为LM224；所述压控振荡器的具体型号为LTC6905-100；所述异或门逻辑芯片的具体型号为74LVC1G86GW；所述极性反转电源转换器的具体型号为ICL7660；所述收发器的具体型号为SN65HVD12。本技术的工作原理及有益效果为：1、本技术中的控制器连接有电导率测量模块、湿度测量模块、温度测量模块，因此能够实现对土壤电导率、土壤湿度、土壤温度的测量，功能齐全，能够适用于更多的应用场合，满足不同的使用需求。在需要测量土壤电导率时，将电导率测量探头插入土壤中，控制器输出正弦信号至电导率测量信号输入端，再经过滤波电路的滤波作用，之后经过隔直耦合电容成为正负交替的交流信号传至第一运放电路运放，之后再经过第二运放电路进行运放，土壤的电导率阻抗的变化会影响第二运放电路的输出信号，输出信号随着土壤电导率的变化而变化，整流电路将输出的交流信号整流成脉动半波信号，信号调节电路对脉动半波信号进行调节，将信号调节成适合控制器采集的信号传输至控制器，从而完成土壤电导率的测量，测量电路稳定可靠，结构简单，能够减少元器件的损坏率。在测量土壤湿度时，将湿度测量探头插入土壤中，土壤的介电常数随着水分的变化而变化形成频率变化的信号，反馈到异或门电路，该信号与激励源电路输入到异或门电路的频率不同，导致异或门电路随着输入的变化而变化。当土壤中有水分的时候，异或门电路输出高低电平变化的信号，经过滤波后，输出稳定的直流电压信号给控制器，从而实现对土壤湿度的测量。2、本技术中的控制器输出的正弦信号，在滤波电路中的第一电阻、第一电容的低通滤波作用下，经过隔直耦合电容成为正负交替的交流信号，再经过第一运算放大器进行运放，之后依次经过第二运算放大器、第三运算放大器的运放，土壤的电导率阻抗的变化影响第三运算放大器的输出信号，输出信号随着土壤电导率的变化而变化，再通过整流二极管将经过测量土壤电导率后的交流信号整流成脉动半波信号。第四运算放大器对脉动半波信号进行调节，从而将信号调节成适合控制器采集的信号，实现对土壤电导率的测量。3、本技术中的压控振荡器在工作时产生高频信号作为激励源，土壤的介电常数随着水分的变化而变化，激励源发射的频率进过电阻、电容和土壤后形成频率变化的信号，这个信号反馈到异或门逻辑芯片，该信号与激励源输入到异或门逻辑芯片的频率不同，导致异或门逻辑芯片随着输入的变化而变化。当土壤中有水分的时候，异或门逻辑芯片输出高低电平变化的信号，异或门逻辑芯片后面接一阶低通滤波电路，因为频率很高，所以能够输出稳定的直流电压信号给控制器，保证系统能够稳定工作。4、本技术中的控制器连接有电源模块，电源模块包括电压输入端，电压输入端输入的电压经过第一电压转换电路、第二电压转换电路、第三电压转换电路、第四电压转换电路进行电压转换，转换为不同的电压值从而能够为系统中的各个模块稳定供电，从而保证系统的稳定运行。5、本技术中的温度测量模块采用NTC热敏电阻采集温度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤温湿度与电导率测量控制系统，其特征在于，包括控制器(1)，所述控制器(1)连接有电导率测量模块(2)、湿度测量模块(3)、温度测量模块(4)，/n所述电导率测量模块(2)包括与所述控制器(1)依次连接的电导率测量信号输入端(21)、滤波电路(22)、第一运放电路(23)、第二运放电路(24)、整流电路(25)、信号调节电路(26)，所述第二运放电路(24)连接有电导率测量探头(27)，所述信号调节电路(26)与所述控制器(1)连接，/n所述湿度测量模块(3)包括与所述控制器(1)连接的激励源电路(31)、湿度测量探头(32)，所述激励源电路(31)、所述湿度测量探头(32)均与异或门电路(33)连接，所述异或门电路(33)与所述控制器(1)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤温湿度与电导率测量控制系统，其特征在于，包括控制器(1)，所述控制器(1)连接有电导率测量模块(2)、湿度测量模块(3)、温度测量模块(4)，
所述电导率测量模块(2)包括与所述控制器(1)依次连接的电导率测量信号输入端(21)、滤波电路(22)、第一运放电路(23)、第二运放电路(24)、整流电路(25)、信号调节电路(26)，所述第二运放电路(24)连接有电导率测量探头(27)，所述信号调节电路(26)与所述控制器(1)连接，
所述湿度测量模块(3)包括与所述控制器(1)连接的激励源电路(31)、湿度测量探头(32)，所述激励源电路(31)、所述湿度测量探头(32)均与异或门电路(33)连接，所述异或门电路(33)与所述控制器(1)连接。


2.根据权利要求1所述的一种土壤温湿度与电导率测量控制系统，其特征在于，所述第一运放电路(23)包括与所述滤波电路(22)连接的第一运算放大器(231)，所述第一运算放大器(231)与所述第二运放电路(24)连接，
所述第二运放电路(24)包括与所述第一运算放大器(231)依次连接的第二运算放大器(241)、第三运算放大器(242)，所述第二运算放大器(241)还与所述电导率测量探头(27)连接，所述第三运算放大器(242)与所述整流电路(25)连接。


3.根据权利要求2所述的一种土壤温湿度与电导率测量控制系统，其特征在于，所述整流电路(25)包括与所述第三运算放大器(242)连接的整流二极管(251)，所述整流二极管(251)与所述信号调节电路(26)连接，
所述信号调节电路(26)包括与所述整流二极管(251)连接的第四运算放大器(261)，所述第四运算放大器(261)与所述控制器(1)连接。


4.根据权利要求3所述的一种土壤温湿度与电导率测量控制系统，其特征在于，所述滤波电路(22)包括与所述电导率测量信号输入端(21)依次连接的第一电阻(221)、第一电容(222)，所述第一电容(222)与所述第一运算放大器(231)的反相输入端连接，所述第一运算放大器(231)的正相输入端与地连接，所述第一运算放大器(231)的输出端与所述第二运算放大器(241)的正相输入端，
所述第二运算放大器(241)的反相输入端与所述电导率测量探头(27)连接，所述第二运算放大器(241)的输出端与所述第三运算放大器(242)的正相输入端连接，
所述第三运算放大器(242)的反相输入端与地连接，所述第三运算放大器(242)的输出端与所述整流二极管(251)的正极连接，所述整流二极管(251)的负极与所述第四运算放大器(261)的同相...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙梓隆，
申请(专利权)人：河北欧速电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13