多分层土壤湿度传感器的制作技术
土壤水分检测设备的制作技术
图片简介:本技术涉及土壤检测领域，特别是涉及一种土壤水分检测装置。
土壤水分检测装置包括壳体，壳体内穿设有光纤光栅组件，壳体包括第一活动壳和第二活动壳；形变环，形变环连接在第一活动壳和第二活动壳之间，形变环由亲水材料制成；转换组件，置于形变环内，转换组件包括支撑臂和支撑块，支撑臂的第一端连接在第一活动壳上，支撑臂的第二端分别与光纤光栅组件以及支撑块的顶面贴合，支撑块固定在第二活动壳内，由第一活动壳向第二活动壳的方向，支撑块的顶面倾斜向下。
本技术提供土壤水分检测装置，具有检测精度高、无需电源供电、抗电磁干扰能力强、结构简单、安装方便、性价比高等优点。
技术要求1.一种土壤水分检测装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体内穿设有光纤光栅组件，所述壳体包括第一活动壳(100)和第二活动壳(102)；形变环(104)，所述形变环(104)连接在所述第一活动壳(100)和所述第二活动壳(102)之间，所述形变环(104)由亲水材料制成；转换组件，置于所述形变环(104)内，所述转换组件包括支撑臂(106)和支撑块(108)，所述支撑臂(106)的第一端连接在所述第一活动壳(100)上，所述支撑臂(106)的第二端分别与所述光纤光栅组件以及所述支撑块(108)的顶面贴合，所述支撑块(108)固定在所述第二活动壳(102)内，由所述第一活动壳(100)向所述第二活动壳(102)的方向，所述支撑块(108)的顶面倾斜向下。
2.根据权利要求1所述的土壤水分检测装置，其特征在于，所述支撑臂(106)的第二端连接有顶针(110)，所述顶针(110)的一端与所述光纤光栅组件贴合，所述顶针(110)的第二端与所述支撑块(108)的顶面贴合。
3.根据权利要求1所述的土壤水分检测装置，其特征在于，还包括固定板(112)，所述固定板(112)可拆卸地连接在所述第二活动壳(102)远离所述第一活动壳(100)的一端。
4.根据权利要求3所述的土壤水分检测装置，其特征在于，还包括固定壳(114)，所述固定壳(114)可拆卸地连接在所述固定板(112)上远离所述第二活动壳(102)的一侧。
土壤水分传感器设计实例
土壤水分传感器设计实例土壤水分传感器是一种用于测量土壤中水分含量的装置，它可以帮助农民和园艺爱好者更好地管理植物的灌溉和生长。
本文将介绍一个简单的土壤水分传感器设计实例，以帮助读者了解如何制作自己的土壤水分传感器。
材料准备：1. 一个电容式土壤水分传感器模块。
2. Arduino开发板。
3. 杜邦线。
4. 电脑。
步骤：1. 连接传感器模块和Arduino开发板。
使用杜邦线将传感器模块的VCC引脚连接到Arduino的5V引脚，GND引脚连接到Arduino的GND引脚，将传感器模块的AOUT引脚连接到Arduino的模拟输入引脚A0。
2. 将Arduino开发板连接到电脑，并打开Arduino IDE软件。
3. 编写Arduino代码。
使用Arduino IDE软件编写一个简单的程序，用于读取传感器模块的输出并将其显示在串行监视器上。
以下是一个示例代码：c.void setup() {。
Serial.begin(9600);}。
void loop() {。
int sensorValue = analogRead(A0);Serial.print("Soil Moisture: ");Serial.println(sensorValue);delay(1000);}。
4. 上传代码至Arduino开发板。
将编写好的代码上传至Arduino开发板，并打开串行监视器，即可看到土壤水分传感器实时输出的数值。
通过以上步骤，我们就成功地制作了一个简单的土壤水分传感器。
当传感器插入土壤中时，它会测量土壤的水分含量，并将数据传输至Arduino开发板。
通过串行监视器，我们可以实时地监测土壤的水分含量，从而更好地控制植物的灌溉量。
总结：土壤水分传感器的设计和制作并不复杂，只需要一些简单的材料和基础的电子知识即可完成。
这个实例展示了如何使用电容式土壤水分传感器模块和Arduino开发板制作一个简单的土壤水分传感器，希望能够为对此感兴趣的读者提供一些帮助。
简易土壤温湿度环境检测仪的设计与制作
简易土壤温湿度环境检测仪的设计与制作引言：随着农业技术的发展，农民们对土壤温湿度的监测需求日益增加。
本文将介绍如何设计和制作一款简易的土壤温湿度环境检测仪。
一、设计方案：1.硬件设计：（1）主控单元：使用Arduino Uno作为主控芯片，它具有丰富的IO 口和ADC输入，非常适合进行数据的采集和处理。
（2）传感器：选用DHT11温湿度传感器，它能够同时检测温度和湿度，并输出数字信号，方便与Arduino Uno进行连接。
（3）显示屏：使用LCD1602液晶显示屏，可以将采集的温湿度数据显示出来，方便用户观察。
（4）电源：采用9V电池供电，方便携带和使用。
2.软件设计：（1）Arduino IDE：用于编写和上传Arduino Uno的代码。
（2）Arduino语言：结合DHT11传感器的库函数，编写代码实现数据的采集和处理。
（3）LCD1602库函数：用于控制液晶显示屏的显示和操作。
二、制作步骤：1.连接电路：将DHT11传感器的VCC引脚连接到Arduino Uno的3.3V引脚，GND 引脚连接到GND引脚，DATA引脚连接到Arduino Uno的数字输入引脚。
然后将LCD1602液晶显示屏的VCC引脚连接到Arduino Uno的5V引脚，GND引脚连接到GND引脚，SDA引脚连到数字输出引脚，SCL引脚连接到另一个数字输出引脚。
2.编写代码：在Arduino IDE中打开一个新的项目，导入DHT11的库函数，编写代码读取温湿度数据。
再导入LCD1602的库函数，编写代码将温湿度数据显示在液晶屏上。
最后上传代码到Arduino Uno。
3.测试和调试：将电池插入电路，打开土壤温湿度环境检测仪的电源开关，液晶显示屏将显示出当前的温湿度数据。
可以使用温湿度传感器放置在不同的土壤中，观察液晶屏的数据是否正确。
4.优化和完善：根据实际使用需求，可以根据需要加入更多的功能模块，如数据存储模块、无线通信模块等。
