[发明专利]一种土壤湿度的测量及智能浇灌系统

说明书

技术领域

本发明属于测量；测试领域，尤其是涉及一种土壤湿度的测量及智能浇灌系统的改进。

背景技术

土壤湿度，土壤湿度决定农作物的水分供应状况。土壤湿度过低，形成土壤干旱，作用光合作用不能正常进行，降低作物的产量和品质；严重缺水导致作物凋萎和死亡。土壤湿度过高，恶化土壤通气性，影响土壤微生物的活动，使作物根系的呼吸、生长等生命活动受到阻碍，从而影响作物地上部分的正常生长，造成徒长、倒伏、病害滋生等。土壤水分的多少还影响田间耕作措施和播种质量，并影响土壤温度的高低。

作为反映土壤状态的一个基本物理量，对人类的生产与生活，尤其是对农业有着举足轻重的意义。土壤湿度的定义有两种：一种是一定质量土壤中含水质量的百分比。另一种是一定体积土壤中含水体积的百分比,用PCT来表示，范围为0至50%。土壤含水量的测定方法，从传统的烘干法，到电测法，直至现代的核技术手段等，共有几十种，并且均以田间采样后的烘干法为标准测量方法。但是，这些方法大都是长年累月地定点观测土壤水分的动态分布。对于土壤湿度的即时测量,一直没有一种简便高效并且精确的方法。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种方便简洁且测量精确的一种土壤湿度的测量及智能浇灌系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括检测模块、A/D转换模块、放大模块、记忆芯片、比较模块、微处理器、电源、无线收发模块、灌溉控制模块、执行机构、显示控制模块和显示模块；其特征在于：所述的检测模块、A/D转换模块、放大模块、记忆芯片、比较模块与微控制器的输入端口相连；微处理器还与电源、无线收发模块、灌溉控制模块、执行机构、显示控制模块和显示模块相连。

作为一种优选方案，本发明所述微处理器为单片机。

本发明有益效果。

本发明所述的检测模块、A/D转换模块、放大模块、记忆芯片、比较模块与微控制器的输入端口相连；微处理器还与电源、无线收发模块、灌溉控制模块、执行机构、显示控制模块和显示模块相连。运用电阻-频率（R-F）转换电路测定土壤湿度的方法,利用可编程器件或单片机系统测量芯片NE555产生的整形方波的频率,实现了对电路频率的即时测量,同时保证了测量土壤湿度的准确性。值得一提的是，在土壤湿度较低时,本文提出的方法克服了传统的四电极法测土壤电阻率方法的弊端,通过测量频率间接测量土壤电阻，避免了由于直接测量土壤电阻造成的不稳定性,提高了测量的灵敏度。  

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明电路原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括检测模块、A/D转换模块、放大模块、记忆芯片、比较模块、微处理器、电源、无线收发模块、灌溉控制模块、执行机构、显示控制模块和显示模块；其特征在于：所述的检测模块、A/D转换模块、放大模块、记忆芯片、比较模块与微控制器的输入端口相连；微处理器还与电源、无线收发模块、灌溉控制模块、执行机构、显示控制模块和显示模块相连。

本发明所述微处理器为单片机。

土壤电阻值与其湿度有关，潮湿时电阻值小，干燥时电阻值大，因此可通过测定土壤电阻值来衡量其湿度大小。但是如直接用常规的直流电法测量，将无法测得稳定的电阻值。因为土壤中的水分可视为电解液，在直流电压作用下将发生极化，造成阴阳离子的分离和聚集，从而使土壤电阻值不能反映土壤的湿度。

土壤电阻AR与电路内部电容1C构成RC回路,又与NE555构成完整的振荡电路；同时，由于NE555的输出信号是数字信号，相当于将RC振荡的波形整形为脉冲信号，方便于与数字控制系统连接以测量电路振荡频率，达到测量湿度的目的。BR是电路内部的固定电阻。根据NE555的工作原理，我们可以知道，当CCCU1/3V1<时，3端输出为高电平，7端相当于开路，电容1C 处于充电状态，电压逐渐升高；当CCCU2/3V 1> 时，3端输出为低电平，7 端相当于通过一个三极管接地，电容1C处于放电状态，电压逐渐降低。当CCCU1/3V1<，3端再次输出高电平，7端相当于开路，电容1C处于充电状态，电压逐渐升高。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。