一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀，尤其涉及一種土壤溫濕度傳感器水浸式批量校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步深入，新型土壤溫濕度傳感器層出不窮，而傳統(tǒng)的土壤溫濕度傳感器普遍存在溫飄、探頭不穩(wěn)定和批量校準(zhǔn)繁瑣等問題，也就是隨溫度變化測量到的濕度值也發(fā)生變化，探頭隨著土壤鹽堿成分腐蝕亦會影響其測量準(zhǔn)確度，另一個(gè)關(guān)鍵問題就是傳統(tǒng)土壤濕度傳感器在制作過程中需要每一個(gè)進(jìn)行手動校準(zhǔn)，極大地降低了生產(chǎn)效率。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，頻域反射式土壤濕度傳感器水浸式校準(zhǔn)方法的穩(wěn)定性和重復(fù)性都是非常好的，其基本原理就是標(biāo)準(zhǔn)土壤濕度傳感器的金屬探頭浸入水中深度(H)不同，相應(yīng)的測量值(V)就不同，再將需要校準(zhǔn)的土壤濕度傳感器和標(biāo)準(zhǔn)土壤濕度傳感器探頭保持入水深度一致，即可調(diào)節(jié)校準(zhǔn)電阻將待測土壤濕度傳感器調(diào)整到和標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出一致。但是受到各種電子元器件性能影響，雖然測量值(V)都是隨著入水深度(H)增大而增大，但不同土壤濕度傳感器的探頭入水深度和測量值的關(guān)系曲線都不盡相同，簡單的水浸式校準(zhǔn)方法還是不盡人意的。
[0003]數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀就是在水浸式校準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的。數(shù)字式土壤溫濕度傳感器集成了溫度傳感器和單片機(jī)，輸出值通過485總線傳遞出來。采用一主多從485總線的好處在于可同時(shí)校準(zhǔn)多達(dá)400個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器有四顆連線，分別是電源正、電源負(fù)、485正、485負(fù)，校準(zhǔn)時(shí)所有傳感器的485正接在一起，所有傳感器的485負(fù)接在一起。水浸式數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀自身有標(biāo)準(zhǔn)土壤溫濕度傳感器，它在校準(zhǔn)過程中實(shí)時(shí)將測量到的溫濕度數(shù)值發(fā)送到485總線上，帶校準(zhǔn)的傳感器收到這些數(shù)值后，與自身當(dāng)前測量值對比并存儲，多組存儲數(shù)值可形成一個(gè)多點(diǎn)逼近的與標(biāo)準(zhǔn)傳感器一致的入水深度(H)與測量值(V)的曲線，存儲數(shù)值組數(shù)越多，曲線越與標(biāo)準(zhǔn)傳感器逼近。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適用性較廣的數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀，其可以實(shí)現(xiàn)帶微控制器的數(shù)字土壤溫濕度傳感器的自動校準(zhǔn)。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種可兼容數(shù)字頻域反射式土壤溫濕度傳感器的校準(zhǔn)儀，可方便連接各種預(yù)留485總線接口的頻域反射式土壤溫濕度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0006]本發(fā)明的又一目的是提供一種方便的數(shù)字土壤溫濕度傳感器水浸式批量校準(zhǔn)方法，只需將待測數(shù)字土壤溫濕度傳感器連接到校準(zhǔn)儀即可實(shí)現(xiàn)自動找水平、自動分段入水、自動校準(zhǔn)的功能。
[0007]以下即對上述目的，結(jié)合附圖詳細(xì)說明較佳的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0008]圖1所示為依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的控制器內(nèi)部構(gòu)造的方框圖。
[0009]圖2所示為依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的控制器方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010][第一實(shí)施例]
[0011]圖1所示為依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的控制器內(nèi)部構(gòu)造的方框圖。于圖1中，控制器包括電源模塊1、控制單元2、驅(qū)動單元3、電機(jī)4、標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元5、總線驅(qū)動單元6、待測傳感器7。