土壤水分传感器的技术参数
土壤湿度传感器又称土壤水分传感器，是基于介电理论并运用频域测量技术自主研制开发的，能够精确测量土壤和其它多孔介质的体积含水量。
可与温室环境监测、土壤墒情采集、自动灌溉控制等系统集成，实现水分的长期动态连续监测，目前广泛适用于科学试验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理及各种颗粒物含水量的测量。
土壤水分传感器外壳采用工程塑料、环氧树脂（黑色阻燃）密封制成，可以长期深埋在土壤中而不会受到损坏，是一款高精度，高灵敏度，防水性能好的土壤水分传感器。
土壤水分传感器的技术参数：测量参数：土壤容积含水率量程：0～100% /立方单位：%（m3/m3）输出信号：0～2V（电压型）4～20mA（电流型）测量精度：0～50%（m3/m3）范围内为±3%（m3/m3），50～100%（m3/m3）范围内为±5%（m3/m3）互换精度：《3%复测误差：《1%测量原理：频域反射原理（FDR）工作电流：约15mA工作频率：100MHZ响应时间：《1秒测量稳定时间：1秒工作温度范围：-20℃～50℃测量区域：95%的影响在以中央探针为中心，直径为7cm、高为7cm的圆柱体内探针长度：5.3cm探针直径：3mm探针材料：不锈钢（抗电解）密封材料：环氧树脂（黑色阻燃）艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。
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制作土壤湿度探测仪
制作土壤湿度探测仪一、教学内容：制作土壤湿度探测仪二、教学目标：1.知识与技能：认识和辨别实物电子元件，识别电路图并且能够制作；2.过程与方法; 探究中进行讨论交流，在合作的基础上，进行制作；3.情感态度与价值观：通过设计制作，享受制作的乐趣；通过对作品的评价交流，培养学生的审美情趣和创新意识。
三、教学重点：识别元件，电路图和进行制作。
教学难点：电子元件的认识。
四、教学准备：对媒体课件，电路图，元件五、教学过程：一）交流信息，引入课题1.谈话导入谈话：我们家里的一些电器，都电子元件构成。
今天我们就来学习认识这些电子元件实物并且能够用它们制作一个简单的小制作——土壤湿度探测仪。
二）活动过程制作材料：电阻390欧100k欧各一个。
二极管1n4001 一个。
发光二极管一个、三极管9013 一只。
导线若干，9v电池一个自攻螺丝12个垫圈12个第一课时1.识别电阻的阻值指导学生辨别电阻的阻值。
学生需要牢固记住各个颜色的色环的含义。
并且能够准确的读出5色环，四色环电阻的阻值。
黑棕红橙黄绿蓝紫灰白0 1 2 3 4 5 6 7 8 92.识别二极管的进行①看外壳上的符号标记：通常在二极管的外壳上标有二极管的符号。
（参考图3），标有三角形箭头的一端为正极，另一端为负极。
②看外壳上标记的色点：在点接触二极管的外壳上，通常标有色点（白色或红色）。
除少数二极管（如2AP9、2AP10等）外，一般标记色点的这端为正极。
③透过玻璃看触针：对于点接触型玻璃外壳二极管，如果标记已磨掉，则可将外壳上的漆层（黑色或白色）轻轻刮掉一点，透过玻璃看那头是金属触针，那头是N型锗片。
有金属触针的那头就是正极。
④用万用表R*100或R*1K档，任意测量二极管的两根引线，如果量出的电阻只有几百欧姆（正向电阻），则黑表笔（既万用表内电池正极）所接引线为正极，红表笔（既万用表内电源负极）所接引线为负极3.识别三极管及极性将三极管的管子的平面朝向自己，三个腿从左到右依次为EBC，也可以就直接查到万用表的EBC三个孔里。
简易土壤温湿度环境检测仪的设计与制作
附录 1 电路原理图 附录 2 PCB 图
III
宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系
Iபைடு நூலகம்
宜宾职业技术学院电子信息与控制工程系
基于 MSP430 单片机简易温湿度环境检测仪
Design and production of simple soil temperature and humidity environment detector
Abstract
This design is a simple and easy to environment temperature and humidity testing instrument, this system is composed of MSP430 single chip microcomputer as control module, LCD12864 LCD display module, DS18B20 temperature sensor module, the soil humidity sensor modules. This system using soil moisture sensor, analog signals were collected in combination with MSP430 single chip microcomputer internal AD12 analog-to-digital conversion module, into soil moisture, plus the DS18B20 temperature signal collected, so as to realize the function of the real-time monitoring of environmental temperature and humidity. This design has the characteristics of convenient observation and use, and let people when observed the change of environmental temperature and humidity with fast response, make people work more efficiently.
