[实用新型]一种电容型土壤湿度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体地说涉及一种电容型土壤湿度传感器。

背景技术

目前较为流行的频域反射法，工作频率一般为20-150MHz，由多个电路将介电常数的变化转换为直流电压或其它输出形式，在工作范围内其输出的直流电压与土壤含水率直接相关。

频域反射法主要分为两种：①频率固定：通过测量其标准波形的变化测定土壤含水率；②频率不固定：将以土壤为介质的电容放在谐振回路中，当土壤含水率不同其发生共振的频率不同，通过共振频率的变化测定土壤含水率。这两种方法其实质仍是电容法。

市面上的一些传感器存在误差较大，测量范围有限等问题，并且电容探针金属裸露，易腐蚀，并不能适应长期埋在土壤中使用。某些误差较小，测量范围大的土壤湿度传感器价格则相对昂贵。

我们旨在设计一种性价比较高的土壤湿度传感器，在成本较低的基础上扩大测量范围，提高测量精度。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种性价比较高的电容型土壤湿度传感器，在成本较低的基础上扩大测量范围，提高测量精度。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种电容型土壤湿度传感器，包括壳体、设置于壳体前端的若干根电容探针和设置于壳体内的电路；

所述电容探针包括外连接有导线的外部环状电极和内部针状电极，所述内部针状电极的外周和端面、所述外部环状电极的内外表面、端面设置有聚酰亚胺绝缘层，所述外部环状电极的顶部设置有绝缘封闭的绝缘盖；

所述电路包括晶振电路、多路开关电路、隔直检波电路、倍压整流电路、AD转换与数据处理电路、串口采集电路；所述多路开关电路通过电容探针后依次与隔直检波电路、倍压整流电路、AD转换与数据处理电路、串口采集电路串联连接，所述多路开关电路分别连接有40M晶振电路、50M晶振电路、90M晶振电路，40M晶振电路、50M晶振电路、90M晶振电路并联连接。

作为对上述技术方案的改进，所述40M晶振电路、50M晶振电路、90M晶振电路为有源晶振电路。

作为对上述技术方案的改进，所述多路开关电路为多路的数字开关电路。

作为对上述技术方案的改进，所述电容探针为同轴电缆状电容探针。

作为对上述技术方案的改进，外部环状电极和内部针状电极同轴。

作为对上述技术方案的改进，所述外部环状电极高度50mm，外径16mm，厚度1mm。

作为对上述技术方案的改进，所述内部针状电极：长度50mm，直径1mm。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：

本实用新型的电容型土壤湿度传感器，采用有源晶振电路产生高频等幅振荡信号，数字开关电路可完成晶振的切换。输出的交流信号经隔直检波电路，输出到倍压整流电路，变为易于观测的直流信号，单片机采集信号并处理后，通过电脑串口接收并显示含水率值。

本实用新型的电容型土壤湿度传感器，通过对电容探针形状的改造，绝缘的处理，对电路的改进，通过大量实验数据的对比验证及统计分析，达到技术效果。

上述提及的电路均为已知电路：其中

晶振电路见：《高频电子电路》(第二版)王卫东编著，电子工业出版社P120～127。

多路开关电路见：电子技术基础数字部分(第五版)，康华光，邹寿彬，秦臻P153～158。

隔直检波电路见：《高频电子电路》(第二版)王卫东编著，电子工业出版社P202～210。

倍压整流电路见：电子技术基础模拟部分(第五版)，康华光，陈大钦，张林P486～494。

AD转换与数据处理电路：单片机自带AD，编程实现。

串口采集电路：单片机接收数据，经过USB转TTL模块，实现与电脑上位机的通信。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电容探针的结构示意图；

图2为本实用新型的电路结构示意图；

图3为本新型的软件流程图的前半部流程的步骤示意图；

图4为本新型的软件流程图的后半部流程的步骤示意图。

具体实施方式