1.一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器,其特征在于,包括平行板電容器(1)、電感(L1)、振蕩模塊(2)、計(jì)數(shù)模塊(3)和處理模塊(4),其中,所述平行板電容器(1)包括兩電極板(101)和固定連接兩電極板(101)的絕緣件,同時(shí)使兩電極板(101)相互平行,并分別作為所述平行板電容器(1)的兩極;
所述平行板電容器(1)的兩極與所述電感(L1)并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)振蕩回路,并使所述振蕩回路依次串聯(lián)所述振蕩模塊(2)、所述計(jì)數(shù)模塊(3)和所述處理模塊(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器,其特征在于,所述振蕩模塊(2)包括型號(hào)為MC100EL1648D的壓控振蕩器放大器、第一電容(C1)、第八電容(C8)、第九電容(C9)、第一電阻(R1)和第三電阻(R3);
所述壓控振蕩器放大器的第八引腳(BIAS)連接所述第三電阻(R3)的一端,所述第三電阻(R3)的另一端與所述壓控振蕩器放大器的第一引腳(TANK)之間并聯(lián)所述振蕩回路;
所述壓控振蕩器放大器的第二引腳(VCC1)和第三引腳(VCC2)相連,然后分別連接接地的所述第八電容(C8)和接地的所述第九電容(C9);
所述壓控振蕩器放大器的第五引腳(AGC)和第七引腳(VEE2)相連,然后連接接地的所述第一電容(C1),同時(shí)依次串聯(lián)所述第一電阻(R1)和直流電源(VCC);
所述壓控振蕩器放大器的第六引腳(VEE1)接地,所述壓控振蕩器放大器的第四引腳(OUT)作為所述振蕩模塊(2)的輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器,其特征在于,所述計(jì)數(shù)模塊(3)包括型號(hào)為MC74HC4040AD的12級(jí)二機(jī)制紋波計(jì)數(shù)器、第四電阻(R4)和第七電阻(R7);
所述12級(jí)二機(jī)制紋波計(jì)數(shù)器的第十引腳(CLOCK)作為所述計(jì)數(shù)模塊(3)的輸入端,并分別連接所述第四電阻(R4)的一端和所述第七電阻(R7)的一端,所述第四電阻(R4)的另一端和所述12級(jí)二機(jī)制紋波計(jì)數(shù)器的第十六引腳(VCC1)分別連接直流電源(VCC),所述第七電阻(R7)的另一端接地;
所述12級(jí)二機(jī)制紋波計(jì)數(shù)器的第八引腳(GND)接地,所述12級(jí)二機(jī)制紋波計(jì)數(shù)器的第十一引腳(RESET)連接所述處理模塊(4)的控制輸出端,所述12級(jí)二機(jī)制紋波計(jì)數(shù)器的12個(gè)輸出引腳(Q1~Q12)作為所述計(jì)數(shù)模塊(3)的輸出端。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器,其特征在于,所述處理模塊(4)包括型號(hào)為STM8L151C8T6-48的單片機(jī)芯片、第三電容(C3)和第五電阻(R5);
所述單片機(jī)芯片的第二引腳(PA1/NRST)作為所述處理模塊(4)的控制輸出端,并分別連接所述第三電容(C3)的一端和所述第五電阻(R5)的一端,所述第五電阻(R5)的另一端連接直流電源(VCC),所述第三電容(C3)的另一端接地。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器,其特征在于,在所述振蕩模塊(2)與所述計(jì)數(shù)模塊(3)之間串聯(lián)有預(yù)分頻模塊(5)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器,其特征在于,在所述振蕩模塊(2)與所述預(yù)分頻模塊(5)之間或在所述預(yù)分頻模塊(5)與所述計(jì)數(shù)模塊(3)之間串聯(lián)有隔直電容。
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器,其特征在于,所述預(yù)分頻模塊(5)采用型號(hào)為MC12080D的預(yù)分配器。
8.如權(quán)利要求1所述的一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器,其特征在于,在所述電極板(101)的外表面設(shè)有鍍鋅層。
9.一種如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的基于振蕩回路的土壤濕度傳感器的工作方法,其特征在于,包括如下步驟:
S101.將平行板電容器插入到待測(cè)土壤中;
S102.啟動(dòng)振蕩模塊,對(duì)振蕩回路進(jìn)行激勵(lì),產(chǎn)生振蕩信號(hào);
S103.將所述振蕩信號(hào)導(dǎo)入計(jì)數(shù)模塊,通過計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù),獲取所述振蕩信號(hào)的頻率測(cè)量值f;
S104.處理模塊獲取所述頻率測(cè)量值f,并從本地讀取平行板電容器的電極板面積S和板間距離d,然后按照如下公式計(jì)算待測(cè)土壤的介電常數(shù)ε:
式中,ε0為真空介電常數(shù),L為振蕩回路中電感的電感值;
S105.按照如下公式計(jì)算待測(cè)土壤的濕度值
然后輸出所述濕度值
10.如權(quán)利要求9所述的一種基于振蕩回路的土壤濕度傳感器的工作方法,其特征在于,當(dāng)在所述振蕩模塊與所述計(jì)數(shù)模塊之間串聯(lián)有預(yù)分頻模塊時(shí),則按照如下公式按照如下公式計(jì)算待測(cè)土壤的介電常數(shù)ε:
式中,ε0為真空介電常數(shù),L為振蕩回路中電感的電感值,λ為預(yù)分頻模塊的預(yù)分頻比。