土壤温度湿度传感器工作原理
土壤温度湿度传感器工作原理一、引言土壤温度湿度传感器是一种用于测量土壤中温度和湿度的仪器设备。
它通过感知土壤环境的物理参数来实现对土壤温度和湿度的测量，广泛应用于农业、环境监测等领域。
本文将详细介绍土壤温度湿度传感器的工作原理及其应用。
二、土壤温度湿度传感器的组成土壤温度湿度传感器主要由传感器元件、信号处理电路和输出设备组成。
1. 传感器元件传感器元件是土壤温度湿度传感器的核心部分，它直接与土壤接触并感知土壤中的温度和湿度。
常见的传感器元件有热电偶、热电阻、电容式传感器等。
•热电偶：热电偶是一种利用热电效应测量温度的传感器元件。
它由两种不同材料的金属导线组成，当两个导线的接触点处于不同温度时，会产生电动势，进而测量温度差异。
•热电阻：热电阻是一种利用材料电阻随温度变化的特性测量温度的传感器元件。
常用的热电阻材料有铂金、镍、铜等，通过测量电阻值的变化来确定温度。
•电容式传感器：电容式传感器利用土壤中的介电常数与土壤湿度之间的关系来测量湿度。
通过测量电容值的变化来确定土壤湿度。
2. 信号处理电路信号处理电路是将传感器元件感知到的物理参数转化为电信号，并进行放大、滤波等处理的电路部分。
它将传感器元件输出的微弱信号放大到合适的范围，并进行滤波以去除噪声干扰，使得信号能够被后续的电子设备读取和处理。
输出设备是将信号处理后的结果以可视化或可记录的形式呈现出来的部分。
常见的输出设备有显示屏、打印机、记录仪等。
通过输出设备，用户可以直观地了解土壤温度和湿度的变化情况。
三、土壤温度湿度传感器的工作原理土壤温度湿度传感器的工作原理是基于传感器元件对土壤环境的感知和信号处理电路的处理。
1. 温度测量原理不同的温度传感器元件有不同的工作原理。
•热电偶：热电偶利用两种不同金属导线的热电效应来测量温度。
当热电偶的接触点处于不同温度时，会产生电动势，利用电动势的变化来确定温度差异。
•热电阻：热电阻利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度。
土壤湿度传感器工作原理
土壤湿度传感器工作原理一、引言土壤湿度传感器是一种用于测量土壤水分含量的设备，广泛应用于农业、园艺和环境监测等领域。
本文将介绍土壤湿度传感器的工作原理，包括传感器的结构、测量原理和相关技术参数。
二、传感器结构土壤湿度传感器通常由探头和信号转换电路两部分组成。
探头通常由两个电极组成，其中一个电极作为参考电极，另一个电极则用来检测土壤中的水分含量。
信号转换电路则负责将探头检测到的信号转换为数字信号输出。
三、测量原理土壤湿度传感器的工作原理基于土壤中水分对电容值的影响。
当探头插入土壤中时，参考电极和检测电极之间会形成一个带有介质（即土壤）的电容器。
当土壤中含有水分时，水分会增加介质的相对介电常数，从而提高了整个电容器的总容值。
因此，通过测量这个总容值可以推算出当前土壤中的水分含量。
四、技术参数1. 精度：传感器的精度是指其测量结果与实际值之间的偏差。
一般来说，传感器的精度越高，其测量结果越接近实际值。
2. 响应时间：响应时间是指传感器从接收到信号到输出稳定结果所需的时间。
一般来说，响应时间越短，传感器的反应速度越快。
3. 工作温度范围：工作温度范围是指传感器能够正常工作的环境温度范围。
一般来说，传感器的工作温度范围越广，其适用性就越强。
4. 输出方式：输出方式通常分为模拟输出和数字输出两种。
模拟输出可以直接连接到模拟输入设备上进行读取；数字输出则需要通过信号转换电路将模拟信号转换为数字信号后才能进行读取。
五、总结土壤湿度传感器通过测量土壤中水分对电容值的影响来推算出当前土壤中的水分含量。
传感器结构包括探头和信号转换电路两部分；技术参数包括精度、响应时间、工作温度范围和输出方式等。
在农业、园艺和环境监测等领域广泛应用。
湿度传感器电路的设计原理与应用
湿度传感器电路的设计原理与应用湿度传感器是一种能够测量环境空气中水分含量的重要设备。
它常被广泛应用于气象观测、农业灌溉、室内空气质量监测等领域。
本文将介绍湿度传感器的设计原理和应用，并探讨其在实际工程中的一些特点和技术要求。
一、湿度传感器的设计原理湿度传感器的设计原理通常基于两种主要的测量方法：电阻式和电容式。
1. 电阻式湿度传感器电阻式湿度传感器根据一定的电阻材料在不同湿度下的电阻值变化来测量湿度。
常见的电阻式湿度传感器有薄膜传感器和热电阻式传感器。
薄膜传感器是将敏感层的薄膜材料覆盖在一个导电性基底上，在湿度变化下薄膜材料吸湿或排湿引起电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以推导出环境湿度的数值。
热电阻式传感器利用一根特殊的热电阻丝来测量湿度。
当湿度增加时，周围空气中的水分会通过热传导的方式影响热电阻丝的温度，从而改变电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以确定环境湿度的数值。
2. 电容式湿度传感器电容式湿度传感器根据介电常数的变化来测量湿度。
介电常数是材料对电场的响应能力，它与材料的湿度紧密相关。
电容式湿度传感器一般由两个电极和介电材料组成，介电材料的湿度变化会导致电容值的变化。
电容式湿度传感器的测量原理可分为电容等效电路法和矩阵感应法。