[0012]參見圖1，校準(zhǔn)程序啟動后，控制單元2會驅(qū)動電機(jī)使傳感器探頭陣列緩慢浸入水中，在傳感器探頭陣列剛接觸水面的時(shí)候，四角的標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元5會傳送數(shù)據(jù)至控制單元2，以土壤濕度5%作為入水點(diǎn)，控制單元調(diào)整水平電機(jī)，使四角的標(biāo)準(zhǔn)傳感器都達(dá)到5%的測量值，此時(shí)為入水測量準(zhǔn)備。然后控制單元2繼續(xù)驅(qū)動電機(jī)使傳感器探頭陣列緩慢入水，在標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元5的四個(gè)傳感器平均值達(dá)到10%時(shí)發(fā)送測量值到控制單元2，控制單元2通過總線驅(qū)動單元6將這些數(shù)值傳送給待測傳感器7，待測傳感器7將這些數(shù)值和自己當(dāng)前測量值進(jìn)行對比存儲?？刂茊卧?繼續(xù)驅(qū)動電機(jī)使傳感器探頭陣列緩慢入水，在標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元5的四個(gè)傳感器平均值達(dá)到20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、70 %、80 %、90 %、100%時(shí)分別重復(fù)以上操作。完成后待測傳感器7共存儲10組數(shù)據(jù)，相鄰兩組數(shù)據(jù)之間按線性處理。各單元實(shí)現(xiàn)功能不同，所需電壓也不同，電源模塊I將輸入電源轉(zhuǎn)化為不同的電壓來滿足各單元的電壓要求。
[0013]圖2所示為依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的校準(zhǔn)儀方框圖。于圖2中，校準(zhǔn)儀包括校準(zhǔn)儀電源插孔及開關(guān)8、傳感器探頭陣列水平調(diào)整臂9、傳感器固定架10、水平板11、水槽12。
[0014]參見圖2，待測傳感器探頭陣列需處在同一平面上，安裝時(shí)待測傳感器先不要固定，使金屬探頭垂直良好接觸下方水平板11后再固定待測傳感器在傳感器固定架10上，以此達(dá)到所有待測傳感器探頭處在同一平面上，然后撤走水平板11，待所有連接線連接無誤后，啟動校準(zhǔn)儀開始自動校準(zhǔn)程序。傳感器探頭陣列水平調(diào)整臂9可調(diào)整前后角度、左右角度，傳感器固定架10可上下移動。校準(zhǔn)儀主體采用金屬外殼，電源插孔帶開關(guān)8方便連線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法包括 一控制單元，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，電機(jī)控制功能； 一驅(qū)動單元，用以驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動； 一標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元，用以采集溫濕度數(shù)據(jù)； 一總線驅(qū)動單元，用以調(diào)理485總線通信信號，增強(qiáng)驅(qū)動能力； 一電源模塊，用以產(chǎn)生各單元電路所需電源信號； 其特征在于:根據(jù)不同位置的4路標(biāo)準(zhǔn)傳感器數(shù)據(jù)，求出上百個(gè)待測傳感器探針陣列的水平角度，進(jìn)而驅(qū)動電機(jī)，實(shí)現(xiàn)待測傳感器探針陣列和水平面保持水平，同時(shí)求平均得到當(dāng)前入水深度的對應(yīng)測量值和溫度值，通過控制單元發(fā)送到485總線上，以實(shí)現(xiàn)對待測傳感器的數(shù)值對比校準(zhǔn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:控制單元包括一單片機(jī)和其外圍電路構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:驅(qū)動單元采用場效應(yīng)管，按照電機(jī)的磁極對應(yīng)關(guān)系切換不同的電機(jī)繞組，結(jié)合PffM脈沖實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:傳感器單元采用高精度頻域反射式土壤溫濕度傳感器，產(chǎn)生精確的水分溫濕度輸出信號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:總線驅(qū)動單元采用大電流轉(zhuǎn)換電路，以實(shí)現(xiàn)掛載量大、驅(qū)動力強(qiáng)的總線信號傳輸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:電源模塊采用低壓差線性穩(wěn)壓器、極性轉(zhuǎn)換電路，以實(shí)現(xiàn)對傳感器各單元電路不同電壓要求的電源供給。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:通過對標(biāo)準(zhǔn)傳感器的數(shù)值對比存儲，構(gòu)建多點(diǎn)逼近曲線，最終完成大批量土壤溫濕度傳感器的自動校準(zhǔn)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，采用485總線通信，可同時(shí)校準(zhǔn)400個(gè)傳感器，數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀在校準(zhǔn)過程中實(shí)時(shí)將測量到的標(biāo)準(zhǔn)溫濕度數(shù)值發(fā)送到485總線上，帶微處理器的傳感器收到這些數(shù)值后，與自身當(dāng)前測量值對比并存儲，多組數(shù)值可校準(zhǔn)待測傳感器。根據(jù)圖1制作的數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀具有以下功能：數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀可以實(shí)現(xiàn)帶微控制器的數(shù)字土壤溫濕度傳感器的自動校準(zhǔn)，方便連接各種預(yù)留485總線接口的頻域反射式土壤溫濕度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
【IPC分類】G01D18/00
【公開號】CN105021218
【申請?zhí)枴緾N201410160291
【發(fā)明人】宋濤, 徐曉輝, 蘇彥莽, 溫陽
【申請人】河北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年4月17日