[发明专利]一种电容式多层土壤湿度检测装置

说明书

本发明提出的一种电容式多层土壤湿度检测装置，包括：壳体，壳体内部设有支架，在所述支架上设有多个湿敏电容；所述壳体内还设有电容式土壤湿度转换电路，所述湿敏电容与电容式土壤湿度转换电路连接。本发明埋入土壤中，根据输出脉冲频率，实时检测多层土壤的温湿度。

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，更具体的说是涉及一种电容式多层土壤湿度检测装置。

背景技术

农业生产在我国经济发展中占有重要的地位。伴随着我国人口的不断增长，工业的快速发展，淡水资源消耗量加大，耕地面积减小，农业生产与土地、水资源的矛盾越来越突出。其中，如何在有限的条件下，合理高效利用水资源，将成为农业发展的焦点之一。大量实验研究表明：大棚蔬菜、温室花卉、园艺栽培等种植产业对土壤湿度都有很高的要求，土壤湿度不合理，不但不能使植物快速生长，更甚者会导致植物旱涝而死亡，给农业经济带来严重损失。而在水资源的高效合理利用中，土壤湿度的检测是重要的环节。

传统式采集多层土壤湿度的方式是探针式检测方法，每个探针测某个深度的湿度。测多层土壤湿度时，需将几个探针放置在不同深度的土壤层。测试前，需要挖出一个深坑，在深坑侧壁的不同深度上放置探头，这样的方式，施工安装探头复杂。且这些零散布局的探头，需分别连接电路，采集数据，处理数据，上传数据等。整个系统的体积大，零散分布的探头极其电路系统，安装维护往往很复杂，使用极其不方便。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种电容式多层土壤湿度检测装置。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种电容式多层土壤湿度检测装置，包括：下端呈锥形的壳体，壳体内部设有支架，在所述支架上自上而下间隔设有多个湿敏电容；所述壳体内还设有电容式土壤湿度转换电路，所述湿敏电容与电容式土壤湿度转换电路连接；

进一步的，所述电容式土壤湿度转换电路包括：单稳态触发电路、波形整形电路、方波信号转换电路和单片机AD采集电路；所述单稳态触发电路、波形整形电路、方波信号转换电路和单片机AD采集电路依次连接；单稳态触发电路用于将采集到的电容变化转换成方波频率的变化并输出到波形整形电路；所述波形整形电路用于对波形进行整波，改善波形的陡峭程度和毛刺；所述方波信号转换电路用于将波形整形电路输出的高频率方波信号转换成低频率的方便信号；单片机AD采集电路通过单片机对低频率方波进行采集，通过测量占空比计算出土壤的湿度值。

进一步，所述单稳态触发电路包括：定时器U3、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电容C5、电容C6、电容C9、湿敏电容P4；定时器U3的第一脚、电容C6的第二端分别接地；定时器U3的第二脚分别与定时器U3的第六脚、电阻R12的第二端、电容C9的第一端、湿敏电容P4的第一端连接；定时器U3的第三脚与电阻R14的第一端连接；定时器U3的第四脚、定时器U3的第八脚、电阻R10的第一端、电阻R11的第一端、电容C5的第一端分别与电源连接；定时器U3的第五脚与电容C6的第一端连接；定时器U3的第七脚分别与电阻R10的第二端、电阻R12的第一端连接；湿敏电容P4的第二端、电容C9的第一端分别接地；电阻R14的第二端与电阻R11的第二端连接；电容C5的第二端接地。

进一步，所述波形整形电路包括：施密特触发器U5、电容C8；施密特触发器U5的第二脚与电阻R14的第二端连接，施密特触发器U5的第三脚接地，施密特触发器U5的第四脚接地，施密特触发器U5的第五脚、电容C8的第一端分别与电源连接，电容C8的第二端接地。

进一步，所述方波信号转换电路包括：计数器U4、电阻R13、电阻R15、电容C7；计数器U4的第三脚与电阻R13的第一端连接，电阻R13的第二端与单片机AD采集电路连接；计数器U4的第八脚、计数器U4的第十一脚分别接地；计数器U4第十脚与电阻R15的第二端连接，电阻R15的第一端与施密特触发器U5的第四脚连接；计数器U4的第十六脚、电容C7的第一端分别与电源连接，电容C7的第二端接地。