其中，电容等效电路法通过测量电容值的变化来推导湿度值。
矩阵感应法采用一定的频率扫描电磁场，测量湿度对电容值的影响。
这两种方法都能够准确测量湿度，并在温度变化时进行补偿。
二、湿度传感器的应用湿度传感器在许多领域都有广泛的应用。
1. 气象观测湿度是气象观测中的重要参数之一。
湿度传感器被广泛应用于气象观测设备中，用于测量大气中的相对湿度。
准确测量大气湿度对于天气预报、气象研究等都具有重要意义。
2. 农业灌溉湿度传感器在农业灌溉领域起到了关键作用。
它能够实时测量土壤的湿度，根据测量结果控制灌溉系统的开关，实现灌溉自动化。
这不仅可以提高灌溉效率，还可以避免过度或不足的灌溉，减少水资源的浪费。
土壤湿度传感器的工作原理
土壤湿度传感器是用于测量土壤中的水分含量的装置。
它的工作原理通常基于电导率或电容原理。
1.电导率原理：这种传感器使用两个或更多的电极将电流通过土壤传递。
土壤中的水分含
量影响着电流的传导能力，因为水是良好的导体，而干燥的土壤则较差。
当土壤水分含量增加时，导电性增强，电流传导能力相应增大；而当土壤干燥时，电流传导能力减小。
通过测量电导率变化，传感器可以反映土壤的湿度。
2.电容原理：土壤湿度传感器利用土壤的介电性质来测量湿度。
传感器内部有两个或更多
的电极形成一个电容器，当电容器附近的土壤湿度发生变化时，电容器的介电常数也发生变化。
湿润的土壤具有较高的介电常数，而干燥的土壤具有较低的介电常数。
通过测量电容的变化，传感器可以确定土壤的湿度。
无论是电导率还是电容原理，传感器通常会将测量到的信号转换为电压或电阻值，并通过与预设的湿度值相比较来进行湿度的定量测量。
根据传感器的设计和原理不同，可能会需要校准和调整以获得准确的湿度读数。
此外，在使用土壤湿度传感器时，应注意传感器的安装深度和位置，以保证测量结果的准确性。
基于土壤张力的土壤湿度传感器的设计与标定
基于土壤张力的土壤湿度传感器的设计与标定土壤湿度传感器是一种用于测量土壤中水分含量的装置。
基于土壤张力的土壤湿度传感器通过测量土壤颗粒之间的张力来确定土壤中的水分含量。
本文将介绍土壤湿度传感器的设计原理、工作机制以及标定方法。
如何设计土壤湿度传感器？土壤湿度传感器的设计需要考虑以下几个方面：感应机制、传感元件选型、电路设计、封装和防护等方面。
1.感应机制：土壤湿度传感器基于土壤张力进行测量，可以采用张力计原理进行设计，即使用一根或多根细丝或细管来测量土壤中的水分张力。
当土壤中的水分含量增加时，土壤中的吸水张力减小。
通过测量细丝或细管两端的张力差，就可以推算出土壤湿度。
2.传感元件选型：传感元件需要具有良好的张力-电阻特性。
常见的传感元件有电阻应变式、电容变化式和压力变化式等。
根据设计需求选用合适的传感元件进行参考。
3.电路设计：传感器的电路设计主要包括信号放大、滤波和数据处理等环节。
在选择电路元件时要考虑功耗、精度和可靠性等因素。
4.封装和防护：由于土壤湿度传感器需要长期埋入土壤中工作，所以对于传感器的封装和防护是非常重要的。
传感器的封装需要考虑防水、防腐蚀和耐久性等因素，以保证传感器的长期稳定工作。
土壤湿度传感器的标定方法：土壤湿度传感器的标定是为了建立传感器输出与土壤湿度之间的数学模型。
标定的目的是确保传感器输出的准确性和可重复性。
1.选择标定点：根据实际需求和预期范围选择合适的标定点。
通常可以选择干燥土壤、适中湿润的土壤和饱和土壤作为标定点。
2.测量土壤湿度：使用其他参考方法（例如重量法或灌溉法）来测量土壤湿度，并记录传感器的输出值。
3.建立数学模型：根据标定点的数据，使用统计方法或回归分析方法建立传感器输出与土壤湿度之间的数学模型。
可以使用线性回归、多项式回归或曲线拟合等方法来拟合数据。
4.验证和修正：使用独立的测试数据来验证建立的数学模型，并根据实际情况进行修正和调整。
5.重复标定：定期重复标定以保证传感器的准确性和可靠性，并及时修正数学模型。
土壤湿度传感器的设计与制造技术研究
土壤湿度传感器的设计与制造技术研究第一章：绪论在现代农业生产中，土壤的湿度是影响农作物生长和产量的重要因素之一。
因此，对土壤湿度的准确监测和控制非常重要。
土壤湿度传感器作为一种关键性的农业设备，在监测土壤湿度方面发挥着重要的作用。
本文将针对土壤湿度传感器的设计与制造技术进行深入探究。
第二章：土壤湿度传感器工作原理与分类土壤湿度传感器主要通过探头检测土壤中的水分程度，并将检测结果反馈给控制系统。
传感器的探头种类较多，常见的有电容式、电阻式、微波式、超声波式等。
根据探头的不同种类，土壤湿度传感器可以分为时域培养法、频域培养法和阻抗培养法三种类型。
其中阻抗培养法被广泛应用。
第三章：阻抗培养法土壤湿度传感器的中心计算原理阻抗培养法采用两根电极分别插入土壤中，其中一根电极为发射电极，另一根电极为接收电极。
施加电压后，通过计算其中一根电极电流和两根电极之间的电势差，可以计算出土壤阻抗。
随着土壤湿度的变化，土壤阻抗会发生变化，通过计算变化的阻抗可以确定土壤湿度的水平。
第四章：土壤湿度传感器的制造工艺传感器的制造工艺包括原材料的选择、设计图的绘制、电路板的绘制、组装过程、测试等。
选择合适的原材料是制造过程中的关键之一，包括传感器芯片、电路元件、传感器探头、塑料外壳等。
电路板的绘制需要借助CAD软件绘制电路图，并进行印制，后将元件焊接到电路板上。
传感器组装是将电路板和传感器探头、外壳组装在一起。
组装完成后，需要进行测试以验证传感器的准确性和可靠性。
第五章：传感器的应用场景土壤湿度传感器可以广泛应用于农业生产中，被用来监测土壤湿度、测量上下水位、控制灌溉系统等。
此外，无人机技术的发展，使得传感器可以更方便地应用在不同类型的耕作情境中，为农业生产提供更好的解决方案。
第六章：结论本文主要探讨了土壤湿度传感器的设计制造技术。
从传感器的工作原理、分类、中心计算原理、制造工艺、应用场景等方面进行了深入分析，为制造更加准确可靠的土壤湿度传感器提供了一定的指导和借鉴。
传感器实验-土壤湿度传感器
.传感器实验1． 土壤湿度传感器介绍SHTxx 系列单芯片传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
它应用专利的工业COMS 过程微加工技术（CMOSens®），确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14 位的A/D 转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。
因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个 SHTxx 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式储存在OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。
两线制串行接口和内部基准电压，使系统集成变得简易快捷。
超小的体积、极低的功耗，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
应用领域 ➢ 汽车 ➢ 消费品 ➢ 气象站 ➢ 湿度调节器 ➢ 除湿器 ➢ 数据记录器 ➢ 自动控制 ➢ 家电 ➢ 医疗土壤湿度传感器知识准备1讯方公司传感器实验2通过本实验了解土壤湿度传感器的硬件电路和工作原理1．编写一个读取土壤湿度传感器数据的程序2．将数据做简单的处理显示1．硬件部分（1）采集节点一个（2）J-Link仿真器一个（3）显示终端一台（4）土壤湿度传感器一个2．软件部分Keil μVision4 开发环境，J-Link 驱动程序1．土壤湿度传感器工作原理电路中用到，土壤湿度传感器电路、信号放大电路、单片机系统、状态显示系统构成。
其基本工作原理：经过信号放大电路，土壤湿度传感器电路将感受到的土壤湿度以数字量形式输出至单片机系统, 经AD转换由状态显示系统进行显示。
土壤湿度传感器工作框图如图5-1：图5-1 电路工作框图1．土壤湿度传感器的硬件电路图电路中，土壤湿度传感器电路如图5-2。
图5-2 土壤湿度传感器原理图6 实验步骤实验基本步骤如下：1．启动Keil μVision4，新建一个项目工程Bank，添加常用组，并添加相应库函数；2．在user文件中建立main.c,SystemInit.c,PublicFuc.c文件；3．新建一个组sensor，在sensor中编写读取土壤湿度传感器状态的代码；4．编译链接工程，并生成hex 文件，所有文件如下图6-1所示：图6-1 文件示意图3讯方公司传感器实验45．将土壤湿度传感器接到传感器接口2；图 6-2 土壤湿度传感器6．将J-Link仿真器、ZigBee路由器接入传感器采集节点,仿真器USB 接口连入PC 机，插好电源，并打开开发实验箱上的电源开关，如图6-3；图6-3 硬件连接示意图7．将ZigBee协调器接入智能网关，插好电源，并打开电源启动智能网关系统，运行传感器实验显示程序；电源开关电源传感器接口1传感器接口2传感器接口3J-LINK接口ZigBee_DEBUG复位节点按键拨码开关ZigBee按键红外发射天线指示灯ZigBee复位5图6-4 传感器实验显示程序图6-5 智能网关连接示意图8． 选择【Debug 】->【Start/Stop Debug Session 】,启动J-Link 进行仿真调试； 9． 选择【Debug 】->【run 】或者按快捷键“F5”,运行程序； 10． 验证：对土壤湿度进行呼气，观察显示屏上数值的变化；11． 验证完毕后，退出J-Link 仿真界面，关闭Keil μVision4软件；关闭硬件电源，整理桌面； 12． 实验完毕。
SEN0114 土壤湿度传感器
Moisture Sensor 土壤湿度传感器(SKU:SEN0114)Moisture Sensor 土壤湿度传感器(SKU:SEN0114)来自DFRobot 产品库目录1 概述■2 技术指标■3 土壤湿度传感器工作原理■4 土壤湿度传感器的测试■概述这是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，传感器输出值将减小，反之将增大。
使用这个传感器制作一款自动浇花装置，让您的花园里的植物不用人去管理。
传感器表面做了镀金处理，可以延长它的使用寿命。
将它插入土壤，然后使用AD 转换器读取它。
在他的帮助下，植物会提醒您：嘿，我渴了，请给我一点水。
技术指标电源电压: 3.3v or 5v■输出电压: 0~2.3v■工作电流: 最大45mA■接口定义：1脚信号，2脚地，3脚电源正■使用寿命：1年左右■模块尺寸: 60x20x5mm■典型电压值:■0 ~300 : 干燥土壤■300~700 : 湿润土壤■700~950 : 放到水中土壤湿度传感器工作原理土壤湿度传感器是判断土壤中水分含量的多少来判定土壤的湿度大小。
如图所示，当土壤湿度传感器探头悬空时，三极管基极处于开路状态，三极管截止输出为0；当插入土壤中时由于土壤中水分含量不同，土壤的电阻值就不同，三极管的基极就提供了大小变化的导通电流，三极管集电极到发射极的导通电流受到基极控制，经过发射极的下拉电阻后转换成电压。
土壤湿度传感器的测试这里我们使用Arduino控制器来做测试，Arduino内部自带10位AD采样电路，程序简单，使用非常方便。
Arduino实验代码如下：/* # Example code for the moisture sensor# Editor : Lauren# Date : 13.01.2012# Version : 1.0# Connect the sensor to the A0(Analog 0) pin on the Arduino board # the sensor value description# 0 ~300 dry soil# 300~700 humid soil# 700~950 in water*/void setup(){Serial.begin(57600);}void loop(){Serial.print("Moisture Sensor Value:");Serial.println(analogRead(0));delay(100);}购买土壤湿度传感器 (SKU:SEN0114) (/index.php?route=product/product&product_id=493)来自“/index.php?title=Moisture_Sensor%E5%9C%9F%E5%A3%A4% E6%B9%BF%E5%BA%A6%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8(SKU:SEN0114)&oldid=6855”■本页面最后修订于2012年6月2日 (星期六) 08:52。
土壤湿度中的“分层模型”的建立及探究
土壤湿度中的“分层模型”的建立及探究合肥168中学高一（6）班谢康摘要：通过建立分析土壤湿度中“分层模型”并验证该模型的可靠性，引发对干旱防治和监测思考。
关键词：土壤湿度，分层模型。
研究背景干旱作为一种难以把握的自然灾害而存在。
尽管如此，现在的许多国家对干旱问题已经有了预防风险的管理办法。
在近些年来，国际上在干旱监测工具方面取得了长足的发展，土壤湿度观测中最特别强调的一个项目，是基于降水径流等水文指示因子上最有效的要素。
研究过程土壤湿度作为反映气候干湿的指示剂，影响它的因素一般认为有地下水、气压、温度、大气湿度等自然因素。
科学家们通过改变其中某个因素，控制其他不变的方法对土壤中水分的多少做出分析。
但是对于分析土壤的研究模型一直没有一个统一的系统，分析水分转移方向和定量分析依旧迷茫。
提出问题；如何更加系统地分析土壤？建立模型：把土壤样本若看做一个整体，只能对于土壤中水分转移有一个定性的了解，无法直接地反映水分内部转移的方向。
目前对于土壤研究大多数只分析一个整体，对土壤湿度内部研究很少，也缺乏一个方法。
但是我们如果把一个土壤样本分层，通过对土壤内部各层中水分含量多少的定量分析，则我们可以总结出不同因素对土壤湿度的分析以及水分转移的具体方向。
设计实验验证：我可以先取两块相对稳定状态下的土壤样本置于两密闭容器内。
在相同的温度和湿度条件下，分别模拟降水，在土壤表层分别均匀地加入不同质量的水，后者约为前者的两倍。
将容器放置在相同的自然条件下，并静置约5分钟左右将土壤样本侧置，目测土壤各层湿度有和不同。
并把样本分别分成A1、A2和B1、B2的两层，用托盘天平称量其质量m1~m2并用烘干机将分层后的4块样本进行完全干燥，大致除去样本中水分后再次称量质量并记录m5~m8。
计算出前后4块样本质量变化Δm1~Δm4，即水的转移量。
实验现象和分析：通过实验，观察侧置图中，样本上方黑色更深，初步认定水分较多。
通过对所得数据的横向比较可以总结出降水量对土壤湿度的正相关影响，纵向对比并结合土壤初始水分（事先多次测定），可以发现土壤经分层处理后，水分在上层的转移比下层得到的水分更多，水分流动更加剧烈。
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本技术公开了一种多分层土壤湿度传感器，它包括探针和电路板两部分，探针的一侧粘贴有数组相互平行的金属电极片构成的数组正电极和负电极，金属电极片通过导线与电路板相连接，电路板的电路包括升压电路、基准电压电路、8个结构相同的土壤电阻采集及处理电路、模数转换电路和模数转换控制及输出信号处理电路五个部分，探针将所采集的土壤中不同分层内电阻信号传输给土壤电阻采集及处理电路，电阻信号经过电路的运算、放大后，得到探针上相应金属电极片构成的正电极和负电极之间的土壤湿度，结果通过微型单片机U3串口通信端口P3.0和P3.1输出给电路板外部连接的PLC工控器或显示器，完成对土壤中不同分层处土壤湿度的计算和显示。
权利要求书1.一种多分层土壤湿度传感器，它包括探针和电路板两部分，其特征在于：所述探针包括两块形状相同的绝缘材质的面板(1)和底板(2)，面板(1)和底板(2)的底部为箭头状，面板(1)的后侧与底板(2)的前侧相粘接；面板(1)的一侧沿其长度方向设置有16个均匀间隔的插接孔(4)，面板(1)的前侧在每个插接孔(4)上表面粘贴有一条沿面板(1)宽度方向水平设置的金属电极片(3)，16个金属电极片(3)相互平行排布，16个金属电极片(3)两两一组构成8对正电极和负电极；底板(2)的前侧焊接有16条相互不交接的导线(5)，导线(5)的焊接点(6)与插接孔(4)的位置一一对应，当面板(1)和底板(2)相贴合时，焊接点(6)插入插接孔(4)中，焊接点(6)与金属电极片(3)相抵触，导线(5)的尾部从面板(1)和底板(2)的对接面顶端引出与电路板相连接；所述电路板的电路包括升压电路、基准电压电路、8个结构相同的土壤电阻采集及处理电路、模数转换电路和模数转换控制及输出信号处理电路五个部分，升压电路的输入端与外部5V电源VCC相连接，升压电路的输出端与基准电压电路相连接，基准电压电路为土壤电阻采集及处理电路、模数转换电路提供稳定的基准电源；探针顶端的导线与土壤电阻采集及处理电路相连接，土壤电阻采集及处理电路与模数转换电路相连接，模数转换电路与模数转换控制及输出信号处理电路相连接，模数转换控制及输出信号处理电路包括一个微型单片机U3；探针将所采集的土壤中不同分层内电阻信号传输给土壤电阻采集及处理电路，经过土壤电阻采集及处理电路对所采集的电阻信号经过电压值的运算、放大后，将模拟电压信号传输给模数转换电路，微型单片机U3控制模数转换电路中信号地址的选择，模数转换电路中的信号经过模数转换控制及输出信号处理电路的运算处理后，得到探针上相应金属电极片构成的正电极和负电极之间的土壤电阻值，表明了土壤的湿度，土壤湿度的结果通过微型单片机U3串口通信端口P3.0和P3.1输出给电路板外部连接的PLC工控器或其他微控器或电脑信号采集板，完成对土壤中不同分层处土壤湿度的计算和显示。
2.根据权利要求1所述的多分层土壤湿度传感器，其特征在于：每个所述土壤电阻采集及处理电路均包括一个集成运放器U1，集成运放器U1的正极输入端与电阻R5串联后与探针上相对应的一个金属电极片构成的正电极相连接，金属电极片构成的正电极与分压电阻R4串联后与基准电压电路中的三端稳压电源模块U4的V0端相连接，集成运放器U1的负极输入端与探针上相对应的一个金属电极片构成的负电极相连接；负电极与集成运放器U1的输出端之间串联有电阻R6和电阻R7，电阻R5、电阻R6和电阻R7构成同向比例放大电路，集成运放器U1的输出端电压等于探头的一个金属电极片构成的正电极节点电压的2倍；集成运放器U1的输出端与模数转换电路中的ADC芯片U2的信号输入端I8相连接。
3.根据权利要求1或2所述的多分层土壤湿度传感器，其特征在于：所述模数转换电路包括ADC芯片U2，ADC芯片U2的信号输入端I8分别与8个集成运放器的输出端相连接，进行模数信号的转换，ADC芯片U2的地址线和输出端均接入单片机RP1，由单片机RP1控制ADC芯片U2对地址的选择，模数转换电路的ADDA、ADDB、ADDC和ALE端口分别与模数转换控制及输出信号处理电路的P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10和P2.3/A11端口相连接。
4.根据权利要求3所述的多分层土壤湿度传感器，其特征在于：所述升压电路包括开关稳压器U5、电感L1、稳压二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3，开关稳压器U5的Vi8端与外部5v电源VCC相连接和电感L1的一端相连接，开关稳压器U5的SWITCH端与电感L1的另一端和稳压二极管D1的正极相连接，稳压二极管D1的负极与电容C3的一端相连接，电容C3的另一端接地，稳压二极管D2的负极为升压电路的输出端，输出12v电压。
5.根据权利要求4所述的多分层土壤湿度传感器，其特征在于：所述基准电压电路包括三端稳压电源模块U4，三端稳压电源模块U4的VI端与稳压二极管D2的负极、电容C8的一端相连接，电容C8的另一端接地，三端稳压电源模块U4的V0端电容C7、电阻R9的一端相连接，电容C7、电阻R9的另一端接地；三端稳压电源模块的V0端输出稳定的5v电压，为土壤电阻采集及处理电路和模数转换电路提供准确的参考电压。
6.根据权利要求4所述的多分层土壤湿度传感器，其特征在于：相邻两个所述金属电极片(3)的间距为8-12mm。
7.根据权利要求6所述的多分层土壤湿度传感器，其特征在于：所述金属电极片(3)为不锈钢导电材料。
技术说明书多分层土壤湿度传感器技术领域本技术涉及传感设备技术领域，具体的说是一种多分层土壤湿度传感器，用于精细化农作物管理。
背景技术目前，在农业温室大棚中使用的土壤湿度传感器是将两根探针插入土壤探测土壤湿度，土壤的湿度与探针所接触到的土壤的电导率有关。
在一些精细化的农作物管理中，需要探测土壤在一个深度范围内的土壤湿度的连续变化情况，即要知道探针插入的土壤中不同土壤深度上的湿度。
传统的土壤湿度传感器无法一次检测到，需要将探针多次插入土壤的不同深度进行检测，在操作过程中作业人员不容易准确掌握探针的插入深度，造成测量数据不够准确，无法满足生产需要。
技术内容本技术的目的是提供一种多分层土壤湿度传感器，以解决常规使用的探针无法一次检测到土壤在一个深度范围内的土壤湿度值的问题。
为解决上述问题，本技术所采取的技术方案为：一种多分层土壤湿度传感器，它包括探针和电路板两部分，所述探针包括两块形状相同的绝缘材质的面板和底板，面板和底板的底部为箭头状，面板的后侧与底板的前侧相粘接；面板的一侧沿其长度方向设置有16个均匀间隔的插接孔，面板的前侧在每个插接孔上表面粘贴有一条沿面板宽度方向水平设置的金属电极片，16个金属电极片相互平行排布，16个金属电极片两两一组构成8对正电极和负电极；底板的前侧焊接有16条相互不交接的导线，导线的焊接点与插接孔的位置一一对应，当面板和底板相贴合时，焊接点插入插接孔中，焊接点与金属电极片相抵触，导线的尾部从面板和底板的对接面顶端引出与电路板相连接；所述电路板的电路包括升压电路、基准电压电路、8个结构相同的土壤电阻采集及处理电路、模数转换电路和模数转换控制及输出信号处理电路五个部分，升压电路的输入端与外部5V电源VCC相连接，升压电路的输出端与基准电压电路相连接，基准电压电路为土壤电阻采集及处理电路、模数转换电路提供稳定的基准电源；探针顶端的导线与土壤电阻采集及处理电路相连接，土壤电阻采集及处理电路与模数转换电路相连接，模数转换电路与模数转换控制及输出信号处理电路相连接，模数转换控制及输出信号处理电路包括一个微型单片机U3；探针将所采集的土壤中不同分层内电阻信号传输给土壤电阻采集及处理电路，经过土壤电阻采集及处理电路对所采集的电阻信号经过电压值的运算、放大后，将模拟电压信号传输给模数转换电路，微型单片机U3控制模数转换电路中信号地址的选择，模数转换电路中的信号经过模数转换控制及输出信号处理电路的运算处理后，得到探针上相应金属电极片构成的正电极和负电极之间的土壤电阻值，表明了土壤的湿度，土壤湿度的结果通过微型单片机U3串口通信端口P3.0和P3.1输出给电路板外部连接的PLC工控器或其他微控器或电脑信号采集板，完成对土壤中不同分层处土壤湿度的计算和显示。
优选的，每个所述土壤电阻采集及处理电路均包括一个集成运放器U1，集成运放器U1的正极输入端与电阻R5串联后与探针上相对应的一个金属电极片构成的正电极相连接，金属电极片构成的正电极与分压电阻R4串联后与基准电压电路中的三端稳压电源模块U4的V0端相连接，集成运放器U1的负极输入端与探针上相对应的一个金属电极片构成的负电极相连接；负电极与集成运放器U1的输出端之间串联有电阻R6和电阻R7，电阻R5、电阻R6和电阻R7构成同向比例放大电路，集成运放器U1的输出端电压等于探头的一个金属电极片构成的正电极节点电压的2倍；集成运放器U1的输出端与模数转换电路中的ADC芯片U2的信号输入端I8相连接。
优选的，所述模数转换电路包括ADC芯片U2，ADC芯片U2的信号输入端I8分别与8个集成运放器的输出端相连接，进行模数信号的转换，ADC芯片U2的地址线和输出端均接入单片机RP1，由单片机RP1控制ADC芯片U2对地址的选择，模数转换电路的ADDA、ADDB、ADDC和ALE端口分别与模数转换控制及输出信号处理电路的P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10和P2.3/A11端口相连接。
优选的，所述升压电路包括开关稳压器U5、电感L1、稳压二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3，开关稳压器U5的Vi8端与外部5v电源VCC相连接和电感L1的一端相连接，开关稳压器U5的SWITCH端与电感L1的另一端和稳压二极管D1的正极相连接，稳压二极管D1的负极与电容C3的一端相连接，电容C3的另一端接地，稳压二极管D2的负极为升压电路的输出端，输出12v电压。
优选的，所述基准电压电路包括三端稳压电源模块U4，三端稳压电源模块U4的VI端与稳压二极管D2的负极、电容C8的一端相连接，电容C8的另一端接地，三端稳压电源模块U4的V0端电容C7、电阻R9的一端相连接，电容C7、电阻R9的另一端接地；三端稳压电源模块的V0端输出稳定的5v电压，为土壤电阻采集及处理电路和模数转换电路提供准确的参考电压。
本技术中：集成运放器U1的型号为LM324，ADC芯片U2的型号为ADC0808，微型单片机U3的型号为AT89C51，三端稳压电源模块U4的型号为7805，开关稳压器U5的型号为LM2577-ADJ。
本技术的工作原理为：如图6中土壤电阻采集及处理电路中的M1所示，它包括一个型号为LM324的集成运放器U1，集成运放器U1的正极输入端3+与电阻R5串联后与探针上相对应的一个金属电极片构成的正电极P1+相连接，金属电极片构成的正电极P1+与分压电阻R4串联后与基准电压电路中的三端稳压电源模块U4的V0端相连接，集成运放器U1的负极输入端2-与探针上相对应的一个金属电极片构成的负电极P1-相连接；负电极P1-与集成运放器U1的输出端之间串联有电阻R6和电阻R7，电阻R5、电阻R6和电阻R7构成同向比例放大电路，集成运放器U1的输出端电压等于探头的金属电极片构成的正电极P1+节点电压的2倍；集成运放器U1的输出端与模数转换电路中的ADC芯片U2的信号输入端I8相连接。